WO2011025201A2 - 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법 - Google Patents

고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2011025201A2
WO2011025201A2 PCT/KR2010/005607 KR2010005607W WO2011025201A2 WO 2011025201 A2 WO2011025201 A2 WO 2011025201A2 KR 2010005607 W KR2010005607 W KR 2010005607W WO 2011025201 A2 WO2011025201 A2 WO 2011025201A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wireless communication
communication system
data
band
center frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2010/005607
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011025201A3 (ko
Inventor
김윤주
오종의
이석규
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI filed Critical Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority to DE112010003376T priority Critical patent/DE112010003376T5/de
Priority to US13/391,904 priority patent/US8873487B2/en
Publication of WO2011025201A2 publication Critical patent/WO2011025201A2/ko
Publication of WO2011025201A3 publication Critical patent/WO2011025201A3/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0037—Inter-user or inter-terminal allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a communication apparatus and method in a wireless communication system, and more particularly to a communication apparatus and method in a high capacity wireless communication system.
  • the wireless communication system has been gradually developed from a system mainly focused on voice communication, and has been developed in a form capable of transmitting high capacity data.
  • Such high-capacity data can transmit multimedia data as well as various types of high-capacity data such as text, photos, and videos.
  • the performance of the wireless communication system is not high compared to the various high-capacity multimedia services are activated.
  • the transmission speed of wireless services experienced by users is significantly lowered. Therefore, various technologies aim to increase the performance of a wireless system for multiple users by increasing the bandwidth to expand the radio resources shared by multiple users or by using a specific beam for communicating the same bandwidth radio resources with each user. Are being studied.
  • an access point is used in three multi-stations composed of one AP and two terminals to form a high-speed wireless communication system.
  • up to 1Gbps performance should be supported in MAC SAP of AP), and 500Mbps is required in MAC SAP of wireless station for point-to-point environment.
  • each AP and STA can simultaneously support compatibility with existing WLAN systems (IEEE 802.11a / n systems) as a requirement for high-performance wireless communication systems.
  • IEEE 802.11a / n systems IEEE 802.11a / n systems
  • the present invention provides an apparatus and method for providing a data service that can satisfy the requirements of the workgroup AC of IEEE 802.11.
  • the present invention provides an apparatus and method for providing a data service by extending the bandwidth to increase the radio resources to meet the requirements of a high-performance wireless communication system.
  • the present invention provides a wireless service structure, an embodiment of a service, and a method and apparatus capable of supporting such a service that can increase the performance of a radio resource by supporting a multi-user MIMO technology in the same bandwidth. do.
  • a method according to an embodiment of the present invention is a communication method in a high capacity wireless communication system for communicating with multiple users using multiple antennas, the method comprising: allocating one or more bands to different terminals at a predetermined center frequency; And communicating through each band of the center frequency assigned to each terminal by using the multiple antennas.
  • each band of different center frequencies may be bands that are all discontinuous with each other.
  • each center frequency is two or more
  • the bands included in each center frequency may be continuous bands between bands.
  • up to two terminals can be simultaneously allocated in the one band.
  • the communication process may perform downlink communication during a first predetermined time interval, and perform uplink communication in which a bandwidth allocation is based on contention during the second predetermined time period.
  • the first time interval, the start time is determined by the start frame, the data protection for the first time interval by the preset parameter, and can be terminated by the transmission of the frame for the parameter cancellation,
  • the first time interval may communicate with all terminals in time synchronization in all bands,
  • the second time interval may communicate with the terminals without time synchronization in each band, or may communicate with time synchronization in all the bands.
  • the mobile terminal may further include a third time interval communicating in synchronization with the terminals within the second time interval.
  • the data transmitted in the uplink during the second time interval may include at least one of a data frame, a management frame, and a control frame.
  • the data transmitted in the downlink during the second time interval may include at least one of a response frame and a data frame.
  • a process of checking whether there is an idle radio band, and when there is an idle radio band, a process of allocating an idle bandwidth to the second terminal for communication may further include.
  • An apparatus is a MAC layer device of a high-capacity wireless communication system for communicating with multiple users using multiple antennas, and data to be provided to a terminal from an upper layer of the MAC layer and priority of a user.
  • an upper mapper unit for receiving the access number for the access point and mapping data to be provided to the terminal for each access point by using channel state information on the access point, and channel state for each access point with the data mapped from the upper mapper part. Includes a sub-mapper that remaps by category using information.
  • the apparatus may further include an access point unit queue for buffering data transferred between the upper mapper unit and the lower mapper unit.
  • connection unit unit queue may include a plurality of queues separated for each connection point.
  • the memory module may further include a memory configured to buffer the data mapped by the lower module unit to the physical layer.
  • It may also include a plurality of queues for connection categories classified for each connection point.
  • the configuration of the present invention since multiple channels can be independently managed in the existing wireless communication system whose performance is limited, and a multi-user multi-antenna system can be simultaneously applied to each channel, it is possible to improve the performance of wireless services supported for each user. Can be. In addition, it has a structure that is easy to apply the existing power management and compatibility functions.
  • multi-antenna technology for bandwidth expansion and multi-user support can be dynamically configured according to services, and various service support and performance improvement can be expected according to a more free wireless network configuration.
  • FIG. 1 is a basic service configuration diagram of a high capacity BSS configured with a 20 MHz multi-channel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of configuring multiple channels according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a timing diagram illustrating a MAC basic operation in a high capacity wireless communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a timing diagram illustrating the basic operation of an asynchronous multi-channel in a high capacity wireless communication system of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a reference implementation model of a high capacity wireless communication system in accordance with the present invention
  • FIG. 9 is an exemplary diagram of a service scenario in a multi-channel multi-user multi-antenna system according to the present invention.
  • the present invention provides a wireless communication system using multiple channels based on a wireless communication system defined in IEEE 802.11 among various high speed wireless communication systems and using a multi-user multi-antenna system in each channel.
  • the structure of the wireless communication system of the present invention described below can provide all of the wireless LAN environments supported in a multi-user multi-antenna system by using multiple channels. Therefore, various high speed wireless services can be provided based on the wireless communication system proposed by the present invention.
  • the present invention is based on the 20 MHz bandwidth proposed by IEEE 802.11 as a minimum unit.
  • a larger bandwidth can be included as a basic bandwidth unit, and in order to support compatibility with existing WLAN equipment having 20MHz, it must be able to support 20MHz operation.
  • the minimum bandwidth is based on a bandwidth of 20 MHz, but may include 40 MHz, 60 MHz, or 80 MHz as a basic bandwidth of a unit larger than 20 MHz for high speed communication.
  • the present invention manages multiple radio channels in a basic bandwidth unit of at least 20 MHz bandwidth, which will be described later.
  • each radio channel may basically operate independently, and may operate according to timing synchronization according to a type of service or a need of a basic service set.
  • each radio channel according to the present invention supports a high degree of freedom. Therefore, depending on the service, it is possible to use radio resources more efficiently by using a multi-user multi-antenna technology. That is, by using the characteristics of supporting multiple channels and wireless communication technology for multiple users more appropriately, a high-performance wireless system can be provided, and thus, various services can be easily supported.
  • FIG. 1 is a basic service configuration diagram of a high capacity BSS configured with a 20 MHz multi-channel according to an embodiment of the present invention.
  • VHT BSS VHT Basic Service Set
  • AP access point 101
  • AP access point 101
  • the base station 101 is divided into reference numerals 110 to 140. That is, it should be noted that the AP 101 shown in reference numerals 110 to 140 of FIG. 1 is one AP and is divided into four divided parts for operation description at each center frequency.
  • one center frequency for example, f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 each have a minimum band of 20 MHz and multiple channels not exceeding a maximum band of 80 MHz. Since this is a standard for compatibility required in IEEE 802.11, it should be noted that bandwidth may be changed when applied to other systems.
  • the AP 101 may basically provide two multi-channels having the band described above at the respective center frequencies.
  • the AP 101 also includes a multi-user MIMO technology to support multiple users at each center frequency having multiple channels.
  • the embodiment of FIG. 1 has two different channels, that is, multiple channels, for each center frequency f 1 , f 2 , f 3 , f 4 .
  • channels included in one center frequency are based on 20 MHz, and different channels may be assigned to different users. Therefore, since there are two multiple channels for each center frequency band, it is possible to simultaneously support a data service by allocating channels to two users in each center frequency band.
  • the actual AP 101 communicates using a band of four different center frequencies as shown by reference numeral 150.
  • the AP 101 may support two different multi-channels for each band of the center frequency, and may simultaneously provide two users to each band of one center frequency.
  • the IEEE 802.11 system since two channels can be simultaneously assigned to two users, data can be provided to one user through multiple channels having four different center frequencies.
  • FIG. 1 may be extended and applied. The matters described above can be easily extended by those skilled in the art, and will not be further described.
  • each center frequency will be referred to as a multi-channel in the following description.
  • the multiple channels described above may be supported in both contiguous and non-contiguous bandwidths. Next, each of these multiple channels f 1 to f 4 will be described with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of configuring multiple channels according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 an example of configuring each of the multiple channels is divided into four cases.
  • the method shown in FIG. 2 (a) will be briefly described.
  • the bands of the center frequencies are all non-contiguous. That is, at the first center frequency f 1 201, the fourth center frequency f 4 202, the second center frequency f 2 203, and the third center frequency f 3 204. It is shown that each of the bands can be configured non-contiguous. That is, the example of FIG. 2A may be regarded as the same as the configuration of FIG. 1 described above.
  • a band having some center frequencies is contiguous, and bands having another center frequency are discontinuous. That is, the first center frequency f 1 211 includes a band in which the low band f (1, lower ) and the high band f (1, upper ) are contiguous.
  • the bands of the second center frequency (f 2 ) 212 and the third center frequency (f 3 ) 213 are exemplified as non-contiguous.
  • the bands of multiple channels can be configured continuously or discontinuously according to how the bands are configured.
  • FIG. 3 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to an embodiment of the present invention.
  • each bandwidth is applied to 20 MHz and 40 MHz when applied to an IEEE 802.11 ac system, which corresponds to FIG. 2B. This will be described in more detail below.
  • reference numerals 301, 302, and 303 are used to describe the operations of one AP 101 in the same manner as in FIG. 1.
  • reference numerals 301 and 302 correspond to reference numerals 110 and 120 of FIG. 1. That is, reference numeral 301 of FIG. 3 corresponds to a band having a third center frequency f 3 of reference numeral 213 shown in FIG.
  • reference numeral 302 of FIG. 3 corresponds to a band having a second center frequency f 2 of reference numeral 212 shown in FIG.
  • the IEEE 802.11 system since the bands of the second center frequency f 2 and the third center frequency f 3 of FIG. 2 correspond to FIG. 2 (b), the IEEE 802.11 system has a band of 20 MHz, and the bands of each center frequency It can be assigned to two users.
  • the AP 101 of reference numeral 303 has a low band f (1, lower ) and a high band f (1, upper) at the first center frequency f 1 . That is, it has a low band and a high band contiguous at the first center frequency f 1 .
  • the entire band of the first center frequency may be one multi-channel having a band of 40 MHz in the case of the IEEE 802.11 system.
  • the basic service structure of the high-capacity wireless communication system proposed by the present invention has a contiguous or non-contiguous bandwidth.
  • the basic service structure of the high-capacity wireless communication system according to the present invention includes both synchronous and asynchronous features of time and data transmission and reception. This will be described later.
  • each center frequency included in the embodiment of FIG. 2 the numbers 1 to 4 do not necessarily have a specific order and position as shown in the drawing, and only divisions are made. It was used for Thus numbers can have free order and values.
  • the center frequency f 1 may be located between f 2 and f 3 .
  • the number of center frequencies does not determine the order of frequencies or the specific frequency value.
  • FIG. 4 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to another embodiment of the present invention.
  • the bandwidth when the bandwidth is 40 MHz when applied to an IEEE 802.11 ac system, the bandwidth corresponds to (c) of FIG. 2. This will be described in more detail below.
  • the AP 101 provides a channel to one or two users through multiple channels in the 40 MHz band of the low band f (1, lower ) of the first center frequency f 1 and the high band f (1, upper) . Can be assigned.
  • the band of the second center frequency f 2 is also allocated to one or two users through multiple channels in the 40 MHz band of the low band f (2, lower) and the high band f (2, upper) . Can be.
  • each band of the first center frequency f 1 and the second center frequency f 2 has two independent radio channels.
  • the configuration of the VHT BSS according to the present invention is configured as shown by reference numeral 430 of FIG. 4, and the multi-user multi-antenna system technology in each of the bands of the first center frequency f 1 and the second center frequency f 2 , respectively. Indicates that it can be applied.
  • the VHT BSS configuration of FIG. 4, including the embodiment of FIG. 1, has an upper band channel and a lower band of contiguous first and second center frequencies f 1 / f 2 .
  • the channel may be operated as one channel having a bandwidth of 40 MHz since it is characterized by a time and transmit and receive synchronous.
  • FIG. 5 is a basic service configuration diagram of a high capacity wireless communication system including multiple channels in synchronization according to another embodiment of the present invention.
  • the AP 101 is the same as the AP of FIG. 1. Therefore, the same reference numerals are used.
  • FIG. 5 is a form including the structure of FIG. 2 (d) described above. That is, a high capacity BSS is configured by using four consecutive bands at the first center frequency f 1 . As shown in FIG. 5, beam banding is performed such that respective bands having the first center frequency f 1 are formed in the direction of the first sector 501 and the direction of the second sector 502. Doing.
  • the beam shaping is shown in such a manner that the beams are formed in different shapes in the respective bands of the same center frequency f 1 .
  • a bandwidth of 80 MHz can be used.
  • the configuration of the VHT BSS shown in FIG. 5 has a continuous feature, and synchronization of transmission and reception is consistent, but two wireless terminals may use 80 MHz.
  • the technique of Space Division Multiple Access (SDMA) using a multi-antenna technique is applied to form a beam that is adapted to each wireless terminal to transmit through an antenna.
  • SDMA Space Division Multiple Access
  • the wireless BSS shown in FIG. 5 is composed of two wireless terminals each having four antennas in a band of 40 MHz, and can simultaneously receive service from the AP 101. If a certain wireless terminal using two antennas in the same BSS may request a connection to operate with a terminal having four antennas. In this case, in order to support the operation of the wireless terminal having two antennas with the AP 101 and the four antennas, the wireless terminal having four antennas will also generate beams using only two antennas. Thus, up to four wireless terminals having two antennas can receive service support at the same time.
  • the beamforming and the wireless transmission method may be used while the number of antennas and beams are dynamically changed according to the operation of the wireless BSS, or may be fixed and used for a certain period of time.
  • the service structure of the high capacity wireless communication system of the present invention described above includes a medium access control (hereinafter referred to as "MAC") protocol operation as described below.
  • MAC medium access control
  • the MAC protocol of the wireless communication system according to the present invention is largely divided into a controlled phase and a contention-based phase.
  • high-capacity wireless devices including an AP in a contention period perform contention using a channel access method of enhanced distributed channel access (EDCA) of the MAC protocol defined in the IEEE 802.11 and then access the wireless channel. It can obtain a transmission opportunity for.
  • EDCA enhanced distributed channel access
  • transmission on a wireless channel may be performed using a channel access scheme of a point coordination function (PCF) or an HCF controlled channel access (HCCA) of the MAC protocol defined in the existing IEEE 802.11.
  • PCF point coordination function
  • HCCA HCF controlled channel access
  • FIG. 6 is a timing diagram illustrating a MAC basic operation in a high capacity wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • each band that is, multiple channels
  • center frequencies f 1 to f 4 in the AP of the high capacity wireless communication device according to the present invention for example, VHT
  • the timing diagram shown in FIG. 6 is based on the structure using the example shown to FIG. 1 and FIG. In describing FIG. 6, it should be noted that the four center frequencies f 1 to f 4 should be understood as bands at each center frequency, that is, multiple channels.
  • Each of the center frequencies basically has the same intervals that are synchronized. That is, it has a controlled phase 610 and a contention-based phase 620, and each of the center frequencies f 1 to f 4 has a control phase 610 and a contention-based phase ( 620 is synchronized accordingly.
  • each of the multiple channels may be operated independently, and the control section 610 may be operated according to the service of each radio channel. That is, as shown in FIG. 6, when the control section 610 ends, the operation is performed based on the competition of the STAs in the contention-based section 620.
  • the control period 610 is maintained for a predetermined time and starts with a start frame such as a beacon frame 601.
  • a start frame such as a beacon frame 601 is transmitted in predetermined period units.
  • FIG. 6 it is assumed that the control section 610 is continued from the time t1 to the time t2 after the beacon frame is started and transmitted from the time t0 to the time t1.
  • the AP 101 transmits synchronization data to respective terminals STAs through downlink in a multi-channel (630) (630). ). That is, in the control section 610, data is transmitted in time synchronization. In addition, after the control section 610, the competition base section 620 is operated.
  • control period 610 that can be controlled by the AP 101 can also be used for channels acquired through competition.
  • the backoff can be efficiently used for power management or compatibility / interexistence while reducing the overhead of channel access.
  • the complexity involved in the physical layer (PHY Layer) and radio (RF) technology must be considered together.
  • each terminal is a section in which contention-based operation for acquiring radio resources is performed.
  • the contention-based interval 620 may transmit asynchronous uplink data in a multi-channel (640). That is, the contention-based section 620 is a section in which uplink transmission is performed without time synchronization.
  • the uplink service having independent time synchronization may be applied to an enhanced distributed channel access (EDCA) scheme among MAC protocols already defined in IEEE 802.11. Therefore, compatibility and coexistence problems with existing IEEE 802.11 systems can be solved.
  • EDCA enhanced distributed channel access
  • time synchronization and transmission / reception operations must be controlled autonomously, the complexity of the physical layer (PHY Layer) and radio (RF) technologies can be increased.
  • one or more controlled phases 621, 622, 623, 624, and 625 may exist in the contention-based section 620.
  • two control intervals 623 and 624 are provided in the contention-based interval 620 at the third center frequency f 3 .
  • the control section may not be placed in the contention-based section 620.
  • the control periods 621 to 625 mean that a service supported by each wireless channel communicates in time synchronization between devices communicating through each wireless channel.
  • CCA clear channel assessment
  • the high-capacity wireless communication system is a service or a synchronization of the time and the antenna and the transmission and reception of the time or antenna of all the multi-channel according to the characteristics of the radio channel and the service characteristics Is applicable to services that are partially supported or do not need to be supported.
  • 7 is a timing diagram illustrating the basic operation of an asynchronous multi-channel in the high capacity wireless communication system of the present invention. 7 is a timing diagram focusing on the uplink operation between the VHT AP 101 and the wireless terminals STAs STA 1, STA 2, and STA 3 in the high capacity wireless communication system according to the present invention.
  • the controlled access section 710 becomes part of the control section 610 described with reference to FIG. 6.
  • the control access section 710 is delayed by a predetermined time after the start (B, Begin) frame 701 of the EDCA access (Access) method is transmitted, and the control access section 710 starts with a transmission opportunity (TXOP). Begins.
  • the control connection section 710 of FIG. 7 is shown as one TXOP transmission, which is further extended to an embodiment, and the control connection section defined in the present invention is defined as one or more TXOPs according to QoS characteristics of data to be supported. It may be configured.
  • the start frame 701 may include, for example, a beacon frame, a Request to send-Clear to send (RTS-CTS) frame exchange, or a CTS-to-Self frame described above. Either a frame containing meaning or a frame having meaning for NAV may be used.
  • RTS-CTS Request to send-Clear to send
  • control connection section 710 is a section in which data is transmitted in synchronization with time by the start frame 701 as described above in FIG. 6, and data transmission is performed in the downlink.
  • a transmission time is set in advance by a network allocation vector (NAV) 711 in order to prevent access of another terminal during a transmission opportunity (TXOP) period.
  • NAV network allocation vector
  • TXOP Transmission Opportunity
  • TXOP Transmission Opportunity
  • IEEE 802.11 is a channel right that can be further extended without contention and is expressed as a value equal to the time set in the NAV.
  • the end frame 702 may be any frame including a meaning of resetting the NAV value, such as a CF-End frame or an Acknowledgment frame.
  • the frame for canceling the NAV setting is transmitted to all channels, i.e., all bands of all center frequencies f 1 to f 4 .
  • contention-based access section 720 Next, the contention-based access section 720 will be described.
  • each of the multiple channels is accessed independently.
  • the first terminal STA 1 transmits the first data frame 731 in the contention-based access section 720 and transmits one or more data frames on the uplink during the TXOP section 732.
  • TXOP Transmission Opportunity
  • A response frame
  • the second terminal STA 2 transmits the data frame to the AP 101 (741), receives the data frame from the AP 101 (742), and then the second terminal STA 2 sends the AP 101 to the AP 101 again.
  • a data frame is transmitted 743 and a data frame is received 744 from the AP 101.
  • the AP 101 transmits a response (A) 746 thereto to the second terminal STA 2. Shown in case of transmission.
  • the third terminal STA 3 transmits a data frame 751 to the AP 101, receives the data frame from the AP 101, and then transmits one or more data frames to the AP 101 during the TXOP interval 732. do.
  • the third terminal STA 3 is a terminal capable of receiving transmission data of the AP 101 according to a reverse direction (RD) protocol. That is, the RD tx interval 754 of FIG. 7 means that the AP 101 transmits data together with the response frame during the TXOP interval acquired by the third terminal STA 3.
  • the RD tx interval 754 briefly illustrates this process.
  • the basic operation of FIG. 7 described above is an independent and supportable basic operation operation of the wireless terminals respectively connected to the asynchronous channel, which is the contention-based access section 720.
  • a reverse direction (RD) protocol using a reverse resource may be applied only in the case of asynchronous operation.
  • control access section 710 and the contention-based access section 720 of FIG. 7 described above have been described as an example in which all wireless channels in the multi-channel have asynchronous features.
  • the operation of the multi-user multi-antenna system is not clearly specified in the embodiments of FIGS. 6 and 7, but may be applied to the case where time synchronization coincides with the two embodiments in view of the features in the wireless communication system according to the present invention.
  • the operation of the Tx and TXOP transmissions specified in FIG. 7 to which the multi-user multi-antenna system is applied may follow the operation of the MAC protocol defined to support the multi-user multi-antenna system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a reference implementation model of a high capacity wireless communication system according to the present invention.
  • the present invention can apply a multi-user multi-antenna system for each channel based on multiple channels. Let's take a closer look at this. First, a channel is selected based on the characteristics and channel state of data to be provided or to provide a service. Second, in each channel to which the multi-user multi-antenna system is applied, a transmission scheme may be applied according to a channel state between a transmitting wireless device and a receiving wireless device.
  • an MSDU MAC Service Data Unit
  • UP user priority
  • VHT BSS VHT BSS
  • AID access number
  • the upper mapper unit 810 receives channel status information (CSI) for each wireless device. Then, the upper mapper unit 810 maps the MSDU 801 received from the upper layer to the AP based on the AID, the UP, and the CSI for the AID according to the AP, and provides this to the AP unit queue layer 820. .
  • CSI channel status information
  • the AP unit queue hierarchy 820 has arbitrary virtual AP unit queues 821, 822, 823, and 824, and four virtual AP unit queues 821, 822, 823, and 824 are illustrated in FIG. 8. As described above, only the four AP unit queues need to be controlled for a wireless channel composed of four center frequencies f 1 to f 4 as shown in FIG. 1. This role is defined as a virtual AP function. It is shown. Accordingly, the wireless AP determines which wireless channel to use based on channel information between the packet's destination wireless terminal and the actual AP. In this way, the packets divided by the virtual AP in each queue are provided to the lower mapper unit 830 again.
  • the lower mapper unit 830 includes lower mappers 831, 832, 833, and 834 corresponding to each of the AP unit queues 821, 822, 823, and 824.
  • the lower mappers 831, 832, 833, and 834 use UP (User Priority) to support QoS of wireless data by using the AID and CIS value for each AP in the data mapped to each AP in the upper mapper unit 810. Based on the priority specified on the basis of ()), it is further classified by each access category (Access Catagory) of each AP. As described above, the data classified according to categories in the lower mapper unit 830 is input to the transmission memory 840 again.
  • the transmission memory 840 is divided into queues 841, 842, 843, and 844 for each AP.
  • Each queue 841, 842, 843, 844 in AP units is transmitted in units of ACs according to the EDCA scheme.
  • the transmission scheme may be applied differently according to the characteristics of the channel managed in each channel.
  • the high capacity wireless communication system may support a control section and a contention section. Therefore, each channel may serve only frames having a specific purpose. For example, a specific channel can be used as a signal channel transmitting only a signal or as a data channel transmitting only data. In contrast, only certain services may be supported, depending on user requirements. For example, a channel using a band of the first center frequency f 1 may be used as an emergency data channel for transmitting only emergency data. Alternatively, contention among multiple channels may be supported.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram of a service scenario in a multi-channel multi-user multi-antenna system according to the present invention.
  • the AP 101 shown in FIG. 9 is an AP capable of VHT service according to the present invention described above.
  • the region 910 of the first center frequency f 1 and the region 920 of the second center frequency f 2 are separately illustrated based on the AP 101.
  • the center frequencies in FIG. 9 are bands of the center frequency, that is, multiple channels.
  • a first center frequency in the region 910 of (f 1) is included is the high-capacity wireless device (911, 912), second inter-capacity wireless device 912 and the AP (101) the first center frequency (f 1 It is assumed that communication is performed by using).
  • the second center frequency (f 2) of the region 920 in FIG high capacity wireless devices (921, 922) and includes a first high-capacity wireless device 921 and the second center frequency between the AP (101) (f It is assumed that communication is performed using 2 ).
  • the legacy STA 931 moves to the region 910 using the first center frequency f 1 of the VHT region as shown by reference numeral 930.
  • the high capacity AP 101 serves the second high capacity wireless devices 912 using the multi-user multi-antenna system scheme at the first center frequency f 1 .
  • the existing terminal 931 enters the region of the AP 101 as shown by reference numeral 930 and makes an association request for the service to the AP 101
  • the AP 101 receives a first center frequency f 1. BSS to support the service to the existing terminal 931 using the idle wireless bandwidth of).
  • the VHT AP 101 may support compatibility by operating a radio channel for legacy service to the legacy terminal 931.
  • VHT STAs and legacy STAs are mixed, higher QoS may be supported for the legacy UEs.
  • the complexity expected to support the service can be lowered.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고용량의 무선 통신 시스템에서 데이터 통신 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 송신 방법은, 고용량의 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법으로, 둘 이상의 다중 채널들 중 적어도 하나의 채널을 각 사용자에게 할당하는 과정과, 상기 할당된 각 채널들을 다중 안테나 기법을 이용하여 동시에 2 이상의 사용자에게 동시에 상기 할당된 채널을 통해 데이터를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법
본 발명은 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고용량의 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성 통신을 위주로 하는 시스템에서 점차 발전하여 고용량의 데이터를 전송할 수 있는 형태로 발전하였다. 이러한 고용량의 데이터는 텍스트, 사진, 영상 등의 다양한 형태의 고용량 데이터 뿐 아니라 멀티미디어 데이터까지 전송할 수 있게 되었다.
한편, 다양한 고용량 멀티미디어 서비스가 활성화 되는 것에 비하여 무선 통신 시스템의 성능은 높지 않다. 또한 다중 사용자들이 무선 자원을 공유하므로 사용자들이 체감하는 무선 서비스의 전송 속도는 현저히 낮아진다. 때문에 대역폭을 증가하여 다중 사용자가 공유하는 무선 자원을 확대하거나 또는 동일한 대역폭의 무선 자원을 각 사용자와의 통신에 특정 빔(beam)을 사용함으로써 다중 사용자에 대한 무선 시스템의 성능을 높이고자 하는 다양한 기술들이 연구되고 있다.
이러한 무선 통신 시스템의 발전 방향과 같이 IEEE 802.11의 작업그룹 AC에서는 고속의 무선통신 시스템을 구성을 위해서는 1개의 AP와 2개의 단말로 구성되는 3개의 다중 단말(multi-station)에서 접속점(Access Point, 이하 AP)의 MAC SAP에서 최대 1Gbps의 성능을 지원해야 하며, point-to-point 환경을 위한 무선 단말(station)의 MAC SAP에서 최대 500Mbps가 요구된다고 정의한다.
또한 각 AP와 STA들은 동시에 기존의 무선 랜 시스템(IEEE 802.11a/n 시스템)과의 호환을 지원할 수 있다는 특징을 고성능의 무선 통신 시스템의 요구사항으로 제안하고 있다.
그러나 이러한 요구사항에 대하여 명확히 어떠한 방식으로 고속의 기술들을 지원해야 하는지에 대한 서비스 구조 및 무선 서비스 제공 방안 등이 구체적으로 정의되어 있지 않다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에서는 IEEE 802.11의 작업그룹 AC에서 요구하는 사항을 만족할 수 있는 데이터 서비스 제공 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 고성능의 무선 통신 시스템에 요구되는 사항들을 만족하기 위하여 대역폭을 확장하여 무선 자원을 증대하여 데이터 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 동일한 대역폭에서 다중 사용자 다중 안테나(Multi-user MIMO) 기술을 지원함으로써 무선 자원의 성능을 높일 수 있는 무선 서비스 구조, 서비스의 실시 예, 그리고 이러한 서비스를 지원할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 다중 안테나를 사용하여 다중 사용자와 통신을 하기 위한 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법으로서, 미리 결정된 중심 주파수에 하나 이상의 대역을 서로 다른 단말에 할당하는 과정과, 상기 다중 안테나를 이용하여 상기 각 단말에 할당된 중심 주파수의 각 대역을 통해 통신하는 과정을 포함한다.
또한 상기 각 중심 주파수가 둘 이상인 경우 서로 다른 중심 주파수의 각 대역은, 상호간 모두 불연속된 대역일 수 있다.
또한 상기 각 중심 주파수가 둘 이상인 경우 상기 각 중심 주파수에 포함되는 대역들은 상호 대역간 연속된 대역일 수 있다.
또한 상기 하나의 대역에서 동시에 할당 가능한 단말은 최대 2개일 수 있다.
또한 상기 통신 과정은, 미리 결정된 제1시간 구간 동안 하향 링크 통신을 수행하며, 미리 결정된 제2시간 구간 동안 대역 할당이 경쟁 기반으로 이루어지는 상향 링크 통신을 수행할 수 있다.
이때, 상기 제1시간 구간은, 시작 프레임에 의해 시작 시점이 결정되며, 미리 설정된 파라미터에 의해 상기 제1시간 구간 동안 데이터 보호를 하며, 상기 파라미터 해지를 위한 프레임의 전송에 의해 종료될 수 있으며,
상기 제1시간 구간은, 모든 단말들과 상기 모든 대역에서 시간 동기를 맞춰 통신할 수 있고,
상기 제2시간 구간은, 상기 단말들과 각 대역에서 시간 동기를 맞추지 않고 통신할 수도 있고, 상기 모든 대역에서 시간 동기를 맞춰 통신할 수도 있다.
또한 상기 제2시간 구간 내에서 상기 단말들과 동기를 맞춰 통신하는 제3시간 구간을 더 포함할 수 있으며,
상기 제2시간 구간 동안 상향링크로 전송되는 데이터는, 데이터 프레임, 관리 프레임, 제어 프레임 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2시간 구간 동안 하향링크로 전송되는 데이터는, 응답 프레임, 데이터 프레임 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 고용량 무선 통신 시스템과 호환 가능한 제2단말로부터 연결 요청이 존재할 시 유휴 무선 대역의 존재 여부를 검사하는 과정과, 우휴 무선 대역이 존재할 시 상기 제2단말에 유휴 대역폭을 할당하여 통신하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 다중 안테나를 사용하여 다중 사용자와 통신을 하기 위한 고용량 무선 통신 시스템의 MAC 계층 장치로, 상기 MAC 계층의 상위 계층으로부터 단말로 제공할 데이터와 사용자의 우선 순위 및 접속점에 대한 접속번호를 수신하고, 접속점에 대한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말로 제공할 데이터를 접속점별로 매핑하는 상위 매퍼부와, 상기 상위 매버부에서 매핑된 데이터를 각 접속점에 대한 채널 상태 정보를 이용하여 카테고리별로 다시 매핑하는 하위 매퍼부를 포함하며,
보다 바람직하게는, 상기 상위 매퍼부와 상기 하위 매퍼부간 전달되는 데이터를 버퍼링하는 접속점 단위 큐를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 접속접 단위 큐는 각 접속점 별로 구분된 다수의 큐들을 포함할 수 있다.
또한 상기 하위 매버부에서 매핑된 데이터를 물리계층으로 전달하기 위해 버퍼링하는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
또한 각 접속점별로 구분된 접속 카테고리들을 위한 다수의 큐들을 포함할 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, 성능이 제한되는 기존의 무선 통신 시스템에서 다중 채널을 독립적으로 관리하며 동시에 각 채널에서 다중 사용자 다중 안테나 시스템을 적용할 수 있기 때문에 각기 사용자에게 지원되는 무선 서비스 성능을 개선시킬 수 있다. 또한 기존의 전력관리 기능 및 호환을 위한 기능 등을 적용하기에 용이한 구조를 갖고 있다.
이와 함께 대역폭 확장 및 다중 사용자 지원을 위한 다중 안테나 기술을 서비스에 따라서 동적으로 구성할 수 있으므로 보다 자유로운 무선망의 구성에 따른 다양한 서비스 지원 및 성능 개선 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 20MHz 다중 채널로 구성된 고용량 BSS의 기본 서비스 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 다중 채널의 구성하는 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고용량 무선 통신 시스템에서 MAC 기본 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 7은 본 발명의 고용량 무선 통신 시스템에서 비동기 다중 채널의 기본 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 8은 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템의 참조 구현 모델을 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 다중 채널 기반의 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서 서비스 시나리오의 일 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 당업자에게 자명한 부분에 대하여는 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략하기로 한다. 또한 이하에서 설명되는 각 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐이며, 각 제조 회사 또는 연구 그룹에서는 동일한 용도임에도 불구하고 서로 다른 용어로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명은 다양한 고속의 무선통신 시스템 중에서 IEEE 802.11에서 정의하는 무선 통신 시스템을 기반으로 다중 채널을 이용하고 각 채널에서 다중 사용자 다중 안테나 시스템을 사용하는 무선 통신 시스템을 제공한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 무선 통신 시스템 구조는 다중 채널을 사용함으로써 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서 지원되는 무선 랜 환경을 모두 제공할 수 있다. 따라서 본 발명에서 제안하는 무선 통신 시스템을 기반으로 다양한 고속의 무선 서비스를 제공할 수 있다.
고속의 무선 통신을 지원하며, 기존의 IEEE 802.11 시스템과 호환하기 위하여 본 발명에서는 IEEE 802.11에서 최소 단위로 제안하고 있는 20MHz 대역폭을 기준으로 한다. 고용량 무선 랜에서는 이보다 큰 단위의 대역폭을 기본 대역폭 단위로 포함할 수 있으며, 20MHz를 갖는 기존 무선 랜 장비와의 호환성 지원을 위하여 20MHz 단위의 동작을 지원할 수 있어야 한다. 다시 구체적으로 설명하면 본 발명에서는 최소 단위로 20MHz의 대역폭을 기준으로 하지만 고속 통신을 위하여 상기 20MHz 보다 큰 단위의 기본 대역폭으로 40MHz, 60MHz, 또는 80MHz를 포함 할 수 있다. 또한 본 발명에서는 최소 20MHz 대역폭 이상의 기본 대역폭 단위로 다중 무선 채널을 관리하며, 이에 대하여 후술할 것이다.
본 발명에서 각 무선 채널은 기본적으로 각기 독립적으로 운용될 수 있으며 서비스의 종류나 기본 서비스 구성(Basic Service Set)의 필요에 따라서 시간 동기(timing synchronization)에 맞게 동작할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 각 무선 채널은 높은 수준의 자유도를 지원하다. 따라서 서비스에 따라 다중 사용자 다중 안테나 기술 등을 이용하여 무선 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 즉, 다중 채널을 지원하는 특성과 다중 사용자에 대한 무선 통신 기술을 보다 적절하게 사용함으로써 고성능의 무선 시스템을 제공하고, 이를 통해 다양한 서비스를 용이하게 지원할 수 있다.
또한 본 발명에서는 고속의 무선 통신을 제공함과 동시에 전력 관리(Power Management), 중첩된 서비스 관리(Overlapping BSS management) 및 기존 단말과의 동작(Coexistence) 등에 대하여 설명할 것이다. 이러한 내용들은 모두 기존 무선 랜 서비스(IEEE 802.11a/n)를 지원하며, 호환이 가능하고, 보다 개선된 서비스를 지원하는 내용이 개시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 20MHz 다중 채널로 구성된 고용량 BSS의 기본 서비스 구성도이다.
먼저 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성(VHT Basic Service Set, 이하 “VHT BSS”라 함)을 도 1에서는 참조부호 110, 120, 130 및 140으로 분할하여 설명할 것이다. 도 1에서 기지국(Access Point, 이하 "AP"라 함)(101)은 하나의 기지국으로, 설명의 편의를 위해 참조부호 110 ~ 140과 같이 분할하여 도시하였음에 유의해야 한다. 즉, 도 1의 참조부호 110 내지 140에 도시한 AP(101)는 하나의 AP이며, 각 중심 주파수에서의 동작 설명을 위해 4개의 분할된 부분으로 구분한 것임에 유의해야 한다.
참조부호 110 ~ 140에 도시한 예에서는 하나의 중심 주파수 예를 들어 f1, f2, f3, f4 각각은 모두 최소 20MHz의 대역을 가지며, 최대 80MHz의 대역폭을 넘지 않는 다중 채널들을 갖는다. 이는 IEEE 802.11에서 요구되는 호환성을 위한 기준이므로, 다른 시스템에 적용되는 경우라면 대역폭이 변경될 수 있음에 유의해야 한다. 또한 참조부호 110 ~ 140에 도시한 바와 같이 AP(101)는 상기한 각각의 중심 주파수들에서 위에 설명한 대역을 갖는 두 개의 다중 채널(multi-channel)을 기본적으로 제공할 수 있다. 또한 AP(101)는 다중 채널들을 갖는 각각의 중심 주파수에서 다중 사용자를 지원하기 위한 다중 안테나(Multi-user MIMO) 기술을 포함한다.
따라서 참조부호 110 내지 140에 도시한 바와 같이 도 1의 실시 예에서는 각각의 중심 주파수들(f1, f2, f3, f4)마다 2개의 서로 다른 채널들 즉, 다중 채널들을 갖는다. 이때 하나의 중심 주파수에 포함되는 채널들은 각각 20MHz를 기준으로 하며, 각 채널들이 각각 서로 다른 사용자들이 할당될 수 있다. 따라서 각 중심 주파수의 대역마다 2개의 다중 채널을 가지므로, 각 중심 주파수의 대역마다 2명의 사용자에게 채널을 동시에 할당하여 데이터 서비스를 지원할 수 있다.
결과적으로 실제 AP(101)는 참조부호 150에 도시한 바와 같이 4개의 서로 다른 중심 주파수들의 대역을 이용하여 통신하게 된다. 또한 AP(101)은 각 중심 주파수의 대역마다 서로 다른 2개의 다중 채널을 지원할 수 있으며, 하나의 중심 주파수의 대역마다 2명의 사용자에게 동시에 제공할 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 동시에 2명의 사용자에게 동시에 채널이 할당될 수 있으므로, 한 사용자에게 서로 다른 4개의 중심 주파수를 갖는 다중 채널을 통해 데이터를 제공할 수 있다. 하지만 IEEE 802.11 시스템에서 보다 많은 사용자들이 동시에 접속하도록 하는 경우라면 도 1의 예를 확장하여 응용할 수도 있다. 이에 대한 사항은 당업자라면 위의 내용으로부터 용이하게 확장할 수 있으므로, 더 설명하지 않기로 한다.
이상에서 살핀 바와 같이 하나의 중심 주파수에서 서로 다른 2명의 사용자에게 대역폭을 할당할 수 있으므로, 이하의 설명에서 각각의 중심 주파수를 다중 채널이라 칭하기로 한다.
이상에서 설명한 다중 채널은 보다 확장하면 연속적(contiguous)이거나 또는 비연속적(non-contiguous)인 대역폭에서 모두 지원될 수 있다. 그러면 이러한 각각의 다중 채널들(f1~f4)을 첨부된 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 다중 채널의 구성하는 예를 도시한 도면이다.
도 2에서는 각 다중 채널들을 구성하는 예를 4가지 경우로 구분하여 도시하였다. 도 2의 (a)에 도시한 방법에 대하여 간략히 살펴보기로 한다. 도 2의 (a)에 도시한 방법에서는 각각의 중심 주파수들의 대역이 모두 불연속적(non-contiguous)으로 구성되는 예이다. 즉, 제1중심 주파수(f1)(201), 제4중심 주파수(f4)(202), 제2중심 주파수(f2)(203), 제3중심 주파수(f3)(204)에서 각의 대역들이 모두 불연속적(non-contiguous)으로 구성될 수 있음을 도시하고 있다. 즉, 도 2의 (a)의 예는 앞에서 설명한 도 1의 구성과 같은 경우로 볼 수 있다.
도 2의 (b)에 도시한 방법에서는 일부의 중심 주파수를 갖는 대역은 연속적(contiguous)으로 구성되며, 다른 일부의 중심 주파수를 갖는 대역들은 불연속적으로 구성된 하나의 예이다. 즉, 제1중심 주파수(f1)(211)는 낮은 대역(f(1,lower))과 높은 대역(f(1,upper))이 연속적(contiguous)인 대역이 구성된다. 그리고 제2중심 주파수(f2)(212) 및 제3중심 주파수(f3)(213)의 각 대역들은 상호간 불연속적(non-contiguous)으로 구성된 경우를 예시하고 있다.
도 2의 (c)에 도시한 방법에서는 서로 다른 2개의 중심 주파수들에서의 예이다. 도 2의 (c)에 도시한 예에서는 각각의 중심 주파수에서 2개의 대역이 연속적(contiguous)으로 구성된 예를 도시하였다. 즉, 제1중심 주파수(f1)(221)의 낮은 대역(f(1,lower))과 높은 대역(f(1,upper))이 연속적(contiguous)으로 구성되며, 제2중심 주파수(f2)(222)의 낮은 대역(f(2,lower))과 높은 대역(f(2,upper))은 연속적(contiguous)으로 구성된다. 또한 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 제1중심 주파수(f1)(221)와 제2중심 주파수(f2)간은 서로 불연속(noe-contiguous)됨을 알 수 있다.
도 2의 (d)는 하나의 중심 주파수 즉, 제1중심 주파수(f1)(231)에서 모든 대역이 연속적(contiguous)으로 구성된 예를 도시하였다. 즉, 제1중심 주파수(f1)(231)의 낮은 제2대역(f(1, sec lower))과 낮은 제1대역(f(1, lower))과 높은 제1대역(f(1, upper))과 높은 제2대역(f(1, sec upper))이 연속적으로 구성된다. 그러므로 하나의 중심 주파수에서 모든 대역들이 연속적(contiguous)으로 구성될 수 있다.
이상의 예에서 알 수 있는 바와 같이 대역을 어떻게 구성하는가에 따라 다중 채널의 대역들을 연속적으로 또는 불연속적으로 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도이다. 도 3에 도시한 예는 IEEE 802.11 ac 시스템에 적용되는 경우 각각의 대역폭은 20MHz와 40MHz로 구성되는 경우이며, 도 2의 (b)에 해당하는 형태가 된다. 그러면 이를 이하에서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 3에서 AP(101)은 도 1에서 설명한 바와 동일한 AP이므로 동일한 참조부호를 사용하였음에 유의하기로 하자.
도 3에서도 도 1과 동일하게 하나의 AP(101)에서의 동작을 구분하여 설명하기 위해 참조부호 301, 302 및 303으로 도시하였다. 도 3에서 참조부호 301, 302는 도 1의 참조부호 110, 120에 대응한다. 즉, 도 3의 참조부호 301은 도 2의 (b)에 도시한 참조부호 213의 제3중심 주파수(f3)를 갖는 대역에 해당한다. 또한 도 3의 참조부호 302는 도 2의 (b)에 도시한 참조부호 212의 제2중심 주파수(f2)를 갖는 대역에 해당한다.
또한 도 2의 제2중심 주파수(f2) 및 제3중심 주파수(f3)의 대역들은 도 2의 (b)에 대응하게 되므로 IEEE 802.11 시스템에서는 20Mhz의 대역을 가지며, 각 중심 주파수의 대역들을 2명의 사용자에게 할당할 수 있다.
참조부호 303의 AP(101)은 제1중심 주파수(f1)에서 낮은 대역(f(1, lower))과 높은 대역(f(1, upper))을 갖는 경우이다. 즉, 제1중심 주파수(f1)에서 연속적(contiguous)으로 낮은 대역과 높은 대역을 갖게 된다. 제1중심 주파수의 전체 대역은 IEEE 802.11 시스템인 경우 40MHz의 대역을 갖는 하나의 다중 채널이 될 수 있다.
이러한 구성들이 결과적으로 참조부호 311의 AP(101)의 형태로 다중 채널을 구성하게 된다. 즉, 다중 채널은 모두 4개이며, 제2중심 주파수(f2)와 제3중심 주파수(f3)의 각 대역들은 독립적인 무선 채널이 된다. 또한 제1중심 주파수(f1)에 높은(upper) 대역의 채널과 낮은(lower) 대역의 채널이 존재한다. 결국 VHT BSS의 구성은 도 3의 참조부호 311의 그림에서와 같이 구성되며 제1중심 주파수(f1)에 높은(upper) 대역의 채널과 낮은(lower) 대역의 채널에서도 다중 사용자 다중 안테나 시스템 기술은 적용될 수 있다.
이상에서 설명된 내용으로부터 볼 때 본 발명이 제안하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구조는 연속적(contiguous)이거나 또는 비연속적(non-contiguous)인 대역폭을 가짐을 알 수 있다. 또한 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구조는 시간 및 데이터 송수신의 동기(synchronous) 특징 또는 비동기(asynchronous) 특징을 모두 포함하고 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
또한 상기 도 2의 실시 예에서 포함하는 각 중심 주파수의 실시 예(f1~f4)에서 1~4의 숫자에 따라 반드시 도면에 도시한 것과 같이 특정 순서 및 위치를 갖는 것이 아니며, 단지 구분을 위해 사용한 것이다. 따라서 숫자는 자유로운 순서 및 값들을 가질 수 있다. 예를 들어 중심 주파수 f1이 f2와 f3 사이에 위치할 수도 있다. 따라서 중심 주파수의 숫자가 주파수들의 순서 또는 특정한 주파수 값을 결정하지 않는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도이다. 도 4에 도시한 예는 IEEE 802.11 ac 시스템에 적용되는 경우 대역폭은 40MHz로 구성되는 경우이며, 도 2의 (c)에 해당하는 형태가 된다. 그러면 이를 이하에서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 4에서도 AP(101)는 도 1과 동일한 AP이므로, 동일한 참조부호를 사용하고 있다. 참조부호 410과 참조부호 420은 앞에서 설명한 바와 같이 하나의 AP(101)에서 동작 설명의 편의를 위해 구분하여 도시한 것이며, 두 동작이 결합된 형태가 참조부호 430이 된다.
그럼 참조부호 410과 참조부호 420에 대하여 살펴보기로 한다. AP(101)은 제1중심 주파수(f1)의 낮은 대역(f(1, lower))과 높은 대역(f(1, upper))의 40MHz 대역에서 다중 채널을 통해 하나 또는 두 명의 사용자에게 채널을 할당할 수 있다.
제2중심 주파수(f2)의 대역 또한 낮은 대역(f(2, lower))과 높은 대역(f(2, upper))의 40MHz 대역에서 다중 채널을 통해 하나 또는 두 명의 사용자에게 채널을 할당할 수 있다.
즉, 제1중심 주파수(f1)와 제2중심 주파수(f2)의 각 대역들은 모두 독립적인 2개의 무선 채널들을 갖는다.
결국 본 발명에 따른 VHT BSS의 구성은 도 4의 참조부호 430과 같이 구성되며 제1중심 주파수(f1)와 제2중심 주파수(f2)의 각 대역들에서도 다중 사용자 다중 안테나 시스템 기술은 각기 적용될 수 있음을 나타낸다. 또한 상기 도 1의 실시 예를 포함하는 상기 도 4의 VHT BSS 구성은 연속적인(contiguous) 제1 및 제2중심 주파수(f1/f2)의 높은(upper) 대역 채널과 낮은(lower) 대역 채널은 시간 및 송수신 동기(synchronous)가 맞아야 한다는 특징을 지니므로 40MHz의 대역폭을 갖는 하나의 채널로서 동작할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 동기가 맞는 다중 채널을 포함하는 고용량 무선 통신 시스템의 기본 서비스 구성도이다. 도 5에서도 AP(101)은 도 1의 AP와 동일하다. 따라서 동일한 참조부호를 사용하였다.
먼저 도 5는 앞에서 상술한 도 2의 (d)의 구조를 포함하는 형태이다. 즉, 제1중심 주파수(f1)에서 연속적인 4개의 대역들을 이용하여 고용량의 BSS를 구성한 형태이다. 도 5에 도시한 바와 같이 제1중심 주파수(f1)를 갖는 각 대역들을 제1섹터(501) 방향과 제2섹터(502) 방향으로 빔이 형성되도록 빔 성형(beam froming)하는 경우를 도시하고 있다.
즉, 제1중심 주파수(f1)에서의 대역과 동일한 대역폭을 사용하는 독립적인 무선 채널은 모두 2개이다. 그러나, 동일한 중심 주파수(f1)의 각 대역들을 각기 다른 형태로 빔이 형성되도록 빔 성형하는 형태를 도시한 것이다. IEEE 802.11 시스템에 이 경우를 적용되면, 80MHz의 대역폭을 사용할 수 있다.
결국 도 5에서 나타나는 VHT BSS의 구성은 연속적인 특징을 가지며, 송수신의 동기가 일치하지만 2개의 무선 단말이 각기 80MHz를 사용할 수 있다. 이를 보다 구체적으로 기술하면 다중 안테나 기술을 이용한 공간 분할 다중 접속(Space Division Multiple Access, SDMA)의 기술이 적용되어 각 무선 단말에게 맞추어진 빔이 안테나를 통하여 송신을 수행하는 형태가 된다.
이상에서 설명한 도 1 내지 도 4은 동일한 대역에서 송수신 동기가 맞도록 다중 채널을 구성할 수 있는 방법을 설명하였다. 이는 도 5에서 보이는 다중 사용자 다중 안테나 방법과 동일하다. 또한 이상에서 설명한 각각의 예에서 AP는 8개의 송신 안테나를 사용하므로 4개의 안테나를 사용하여 2개의 서로 다른 빔을 송신할 수 있다. 다중 사용자 다중 안테나 방법을 사용하여 무선 데이터를 송수신할 때에는 채널의 특성, 무선 BSS의 구조, 그리고 네트워크의 특징에 따라서 또 다른 개수의 빔을 생성할 수 있다. 이를 예를 들어 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 앞서 기술한 것과 같이 도 5로 구성되는 무선 BSS는 40MHz의 대역에 각기 4개의 안테나를 갖는 2개의 무선 단말로 구성되어 동시에 AP(101)로부터 서비스를 지원받을 수 있다. 만약 동일한 BSS에 2개 안테나를 사용하는 임의의 무선 단말이 연결을 요청하여 4개의 안테나를 갖는 단말과 함께 동작하고자 하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우 AP(101)와 4개의 안테나를 갖는 무선 단말들은 2개의 안테나를 갖는 무선 단말의 동작을 함께 지원하기 위하여 4개의 안테나를 갖는 무선 단말도 2개씩 안테나만을 사용하여 빔을 생성할 것이다. 따라서 이와 같이 2개의 안테나를 갖는 무선 단말은 최대 4개까지 동시에 서비스 지원을 받을 수 있다.
이상에서 살핀 바와 같이 빔 형성 및 무선 송신 방법은 무선 BSS의 운영에 따라 동적으로 안테나 및 빔 생성 수가 변경되면서 사용될 수도 있고 일정한 기간 동안 고정되어 사용될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 고용량 무선 통신 시스템의 서비스 구조에서는 다음 이하에서 설명하는 것과 같은 매체 접근 제어(Medium Access Control, 이하 “MAC”이라 함) 프로토콜 동작을 포함한다. 보다 상세히 설명하면 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 MAC 프로토콜은 크게 제어 구간(controlled phase)과 경쟁 구간(contention-based phase)으로 구분된다.
예를 들어 경쟁 구간에서 AP를 포함하는 고용량 무선 장치들은 기존의 IEEE 802.11에서 정의한 MAC 프로토콜의 EDCA(enhanced distributed channel access)의 채널 접근 방법(channel access method)을 사용하여 경쟁을 수행한 후 무선 채널에 대한 송신 기회를 획득할 수 있다. 또한 제어 구간에서는 기존의 IEEE 802.11에서 정의한 MAC 프로토콜의 PCF(point coordination function) 또는 HCCA(HCF controlled channel access)의 채널 접근 방안을 사용하여 무선 채널에 대한 송신을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고용량 무선 통신 시스템에서 MAC 기본 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 이하 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 장치 예를 들어 VHT의 AP에서 서로 다른 중심 주파수들(f1 ~ f4)에서 각 대역들 즉, 다중 채널들의 동작을 설명하기로 한다.
도 6에 도시한 타이밍도는 도 1 및 도 2의 (a)에 도시한 예를 이용한 구성을 기반으로 하고 있다. 도 6을 설명함에 있어 4개의 중심 주파수들(f1 ~ f4)은 각 중심 주파수에서의 대역들 즉, 다중 채널들로 이해되어야 함에 유의해야 한다.
상기 각 중심 주파수들은 기본적으로 동기가 맞춰진 동일한 구간들을 가진다. 즉, 제어 구간(Controlled phase)(610)과 경쟁 기반 구간(Contention-based phase)(620)을 가지며, 각각의 중심 주파수들(f1 ~ f4)은 제어 구간(610)과 경쟁 기반 구간(620)에 따라서 각기 동기화 되어 있다. 그러나 각각의 중심 주파수들에서 각 다중 채널은 독립적으로 운용될 수 있으며, 각 무선 채널의 서비스에 따라 제어 구간(610)이 운용될 수도 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 제어 구간(610)이 종료되면, 경쟁 기반 구간(620)에서 각 단말(STA)들의 경쟁을 기반으로 하여 동작이 이루어진다.
제어 구간(610)은 미리 결정된 시간 동안 유지되며, 비컨(Beacon) 프레임(601) 등과 같은 시작 프레임으로 시작된다. 비컨 프레임(601)과 같은 시작 프레임은 미리 결정된 주기 단위로 전송된다. 도 6에서는 t0의 시점에서 비컨 프레임이 시작되어 t1의 시점까지 전송된 후 t1의 시점부터 t2의 시점까지 제어 구간(610)이 지속되는 경우를 가정하였다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제어 구간(610)에서는 AP(101)가 다중 채널(multi-channel)로 하향 링크(downlink)를 통해 동기화 데이터를 각 단말(STA)들로 전송하는 구간이다(630). 즉, 제어 구간(610)에서는 시간 동기를 맞춰 데이터 전송이 이루어진다. 또한 제어 구간(610) 이후에는 경쟁 기반 구간(620)이 운용된다.
한편, AP(101)에서 제어할 수 있는 제어 구간(610)은 경쟁을 통하여 획득한 채널에 대해서도 사용할 수 있다. 이러한 경우 백오프(backoff)를 통해 채널 접근에 대한 오버헤드를 줄이면서, 전력 관리 혹은 호환성/상호 공존의 기능을 위해서 효율적으로 사용될 수 있다. 반면에 물리 계층(PHY Layer) 및 무선(RF) 기술에 있어 포함되는 복잡도가 함께 고려되어야 한다.
다음으로 경쟁 기반 구간(620)에 대하여 살펴보기로 한다.
경쟁 기반 구간(620)에서는 각 단말(STA)들이 무선 자원을 획득하기 위한 경쟁 기반의 동작이 이루어지는 구간이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면 경쟁 기반 구간(620)은 다중 채널(multi-channel)로 비동기(ASync) 상향 링크(uplink) 데이터 전송이 이루어질 수 있다(640). 즉, 경쟁 기반 구간(620)은 시간 동기를 맞추지 않고 상향 링크 전송이 이루어지는 구간이 된다.
이와 같이 시간 동기가 독립적인 상향 링크 서비스에 대하여는 IEEE 802.11에서 이미 정의하고 있는 MAC 프로토콜 중 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 방식의 경쟁 기술을 적용할 수 있다. 따라서 기존 IEEE 802.11 시스템과 호환성 및 상호 공존(coexistence) 문제를 해결할 수 있다. 반면에 시간 동기 및 송수신 동작이 자율적으로 제어되어야 하므로 물리계층(PHY Layer) 및 무선(RF) 기술의 복잡도가 증가될 수 있다.
또한 경쟁 기반 구간(620) 내에 제어 구간(Controlled phase)들(621, 622, 623, 624, 625)이 하나 이상 존재할 수 있다. 도 6에서 제3중심 주파수(f3)에서는 경쟁 기반 구간(620) 내에 두 개의 제어 구간들(623, 624)을 두고 있는 형태를 도시하였다. 또한 경쟁 기반 구간(620) 내에서 제어 구간을 두지 않도록 구성할 수도 있음에 유의해야 한다. 이러한 제어 구간들(621 ~ 625)은 각 무선 채널에서 지원하는 서비스를 각 무선 채널을 통해 통신하는 장치들간 시간 동기를 맞춰 통신함을 의미한다.
한편, 도 6에서 설명한 경쟁 기반 구간(620)에서 시간 동기를 일치하여 동작하도록 구성할 수도 있다. 즉, 다중 채널을 통해 상향 링크로 데이터 전송 시 시간 동기를 맞춰 전송할 수도 있다. 이와 같이 시간 동기를 맞춰 동작하는 경우 각기 다른 대역폭에서 동작하는 다중 채널 CCA(Clear Channel Assessment) 기술을 적용할 수 있다. 이와 같이 CCA 기술을 적용하여 다중 채널 상향 링크에서 시간 동기를 맞춰 제어하는 경우 물리 계층(PHY Layer) 및 무선(RF) 복잡도를 낮출 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템은 무선 채널의 특징 및 서비스 특징에 따라 모든 다중 채널의 시간 및 안테나의 송수신 동기가 지원되거나 또는 지원될 필요가 없는 서비스 또는 시간 및 안테나의 송수신 동기가 부분적으로 지원되거나 또는 지원될 필요가 없는 서비스에 모두 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 고용량 무선 통신 시스템에서 비동기 다중 채널의 기본 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 7은 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템에서 VHT AP(101)와 무선 단말(STA)들(STA 1, STA 2, STA 3)간의 상향 링크 동작에 중점을 둔 타이밍도이다.
먼저 제어 접속(Controlled Access) 구간(710)은 도 6에서 설명한 제어 구간(610)의 일부분이 된다. 먼저 제어 접속 구간(710)은 EDCA 접속(Access) 방식의 시작(B, Begin) 프레임(701)이 전송된 후 미리 결정된 시간만큼 지연되어 TXOP(Transmission Opportunity)을 시작으로 제어 접속 구간(710)이 시작된다. 상기 도 7의 제어 접속 구간(710)은 하나의 TXOP transmission으로 구성된 것으로 나타나 있는 데, 이는 실시 예로 보다 확장하여 본 발명에서 정의하는 제어 접속 구간은 지원하고자 하는 데이터의 QoS 특징에 따라서 하나 이상의 TXOP으로 구성될 수도 있다. 이때, 시작 프레임(701)은 예를 들면 앞에서 설명한 비컨(Veacon) 프레임 또는 RTS-CTS(Request to send-Clear to send) 프레임 교환(exchange) 또는 CTS-to-Self 프레임 등이 있으며, 더 나아가 poll 의미를 포함하는 프레임과 NAV를 위한 의미를 갖는 프레임 중 어떤 것이어도 무방하다.
또한 이러한 제어 접속 구간(710)은 앞선 도 6에서의 설명에서와 같이 시작 프레임(701)에 의해 시간에 동기되어 데이터를 전송하는 구간이며, 하향 링크로 데이터 전송이 이루어진다. 또한 TXOP(Transmission Opportunity) 구간 동안 다른 단말의 접속을 방지하기 위해 네트워크 할당 벡터(NAV, Network Allocation Vector)(711)에 의해 미리 송신 시간이 설정된다. 여기서 TXOP(Transmission Opportunity)는, IEEE 802.11에서 정의되어 있는 것을 포함하며, 보다 확장하여 경쟁(contention) 없이 송신을 진행할 수 있는 채널 권한으로, NAV에서 설정된 시간과 같은 시간의 값으로 표현된다.
제어 전송 구간(710)에서 데이터 전송이 완료되면 종료(E, End) 프레임을 통해 NAV 설정을 해지한다. 이러한 종료 프레임(702)은 CF-End 프레임 또는 응답(Acknowledgement) 프레임 등과 같이 NAV 값을 리셋(reset)하는 의미를 포함하는 모든 프레임이 될 수 있다. 또한 이러한 NAV 설정의 해지를 위한 프레임은 모든 채널 즉, 도 6의 경우를 예로 설명하면, 모든 중심 주파수(f1 ~ f4)들의 각 대역들 모두로 전송된다.
다음으로 경쟁 기반 접속 구간(720)에 대하여 살펴보기로 한다.
경쟁 기반 접속 구간(720)을 살피기에 앞서, 도 7에서는 3개의 단말들(STA 1, STA 2, STA 3)을 예로 설명할 것이며, 단말을 나타내는 구분 선인 참조부호 730, 740, 750을 기준으로 그 하단에 도시한 블록은 단말로부터 AP(101)로 제공되는 프레임이고, 상단에 도시한 블록은 AP(101)로부터 단말로 제공되는 프레임이라는 점에 유의하자. 또한 경쟁 기반 접속 구간(720)에서 각각의 다중 채널은 독립적으로 접근이 이루어진다.
먼저 제1단말(STA 1), 제2단말(STA 2) 및 제3단말(STA 3)의 순서로 각 단말의 전송에 대하여 살펴보기로 하자.
제1단말(STA 1)은 경쟁 기반 접속 구간(720)에서 제1데이터 프레임(731)을 전송하고 TXOP 구간(732) 동안 하나 이상의 데이터 프레임을 상향 링크로 전송한다. 여기서 TXOP(Transmission Opportunity)는 앞에서 설명한 바와 같이 경쟁(contention) 없이 송신을 진행할 수 있는 채널 권한을 의미하며, 시간의 값으로 표현된다. 그러면 상기 전송된 각 프레임들에 대하여 AP(101)로부터 응답 프레임(A)(733)을 수신하는 경우를 도시하였다.
제2단말(STA 2)은 AP(101)로 데이터 프레임을 송신(741)하고, AP(101)로부터 데이터 프레임을 수신(742)하며, 다시 제2단말(STA 2)이 AP(101)로 데이터 프레임을 송신(743)하고, AP(101)로부터 데이터 프레임을 수신(744)한다. 이후 제2단말(STA 2)이 TXOP 구간(732) 동안 하나 이상의 데이터 프레임을 AP(101)로 송신하면, AP(101)가 그에 대한 응답(A)(746)을 제2단말(STA 2)로 전송하는 경우를 도시하였다.
제3단말(STA 3)은 AP(101)로 데이터 프레임을 송신(751)하고, AP(101)로부터 데이터 프레임을 수신한 후 AP(101)로 TXOP 구간(732) 동안 하나 이상의 데이터 프레임을 송신한다. 도 7에서 제3단말(STA 3)은 RD(Reverse Direction) 프로토콜에 따라 AP(101)의 송신 데이터를 수신할 수 있는 단말이다. 즉, 도 7의 RD tx 구간(754)은 제3단말(STA 3)에서 획득한 TXOP 구간 동안 AP(101)에서 응답 프레임과 함께 데이터를 송신하는 것을 의미하는 것이며, 도 7에서 제3단말의 RD tx 구간(754)은 이러한 과정을 간략하게 도식화 하고 있는 것이다.
이상에서 설명한 도 7의 기본 동작은 경쟁 기반 접속 구간(720)인 비동기 채널에 각기 연결된 무선 단말의 독립적이며 지원 가능한 기본 운용 동작이다.
만일 동기가 맞는 다중 사용자 다중 안테나(Multi-user MIMO) 기술에 의하여 지원되는 무선 단말들은 도 7에 도시한 각 단말들의 기본 동작에 대한 실시 예들 중에서 하나의 운용 동작으로만 동작한다. 또한 상기 실시 예에서 역방향의 자원을 사용하는 RD(Reverse Direction) 프로토콜은 비동기 동작의 경우에만 적용될 수 있다.
즉, 이상에서 설명한 도 7의 제어 접속 구간(710) 및 경쟁 기반 접속 구간(720)은 다중 채널 내의 모든 무선 채널이 비동기적인 특징을 갖는 경우를 실시 예로 도시하여 설명하였다. 다중 사용자 다중 안테나 시스템의 동작은 도 6과 도 7의 실시 예에 명확하게 명시되지 않았지만 본 발명에 따른 무선 통신 시스템 내의 특징을 보았을 때 두 실시 예에 대해서도 시간 동기가 일치하는 경우에 적용될 수 있다. 바꿔 이야기하면 다중 사용자 다중 안테나 시스템이 적용되는 도 7에서 명시된 Tx 및 TXOP transmission의 동작은 다중 사용자 다중 안테나 시스템을 지원하기 위하여 정의된 MAC 프로토콜의 동작을 따를 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템의 참조 구현 모델을 도시한 도면이다.
본 발명은 다중 채널을 기반으로 각 채널에 대한 다중 사용자 다중 안테나 시스템을 적용할 수 있다. 이를 좀 더 자세히 살펴보기로 한다. 첫째, 서비스를 제공하고자 하는 또는 서비스를 제공하고자 하는 데이터의 특징 및 채널 상태에 채널을 선택한다. 둘째, 다중 사용자 다중 안테나 시스템이 적용되는 각 채널에서 송신 무선 장치와 수신 무선 장치 사이의 채널 상태에 따라서 송신 기법을 적용할 수 있다.
도 8을 참조하면, MAC 계층의 상위 계층으로부터 수신되는 데이터인 MSDU(MAC Service Data Unit)는 사용자 우선순위(UP, User Priority)와 본 발명에 따른 VHT BSS를 운용하는 접속점 예를 들어 AP에 대한 접속번호(AID, Association Identity)와 함께 상위 매퍼부(810)로 전달된다. 도 8을 설명함에 있어 AP(Access Point)는 앞에서 설명한 참조부호 101의 AP가 아니며, 각 무선 자원을 제어(coordination)하는 내부 기능을 의미함에 유의해야 한다.
또한 상위 매퍼부(810)는 각 무선 장치에 대한 채널 상태 정보(CSI, Channel Status information)를 수신한다. 그러면 상위 매퍼부(810)는 상위 계층으로부터 수신된 MSDU(801)를 AID, UP와 AID에 대한 CSI를 바탕으로 AP에 대응하여 MSDU 패킷을 매핑하고, 이를 AP 단위 큐 계층(820)으로 제공한다.
AP 단위 큐 계층(820)은 임의의 가상 AP 단위 큐들(821, 822, 823, 824)을 가지고 있으며, 도 8에서는 4개의 가상 AP 단위 큐들(821, 822, 823, 824)을 도시하였다. 이와 같이 4개의 AP 단위 큐들만을 도시한 것은 앞서 설명한 도 1과 같이 4개의 중심 주파수들(f1 ~ f4)로 구성된 무선 채널에 대한 제어가 이루어져야 하는데 이러한 역할을 가상 AP 기능으로 정의하여 동작하도록 도시한 것이다. 따라서 패킷의 목적지 무선 단말과 실제적인 AP와의 채널 정보를 기반으로 어떤 무선 채널을 사용할 것인지 결정하게 되는데 이를 통하여 가상 AP가 결정되게 된다. 이와 같이 각각의 큐에서 가상 AP 단위로 구분된 패킷들은 다시 하위 매퍼부(830)로 제공된다.
하위 매퍼부(830)는 도 8에 도시한 바와 같이 AP 단위 큐들(821, 822, 823, 824) 각각에 대응하여 하위 매퍼들(831, 832, 833, 834)을 구비한다. 하위 매퍼들(831, 832, 833, 834)은 상위 매퍼부(810)에서 각 AP별로 매핑된 데이터를 각 AP에 대한 AID 및 CIS 값을 이용하여 무선 데이터의 QoS를 지원하기 위해 UP(User Priority)를 기준으로 지정된 우선 순위(priority)에 따라서 다시 각 AP의 접속 카테고리(Access Catagory)별로 구분한다. 위와 같이 하위 매퍼부(830)에서 카테고리 별로 구분된 데이터는 다시 송신 메모리(840)로 입력된다.
송신 메모리(840)는 각 AP 단위의 큐들(841, 842, 843, 844)로 구분된다. AP 단위의 각 큐들(841, 842, 843, 844)은 EDCA 방식에 따라 AC들 단위로 전송된다.
따라서 이상에서 상술한 동작을 통해 데이터를 송신하고자 하는 무선 채널이 결정되면 MSDU와 이에 대한 UP, 그리고 AID에 대한 CSI가 입력 값을 이용하여 전송이 이루어진다. 또한 각 채널에서 관리되는 채널의 특징에 따라서 송신 기법이 달리 적용될 수 있다.
상술한 도 8의 참조 구현 모델이 도 7과 같이 다중 채널을 사용하는 경우 본 발명에 따른 고용량 무선 통신 시스템은 제어 구간과 경쟁 구간을 지원할 수 있다. 따라서 채널 각각은 특정 목적을 지니는 프레임만을 서비스할 수도 있다. 예를 들어 특정 채널을 시그널만 전송하는 시그널 채널(Signal channel)로 또는 데이터만 전송하는 데이터 채널(data channel)로 사용 가능하다. 이와 달리 사용자의 요구사항에 따라서 특정 서비스만 지원될 수도 있다. 예를 들어 제1중심 주파수(f1)의 대역을 사용하는 채널은 긴급 데이터만을 전송하는 긴급 데이터 채널(emergency data channel)로 사용할 수도 있다. 또 다른 방법으로 다중 채널간의 경쟁이 지원될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 다중 채널 기반의 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서 서비스 시나리오의 일 예시도이다.
도 9에서 도시한 AP(101)은 앞에서 계속 설명한 본 발명에 따른 VHT 서비스가 가능한 AP이다. AP(101)을 기준으로 제1중심 주파수(f1)의 영역(910)과 제2중심 주파수(f2)의 영역(920)을 구분하여 도시하였다. 실제로 도 9에 도시한 바와 같이 구분되지 않을 수도 있으나, 도 9에서는 발명의 이해를 돕기 위해 도시한 것임에 유의해야 한다. 또한 도 9에서 중심 주파수들은 중심 주파수의 대역들 즉, 다중 채널임에 유의해야 한다.
제1중심 주파수(f1)의 영역(910) 내에는 고용량 무선 장치들(911, 912)이 포함되어 있으며, 제2고용량 무선 장치(912)와 AP(101)간 제1중심 주파수(f1)를 이용하여 통신이 이루어지는 경우를 가정하였다. 또한 제2중심 주파수(f2)의 영역(920) 내에도 고용량 무선 장치들(921, 922)이 포함되어 있으며, 제1고용량 무선 장치(921)와 AP(101)간 제2중심 주파수(f2)를 이용하여 통신이 이루어지는 경우를 가정하였다. 이러한 경우 참조부호 930과 같이 기존 단말(legacy STA)(931)이 VHT 영역 중 제1중심 주파수(f1)를 이용하는 영역(910)으로 이동하는 경우를 가정하였다.
따라서 본 발명에 따른 고용량 AP(101)는 제1중심 주파수(f1)에서 다중 사용자 다중 안테나 시스템 방안을 사용하여 제2고용량 무선 장치(912)들을 서비스하고 있다. 이때, 기존 단말(931)이 참조부호 930과 같이 AP(101)의 영역으로 진입하여 AP(101)에게 서비스를 위한 연결요청(Association Request)을 하면 AP(101)는 제1중심 주파수(f1) 중 유휴의 무선 대역폭을 사용하여 기존 단말(931)에게 서비스를 지원하기 위한 BSS를 운용한다.
이에 따라 본 발명에 따른 VHT AP(101)는 기존 단말(931)로 기존 서비스(legacy service)를 위한 무선 채널을 운용함으로써 호환을 지원할 수 있다. 또한 VHT STA들과 기존 단말(legacy STA)이 혼재되어 있는 경우에 기존 단말에게 더 높은 QoS를 지원할 수도 있다. 또한 기존 단말을 지원하기 위하여 VHT STA이 갖는 호환기능 등에 대한 추가적인 부담이 존재하지 않아 서비스를 지원하는데 예상되는 복잡도를 낮출 수 있다.

Claims (19)

  1. 다중 안테나를 사용하여 다중 사용자와 통신을 하기 위한 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법에 있어서,
    미리 결정된 중심 주파수에 하나 이상의 대역을 서로 다른 단말에 할당하는 과정과,
    상기 다중 안테나를 이용하여 상기 각 단말에 할당된 중심 주파수의 각 대역을 통해 통신하는 과정을 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 중심 주파수가 둘 이상인 경우 서로 다른 중심 주파수의 각 대역은, 상호간 모두 불연속된 대역인, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 중심 주파수가 둘 이상인 경우 상기 각 중심 주파수에 포함되는 대역들은 상호 대역간 연속된 대역인, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 대역에서 동시에 할당 가능한 단말은 최대 2개인, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 과정은,
    미리 결정된 제1시간 구간 동안 하향 링크 통신을 수행하며, 상기 제1시간 구간 종료 후 미리 결정된 제2시간 구간 동안 대역 할당이 경쟁 기반으로 이루어지는 상향 링크 통신을 수행하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1시간 구간은,
    시작 프레임에 의해 시작 시점이 결정되며, 미리 설정된 파라미터에 의해 상기 제1시간 구간 동안 데이터 보호를 하며, 상기 파라미터 해지를 위한 프레임의 전송에 의해 종료되는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1시간 구간은,
    모든 단말들과 상기 모든 대역에서 시간 동기를 맞춰 통신하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제2시간 구간은,
    상기 단말들과 각 대역에서 시간 동기를 맞추지 않고 통신하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2시간 구간 내에서 상기 단말들과 동기를 맞춰 통신하는 제3시간 구간을 더 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2시간 구간 동안 상향링크로 전송되는 데이터는, 데이터 프레임, 관리 프레임, 제어 프레임 중 적어도 하나를 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2시간 구간 동안 하향링크로 전송되는 데이터는, 응답 프레임, 데이터 프레임 중 적어도 하나를 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2시간 구간 동안 상향링크로 전송되는 데이터는, 데이터 프레임, 관리 프레임, 제어 프레임 중 적어도 하나를 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 고용량 무선 통신 시스템과 호환 가능한 제2단말로부터 연결 요청이 존재할 시 유휴 무선 대역의 존재 여부를 검사하는 과정과,
    유휴 무선 대역이 존재할 시 상기 제2단말에 유휴 대역폭을 할당하여 통신하는 과정을 더 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  14. 제 5 항에 있어서, 상기 제2시간 구간은,
    모든 단말들과 상기 모든 대역에서 시간 동기를 맞춰 통신하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 방법.
  15. 다중 안테나를 사용하여 다중 사용자와 통신을 하기 위한 고용량 무선 통신 시스템의 MAC 계층 장치에 있어서,
    상기 MAC 계층의 상위 계층으로부터 단말로 제공할 데이터와 사용자의 우선 순위 및 접속점에 대한 접속번호를 수신하고, 접속점에 대한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말로 제공할 데이터를 접속점별로 매핑하는 상위 매퍼부와,
    상기 상위 매퍼부에서 매핑된 데이터를 각 접속점에 대한 채널 상태 정보를 이용하여 카테고리별로 다시 매핑하는 하위 매퍼부를 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 상위 매버부와 상기 하위 매퍼부간 전달되는 데이터를 버퍼링하는 접속점 단위 큐를 더 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접속접 단위 큐는 각 접속점 별로 구분된 다수의 큐들을 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 하위 매버부에서 매핑된 데이터를 물리계층으로 전달하기 위해 버퍼링하는 메모리부를 더 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 메모리부는,
    각 접속점별로 구분된 접속 카테고리들을 위한 다수의 큐들을 포함하는, 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치.
PCT/KR2010/005607 2009-08-24 2010-08-24 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법 Ceased WO2011025201A2 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112010003376T DE112010003376T5 (de) 2009-08-24 2010-08-24 Kommunikationsvorrichtung und Verfahren in einem drahtlosen Kommunikationssystemmit hoher Kapazität
US13/391,904 US8873487B2 (en) 2009-08-24 2010-08-24 Communications device and method in a high-capacity wireless communication system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090078305 2009-08-24
KR10-2009-0078305 2009-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011025201A2 true WO2011025201A2 (ko) 2011-03-03
WO2011025201A3 WO2011025201A3 (ko) 2011-07-21

Family

ID=43628557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/005607 Ceased WO2011025201A2 (ko) 2009-08-24 2010-08-24 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8873487B2 (ko)
KR (1) KR101711653B1 (ko)
DE (1) DE112010003376T5 (ko)
WO (1) WO2011025201A2 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10033485B2 (en) * 2010-08-25 2018-07-24 Qualcomm Incorporated Managing acknowledgement messages from multiple destinations for multi user MIMO transmissions
CN105659681B (zh) 2013-11-19 2019-09-20 英特尔Ip公司 无线局域网中用于多用户调度的方法、装置和计算机可读介质
US9325463B2 (en) 2013-11-19 2016-04-26 Intel IP Corporation High-efficiency WLAN (HEW) master station and methods to increase information bits for HEW communication
US9544914B2 (en) 2013-11-19 2017-01-10 Intel IP Corporation Master station and method for HEW communication using a transmission signaling structure for a HEW signal field
US9801147B2 (en) 2013-11-25 2017-10-24 Qualcomm Incorporated Method of synchronization within an LTE/LTE-A system in unlicensed spectrum
WO2015142664A1 (en) 2014-03-20 2015-09-24 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for non-orthogonal access in lte systems
US20150327121A1 (en) 2014-05-08 2015-11-12 Guoqing C. Li Method, apparatus, and computer readable media for acknowledgement in wireless networks
CN107409370B (zh) 2014-12-23 2020-08-21 Idac控股公司 通过wtru执行的用于传达数据的方法及wtru
US10764933B2 (en) * 2015-05-08 2020-09-01 Federated Wireless, Inc. Predictive connectivity service layers
US10342047B2 (en) * 2016-07-18 2019-07-02 Intel IP Corporation Reverse direction for multi-user multiple input multiple output communications
JP2019534615A (ja) 2016-09-28 2019-11-28 アイディーエーシー ホールディングス インコーポレイテッド ビームフォーミングシステムにおけるＮｅｗ Ｒａｄｉｏランダムアクセス

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040264475A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 The Nature Of The Conveyance Class of high throughput MAC architectures for multi-channel CSMA systems
KR100557158B1 (ko) 2003-11-12 2006-03-03 삼성전자주식회사 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 부반송파 할당을 위한 장치 및 방법
KR100626214B1 (ko) 2004-02-12 2006-09-20 재단법인서울대학교산학협력재단 다중 안테나 및 랜덤 다중 빔을 이용한 다중 사용자 무선송수신 방법 및 장치
WO2006025680A1 (en) 2004-08-31 2006-03-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Data transmission method in wireless lan, access point device and station device
KR100830163B1 (ko) * 2005-04-20 2008-05-20 삼성전자주식회사 주파수 오버레이 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법
KR101235972B1 (ko) 2005-05-31 2013-02-21 삼성전자주식회사 단일 무선 인터페이스 무선랜 장치를 위한 다중채널 매체접속제어 방법 및 장치
MY140798A (en) * 2005-06-09 2010-01-15 Samsung Electronics Co Ltd Method and apparatus for receiving data with down compatibility in high throughput wireless network
US7564910B2 (en) 2006-04-17 2009-07-21 Zoran Kostic Method and system for communications with reduced complexity receivers
US7501547B2 (en) 2006-05-10 2009-03-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Alkylaromatics production
US7701923B2 (en) * 2006-07-10 2010-04-20 Motorola, Inc. Method and apparatus for frame synchronization in a communication network
JP4915171B2 (ja) * 2006-08-11 2012-04-11 富士通株式会社 通信端末装置および通信方法
US8111684B2 (en) * 2007-03-30 2012-02-07 Cisco Technology, Inc. Path shortening in a wireless mesh network
JP4958634B2 (ja) 2007-05-16 2012-06-20 キヤノン株式会社 通信装置及び通信方法
US7924803B2 (en) * 2007-11-09 2011-04-12 Mitsubishi Electric Research Labs, Inc. Antenna selection for mobile stations in OFDMA networks

Also Published As

Publication number Publication date
DE112010003376T5 (de) 2012-06-06
US20120155424A1 (en) 2012-06-21
WO2011025201A3 (ko) 2011-07-21
US8873487B2 (en) 2014-10-28
KR20110020750A (ko) 2011-03-03
KR101711653B1 (ko) 2017-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011025201A2 (ko) 고용량 무선 통신 시스템에서 통신 장치 및 방법
WO2020145556A1 (en) Method for integrated access backhaul resource multiplexing
WO2023003323A1 (en) Map coordination of nstr constrained links
WO2010095793A1 (en) Channel access method for very high throughput (vht) wireless local access network system
WO2016032304A1 (en) Method and apparatus for communicating using unlicensed bands in mobile communication system
WO2021091192A1 (en) Method and apparatus for allocating dynamic resources of integrated access and backhaul nodes in wireless communication system
WO2016140519A1 (en) Apparatus and method for uplink channel access in wireless local area networks
WO2009154406A2 (en) Channel access method for very high throughput (vht) wireless local access network system and station supporting the channel access method
WO2010140742A1 (en) Method for providing information of access point selection
WO2021206378A1 (ko) 다중 링크를 지원하는 통신 시스템에서 데이터의 송수신 위한 방법 및 장치
WO2017196104A1 (ko) 랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법
WO2016105128A1 (ko) 무선랜 시스템에서 상향링크 다중 사용자 데이터에 대한 확인응답 신호 송수신 방법 및 이를 위한 장치
WO2011084005A2 (ko) 무선 통신 시스템에서 시간 동기 명령을 수신하는 방법 및 장치
WO2016108672A1 (ko) 다중 사용자 상향 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법
WO2016085311A1 (ko) 무선랜 시스템에서 상향링크 다중 사용자 데이터에 대한 확인응답 신호 송수신 방법 및 이를 위한 장치
WO2011126261A2 (ko) 이동통신시스템에서 역방향 송수신 방법 및 장치
WO2013172618A1 (ko) 기지국간 반송파 집적 기술을 사용하는 무선통신시스템에서 버퍼 상태 보고를 처리하는 방법 및 장치
WO2016163798A1 (ko) 이동 통신 시스템에서 mac pdu를 수신하는 방법 및 장치
WO2017191936A2 (ko) 무선랜 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 이를 위한 장치
WO2016003195A1 (ko) 무선 통신 방법 및 무선 통신 단말
WO2017026807A1 (ko) 타겟 웨이크 타임 기반의 전력 절약을 위한 무선 통신 방법 및 무선 통신 단말
WO2019190154A1 (ko) 이동통신 시스템에서 스케줄링 요청을 전송하는 방법 및 장치
WO2022154433A1 (ko) 다중 링크를 지원하는 통신 시스템에서 저지연 통신을 위한 방법 및 장치
WO2011043548A2 (ko) 무선 통신 시스템에서의 요소 반송파 정보 전송 방법 및 그 무선 통신 시스템
WO2017043911A1 (ko) 무선랜 시스템에서의 동작 방법 및 이를 위한 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10812215

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13391904

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120100033765

Country of ref document: DE

Ref document number: 112010003376

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10812215

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2