KR20230169353A - 무선 lan 기지국 장치 및 무선 lan 단말 장치 - Google Patents
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Abstract
소정의 STA는, 자타의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 단말 정보에 의해 QoS 데이터 프레임의 발생을 파악하고, 동시 송신을 요구하는 요구 프레임을 AP에 송신하는 동시 송신 요구 수단을 구비하고, AP는 단말 정보 수집 수단과, 요구 프레임의 수신에 의해, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 동시 송신 판정 수단과, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 수단을 구비하며, 트리거 프레임에 의해 지정된 STA가 AP에 동시에 무선 프레임을 송신하는 구성이다.
Description
본 발명은, 복수의 무선 LAN 단말 장치가 하나의 무선 LAN 기지국 장치에 동시에 무선 프레임을 송신하는 무선 통신 시스템, 무선 통신 방법, 무선 LAN 기지국 장치 및 무선 LAN 단말 장치에 관한 것이다. 본 명세서에서는, 무선 LAN 단말 장치를 STA로 약칭하고, 무선 LAN 기지국 장치를 AP로 약칭한다.
IEEE802.11ac 무선 LAN 규격에서는, AP에서 STA로의 하강 방향의 통신을 효율화하기 위해 MU-MIMO(Multi-user multiple input multiple output)를 채용하였다. MU-MIMO는, 하나의 AP에서 복수의 STA로 동시에 무선 프레임을 전송할 수 있다. 나아가 동시 송신의 효율을 보다 높이기 위해, 트래픽의 특징량을 비교하여 효과적인 플로우 페어링을 실시하는 기술도 제안되어 있다.
비특허문헌 1에서는, 하강 방향의 MU-MIMO 등에 대해 동시 송신을 행하는 순서나 그 때에 AP 및 STA에서 교환하는 무선 프레임에 대해 규정되어 있다. 나아가 MU-MIMO에서 송신되는 무선 프레임의 수신처가 되는 STA의 조합을 그룹화하여GID(Group ID)를 부가한 후에 동시 송신하는 순서도 규정되어 있다. 이에 대해, 비특허문헌 2에서는, AP에서 수집할 수 있는 하강 방향의 트래픽 특징량으로부터 효율적인 하강 MU-MIMO를 실시하기 위한 그룹 구성 방법이 나타나 있다.
한편, STA에서 AP로의 상승 통신을 효율화하기 위해 복수의 STA에 의한 상승 방향의 동시 전송이 검토되고 있다. 복수의 STA로부터 하나의 AP에 대한 무선 프레임의 동시 송신은, 공간 혹은 주파수 또는 그 둘 다의 영역을 이용하여 다원 접속함으로써 실현 가능하다고 생각되지만, 비특허문헌 3에 나타나 있는 바와 같이 무선 LAN 시스템에서는 그 수법은 아직 확립되지 않았다. 단, 비특허문헌 4에서는, 복수의 STA가 동시 송신을 개시하기 직전에 AP가 리소스 스케줄 등의 정보를 포함한 무선 프레임을 전송하여 동시 송신의 트리거로서 기능시키는 순서를 제안하고 있다.
비특허문헌 1: IEEE802.11ac, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical (PHY) Layer Specifications", December 2013
비특허문헌 2: Y. Inoue, S. Shinohara, M. Mizoguchi, and M. Morikura, "Flow-Based User Pairing Scheme for Muti-User Transmissions over WLANs," Proceedings of the 11th IEEE Vehicular Technology Society Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS), Ping Tung, Taiwan, Aug. 28-29, 2014.
비특허문헌 3: O. Aboul-Magd, "802.11 HEW SG Proposed PAR," doc.: IEEE802.11-14/0165r1, March 2014
비특허문헌 4: Jinyoung Chun, Wookbong Lee, "Uplink multi-user transmission", 11-13/1388r0, LG Electronics
복수의 STA에 있어서, 인용문헌 4에 나타나는 바와 같이, AP가 송신하는 트리거가 되는 무선 프레임을 이용하여 상승 방향의 동시 송신이 가능하였다고 해도, 동시 송신하는 STA의 조합이 반드시 효율적인 전송이 된다는 보장이 없다. 예를 들어, 복수의 STA가 동시 송신을 실시할 때에는 STA 단체로 송신하는 경우보다 개개의 STA의 통신 품질의 열화가 예상된다. 그 때문에, 동시 송신을 행하는 STA는 무선 프레임이 전반하는 것에 따른 특성 열화가 충분히 작은 것이 바람직하다. 그러나, 그 STA의 조합을 선정하는 수단이 없기 때문에, 실제는 복수의 STA가 동시 송신하는 것보다 각 STA가 각각 단독으로 송신하는 것이 효율적인 경우가 될 가능성을 생각할 수 있다.
본 발명은, 복수의 STA에서 하나의 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신할 때에 동시 송신하는 STA를 선정하고 그 STA에 대해 동시 송신을 행하게 할 수 있는 무선 통신 시스템, 무선 통신 방법, 무선 LAN 기지국 장치 및 무선 LAN 단말 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서, AP는 복수의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 동시 송신 판정 수단과, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 수단을 구비하고, 트리거 프레임에 의해 지정된 STA가 AP에 동시에 무선 프레임을 송신하는 구성이다.
제2 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서, 복수의 STA 중에서 소정의 STA는, 자타의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 단말 정보에 의해 QoS(Quality of Service) 데이터 프레임의 발생을 파악하고, 동시 송신을 요구하는 요구 프레임을 AP에 송신하는 동시 송신 요구 수단을 구비하고, AP는 복수의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 소정의 STA로부터 송신되는 요구 프레임의 수신에 의해, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 동시 송신 판정 수단과, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 수단을 구비하며, 트리거 프레임에 의해 지정된 STA가 AP에 동시에 무선 프레임을 송신하는 구성이다.
제1 발명 또는 제2 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, AP는 STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 개별적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것이 액세스권을 취득하기 쉬운 CSMA/CA 제어의 파라미터를 설정하고, 이 개별적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득한 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 송신하는 액세스 제어 수단을 구비한다.
제1 발명 또는 제2 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, AP는 STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 공통적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것의 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 선택하고, 이 공통적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득하여 송신하는 액세스 제어 수단을 구비한다.
제3 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 방법에 있어서, AP는 복수의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단계 1과, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 단계 2와, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 단계 3을 가지고, 트리거 프레임에 의해 지정된 STA가 AP에 동시에 무선 프레임을 송신한다.
제4 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 방법에 있어서, 복수의 STA 중에서 소정의 STA는, 자타의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단계 1과, 단말 정보에 의해 QoS 데이터 프레임의 발생을 파악하고, 동시 송신을 요구하는 요구 프레임을 AP에 송신하는 단계 2를 가지고, AP는 복수의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단계 1과, 소정의 STA로부터 송신되는 요구 프레임의 수신에 의해, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 단계 2와, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 단계 3을 가지며, 트리거 프레임에 의해 지정된 STA가 AP에 동시에 무선 프레임을 송신한다.
제3 발명 또는 제4 발명의 무선 통신 방법에 있어서, AP는 STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 개별적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것이 액세스권을 취득하기 쉬운 CSMA/CA 제어의 파라미터를 설정하고, 이 개별적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득한 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 송신한다.
제3 발명 또는 제4 발명의 무선 통신 방법에 있어서, AP는 STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 공통적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것의 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 선택하고, 이 공통적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득하여 송신한다.
제5 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 시스템의 AP에 있어서, 복수의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 동시 송신 판정 수단과, 동시 송신하는 STA에 대해, 동시 송신을 지시하면서 동시 송신 제어에 필요한 정보를 포함한 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 수단을 구비한다.
제5 발명의 AP에 있어서, STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 개별적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것이 액세스권을 취득하기 쉬운 CSMA/CA 제어의 파라미터를 설정하고, 이 개별적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득한 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 송신하는 액세스 제어 수단을 구비한다.
제5 발명의 AP에 있어서, STA 앞의 무선 프레임 및 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임 각각에 대해 공통적인 CSMA/CA 제어를 실행할 때에, 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것의 무선 프레임 또는 트리거 프레임을 선택하고, 이 공통적인 CSMA/CA 제어에 의해 액세스권을 취득하여 송신하는 액세스 제어 수단을 구비한다.
제6 발명은, 하나의 AP와 복수의 STA가 접속되고 복수의 STA에서 AP로 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 동시 송신을 행하는 무선 통신 시스템의 STA에 있어서, 자타의 STA로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단과, 단말 정보에 의해 QoS 데이터 프레임의 발생을 파악하고, 동시 송신을 요구하는 요구 프레임을 AP에 송신하는 동시 송신 요구 수단을 구비한다.
본 발명은, STA에서 QoS 데이터 프레임의 발생을 계기로 동시 송신하는 STA로서 선정되고 트리거 프레임에 의해 통지된 복수의 STA가 적절한 타이밍에 다원 접속 방식에 의해 동시 송신을 개시할 수 있다. 나아가 본 발명은, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호한 조합의 STA를 선정함으로써 동시 송신의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 AP 및 STA의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 STA, AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 STA, AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 액세스 제어부(15)의 구성예 1을 나타내는 도면이다.
도 12는 액세스 제어부(15)의 구성예 2를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 AP 및 STA의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 제어 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 STA, AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 STA, AP의 동시 송신 제어 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 액세스 제어부(15)의 구성예 1을 나타내는 도면이다.
도 12는 액세스 제어부(15)의 구성예 2를 나타내는 도면이다.
도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타낸다.
도 1에서, 하나의 AP와 복수의 STA1~STAn이 접속된다. 실선은, AP와 STA1~STAn의 사이에서 무선 프레임의 송수신이 가능함을 나타낸다. 점선은, STA1이 STA2 및 STA3이 송신하는 무선 프레임을 수신 가능함을 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 AP 및 STA의 구성예를 나타낸다.
도 2에서, AP 및 STA는 무선 프레임의 송수신 및 동시 송신에서의 다원 접속 처리를 행하는 무선 통신부(11), 무선 프레임의 송수신 제어를 포함한 전반적인 제어를 행하는 제어부(12), 각 제어에 필요한 정보를 관리하는 정보 관리부(13), 각 STA의 단말 정보를 수집하고, 동시 송신하는 STA의 조합 선정 및 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호한지 여부를 판정하여, 동시 송신하는 STA에 대해 동시 송신 제어에 필요한 정보를 통지하는 트리거 프레임을 생성하는 동시 송신 판정부(14), CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 제어에 의해 무선 프레임의 액세스권을 취득하는 액세스 제어부(15)에 의해 구성된다. 여기서, 무선 프레임에는 AP가 송신하는 하강 데이터 프레임, STA가 송신하는 상승 데이터 프레임, STA의 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보, 통지 프레임, 요구 프레임, 트리거 프레임 등의 제어 신호가 있다.
이하, 도 3~도 6에 나타내는 실시예 1~4의 제어 시퀀스와, 도 7~도 10에 나타내는 실시예 1~4의 동시 송신 제어 순서를 참조하여 각 실시예에 대해 설명한다.
(실시예 1)
도 3은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 제어 시퀀스를 나타낸다.
도 7은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 1의 동시 송신 제어 순서로서 단계 S11~S15를 나타낸다.
AP는, 단계 S11에서, STA1~STAn으로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 필요한 단말 정보를 수집하여 집계한다. 단말 정보는, 각 STA에서의 트래픽 정보나 각 STA로부터의 수신 전력이나 채널 상태 등의 전파 특성 정보이다.
각 STA에서의 트래픽 정보로서는, 예를 들어 우선도가 높은 액세스 카테고리의 송신 패킷의 유무나 수 및 비트 크기, 송신 큐에 문턱값 이상의 패킷이 존재하는지 여부, 송신 패킷의 어플리케이션 종별, STA에서 생성하는 사용자 데이터의 생성률에 관한 정보, 사용자 데이터의 발생 빈도, 정기적으로 발생하는 송신 패킷의 유무 등의 정보를 들 수 있다. STA는 단말 정보에 상승 회선의 데이터 프레임의 패킷 길이나 패킷의 비트량 정보를 포함시킴으로써, AP가 패킷 송신 금지 기간인 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하는 경우 NAV 기간 길이를 결정하게 할 수 있다. 그 밖에 AP로부터 송신하는 하강 방향의 트래픽의 어플리케이션 종별로부터 상승 방향의 트래픽 발생을 예측하여, 동시 송신하는 STA의 조합 선정에 이용할 수 있다. 예를 들어, VoIP(Voice over IP) 등의 어플리케이션을 이용하는 경우는, 하강 방향으로 정기적으로 송신 패킷이 발생하였을 때에 상승 방향도 동일한 송신 패킷이 발생하는 것을 예상할 수 있다. 나아가 일정 기간에서 AP가 STA의 상승 트래픽의 통계값을 수집하고 정기적으로 발생하는 상승 트래픽의 유무를 예상하여, 동시 송신하는 STA의 선정에 이용할 수 있다.
또한, 복수의 STA가 동시 송신을 실시할 때에는, STA 단체로 송신하는 경우보다 개개의 STA의 통신 품질의 열화가 예상되기 때문에, 동시 송신을 실시함에 있어서 무선 프레임의 전반에 의한 특성 열화가 충분히 작은 STA를 조합하는 것이 바람직하다. 이 전파 특성을 판단하기 위해, STA가 송신한 프레임의 수신 전력값으로부터 AP와의 사이의 전반 채널 품질을 예측한 결과나 복수의 STA 사이에서 특성 비교를 행하여, 동시 송신을 실시할 때에 동등한 수신 전력값의 STA가 존재하는지 여부의 단말 정보도 동시 송신 판단에 이용할 수 있다.
여기서, 단말 정보의 수집 방법으로서는, 각 STA로부터 정기적 혹은 자발적으로 단말 정보를 포함한 프레임을 송신시키거나, 혹은 AP의 폴링에 따라 각 STA에 순차적으로 응답시키거나, 혹은 각 STA로부터의 상승 데이터 프레임에 단말 정보를 놓거나, 혹은 하강 데이터 프레임에 대한 응답 프레임으로서 예를 들어 ACK에 단말 정보를 놓는 방법이 가능하다. 단말 정보를 상승 데이터 프레임에 포함시키는 경우, 상승 방향의 복수 사용자 동시 송신의 데이터 프레임에 단말 정보를 포함시킴으로써, AP는 계속적으로 본 발명에 의한 복수 사용자의 동시 송신 통신을 행할 수 있다. 또한, IEEE802.11e에서 규정된 QoS control field 내의 정보를 이용하여 STA에서의 QoS 데이터 프레임의 발생을 파악해도 된다. 또한, 모바일 네트워크나 유선 네트워크와 같은 무선 LAN 이외의 네트워크를 이용하여 백그라운드에서 단말 정보를 수집해도 된다. 예를 들어, IEEE802.11k 등의 활용이나 그 밖의 정보 교환 시퀀스가 있다.
또, AP에는 모든 STA의 단말 정보가 수집되는 것은 아니고, 예를 들어 상승 트래픽을 갖는 STA만이 단말 정보를 AP에 전송하는 형태이어도 된다. 또한, 후술하는 실시예 3, 4와 같이 소정의 STA가 다른 STA의 단말 정보를 수집하는 경우에는, 소정의 STA가 히어링 가능한 STA의 단말 정보만이 수집되는 형태로도 된다.
다음에 AP는 단계 S12, S13에서, 수집한 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하고, 이러한 조합의 STA가 동시 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 계산하여 양호한지 여부를 판정한다. 데이터 전송 효율의 계산은 우선 각 STA에서 발생하는 상승 트래픽의 프레임 크기, 패킷 발생 간격, 송신 패킷의 액세스 카테고리, 전파 특성, 개개의 STA의 송신 능력 등으로 결정되는 데이터 레이트 등으로부터 상사성이 높은 STA의 조합을 선정하고, 이 STA의 조합에 의한 동시 송신의 데이터 전송 효율을 계산한다. 그리고, 선정한 STA의 조합에 의한 동시 송신의 데이터 전송 효율과, STA 단체로 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 비교하여, 전자의 값이 높으면 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정한다. 혹은, 선정한 STA의 조합에 의한 동시 송신의 데이터 전송 효율과 소정의 문턱값을 비교하여 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호한지 여부를 판정해도 된다.
그 결과, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하지 않은 경우에는, 단계 S14에서 AP는 상승 링크에서의 동시 송신 제어를 행하지 않는다. 한편, 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정된 경우에는, 단계 S15에서, AP는 선정한 동시 송신하는 STA에 대해 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임(TRG)을 생성하고, CSMA/CA 제어에 의한 캐리어 센스를 실행하여 액세스권을 취득한 후에 상기 트리거 프레임을 송신한다.
또, 단계 S15에서의 액세스권 취득 처리에서는, CSMA/CA 제어에서의 RTS(Request to send)/CTS(Clear to send) 프레임을 송수신하고, 선정한 STA가 동시 송신을 완료하는 시간을 상정하여 다른 STA의 송신을 금지하는 NAV를 설정하는 등의 처리를 행해도 된다.
액세스권을 취득한 AP가 송신하는 트리거 프레임에는, 동시 송신 판단을 위해 수집한 단말 정보를 이용하여 선정한 동시 송신하는 STA의 조합과, 각 STA가 이용 가능한 무선 통신 리소스 정보와, 주파수 및 타이밍 조정에 필요한 정보가 포함되어 있다. 나아가 트리거 프레임에는, 예를 들어 동시 송신을 행할 때의 변조 방식 및 부호화율을 저하시키는 페널티 정보를 포함해도 된다.
AP가 송신하는 트리거 프레임에 의해 동시 송신의 지시를 받은 STA, 예를 들어 도 3에 나타내는 STA1~STAn는, 지정된 정보에 기초하여 주파수 분할 다원 접속 방식(FDMA), 공간 분할 다원 접속 방식(SDMA, MU-MIMO), 다른 다원 접속 방식 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의해 동시 송신을 행한다.
그런데, AP는 STA에 송신하는 하강 데이터 프레임에 대해 CSMA/CA 제어에 기초하여 액세스권을 취득한 후에 송신한다. 따라서, 하강 데이터 프레임의 송신을 위한 CSMA/CA 제어와, 상승 데이터 프레임 동시 송신을 지시하는 트리거 프레임의 송신을 위한 CSMA/CA 제어에 대해, 도 2에 나타내는 AP의 액세스 제어부(15)에서 조정이 필요하다.
여기서, 하강 데이터 프레임에 대해 액세스 카테고리에 따른 우선 제어를 행하는 경우, 트리거 프레임에서도 동시 송신하는 상승 데이터 프레임의 액세스 카테고리에 따른 우선 제어를 행하는 구성을 생각할 수 있다. 이러한 액세스 카테고리에 따른 우선 제어는, CSMA/CA 제어의 파라미터 설정에 의해 이루어진다.
CSMA/CA 제어를 확장한 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 제어에서는, 채널이 아이들(idle) 상태임을 판정하기까지의 DIFS 시간 대신에 액세스 카테고리 AC에 따른 AIFS 시간이 이용된다. 예를 들어, 우선도가 높은 액세스 카테고리일수록 AIFS 시간은 짧게 설정된다. 충돌 회피의 랜덤 백오프값을 결정하는 CW(Contention Window)의 최소값인 CWmin 및 최대값인 CWmax도 액세스 카테고리에 따라 설정된다. 예를 들어, 우선도가 높은 액세스 카테고리일수록 CWmin 및 CWmax 가 작은 값으로 설정된다. 또한, 채널의 액세스권을 취득한 후의 배타적인 채널 사용 기간을 나타내는 파라미터인 TXOP(Transmission Opportunity)도 액세스 카테고리에 따라 설정된다. 예를 들어, 우선도가 높은 액세스 카테고리일수록 TXOP는 큰 값이 되고, 액세스권의 취득 후에 송신할 수 있는 프레임 수가 많아진다.
이러한 EDCA 파라미터인 AIFS, CWmin, CWmax, TXOP를 조정함으로써, 액세스 카테고리에 따른 우선 제어를 행하는 경우에, 액세스 카테고리마다 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임 사이의 우선 제어가 필요하다. 예를 들어, 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임에 대해 액세스 카테고리마다 개별적인 CSMA/CA 제어를 행하는 구성예 1의 경우는, 액세스 카테고리마다 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것이 액세스권을 취득하기 쉬운 EDCA 파라미터를 설정한다. 이하, 도 11을 참조하여 구체적으로 설명한다.
또한, 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임에 대해 액세스 카테고리마다 공통적인 CSMA/CA 제어를 행하는 구성예 2의 경우는, 액세스 카테고리마다 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것을 선택하여 CSMA/CA 제어를 행하도록 선택부를 마련한다. 이하, 도 12를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 11은, 액세스 제어부(15)의 구성예 1을 나타낸다.
도 11에서, 상승/하강 송신 관리 기능부(100)는, AP에서의 하강 데이터 프레임과 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 입력하고, 액세스 카테고리마다 각 프레임 수 또는 데이터량을 집계하여 하강 데이터 프레임을 하강 데이터 프레임용 액세스 제어부(20)에 입력하고, 트리거 프레임을 트리거 프레임용 액세스 제어부(30)에 입력한다.
하강 데이터 프레임용 액세스 제어부(20)는 IEEE802.11e에서 나타나 있는 구성으로, 하강 데이터 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(21), 액세스 카테고리에 대응하는 송신 큐(22-1~22-4) 및 CSMA/CA 제어부(23-1~23-4), 충돌 회피 처리부(24)에 의해 구성된다. 하강 데이터 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(21)는, 하강 데이터 프레임을 액세스 카테고리에 따른 송신 큐(22-1~22-4)에 삽입한다. 각 송신 큐에서 대기하고 있는 하강 데이터 프레임은, CSMA/CA 제어부(23-1~23-4)에서 액세스 카테고리에 따른 EDCA 파라미터에 기초한 우선도로 액세스 제어가 실시된다.
트리거 프레임용 액세스 제어부(30)는 하강 데이터 프레임용 액세스 제어부(20)와 동일한 구성으로, 트리거 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(31), 액세스 카테고리에 대응하는 송신 큐(32-1~32-4), 액세스 카테고리에 대응하는 CSMA/CA 제어부(33-1~33-4), 충돌 회피 처리부(24)에 의해 구성된다. 트리거 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(31)는, 트리거 프레임을 액세스 카테고리에 따른 송신 큐(32-1~32-4)에 삽입한다. 각 송신 큐에서 대기하고 있는 트리거 프레임은, CSMA/CA 제어부(33-1~33-4)에서 액세스 카테고리에 따른 EDCA 파라미터에 기초한 우선도로 액세스 제어가 실시된다.
또, 액세스 카테고리 i에 따른 CSMA/CA 제어부(23-i, 33-i)에는 액세스 카테고리 i에 따른 EDCA 파라미터의 디폴트값을 공통으로 설정해도 되고, 동일한 액세스 카테고리 i이면, 예를 들어 트리거 프레임의 액세스 제어가 우선되도록 EDCA 파라미터의 디폴트값에 가중치 부여를 해도 된다. 여기서, i는 1~4이다.
나아가 상승/하강 송신 관리 기능부(100)는, 액세스 카테고리마다 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임의 각 프레임 수 또는 데이터량의 집계 결과에 기초하여, 동일한 액세스 카테고리 i의 CSMA/CA 제어부(23-i, 33-i)에 대해, 송신 큐(22-i, 32-i)에서 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 것이 액세스권을 취득하기 쉬운 EDCA 파라미터를 조정한다.
충돌 회피 처리부(24)는, 하강 데이터 프레임용 액세스 제어부(20)와 트리거 프레임용 액세스 제어부(30)에서 공통이다. 충돌 회피 처리부(24)는, 각 액세스 카테고리의 액세스 제어에서 송신 타이밍이 겹쳤을 때에 우선도가 높은 쪽의 액세스 제어를 실행하지만, 동일한 액세스 카테고리의 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임의 사이에서는, 예를 들어 트리거 프레임의 액세스 제어를 우선적으로 실행하도록 해도 된다.
도 12는, 액세스 제어부(15)의 구성예 2를 나타낸다.
도 12에서, 구성예 2는, 구성예 1의 하강 데이터 프레임용 액세스 제어부(20)의 CSMA/CA 제어부(23-1~23-4)와, 트리거 프레임용 액세스 제어부(30)의 CSMA/CA 제어부(33-1~33-4)를 공통화한 것이다.
상승/하강 송신 관리 기능부(100)는, AP에서의 하강 데이터 프레임과 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 입력하고, 액세스 카테고리마다 각 프레임 수 또는 데이터량을 집계하여 하강 데이터 프레임을 하강 데이터 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(21)에 입력하고, 트리거 프레임을 트리거 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(31)에 입력한다.
하강 데이터 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(21)는, 하강 데이터 프레임을 액세스 카테고리에 따른 송신 큐(22-1~22-4)에 삽입한다. 트리거 프레임용 액세스 카테고리 맵핑부(31)는, 트리거 프레임을 액세스 카테고리에 따른 송신 큐(32-1~32-4)에 삽입한다. 액세스 카테고리 i의 송신 큐(22-i)에서 대기하고 있는 하강 데이터 프레임과, 송신 큐(32-i)에서 대기하고 있는 트리거 프레임은, 선택부(41-i)를 통해 한쪽이 선택되고, CSMA/CA 제어부(23-i)에서 액세스 카테고리 i에 따른 EDCA 파라미터에 기초한 우선도로 액세스 제어가 실시된다.
상승/하강 송신 관리 기능부(100)는, 액세스 카테고리마다 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임의 각 프레임 수 또는 데이터량의 집계 결과에 기초하여, 액세스 카테고리 i의 선택부(41-i)에 대해, 송신 큐(22-i, 32-i)에서 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량이 많은 쪽을 선택시키고, CSMA/CA 제어부(23-i)에서 액세스 제어를 실행시킨다. 구성예 1에서는, CSMA/CA 제어부(23-i, 33-i)의 EDCA 파라미터를 조정하기 위해, 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임이 선택될 확률은 랜덤 백오프값이 동일해지는 통계적 확률에 의존하지만, 구성예 2에서는 송신 대기의 프레임 수 또는 데이터량에 따라 그 한쪽이 확정적으로 선택된다.
충돌 회피 처리부(41)는, 각 액세스 카테고리의 액세스 제어에 의해 송신 타이밍이 겹쳤을 때에 우선도가 높은 쪽의 액세스 제어를 실행한다. 또, 액세스 제어에 의해 송신 타이밍이 겹치는 것은 다른 액세스 카테고리의 트리거 프레임과 하강 데이터 프레임이며, 다른 액세스 카테고리의 트리거 프레임끼리 또는 하강 데이터 프레임끼리인 경우도 있다.
이상 설명한 바와 같이, AP의 액세스 제어부(15)에서는, STA 앞의 하강 데이터 프레임 또는 상승 데이터 프레임을 동시 송신하는 복수의 STA 앞의 트리거 프레임을 송신하는 경우에 CSMA/CA 제어에 기초하여 액세스권을 취득한 후에 송신한다. 한편, STA에서도 상승 데이터 프레임을 송신하는 경우에 CSMA/CA 제어에 기초하여 액세스권을 취득한 후에 송신한다. 여기서, 예를 들어 하나의 AP에 대해 송신 요구가 있는 다수의 STA가 존재하는 경우에 각각이 CSMA/CA 제어를 행하면, AP가 액세스권을 취득할 확률이 현저하게 저하되는 경우가 있다. 이에 대해, 복수의 STA가 상승 데이터 프레임을 동시 송신하는 것은 각 STA의 송신 요구를 해소하고, 나아가서는 AP가 액세스권을 취득하기 쉽게 하지만, 이는 트리거 프레임을 효율적으로 송신할 수 있었던 경우이다.
도 11에 나타내는 구성예 1에서는, 트리거 프레임의 액세스 제어가 우선되도록 각 액세스 카테고리에 따른 EDCA 파라미터의 디폴트값에 가중치 부여를 할 때에, 송신 요구가 있는 STA 수에 따라 EDCA 파라미터를 조정해도 된다. 예를 들어, 양방향 트래픽이 발생하는 경우는, AP에서의 CW 크기를 디폴트값보다 작게 설정하거나, 상기 AP와 접속 가능한 STA나 동시 송신하는 STA에 대해 비콘 프레임이나 기타 무선 혹은 유선 네트워크 상의 프레임을 이용하여 CW 크기를 디폴트값보다 크게 설정함으로써, 동시 송신을 위한 트리거 프레임을 송신하기 위해 캐리어 센스를 실시하는 AP가 우선적으로 송신을 개시할 수 있다.
(실시예 2)
도 4는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 제어 시퀀스를 나타낸다.
도 8은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 2의 동시 송신 제어 순서로서 단계 S21~S29를 나타낸다.
AP는, 단계 S21에서, STA1~STAn로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 필요한 단말 정보를 수집하여 집계한다. 다음에, AP는 단계 S22, S23에서 수집한 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하고, 이러한 조합의 STA가 동시 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 계산하여 양호한지 여부를 판정한다. 여기서, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되지 않는 경우에는, AP는 단계 S24에서 상승 링크에서의 동시 송신 제어를 행하지 않는 처리를 행한다. 이상의 처리는, 도 7에 나타내는 실시예 1의 단계 S11~S14와 동일하다.
본 실시예에서는, 단계 S23에서 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정된 경우에, AP가 동시 송신하는 STA에 대해 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 송신함에 있어서 STA 측에 액세스권을 취득하게 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, AP가 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되면, 단계 S25에서 동시 송신 가능함을 나타내는 통지 프레임을 동시 송신하는 STA에 송신한다. 통지 프레임을 수신한 STA 중에서 캐리어 센스 및 랜덤 백오프 제어에 의해 액세스권을 취득한 STA는, 요구 프레임을 AP에 송신한다. 도 4의 예에서는, STA1이 요구 프레임을 송신한다. AP는 단계 S26에서 액세스권을 취득한 STA가 송신한 요구 프레임을 수신하면, 단계 S27, S28에서 지금까지 AP가 수집한 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 재선정하고, 이러한 조합의 STA가 동시 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 재계산하여 양호한지 여부를 판정한다. 이 때, 단말 정보가 갱신되어 있으면, 단계 S22에서 선정한 STA의 조합과 다른 STA의 조합이 선정되는 경우도 있다. 또한, 액세스권을 취득하여 요구 프레임을 송신한 STA는 아이들 상태가 되어 있으므로, 동시 송신하는 STA의 하나로서 확정시켜도 된다.
그 결과, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되지 않는 경우에는, 단계 S24에서 AP는 상승 링크에서의 동시 송신 제어를 행하지 않는다. 한편, 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 다시 판정된 경우에는, 단계 S29에서 AP는 선정한 동시 송신하는 STA에 대해 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 생성하여 송신한다.
또, 통지 프레임을 수신한 STA가 액세스권을 취득하여 요구 프레임을 송신하고, 그 요구 프레임을 수신한 AP가 SIFS 시간 후에 트리거 프레임을 송신하고자 하면, STA가 취득한 액세스권에 의해 확실히 송신이 가능하고 동시 송신을 개시시킬 수 있다. 또한, AP가 요구 프레임을 수신하여 트리거 프레임을 송신하고, 대응하는 STA가 동시 송신을 완료하기까지의 시간을 상정하여, STA가 송신하는 요구 프레임에 의해 혹은 별도 송수신하는 RTS/CTS 프레임에 의해 동시 송신하는 STA로서 선정되지 않은 다른 STA 등에 NAV를 설정하면, AP의 트리거 프레임에 따라 선정된 STA가 확실히 동시 송신할 수 있다.
(실시예 3)
도 5는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 제어 시퀀스를 나타낸다.
도 9는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 3의 동시 송신 제어 순서로서 STA의 처리인 단계 S30~S33과, AP의 처리인 단계 S34~S39를 나타낸다.
실시예 1 및 실시예 2는, AP가 각 STA의 단말 정보를 수집하여 집계하고 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 순서이었지만, 실시예 3은 소정의 STAx가 자타의 단말 정보를 수집하여 집계하고 동시 송신 가능한지 여부를 판단하여 AP에 통지하고, AP가 이러한 통지에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 도 1에 나타내는 STA1에서, STA2 및 STA3의 상승 프레임을 히어링하고, 단말 정보로서 이들 트래픽 정보를 수집하는 경우가 상정된다. 혹은, STA1이 실시예 1에서 설명한 AP의 수법에 의해 다른 STA2~STAn로부터 단말 정보를 수집해도 된다. 단, AP도 실시예 1과 마찬가지로 독자적으로 STA1~STAn의 단말 정보를 수집하는 것으로 한다.
소정의 STAx는, 단계 S30에서 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 필요한 단말 정보를 수집하여 집계한다. 다음에, STAx는 단계 S31, S32에서 자타의 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하고, 이러한 조합의 STA가 동시 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 계산하여 양호한지 여부를 판정하여, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되지 않는 경우에는 단계 S31로 되돌아가 다시 단말 정보의 수집을 행한다. 한편, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정된 경우에는, 단계 S33에서 STAx는 동시 송신 가능함을 나타내는 요구 프레임을 AP에 송신한다. 또, 요구 프레임에 동시 송신하는 STA의 조합 정보 또는 그 단말 정보, AP에서의 액세스권 취득에의 요구, 상승 방향의 복수 사용자 동시 송신에 자신의 STA를 포함시키는 것의 요구를 포함해도 된다. 또한, STAx는 자타의 STA의 QoS 데이터 프레임의 발생을 파악하였을 때에 요구 프레임을 AP에 송신해도 된다.
한편, AP는, 단계 S34에서 STA1~STAn로부터 동시 송신하는 STA의 선정 및 동시 송신 제어에 필요한 단말 정보를 수집하여 집계하고 있다. AP는 단계 S35에서 STA로부터 요구 프레임을 수신하면, 단계 S36, S37에서 지금까지 수집한 단말 정보에 따라 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하고, 이러한 조합의 STA가 동시 송신한 경우의 데이터 전송 효율을 계산하여 양호한지 여부를 판정한다. 이 때, STA가 송신한 요구 프레임에 STA에서 판정한 동시 송신하는 STA의 조합 정보 또는 그 단말 정보가 포함되어 있으면, AP가 수집한 단말 정보와 아울러 동시 송신하는 STA의 조합을 선정하는 처리에 이용해도 된다. 또한, 단말 정보가 갱신되어 있으면, 단계 S31에서 선정한 STA의 조합과 다른 STA의 조합이 선정되는 경우도 있다.
그 결과, 동시 송신의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되지 않은 경우에는, 단계 S38에서 AP는 상승 링크에서의 동시 송신 제어를 행하지 않는다. 한편, 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되는 경우에는, 단계 S39에서, 선정한 동시 송신하는 STA에 대해 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 생성하고, 캐리어 센스 및 랜덤 백오프 제어에 의해 액세스권을 취득한 후에 상기 트리거 프레임을 송신한다.
또, STA에서의 단계 S30~S33의 처리를 제외하면, AP에서의 단계 S34~S39의 처리는 기본적으로 실시예 1의 단계 S11~S15와 동일하다. 본 실시예에서는, 소정의 STAx가 수집한 단말 정보에 따라 동시 송신 가능한지 여부를 판단한 후에, AP가 수집하는 단말 정보를 이용하여 혹은 STAx가 판정한 동시 송신하는 STA의 조합 정보 또는 그 단말 정보와 아울러 최종적으로 동시 송신하는 STA의 조합을 선정함으로써, AP에서의 처리 부담을 경감할 수 있다.
(실시예 4)
도 6은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 제어 시퀀스를 나타낸다.
도 10은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 실시예 4의 동시 송신 제어 순서로서 STA의 처리인 단계 S40~S43과, AP의 처리인 단계 S44~S49를 나타낸다. 또, 실시예 4의 단계 S40~S42, S44~S48의 처리는 실시예 3에서의 단계 S30~S32, S34~S38의 처리와 동일하고, 단계 S43, S49의 처리가 실시예 3에서의 단계 S33, S39의 처리와 다르다.
소정의 STAx는, 단계 S42에서 동시 전송의 데이터 전송 효율이 양호하다고 판정되면, 단계 S43에서 동시 송신 가능함을 나타내는 요구 프레임을 생성하고, 캐리어 센스 및 랜덤 백오프 제어에 의해 액세스권을 취득한 후에 AP에 송신한다. 이 요구 프레임은, 실시예 3에서 STA1이 AP에 송신하는 요구 프레임과 같이, 동시 송신하는 STA의 조합 정보 또는 그 단말 정보를 포함해도 된다. 한편, AP는 단계 S47에서 동시 전송에 의한 데이터 전송 효율이 양호하다고 다시 판정된 경우에는, 단계 S49에서, 선정한 동시 송신하는 STA에 대해 상승 링크 동시 송신을 지시하기 위한 트리거 프레임을 생성하여 송신한다.
이와 같이 실시예 4에서는, 실시예 2와 같이 소정의 STAx가 취득한 액세스권에 기초하여 AP가 트리거 프레임을 송신하는 것이 특징이다. 따라서, 실시예 2와 같이, STA가 액세스권을 취득하여 요구 프레임을 송신하고, 그 요구 프레임을 수신한 AP가 SIFS 시간에 트리거 프레임을 송신하고자 하면, STA가 취득한 액세스권에 의해 확실히 송신이 가능하고 동시 송신을 개시시킬 수 있다. 또한, AP가 요구 프레임을 수신하여 트리거 프레임을 송신하여 대응하는 STA가 동시 송신을 완료하기까지의 시간을 상정하고, STA가 송신하는 요구 프레임에 의해 혹은 별도 송수신하는 RTS/CTS 프레임에 의해, 동시 송신하는 STA로서 선정되지 않은 다른 STA 등에 NAV를 설정하면, AP의 트리거 프레임에 따라 선정된 STA가 확실히 동시 송신할 수 있다.
상기 실시예 1~4에서는, 복수의 STA로부터 상승 방향의 동시 송신 순서에 대해 설명하였지만, AP에 STA로 송신하는 하강 데이터 프레임이 있는 경우에는, 하강 방향의 송신과 상승 방향의 동시 송신을 연속적으로 행하도록 해도 된다. 예를 들어, 상기 실시예 1~4에 있어서, AP가 상승 방향의 동시 송신 제어를 개시하는 경우에 하강 데이터 프레임의 유무를 판정하고, 하강 데이터 프레임이 없으면, 각 실시예와 같이 트리거 프레임을 송신하고, 동시 송신하는 조합으로서 선정한 STA에 동시 송신을 행하게 한다. 한편, AP에 하강 데이터 프레임이 있으면, 하강 데이터 프레임 및 ACK의 송수신에 이어서 트리거 프레임을 송신해도 된다. 이 경우, 하강 방향의 수신처가 되는 STA와 상승 방향의 동시 송신하는 STA의 조합을 공통으로 한 후에 하강 데이터 프레임과 트리거 프레임을 아울러 송신하고, 상승 데이터 프레임에 하강 데이터 프레임의 ACK를 아울러 송신해도 된다. 혹은, AP의 트리거 프레임의 송신, STA의 상승 동시 송신에 이어서 하강 데이터 프레임을 송신해도 된다. 이 연속 처리의 경우에는, AP 또는 STA에서 취득하는 액세스권은 그 송수신 기간을 상정한 것으로 한다.
상기 실시예 1과 실시예 3에 있어서, 트리거 프레임은 주변 단말에 송신을 금지하는 NAV를 설정할 수 있다. 여기서 설정하는 NAV의 기간 길이는 수집한 단말 정보를 기초로 설정한다. NAV의 설정 및 그 수정에 대해서는 몇 가지 방법을 생각할 수 있다.
(1) 트리거 프레임은 NAV를 설정하지 않고, 단지 데이터 프레임의 송신을 요구한다. 이 경우, STA가 데이터 프레임을 송신하기 전에 STA가 RTS 프레임을 송신하고, AP가 CTS 프레임을 회신하여 데이터 프레임의 송신을 개시할 수도 있다.
(2) 수신처가 될 수 있는 STA에 대한 트리거 프레임 또는 RTS 프레임을 사용한 폴링에 의해 NAV를 설정한다. 이 경우, 트리거 프레임 또는 RTS 프레임이 주변 단말에 대해 NAV를 설정하고, 하나 이상의 STA로부터 데이터 프레임을 수집한다. 마지막으로 트리거 프레임을 다시 송신하여 동시 송신의 계기로 한다.
(3) AP가 응답을 요구하는 복수 수신처 어드레스를 포함한 트리거 프레임 또는 RTS 프레임을 송신하고, 주변 단말에 대해 NAV를 설정한다. 나아가 트리거 프레임에 대한 응답을 트리거 프레임의 수신처 어드레스로 지정된 STA에 순차적으로 응답시키거나, 또는 다원 접속 방식에 의해 동시에 응답시킴으로써, NAV 기간 길이를 변경하는 것을 지정해도 된다. 마지막으로 트리거 프레임을 다시 송신하여 동시 송신의 계기로 한다.
(4) 트리거 프레임으로서 제1 트리거 프레임을 송신하고, 지정한 STA로부터 제2 트리거 프레임이 회신되는 것을 확인하며, 다시 제3 트리거 프레임을 송신하고, 제2 트리거 프레임을 회신한 STA로부터 데이터 프레임을 수신한다. 본 방법에서는, 제1 트리거 프레임은 주변 단말에 수집한 단말 정보로부터 NAV 기간 길이를 설정하거나, 또는 미리 정해진 NAV 기간 길이를 설정한다. STA는 제1 트리거 프레임을 수신하고, 제2 트리거 프레임을 송신한다. 이 때, 복수의 STA가 동시에 제2 트리거 프레임을 송신해도 되고, 제1이 지정된 시간에 스케줄된 타이밍에 제2 트리거 프레임을 송신해도 되며, 제1 트리거 프레임을 STA 1대 1대에 송신하고 차례대로 제2 트리거 프레임을 회신하도록 해도 된다. AP는, 정상적으로 제2 트리거 프레임을 수신한 STA에 대해 송신을 지시하는 제3 트리거 프레임을 송신한다. 이 때, 제2 트리거 프레임에 포함된 단말 정보나, 정상적으로 제2 트리거 프레임을 송신할 수 있는 조합에 따라, 제3 트리거 프레임에 의해 NAV 기간 길이를 변경하는 것을 지정해도 된다. 여기서, 제1 트리거 프레임과 제2 트리거 프레임이 RTS/CTS의 교환과 동일하도록 NAV를 설정하고, 제1 트리거 프레임이 설정한 주변 단말의 NAV는 제3 트리거 프레임이 송신되지 않은 경우 캔슬되도록 해도 된다. 제3 트리거 프레임은 STA가 동시에 송신하기 위한 동기 신호로서의 정보를 포함하거나, 송신권의 양도로서의 기능을 가져도 된다. 제3 트리거 프레임이 송신권의 양도로서 기능하는 경우, 제2 트리거 프레임을 수신 후 바로 제3 트리거 프레임을 송신하는 것이 아니라, 하강 방향의 데이터 프레임의 송신을 단일의 STA 또는 복수의 STA에 행한 후 제3 트리거 프레임을 송신해도 된다.
상기 실시예 2와 실시예 4에 있어서, STA가 송신하는 요구 프레임은 주변 단말에 송신을 금지하는 NAV를 설정할 수 있다. 여기서 설정하는 NAV 기간 길이는 미리 AP가 통지한 값이나, STA가 송신하고자 하는 데이터 프레임에 필요한 길이로부터 산출된다. NAV의 설정 및 그 수정에 대해서는 몇 가지 방법을 생각할 수 있다.
(1) 요구 프레임은 NAV를 설정하지 않고, 트리거 프레임의 송신을 요구한다. 트리거 프레임 송신 후의 시퀀스는 상기 실시예 1과 실시예 3에서 나타낸 3가지 방법에 의해 통신할 수 있다.
(2) 요구 프레임을 사용한 폴링에 의해 NAV를 설정하면서 트리거 프레임의 송신을 요구한다. 이 경우, 요구 프레임이 주변 단말에 대해 NAV를 설정하고, AP에 트리거 프레임을 송신시킨다. 이 때, AP에서 STA가 지정한 NAV 기간 길이 등의 정보에 따라 상승 복수 사용자 동시 송신을 행하게 하는 STA의 조합을 결정·변경해도 된다. 트리거 프레임 송신 후에, 나아가 상기 실시예 1과 실시예 3에서 나타낸 3가지 방법에 의해 통신할 수 있다. NAV는 요구 프레임에서 한 번 설정되어 있기 때문에, 그 후의 통신으로 NAV 기간 길이를 변경할 수 있다.
상기 실시예 1~4에서 사용자 데이터에 이용하는 변조 방식 및 부호화율을 나타내는 MCS 인덱스는, 예를 들어 이하와 같이 AP 또는 STA에서 결정할 수 있다. MCS 인덱스는 지금까지의 통신 결과를 고려하여 결정하거나, 복수 사용자 동시 송신을 행하는 것에 의한 페널티를 감안하여 결정할 수 있다. 지금까지의 통신 결과를 고려하여 결정하는 경우, 동일한 복수 사용자 동시 송신의 조건으로 통신 성공한 MCS 인덱스를 이용하거나, 동일한 복수 사용자 동시 송신의 조건으로 통신 실패한 MCS 인덱스보다 데이터 프레임당 비트수가 적은 MCS 인덱스를 이용하도록 결정할 수 있다. 복수 사용자 동시 송신에 의한 페널티를 이용하는 경우, 싱글 사용자 통신시에 이용하는 MCS 인덱스에 대해, 복수 사용자 동시 송신에 의해 다중되는 STA의 수 또는 복수 사용자 동시 송신의 다중 형태와 다중되는 STA의 수를 이용하여 결정된다. 다중 형태란, 예를 들어 주파수 분할 다원 접속 방식(FDMA), 공간 분할 다원 접속 방식(SDMA, MU-MIMO), 또는 그 둘 다를 이용한 다원 접속 방식이다. FDMA의 경우 주파수 어긋남에 의한 사용자간 간섭, MU-MIMO의 경우에는 공간적인 신호 분리의 불완전성으로 생기는 사용자간 간섭에 의해 통신 품질이 저하되는 것을 생각할 수 있기 때문에, 그만큼 MCS 인덱스를 낮은 비트수에 대응하는 것으로 변경하는 것이 좋다. 일반적으로 FDMA보다 MU-MIMO가 페널티가 크다. STA가 데이터 프레임에서 이용하는 MCS 인덱스를 결정하는 방법으로서 예를 들어 이하의 방법을 생각할 수 있다.
(1) AP로부터 사용자의 다중 수 및 그 다중 방식을 통지하고, 이러한 정보로부터 STA에서 미리 기억하고 있는 테이블로부터 페널티를 참조하여 싱글 사용자 통신의 경우보다 낮은 비트수에 대응하는 MCS 인덱스를 결정한다.
(2) AP에서 이용하는 사용자의 다중 수 및 그 다중 방식을 추정하고, 상정한 다중 수와 다중 방식으로부터 미리 기억하고 있는 테이블로부터 페널티를 참조하여 싱글 사용자 통신의 경우보다 낮은 비트수에 대응하는 MCS 인덱스를 결정한다. 또한, 페널티를 결정할 때에, STA에 대한 채널 상태의 전파 특성 정보의 상관값으로부터 페널티를 사용자 조합에 대해 산출할 수도 있다.
(3) AP로부터 복수 사용자 동시 송신에 의한 페널티를 통지하고, 싱글 사용자 통신의 경우보다 낮은 비트수에 대응하는 MCS 인덱스를 결정한다.
(4) AP로부터 복수 사용자 동시 송신에서 이용하는 MCS 인덱스를 통지하고, 지정된 MCS 인덱스를 이용한다.
페널티의 구체적인 지표로서는, 이용할 수 있는 MCS 인덱스를 선택 가능한 옵션에서 몇 단계 비트수가 적은 것으로 해야 할지의 값을 이용하거나, 신호 대 간섭 잡음 전력비(SINR)의 저하량을 1 이하의 수 또는 데시벨 표기로의 값을 양자화한 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 2개의 STA에 대해 MU-MIMO에 의한 상승 방향 통신을 행하게 하는 경우에, MCS 인덱스를 하나 내리는 것을 통지하거나, SINR이 2dB 저하되는 것을 통지할 수 있다.
AP 무선 LAN 기지국 장치
STA 무선 LAN 단말 장치
11 무선 통신부
12 제어부
13 정보 관리부
14 동시 송신 판정부
15 액세스 제어부
STA 무선 LAN 단말 장치
11 무선 통신부
12 제어부
13 정보 관리부
14 동시 송신 판정부
15 액세스 제어부
Claims (2)
- 복수의 무선 LAN 단말 장치(이하, 「STA」라 함)와 접속하고, 복수의 STA로부터 동시에 송신되는 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 수신하는 하나의 무선 LAN 기지국 장치(이하, 「AP」라 함)로서,
상기 복수의 STA로부터 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 수단;
동시 송신하는 STA에 대해, 각 STA가 이용 가능한 무선 통신 리소스 정보를 포함하는 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 수단;
하강 링크의 데이터 프레임의 각 액세스 카테고리에 대응하는 해당 데이터 프레임을 송신하기 위한 채널 액세스권을 획득하는 복수의 CSMA/CA 수단을 구비하고,
상기 복수의 CSMA/CA 수단 중 어느 하나가 상기 트리거 프레임을 송신하기 위한 채널 액세스권을 획득하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국 장치. - 하나의 무선 LAN 기지국 장치(이하, 「AP」라 함)가 복수의 무선 LAN 단말 장치(이하, 「STA」라 함)와 접속하고, 복수의 STA로부터 동시에 송신되는 무선 프레임을 다원 접속 방식으로 수신하는 무선 통신 방법으로서,
상기 복수의 STA로부터 동시 송신 제어에 이용하는 단말 정보를 수집하는 단말 정보 수집 스텝;
동시 송신하는 STA에 대해 각 STA가 이용 가능한 무선 통신 리소스 정보를 포함하는 트리거 프레임을 송신하는 트리거 송신 스텝;
상기 하강 링크의 데이터 프레임의 각 액세스 카테고리에 대응하는 해당 데이터 프레임을 송신하기 위한 채널 액세스 권한을 획득하는 복수의 CSMA/CA 스텝을 구비하고,
상기 복수의 CSMA/CA 스텝 중 어느 하나가 상기 트리거 프레임을 송신하기 위한 채널 액세스권을 획득하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
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