WO2011065750A2 - 다중 사용자 기반 무선통신 시스템에서의 응답 요청 프레임 및 응답 프레임의 전송방법 - Google Patents

다중 사용자 기반 무선통신 시스템에서의 응답 요청 프레임 및 응답 프레임의 전송방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for transmitting a response request frame and a response frame in a wireless communication system, and more particularly, a request to send (RTS) / clear to send (CTS) frame in a multi-user based wireless communication system.
  • the present invention relates to a method for efficiently transmitting a request frame and a response frame to the request frame.
  • a WLAN is basically a basic service set consisting of an access point (AP) serving as an access point of a distributed system (DS) and a plurality of wireless terminals (STAs), not an access point (AP).
  • AP access point
  • DS distributed system
  • STAs wireless terminals
  • AP access point
  • BSS Basic Service Set
  • the medium access control (MAC) protocol of the WLAN operates based on carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA / CA). Accordingly, the WLAN includes resource waste during the channel contention process.
  • the enhanced MAC protocol defined in IEEE 802.11 workgroup 'e' is used for short inter-frame space (SIFS) during Transmission Opportunity (TXOP) time when the authority to transmit radio resources is acquired.
  • SIFS short inter-frame space
  • TXOP Transmission Opportunity
  • A-MSDUs Aggregated MSDUs
  • A-MPDUs Aggregated MPDUs
  • IEEE 802.11 workgroup 'n' are transmitted without interframe space (IFS).
  • the MSDU and the MPDU, which are units, are bundled and transmitted through a contention process for one time radio resource.
  • IEEE 802.11 workgroup 'ac' is a Very High Throughput (VHT) WLAN system.
  • VHT Very High Throughput
  • the VHT WLAN system supports performance of up to 1 Gbps in MAC SAP of an access point (AP) in three multi-terminal environments consisting of one access point (AP) and two terminals (STAs), and a point-to-point ( Up to 500Mbps can be supported in MAC SAP of wireless terminal for point-to-point environment.
  • each access point (AP) and terminal (STA) of the VHT WLAN is considered to support compatibility with the existing WLAN (IEEE 802.11a / n system) at the same time.
  • a wireless terminal having a transmission opportunity in a wireless communication system should receive a response through an Ack frame or a response frame with respect to the transmitted frame in order to increase the reliability of the wireless communication.
  • the response has an immediate response and a delayed response.
  • An acknowledgment (Ack frame) for a single data corresponds to an immediate response
  • a block response for a continuous transmitted or aggregated MPDU corresponds to both an immediate response and a delayed response.
  • An immediate response is to transmit a response frame after a short time interval (SIFS) when PHY-RXEND.primitive of a received request frame is prevented from being transmitted by another wireless terminal. Is performed in pairs.
  • the generated response frame may not include the transmission address.
  • the delay response is a basic response indicating whether a request frame has been received initially, and a response is made through an ACK frame, and then a response frame including the requested information is transmitted.
  • the response frame may be transmitted through Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) for the channel, piggybacked to another frame, or aggregated with another frame.
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • the transmitting terminal receiving the response frame from the receiving terminal informs the receiving terminal of whether the response frame is received through the ACK frame.
  • the request and response frame exchange sequence in the WLAN can be applied to a multi-user based wireless communication system. If the multi-user multi-antenna (MU-MIMO) technology is supported for the uplink, The wireless terminals receiving the frames according to the frame exchange order may simultaneously transmit the response frames after the IFS.
  • MU-MIMO multi-user multi-antenna
  • the radio receives the frame for better performance.
  • the terminal should transmit a response frame with a difference in channel or time.
  • the method of exchanging frames by using the same bandwidth and time difference in the WLAN system is a method of exchanging a response request frame and a response frame through a channel connection for each wireless terminal, and a plurality of wireless terminals through one request frame.
  • a method of sequentially transmitting response frames may be considered.
  • the access point AP transmits the request frame to the first wireless terminal STA through the channel connection, and accordingly, the first wireless terminal A response frame is transmitted after this short time interval (SIFS), and the access point (AP) again transmits a request frame to the second wireless terminal through a channel connection, so that the second wireless terminal is after the short time interval (SIFS).
  • SIFS short time interval
  • the method of sequentially transmitting response frames by a plurality of wireless terminals through one request frame transmits one request frame including address information for multiple users through a channel connection, and thus, the plurality of wireless terminals
  • the response frames are sequentially transmitted at short time intervals.
  • the conventional exchange of request and response frames is performed in a state in which the transmitting terminal and the receiving terminal have already been determined, and the request frame and the response frame have a short time interval (SIFS) defined so that other wireless terminals cannot acquire transmission authority. Exchanged.
  • SIFS short time interval
  • an object of the present invention is to provide a request and response frame transmission method capable of efficiently exchanging a request frame and a response frame in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology.
  • the present invention provides a method of transmitting a response frame to each wireless terminal through a request frame including information on a plurality of wireless terminals and response frame transmission time information of each wireless terminal. Include.
  • the present invention is a method for transmitting a request frame requesting a response to a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology.
  • the request frame including the recorded multi-user information is generated, and the generated request frame is transmitted, wherein the multi-user information includes multi-user identifier information, which is information of the plurality of wireless terminals, and response frames of each of the wireless terminals.
  • the present invention is a method for transmitting a request frame requesting a response to a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology.
  • the request frame including the recorded multi-user information is generated, and the generated request frame is transmitted, wherein the multi-user information includes multi-user identifier information, which is information of the plurality of wireless terminals, and response frames of each of the wireless terminals.
  • the present invention is a method of transmitting a response frame by a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology, an indicator for notifying that the number of receiving wireless terminals, the plurality of wireless terminal information and each of the wireless terminals
  • the request frame including the multi-user information on which the response frame transmission time information is recorded is received, and a response frame is transmitted according to its response frame transmission time based on the multi-user information included in the request frame.
  • the response frame transmission time information is determined by the sum of the transmission time of the response frames made up to wireless terminals before its own order among the plurality of wireless terminals and the interframe interval time.
  • the present invention for achieving the above object includes a method in which each wireless terminal transmits a response frame in a token manner so that the response frame is transmitted to the final access point.
  • the present invention is a method for transmitting a request frame requesting a response to a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology, the wireless terminal information to transmit the next response frame is set to the receiving terminal address,
  • the request frame includes a next multi-user identifier list, which is information of wireless terminals not transmitting the response frame among the wireless terminals, and token information reduced according to the transmission of the response frame, and transmits the generated request frame.
  • the present invention is a method of transmitting a response frame by a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology
  • the next multi-user identifier that is information of the wireless terminals that do not transmit the response frame of a plurality of wireless terminals
  • the multi-user The response frame reconstructing the multi-user identifier list is transmitted by excluding the identifier set as the receiving terminal address from the identifier list.
  • the next multi-user identifier is set to a null value.
  • the wireless terminal receiving the response frame in which the next multi-user identifier is set to a null value and the token value is set to '0' sets the response terminal address as the access point address. Send a frame.
  • the wireless terminal that has set the specific wireless terminal as a receiving terminal address and transmits the response frame to another wireless terminal included in the next multi-user identifier list. send.
  • the specific wireless terminal having failed to transmit the response frame receives the request frame from the access point and transmits the response frame.
  • the specific wireless terminal After the specific wireless terminal having failed to transmit the response frame receives the response frame from another wireless terminal that receives the response frame, the specific wireless terminal transmits the response frame by setting the receiving terminal address as the access point address.
  • the present invention for achieving the above object includes a method for receiving a response frame only for the representative wireless terminal determined according to the wireless environment.
  • the present invention is a method of transmitting a request frame for requesting a response to a plurality of wireless terminals in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technology, and transmits a response frame according to a wireless environment such as channel quality among the plurality of wireless terminals.
  • the representative wireless terminal is determined, and the determined representative wireless terminal information is set as a receiving terminal address to transmit a request frame.
  • the request frame may further include the number of multi-user terminals and multi-user identifier information.
  • the access point when reception of a response frame from the terminal determined as the representative wireless terminal fails, transmits the request frame by setting another wireless terminal as the representative wireless terminal to which the response frame is to be transmitted according to the wireless environment.
  • the access point when reception of the response frame from the terminal determined as the representative wireless terminal fails, the access point retransmits the request frame to the representative wireless terminal.
  • a request and response frame is efficiently performed even when there is no address of a transmitting terminal in a response frame such as an ACK frame for a data frame and a CTS frame for an RTS frame in a wireless communication system using a multi-user multi-antenna technique. It can be exchanged to improve the performance of the wireless service supported to the user, and to apply existing power management functions and functions for compatibility.
  • FIG. 1 is a view showing a frame structure to which the present invention is applied
  • FIG. 2 is a diagram showing a detailed structure of multi-user information using a response frame transmission time according to the first embodiment of the present invention
  • 3 and 4 are diagrams showing the detailed structure of the multi-user information using the token method according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a response frame transmission method when using a token method according to the present invention.
  • 6 and 7 are views for explaining a recovery method according to the transmission failure of the response frame in the token method according to the present invention
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining a response frame transmission method when using a representative wireless terminal according to a third embodiment of the present invention.
  • the present invention described below will be described by taking an example of a wireless communication system to which a multi-user multi-antenna technology is applied based on a wireless communication system defined in IEEE 802.11 among various high-speed wireless communication systems.
  • the present invention can be used in both a multi-channel environment and a wireless communication environment using a multi-user multi-antenna technology.
  • FIG. 1 illustrates a frame structure including multi-user information to which the present invention is applied.
  • the frame control information field includes a protocol field in which a protocol version such as IEEE 802.11 MAC version is recorded, a type and floating field for distinguishing the type of frame being used, ToDS, FromDS, additional fragments storing various parameters for frame control, It consists of fields such as retry, power management, additional data, WEP, and order.
  • a protocol field in which a protocol version such as IEEE 802.11 MAC version is recorded, a type and floating field for distinguishing the type of frame being used, ToDS, FromDS, additional fragments storing various parameters for frame control, It consists of fields such as retry, power management, additional data, WEP, and order.
  • the medium occupancy duration information field is used in the form of one of a frame or a PS-Poll frame transmitted during a Network Allocation Vector (NAV) setting or a contention free period (CFP).
  • NAV Network Allocation Vector
  • CCP contention free period
  • the order control information field is used for fragment reassembly and discarding duplicate frames, and includes a 4-bit fragmentation number field and a 12-bit sequence number field.
  • the frame body field is commonly called a data field and the payload is received.
  • the frame check sequence (FCS) is used to check the integrity of a frame received from a specific terminal.
  • Configuration fields which are essentially used among the fields of the MAC frame are a frame control information field, a medium occupancy duration information field, a receiving terminal address field, and an FCS.
  • the remaining fields may be excluded or added according to the type of frame to save radio resources.
  • the QoS control information field is excluded.
  • the HT control information field is added for the case of using the HT function together with the QoS field.
  • the frame control information should be interpreted by all terminals to know the type of received frame, and the medium occupancy duration information should be interpreted by all terminals to prevent interframe collision on the wireless medium. And, the receiving terminal address information should be able to be interpreted by all terminals to check whether the destination address of the receiving frame is itself. If the destination address of the received frame is itself, the receiving terminal decodes the remaining information of the frame.
  • an indicator indicating that a receiving frame includes multi-user information is included in any one of field information that all terminals should be interpretable. do. And multi-user information should be added to the frame.
  • an indicator indicating that a received frame includes multi-user information may use a specific bit inside a frame control information field or a receiving terminal address field.
  • a response method for a frame requiring an immediate response transmits a response frame immediately after a short time interval (SIFS) after receiving a frame requesting a response as described above.
  • SIFS short time interval
  • a plurality of terminals transmit a response frame at the same time, causing a collision.
  • the present invention proposes a method of sequentially responding by a plurality of terminals that need to respond.
  • FIG. 2 is a frame configuration diagram of multi-user information for explaining the first embodiment according to the present invention, and shows a frame structure for sequentially transmitting response frames in response to a transmission time of a plurality of wireless terminals.
  • the multi-user information field includes multi-user identification information and response frame transmission time information indicating a transmission time of a response frame corresponding to each user.
  • the multi-user identification (ID) information means a unique value such as a MAC address or an association ID of the wireless terminal.
  • the response frame transmission time may be determined by the sum of the transmission time TX_RSP_DURk-1 of the response frames made up to the (k-1) th user and the short time interval (SIFS) for the k th user.
  • the transmitting terminal transmits the multi-user information including the response frame transmission time information to the plurality of receiving terminals by including them in the request frame. Accordingly, each receiving terminal transmits the response frame to the transmitting terminal in accordance with the transmission time of its response frame.
  • the second embodiment according to the present invention uses a token scheme in which the response frames are sequentially transmitted by transmitting the number of user terminals to transmit the response frame and the identifier list of the user terminals in the multi-user request frame.
  • 3 and 4 are views showing the configuration of multi-user information when using the token method according to the present invention.
  • the multi-user information includes a number of tokens and a list of multi-user identifiers (IDs) to transmit the next response frame.
  • the transmitting terminal transmitting the request frame records the identifier information of the wireless terminal which will transmit the response frame after a short time interval (SIFS) among multiple users in the receiving terminal address field, and sends a response.
  • SIFS short time interval
  • Token value which is the number of multi-users to be executed, is configured, and a request frame is transmitted after configuring a multi-user identifier list constituting the multi-user except the current receiving terminal.
  • the wireless terminal receiving the request frame decreases the Token value by '1' after a short time interval (SIFS), records the address of the wireless terminal to perform the next response in the receiving terminal address field, and receives the receiving terminal.
  • SIFS short time interval
  • the wireless terminal that receives the response frame with the token value '1' and the list of multi-user identifiers to perform the next response processing is null recognizes that it is the end of the multi-user and sets the token value to '0'.
  • the response frame in which the null value is set in the multi-user identifier list is transmitted to the access point. Accordingly, the access point may know that all response processes of the multi-user are completed.
  • the response frame of each wireless terminal performs a function of another request frame for the wireless terminal performing the next response.
  • transmission of the successive k + 1th response frames may be started after a short time interval (SIFS), thereby allowing time and channel synchronization. It is easier to achieve, and a flexible response is possible according to the movement of the wireless terminal.
  • SIFS short time interval
  • FIG. 5 is a view for explaining a response frame transmission method of the wireless terminal according to the second embodiment of the present invention.
  • an access point transmits a request frame through an enhanced distributed channel access (EDCA).
  • EDCA enhanced distributed channel access
  • the first wireless terminal STA1 receiving the request frame from the access point AP transmits the response frame Rsp after the short time interval SIFS.
  • the response frame transmitted from the first wireless terminal records the third receiving terminal (STA3) address for transmitting the next response frame in the receiving terminal address (RA) field, and sets the token value to '3' by decreasing the value of '1'.
  • the next multi-user identification list is composed of STA2 and STA4 except for the third receiving terminal STA3.
  • the third wireless terminal STA3 which has received the response frame from the first wireless terminal STA1, similarly transmits the response frame Rsp after the short time interval SIFS.
  • the response frame transmitted from the third wireless terminal records a second receiving terminal (STA2) address for transmitting the next response frame in the receiving terminal address (RA) field, and sets the token value to '2' by decreasing the value of '1'.
  • the next multi-user identification list is composed of STA4.
  • the second wireless terminal STA2 Upon receiving the response frame from the third wireless terminal STA3, the second wireless terminal STA2 likewise transmits the response frame Rsp after the short time interval SIFS.
  • the response frame transmitted from the second wireless terminal sets the fourth receiving terminal (STA4) address for transmitting the next response frame in the receiving terminal address (RA) field, and decreases the token value to '1' and sets it to '1'.
  • the next multi-user identification list is set to null.
  • the fourth wireless terminal STA4 After receiving the response frame from the second wireless terminal STA2, the fourth wireless terminal STA4 transmits the response frame Rsp after the short time interval SIFS.
  • the response frame transmitted from the fourth wireless terminal records the access point (AP) address in the receiving terminal address (RA) field, decreases the token value by '1', and sets it to '0'. Set to null.
  • the AP receives the response frame from the fourth wireless terminal STA4, and the token value is set to '0' and the next multi-user identifier list is set to null. Recognize it as complete.
  • the transmission failure process can be more flexibly coped with.
  • 6 and 7 are diagrams for describing a processing method according to a transmission failure of a response frame, and illustrate a case where a response failure occurs in the second wireless terminal STA2.
  • the third wireless terminal STA3 records the second receiving terminal STA2 address in the receiving terminal address RA field after a short time interval SIFS, and decreases the token value by '1'. 2 ', and transmits a response frame recording STA4 in the next multi-user identification list.
  • the third wireless terminal STA3 records the fourth receiving terminal STA4 address in the receiving terminal address RA field after a short time interval SIFS after the response frame of the second wireless terminal STA2, and the token value. Is set to '2', and a response frame in which the next multi-user identification list is set to null is transmitted.
  • the fourth wireless terminal STA4 After receiving the response frame from the third wireless terminal STA3, the fourth wireless terminal STA4 records the access point (AP) address in the receiving terminal address (RA) field after a short time interval (SIFS), and sets the token value to '. 1 'Set to' 1 ', reduced, and send a response frame with the next multi-user identification list set to null.
  • AP access point
  • RA receiving terminal address
  • SIFS short time interval
  • the access point AP After receiving the response frame from the fourth wireless terminal STA4, the access point AP sets the request frame using the second wireless terminal STA2 address that failed to transmit the response frame recognized in the monitoring process as the receiving terminal address. In response, the second wireless terminal STA2 transmits a response frame.
  • FIG. 7 illustrates another embodiment of a recovery process due to transmission failure in the response frame transmission method according to the second embodiment of the present invention.
  • the third wireless terminal STA3 records the second receiving terminal STA2 address in the receiving terminal address RA field, and decreases the token value by '1'. 2 ', and transmits a response frame recording STA4 in the next multi-user identification list.
  • the third wireless terminal STA3 records the fourth receiving terminal STA4 address in the receiving terminal address RA field after a short time interval SIFS after the response frame of the second wireless terminal STA2, and the token value. Is set to '2' and transmits a response frame in which the next multi-user identification list is set to the second wireless terminal STA2.
  • the fourth wireless terminal STA4 records the second wireless terminal STA2 address in the receiving terminal address RA field after a short time interval SIFS, and the token value. Is set to '1' which is reduced to '1', and a response frame in which the next multi-user identification list is set to null is transmitted.
  • the second wireless terminal STA2 After receiving the response frame from the fourth wireless terminal STA4, the second wireless terminal STA2 records the access point (AP) address in the receiving terminal address (RA) field after a short time interval (SIFS), and sets the token value to '. 1 'decreases to' 0 'and transmits a response frame in which the next multi-user identification list is set to null.
  • AP access point
  • RA receiving terminal address
  • SIFS short time interval
  • the access point (AP) receiving the response frame from the second wireless terminal STA2 has the token value set to '0' and the next multi-user identifier list set to null. Recognize it as complete.
  • a recovery process may be performed between wireless terminals, and the access point (AP) may monitor all of these processes and recover between wireless terminals. May have administrative capacity to intervene in case of delays or problems.
  • FIGS. 8 and 9 A third embodiment of a method of exchanging a request frame and a response frame according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • only a representative receiving terminal designated by a transmitting terminal transmitting a request frame without all the multi-user terminals performing a response to the multiple request frame transmits the response frame.
  • an RTS / CTS control frame can pre-schedule the use of a wireless channel without collisions through a long time frame, such as a transmission request threshold (dot11RTSThreshold) or a Network Allocation Vector (NAV) setting, for long periods of time, such as Transmission Opportunity (TXOP) transmission.
  • a transmission request threshold such as a transmission request threshold (dot11RTSThreshold) or a Network Allocation Vector (NAV) setting
  • TXOP Transmission Opportunity
  • FIG. 8 illustrates a third embodiment according to the present invention, and illustrates a case in which a sixth wireless terminal STA6 is set as a representative wireless terminal to transmit a response frame.
  • the AP selects a representative wireless terminal to transmit a response frame to any one of a plurality of wireless terminals in consideration of a wireless environment such as channel quality.
  • the selection of the representative wireless terminal may be performed by selecting the wireless terminal in the worst wireless environment among the plurality of wireless terminals using channel information.
  • the selection of the representative wireless terminal may be performed by selecting the representative wireless terminal as a wireless terminal having a poor wireless environment and determining the wireless terminal that has previously failed to respond.
  • a wireless terminal that will transmit a response frame as a representative is a wireless channel farthest from an access point (AP) to STA6.
  • the wireless terminal STA6 selects and transmits a reliable modulation coding scheme (MCS: Modulation and Coding Scheme) for a response frame generated to securely transmit to an access point (AP). Accordingly, many wireless terminals that receive the response frame transmitted from the STA6 can know the usage information of the channel.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the access point (AP) receiving the typical response frame may transmit a multi-user data frame by performing a long NAV setting for data transmission. Accordingly, a high performance by a more efficient multi-user multi-antenna technique is possible by reducing the overhead of receiving response frames from all wireless terminals and acquiring a right to use a channel.
  • FIG. 9 is a view for explaining a frame transmission method using a representative wireless terminal to transmit such a response frame.
  • a wireless terminal STA2 capable of receiving both frames from an access point (AP) and a representative wireless terminal STA6 may update the NAV according to reception of a request and response frame, and wireless terminals STA1 and STA4. Performs channel NAV setting by the request frame transmitted from the access point (AP), and the wireless terminal STA3 may set the channel NAV using the representative response frame received from the wireless terminal STA6.
  • FIG. 9 a reception terminal address of a request frame transmitted from an access point (AP) is set to an address of STA6, which is a wireless terminal to which a representative response frame is to be transmitted.
  • STA6 is a wireless terminal to which a representative response frame is to be transmitted.
  • FIG. 3 illustrates a case in which data transmission is simultaneously performed using a multi-user multi-antenna technique and a request frame requiring information on a multi-user terminal simultaneously transmits data using a multi-user multi-antenna technique.
  • information indicating the number of multi-user terminals and a multi-user identifier list may be included.
  • the access point AP selects another wireless terminal other than the wireless terminal STA6 as a representative wireless terminal to transmit the response frame. By retransmitting the request frame or retransmission to the STA6.
  • each wireless terminal transmits an ACK frame at a time when an immediate response frame should be generated and transmitted, and a response frame for the request frame is transmitted through a channel connection.
  • an example of applying the present invention to the delay response method is applied when a response frame including request information of a specific request frame not designated as a CTS for an RTS or an ACK frame for data is not received. It is possible.
  • the multi-user terminal that transmits the ACK frame at the time of transmission of the response frame individually transmits the response frame to the request frame through basic channel access.
  • the MAC address value of the next multi-user terminal is set in the reception terminal address field although the information required by the request frame is not included in the ACK frame. Token value and the address list of the multi-user terminals to perform the response process later. If an existing legacy ACK frame is received that does not include this information, the AP generates and sends a request frame for the multi-user terminals to process the response process after the multi-user terminal transmitting the ACK frame. .
  • the multi-user frame processing method according to the present invention as described above can be created by a computer program.
  • the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art.
  • the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention.
  • the recording medium includes all types of computer-readable recording media (tangible media such as CD and DVD as well as intangible media such as carrier waves).
  • the present invention is used in a technique for transmitting a request frame such as a Request To Send (RTS) / Clear To Send (CTS) frame and a response frame for the request frame in a multi-user based wireless communication system.
  • a request frame such as a Request To Send (RTS) / Clear To Send (CTS) frame
  • CTS Clear To Send

Abstract

본 발명은 다중 사용자(Multi-User) 기반 무선통신 시스템에서 RTS/CTS 프레임과 같은 요청 프레임 및 상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 효율적으로 전송하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 무선 단말들의 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보가 포함된 요청 프레임을 통해 각 무선 단말들이 자신의 응답 프레임 송신 시점에 응답 프레임을 전송하는 방법과, 각 무선 단말들이 토큰 방식으로 응답 프레임을 전송하여 최종 액세스 포인트로 응답 프레임이 전송되도록 하는 방법과, 무선 환경에 따라 결정된 대표 무선 단말에 대해서만 응답 프레임을 수신하는 방법을 포함한다.

Description

다중 사용자 기반 무선통신 시스템에서의 응답 요청 프레임 및 응답 프레임의 전송방법
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 응답 요청 프레임 및 응답 프레임의 전송방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다중 사용자(Multi-User) 기반 무선통신 시스템에서 RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 프레임과 같은 요청 프레임 및 상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 효율적으로 전송하기 위한 방법에 관한 것이다.
무선랜(WLAN)은 기본적으로 분산 시스템(DS: Distributed System)의 접속점 역할을 하는 액세스 포인트(AP: Access Point)와, 액세스 포인트(AP)가 아닌 복수의 무선 단말(STA)로 이루어진 기본 서비스 셋(BSS: Basic Service Set)을 지원한다.
무선랜의 매체접속제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 기반으로 하여 동작한다. 이에 따라 무선랜은 채널 경쟁 과정에서 나타나는 자원 낭비를 포함한다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 IEEE 802.11 작업그룹 'e'에서 정의된 향상된(enhanced) MAC 프로토콜은 무선 자원의 송신 권한을 획득하면 TXOP(Transmission Opportunity) 시간 동안 짧은 시간 간격(SIFS: short inter-frame space)으로 다중 MPDUs를 송신하고 이에 대한 블록(Block) ACK을 수신하는 버스트 전송(burst transmission)을 제안하고 있다.
또한 IEEE 802.11 작업그룹 'n'에서 정의된 결합(Aggregated) MSDU(이하, A-MSDU라 함)와 결합(Aggregated) MPDU(이하, A-MPDU라 함)는 프레임간 간격(IFS)도 없이 전송 단위인 MSDU와 MPDU를 묶어서 일회의 무선 자원을 위한 경쟁(contention) 과정을 통해 송신된다.
최근 무선랜을 사용하는 사용자가 급격히 증가하면서, 하나의 기본 서비스 셋(BSS)이 제공하는 데이터 스루풋(throughput)을 증가시키고자 IEEE 802.11의 작업그룹 'ac'에서는 VHT(Very High Throughput) 무선랜 시스템에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다.
VHT 무선랜 시스템은 1개의 액세스 포인트(AP)와 2개의 단말(STA: STAtion)로 구성되는 3개의 다중 단말 환경에서 액세스 포인트(AP)의 MAC SAP에서 최대 1Gbps의 성능을 지원하고, 점대점(point-to-point) 환경을 위한 무선 단말의 MAC SAP에서 최대 500Mbps의 성능을 지원할 수 있다. 또한 VHT 무선랜의 각 액세스 포인트(AP)와 단말(STA)은 동시에 기존의 무선 랜(IEEE 802.11a/n 시스템)과의 호환성을 지원하도록 고려되고 있다.
무선 랜과 같은 무선 통신 시스템에서 송신 기회를 획득한 무선 단말은 무선 통신의 신뢰도를 높이기 위해 전송된 프레임에 대한 Ack 프레임 또는 응답 프레임을 통해 응답을 수신해야 한다.
상기 응답은 즉각적인 응답과 지연 응답이 있다. 단일 데이터에 대한 응답(Ack 프레임)은 즉각 응답에 해당되고, 연속 송신 또는 결합(aggregated) MPDU에 대한 블록 응답은 즉각 응답(immediate response)과 지연 응답(delayed response) 모두에 해당된다.
즉각적인 응답은 다른 무선 단말이 송신하지 못하도록 수신된 요청 프레임의 PHY-RXEND.primitive가 발생되면 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임의 송신을 수행하는 것으로 전술한 바와 같이 요청 및 응답 프레임 교환 순서가 하나의 짝을 이루어 수행된다. 이때 발생된 응답 프레임은 송신 주소를 포함하지 않을 수도 있다.
이에 반해 지연 응답은 처음에 발생된 요청 프레임에 대하여 수신 여부를 알려주는 기본적인 응답으로 ACK 프레임을 통한 응답이 이루어지고, 이후 요청된 정보를 포함하는 응답 프레임이 전송되는 방식이다. 여기서 응답 프레임은 채널에 대한 향상된 분산 채널 접속(EDCA: Enhanced Distributed Channel Access)을 통해 전송되거나 다른 프레임에 피기백(piggyback) 방식으로 전송되거나 다른 프레임과 함께 결합(aggregated)되어 전송될 수 있다. 그리고 지연 응답 방식에서는 수신 단말로부터 응답 프레임을 수신한 송신 단말이 다시 ACK 프레임을 통해 응답 프레임의 수신 여부를 수신 단말로 알려준다.
이와 같은 무선 랜에서의 요청 및 응답 프레임 교환 순서(Frame Exchange Sequence)는 다중 사용자 기반 무선통신 시스템에 적용될 수 있는데, 만약 업링크에 대한 다중 사용자 다중 안테나(MU-MIMO) 기술이 지원되는 경우 앞서 설명한 프레임 교환 순서에 따라 프레임을 수신한 무선 단말들이 프레임 간의 간격(IFS) 후에 동시에 응답 프레임을 전송할 수 있다.
한편, 업링크에 대한 다중 사용자 다중 안테나(MU-MIMO) 기술이 지원되지 않거나 업링크에 대한 다중 사용자 다중 안테나(MU-MIMO) 기술이 지원되는 경우라 하더라도 더 좋은 성능을 위하여 프레임을 수신한 무선 단말은 채널 또는 시간에 차이를 두고 응답 프레임을 송신해야 한다.
무선 랜 시스템에서 동일한 대역폭을 사용하고 시간의 차이를 두어 프레임을 교환하는 방식은 무선 단말별로 채널 접속을 통해 응답 요청 프레임과 응답 프레임을 교환하는 방식과, 하나의 요청 프레임을 통해 복수의 무선 단말들이 순차적으로 응답 프레임을 전송하는 방식이 고려될 수 있다.
즉, 무선 단말별로 채널 접속을 통해 응답 요청 프레임과 응답 프레임을 교환하는 방식은 액세스 포인트(AP)가 채널 접속을 통해 제1 무선 단말(STA)로 요청 프레임을 전송하고, 이에 따라 제1 무선 단말이 짧은 시간 간격(SIFS) 후 응답 프레임을 전송하며, 다시 액세스 포인트(AP)가 채널 접속을 통해 제2 무선 단말로 요청 프레임을 전송하고, 이에 따라 제2 무선 단말이 짧은 시간 간격(SIFS) 후 응답 프레임을 전송하는 방식이다.
그리고 하나의 요청 프레임을 통해 복수의 무선 단말들이 순차적으로 응답 프레임을 전송하는 방식은, 채널 접속을 통해 다중 사용자에 대한 주소 정보가 포함된 하나의 요청 프레임을 전송하고, 이에 따라 복수의 무선 단말들이 짧은 시간 간격을 두고 순차적으로 응답 프레임을 전송하는 방식이다.
이와 같은 종래의 요청 및 응답 프레임의 교환은 송신 단말과 수신 단말이 이미 결정된 상태에서 수행되고, 요청 프레임과 응답 프레임은 다른 무선 단말이 송신 권한을 획득할 수 없도록 정의한 짧은 시간 간격(SIFS)을 두고 교환된다.
그런데 다중 사용자 다중 안테나 기술을 적용한 무선통신 환경에서 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임과 RTS 프레임에 대한 CTS 프레임과 같이 응답 프레임에 송신 단말의 주소가 없는 경우에도 효율적으로 요청 프레임과 응답 프레임을 교환할 수 있는 방안이 필요하다.
따라서 본 발명은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 사용하는 무선통신 시스템에서 효율적으로 요청 프레임과 응답 프레임을 교환할 수 있는 요청 및 응답 프레임 전송방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 무선 단말들의 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보가 포함된 요청 프레임을 통해 각 무선 단말들이 자신의 응답 프레임 송신 시점에 응답 프레임을 전송하는 방법을 포함한다.
즉 본 발명은, 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법으로, 수신 대상 무선 단말들이 복수임을 알리기 위한 표시자와 복수 무선 단말 정보가 기록된 다중 사용자 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 생성하고, 상기 생성된 요청 프레임을 전송하는데, 여기서 상기 다중 사용자 정보는, 상기 복수 무선 단말들의 정보인 다중 사용자 식별자 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보를 포함한다.
또한, 본 발명은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들이 응답 프레임을 전송하는 방법으로, 수신 대상 무선 단말들이 복수임을 알리기 위한 표시자와, 복수 무선 단말 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보가 기록된 다중 사용자 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 수신하고, 상기 요청 프레임에 포함된 다중 사용자 정보를 바탕으로 자신의 상기 응답 프레임 송신 시점에 따라 응답 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 응답 프레임 송신 시점 정보는 상기 복수 무선 단말들 중 자신의 순서 이전의 무선 단말들까지 이루어진 응답 프레임들의 전송 시간과 프레임간 간격 시간의 합으로 결정된다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각 무선 단말들이 토큰 방식으로 응답 프레임을 전송하여 최종 액세스 포인트로 응답 프레임이 전송되도록 하는 방법을 포함한다.
즉 본 발명은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법으로, 다음 응답 프레임을 전송할 무선 단말 정보를 수신 단말 주소로 설정하고, 복수의 무선 단말들 중 상기 응답 프레임을 전송하지 않은 무선 단말들의 정보인 다음 다중 사용자 식별자 목록과 응답 프레임 전송에 따라 감소되는 토큰 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 생성하고, 상기 생성된 요청 프레임을 전송한다.
또한 본 발명은, 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들이 응답 프레임을 전송하는 방법으로, 복수의 무선 단말들 중 상기 응답 프레임을 전송하지 않은 무선 단말들의 정보인 다음 다중 사용자 식별자 목록과 응답 프레임 전송에 따라 감소되는 토큰 정보를 포함하는 요청 프레임을 수신하고, 상기 다음 다중 사용자 식별자 목록 중 어느 하나의 식별자를 수신 단말 주소로 하고, 상기 토큰 정보를 감소시켜 설정하며, 상기 다중 사용자 식별자 목록에서 상기 수신 단말 주소로 설정된 식별자를 제외시켜 상기 다중 사용자 식별자 목록을 재구성한 응답 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 다음 다중 사용자 식별자 목록에 포함된 다중 사용자 식별자가 모두 수신 단말 주소로 설정된 경우 상기 다음 다중 사용자 식별자는 널(null) 값으로 설정된다.
바람직하게는 상기 다음 다중 사용자 식별자가 널(null) 값으로 설정되고, 상기 토큰 값이 '0'으로 설정된 응답 프레임을 수신한 무선 단말은 상기 응답 프레임의 수신 단말 주소를 액세스 포인트 주소로 하여 상기 응답 프레임을 전송한다.
바람직하게는 특정 무선 단말에서 상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 경우, 상기 특정 무선 단말을 수신 단말 주소로 설정하여 전송한 무선 단말이 상기 다음 다중 사용자 식별자 목록에 포함된 다른 무선 단말로 응답 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 상기 특정 무선 단말이 액세스 포인트로부터 요청 프레임을 수신하여 응답 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 상기 특정 무선 단말이 응답 프레임을 수신한 다른 무선 단말로부터 응답 프레임을 수신한 후, 수신 단말 주소를 액세스 포인트 주소로 설정하여 응답 프레임을 전송한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 환경에 따라 결정된 대표 무선 단말에 대해서만 응답 프레임을 수신하는 방법을 포함한다.
즉 본 발명은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법으로, 복수의 무선 단말들 중 채널 품질과 같은 무선 환경에 따라 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말을 결정하고, 상기 결정된 대표 무선 단말 정보를 수신 단말 주소로 설정하여 요청 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 요청 프레임은, 다중 사용자 단말들의 수와 다중 사용자 식별자 정보를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 대표 무선 단말로 결정된 단말로부터 응답 프레임의 수신이 실패한 경우, 액세스 포인트가 상기 무선 환경에 따라 다른 무선 단말을 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말로 설정하여 요청 프레임을 전송한다.
바람직하게는 상기 대표 무선 단말로 결정된 단말로부터 응답 프레임의 수신이 실패한 경우, 액세스 포인트가 상기 대표 무선 단말로 요청 프레임을 재전송한다.
본 발명은, 다중 사용자 다중 안테나 기술을 사용하는 무선통신 시스템에서 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임과 RTS 프레임에 대한 CTS 프레임과 같이 응답 프레임에 송신 단말의 주소가 없는 경우에 대해서도 요청 및 응답 프레임을 효율적으로 교환할 수 있어, 사용자에게 지원되는 무선 서비스 성능을 개선시킬 수 있으며, 기존의 전력관리 기능 및 호환을 위한 기능 등을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 응답 프레임 송신 시점을 이용하는 다중 사용자 정보의 상세 구조를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 토큰 방식을 이용하는 다중 사용자 정보의 상세 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 토큰 방식을 이용하는 경우의 응답 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 토큰 방식에서 응답 프레임의 전송 실패에 따른 복구 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 대표 무선 단말을 이용하는 경우의 응답 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하에서 설명하는 본 발명은 다양한 고속 무선통신 시스템 중에서 IEEE 802.11에서 정의하는 무선 통신 시스템을 기반으로 다중 사용자 다중 안테나 기술이 적용되는 무선 통신 시스템을 예로 들어 설명한다. 하지만, 본 발명은 다중 채널을 사용하는 환경과 다중 사용자 다중 안테나 기술을 사용하는 무선 통신 환경에 모두 이용될 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 다중 사용자 정보가 포함된 프레임 구조를 나타낸 것이다.
프레임 제어 정보 필드는 IEEE 802.11 MAC 버전과 같은 프로토콜 버전이 기록되는 프로토콜 필드, 사용되고 있는 프레임의 유형을 구별하기 위한 유형과 부유형 필드, 프레임 제어를 위한 다양한 파라미터가 저장되는 ToDS, FromDS, 추가조각, 재시도, 전력관리, 추가 데이터, WEP, 순서 등의 필드로 이루어진다.
매질 점유 지속시간 정보 필드는 NAV(Network Allocation Vector) 설정 또는 무경쟁 기간(CFP: Contention Free Period) 동안 전송되는 프레임 또는 PS-Poll 프레임 중 하나의 형태로 사용된다.
순서 제어 정보 필드는 조각화 재조립과 중복 프레임을 버릴 때 사용되는 것으로, 4비트의 조각화 넘버 필드와 12비트의 시퀀스 넘버 필드를 포함한다.
프레임 바디(Body) 필드는 통상 데이터 필드라고 하며, 페이로드가 수용된다. FCS(Frame Check Sequence)는 특정 단말로부터 수신된 프레임의 무결성을 검사하기 위해 사용된다.
이와 같은 MAC 프레임의 필드 중 필수적으로 사용되는 구성 필드는 프레임 제어 정보 필드와, 매질 점유 지속 시간 정보 필드와, 수신 단말 주소 필드와, FCS이다. 그리고, 나머지 필드는 무선 자원을 절약하기 위하여, 프레임의 종류에 따라 제외되거나 추가될 수 있다. 예를 들면, QoS를 사용하지 않는 데이터 프레임의 경우는 QoS 제어 정보 필드가 제외되고, IEEE 802.11n 전용 프레임인 경우에는 QoS 필드와 함께 HT 기능을 사용하는 경우에 대하여 HT 제어 정보 필드가 추가된다.
프레임 제어정보는 수신 프레임의 종류를 알기 위해 모든 단말들에 의해 해석될 수 있어야 하고, 매질점유 지속시간 정보는 무선 매질 상에서 프레임간 충돌을 방지하기 위해 모든 단말들에 의해 해석될 수 있어야 한다. 그리고, 수신단말 주소 정보는 수신 프레임의 목적지 주소가 자신인지 아닌지를 확인하기 위해 모든 단말들에 의해 해석될 수 있어야 한다. 수신 프레임의 목적지 주소가 자신인 경우에는 수신 단말은 프레임의 나머지 정보들을 디코딩한다.
따라서, 복수의 수신 단말 정보를 하나의 프레임 내에 포함시켜 프레임을 구성하기 위해서는 모든 단말들이 해석 가능해야하는 필드 정보들 중 어느 하나의 필드 내에 수신 프레임이 다중 사용자 정보를 포함하고 있다는 것을 나타내는 표시자가 포함되어야 한다. 그리고 다중 사용자 정보가 프레임에 추가되어야 한다.
도 1을 참조하면, 수신 프레임이 다중 사용자 정보를 포함하고 있다는 것을 나타내는 표시자는 프레임 제어정보 필드 또는 수신 단말 주소 필드 내부의 특정 비트를 이용할 수 있다.
일반적으로 즉각적인 응답을 필요로 하는 프레임에 대한 응답 방법은, 전술한 바와 같이 응답을 요청하는 프레임을 수신한 후 짧은 시간간격(SIFS) 후에 바로 응답 프레임을 송신한다. 그러나, 즉각적인 응답을 요청하는 프레임이 다중 사용자 정보를 포함하고 있는 경우에는 이와 같은 기존의 방법을 사용하면, 복수의 단말이 동시에 응답 프레임을 송신하게 되어 충돌이 발생된다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명은 응답을 해야 하는 복수의 단말들이 순차적으로 응답을 하는 방법들을 제안한다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예를 설명하기 위한 다중 사용자 정보의 프레임 구성도로, 복수의 무선 단말들이 자신의 응답 프레임 송신 시점에 맞춰 응답 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 다중 사용자 정보 필드는 다중 사용자 식별(ID) 정보와, 각 사용자들에 대응되는 응답 프레임의 송신 시점을 나타내는 응답 프레임 송신 시점 정보가 포함된다. 여기서, 다중 사용자 식별(ID) 정보는 무선 단말의 MAC 주소 또는 연결 식별자(Association ID)와 같은 고유한 값을 의미한다. 또한 응답 프레임 송신 시점은 k 번째 사용자의 경우 (k-1) 번째 사용자까지 이루어진 응답 프레임들의 전송 시간 TX_RSP_DURk-1과 짧은 시간 간격(SIFS)의 합에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 실시예의 경우, 송신 단말은 응답 프레임 송신 시점 정보가 포함된 다중 사용자 정보를 요청 프레임에 포함시켜 복수의 수신 단말들로 전송한다. 이에 따라 각 수신 단말들은 자신의 응답 프레임 송신 시점에 맞춰 응답 프레임을 송신 단말로 전송한다.
다음 응답을 해야 하는 복수의 단말들이 순차적으로 응답을 하는 제2 실시 예를 설명한다.
본 발명에 따른 제2 실시 예는 다중 사용자 요청 프레임에 응답 프레임을 송신할 사용자 단말들의 수와 사용자 단말들의 식별자 목록을 전달하여 순차적으로 응답 프레임을 전송하는 토큰(Token) 방식을 이용한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 토큰 방식을 이용하는 경우의 다중 사용자 정보의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 다중 사용자 정보는 토큰 개수와 다음 응답 프레임을 전송할 다중 사용자 식별자(ID) 목록(list)로 구성된다. 이와 같은 본 발명의 토큰 방식을 이용하는 경우, 요청 프레임을 송신하는 송신 단말은 수신 단말 주소 필드에 다중 사용자 중 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임을 송신할 무선 단말의 식별자 정보를 기록하고, 응답을 수행할 다중 사용자의 수인 토큰 값을 설정하며, 현재 수신 단말을 제외한 다중 사용자를 구성하는 다중 사용자 식별자 목록을 구성한 후 요청 프레임을 전송한다.
도 4를 참조하면, 요청 프레임을 수신한 무선 단말은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 Token 값을 '1' 감소시키고, 수신 단말 주소 필드에 다음 응답을 수행할 무선 단말의 주소를 기록하며, 수신 단말을 제외한 다음 다중 사용자 식별자 목록을 새로 구성한 후 응답 프레임을 전송한다. 이러한 순서로 토큰 값이 '1'이고, 다음 응답 처리를 수행할 다중 사용자 식별자 목록이 널(Null)인 응답 프레임을 수신한 무선 단말은 자신이 다중 사용자의 마지막임을 인지하고 토큰 값을 '0'으로 설정하고, 다중 사용자 식별자 목록에 널(Null) 값을 설정한 응답 프레임을 액세스 포인트(AP)로 송신한다. 이에 따라 액세스 포인트는 다중 사용자의 모든 응답 과정이 완료되었음을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 제2 실시예에서 각 무선 단말의 응답 프레임은 다음 응답을 수행하는 무선 단말에게는 또 다른 요청 프레임의 기능을 수행하게 된다. 또한 다음 무선 단말의 응답 프레임 송신 시간 값을 따로 계산하지 않고 k번째 응답 프레임을 수신한 후, 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 연속적인 k+1번째 응답 프레임의 송신이 시작될 수 있어, 시간 및 채널 동기를 이루는데 보다 용이하고, 무선 단말의 이동에 따라서 유동적인 대응이 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 제2 실시예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 단말들의 응답 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 향상된 분산 채널 접속(EDCA)을 통하여 요청 프레임을 송신한다. 액세스 포인트(AP)로부터 송신되는 요청 프레임은 수신 단말 주소(RA: Recieving Address) 필드에 제1 무선 단말(STA1) 주소가 기록되고(RA=STA1), 다음 다중 사용자 식별자 목록(NID)에 다른 3개의 무선 단말들(STA2 내지 STA4)의 식별자가 포함되며, 토큰 값이 '4'로 설정된다(T=4).
액세스 포인트(AP)로부터 요청 프레임을 수신한 제1 무선 단말(STA1)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임(Rsp)을 전송한다. 여기서 제1 무선 단말로부터 전송되는 응답 프레임은 다음 응답 프레임을 송신하는 제3 수신 단말(STA3) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '3'으로 설정하며, 제3 수신 단말(STA3)을 제외한 STA2와 STA4로 다음 다중 사용자 식별 목록이 구성된다.
제1 무선 단말(STA1)로부터 응답 프레임을 수신한 제3 무선 단말(STA3)은 마찬가지로 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임(Rsp)을 전송한다. 여기서 제3 무선 단말로부터 전송되는 응답 프레임은 다음 응답 프레임을 송신하는 제2 수신 단말(STA2) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '2'로 설정하며, STA4로 다음 다중 사용자 식별 목록이 구성된다.
제3 무선 단말(STA3)로부터 응답 프레임을 수신한 제2 무선 단말(STA2)은 마찬가지로 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임(Rsp)을 전송한다. 여기서 제2 무선 단말로부터 전송되는 응답 프레임은 다음 응답 프레임을 송신하는 제4 수신 단말(STA4) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '1'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록이 널(null)로 설정된다.
제2 무선 단말(STA2)로부터 응답 프레임을 수신한 제4 무선 단말(STA4)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 응답 프레임(Rsp)을 전송한다. 여기서 제4 무선 단말로부터 전송되는 응답 프레임은 액세스 포인트(AP) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '0'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록이 널(null)로 설정된다.
제4 무선 단말(STA4)로부터 응답 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 토큰 값이 '0'으로 설정되어 있고 다음 다중 사용자 식별자 목록이 널(null)로 설정되어 있어 모든 무선 단말에 대한 응답이 완료된 것으로 인지한다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시 예는 실질적으로 요청 및 응답 프레임이 무선 단말과 무선 단말들 사이에 이루어지므로 전송 실패 과정에 대해서도 보다 유동적으로 대처할 수 있다.
도 6 및 도 7은 응답 프레임의 전송 실패에 따른 처리 방법을 설명하기 위한 도면으로 제2 무선 단말(STA2)에서 응답 실패가 발생한 경우를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제3 무선 단말(STA3)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 제2 수신 단말(STA2) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '2'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록에 STA4를 기록한 응답 프레임을 전송한다.
제3 무선 단말(STA3)로부터 응답 프레임을 수신한 제2 무선 단말(STA2)에서 응답 프레임의 전송이 실패한 경우 액세스 포인트를 포함하여 모든 무선단말들은 응답 프레임의 모니터링 과정을 통해 응답 프레임의 전송 실패를 인지할 수 있다.
이에 따라 제3 무선 단말(STA3)은 제2 무선 단말(STA2)의 응답 프레임 이후 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 제4 수신 단말(STA4) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '2'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록을 널(null)로 설정한 응답 프레임을 전송한다.
제3 무선 단말(STA3)로부터 응답 프레임을 수신한 제4 무선 단말(STA4)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 액세스 포인트(AP) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시킨 '1'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록을 널(null)로 설정한 응답 프레임을 전송한다.
액세스 포인트(AP)는 제4 무선 단말(STA4)로부터 응답 프레임을 수신한 후, 모니터링 과정에서 인지하고 있는 응답 프레임의 전송에 실패한 제2 무선 단말(STA2) 주소를 수신 단말 주소로 하여 요청 프레임을 전송하고, 이에 따라 제2 무선 단말(STA2)이 응답 프레임을 전송한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 응답 프레임 전송 방법에서 전송 실패에 따른 복구 과정의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제3 무선 단말(STA3)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 제2 수신 단말(STA2) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '2'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록에 STA4를 기록한 응답 프레임을 전송한다.
제3 무선 단말(STA3)로부터 응답 프레임을 수신한 제2 무선 단말(STA2)에서 응답 프레임의 전송이 실패한 경우 액세스 포인트를 포함하여 모든 무선단말들은 응답 프레임의 모니터링 과정을 통해 응답 프레임의 전송 실패를 인지할 수 있다.
이에 따라 제3 무선 단말(STA3)은 제2 무선 단말(STA2)의 응답 프레임 이후 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 제4 수신 단말(STA4) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '2'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록을 제2 무선 단말(STA2)로 설정한 응답 프레임을 전송한다.
제3 무선 단말(STA3)로부터 응답 프레임을 수신한 제4 무선 단말(STA4)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 제2 무선 단말(STA2) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시킨 '1'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록을 널(null)로 설정한 응답 프레임을 전송한다.
제4 무선 단말(STA4)로부터 응답 프레임을 수신한 제2 무선 단말(STA2)은 짧은 시간 간격(SIFS) 후에 액세스 포인트(AP) 주소를 수신 단말 주소(RA) 필드에 기록하고, 토큰 값을 '1' 감소시켜 '0'로 설정하며, 다음 다중 사용자 식별 목록을 널(null)로 설정한 응답 프레임을 전송한다.
제2 무선 단말(STA2)로부터 응답 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 토큰 값이 '0'으로 설정되어 있고 다음 다중 사용자 식별자 목록이 널(null)로 설정되어 있어 모든 무선 단말에 대한 응답이 완료된 것으로 인지한다.
도 7에서 설명한 본 발명은 응답 프레임이 다음 프레임의 요청 프레임의 역할을 할 수 있기 때문에 무선 단말 사이의 복구 과정이 이루어질 수 있으며, 액세스 포인트(AP)는 이러한 과정을 모두 모니터링 하고 무선 단말 사이의 복구가 지연되거나 문제가 발생하는 경우 개입하는 관리 능력을 가질 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 요청 프레임 및 응답 프레임의 교환 방법의 제3 실시 예를 설명한다.
본 발명에 따른 제3 실시 예는 다중 요청 프레임에 대해 모든 다중 사용자 단말들이 응답을 수행하지 않고 요청 프레임을 송신하는 송신 단말에 의하여 지정된 대표적인 수신 단말만이 응답 프레임을 송신한다.
예를 들어 RTS/CTS 제어 프레임은 송신요구 임계치(dot11RTSThreshold) 이상의 긴 프레임 또는 TXOP(Transmission Opportunity) 송신과 같은 긴 시간 동안 NAV(Network Allocation Vector) 설정을 통하여 충돌 없이 무선 채널의 사용을 미리 예약할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예는 이와 같은 RTS 및 CTS 프레임 교환 또는 짧은 데이터 및 이에 따른 ACK 프레임의 교환을 수행할 때, 모든 다중 사용자 단말이 CTS 또는 ACK과 같은 응답 프레임을 송신하지 않고 가장 대표적인 무선 단말이 요청 프레임에 대한 응답을 수행함으로써 충돌 감지 또는 NAV 설정의 기능을 수행하는 방안을 제공한다.
도 8은 본 발명에 따른 제3 실시 예를 설명하기 위한 것으로, 제6 무선 단말(STA6)이 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말로 설정된 경우를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 채널 품질과 같은 무선 환경 등을 고려하여 복수의 무선 단말들 중 어느 하나를 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말을 선정한다. 다시 말해, 대표 무선 단말의 선정은 채널 정보를 사용하여 복수의 무선 단말 중 가장 열악한 무선 환경에 있는 무선 단말을 선정하는 것을 통해 이루어질 수 있다. 또는 대표 무선 단말의 선정은 이전에 응답을 실패한 무선 단말을 무선 환경이 열악한 무선 단말로 판단하여 대표 무선 단말로 선정하는 것을 통해 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 대표로 응답 프레임을 송신할 무선 단말은 STA6으로 액세스 포인트(AP)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 무선 채널이다. 무선 단말 STA6은 액세스 포인트(AP)로 안전하게 전달하기 위하여 발생하는 응답 프레임을 신뢰성 높은 변조 코딩 스킴(MCS: Modulation and Coding Scheme)을 선택하여 송신한다. 이에 따라 STA6으로부터 송신된 응답 프레임을 수신한 많은 무선 단말들이 이에 대한 채널의 사용 정보를 알 수 있다.
또한 대표적인 응답 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 데이터 송신을 위한 긴(long) NAV 설정을 수행함으로써 다중 사용자 데이터 프레임을 송신할 수 있다. 이에 따라 모든 무선 단말들로부터 응답 프레임을 수신하는 오버헤드를 줄이고 채널에 대한 사용 권한을 획득함으로써 보다 효율적인 다중 사용자 다중 안테나 기술에 의한 높은 성능이 가능하다.
도 9는 이와 같은 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말을 이용한 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 액세스 포인트(AP)와 대표 무선 단말로 지정된 STA6로부터 프레임을 모두 수신할 수 있는 무선 단말 STA2는 요청 및 응답 프레임의 수신에 따라 NAV를 갱신할 수 있고, 무선 단말 STA1과 STA4는 액세스 포인트(AP)로부터 송신되는 요청 프레임에 의한 채널 NAV 설정을 수행하고, 무선 단말 STA3은 무선 단말 STA6으로부터 수신한 대표 응답 프레임을 사용하여 채널 NAV를 설정할 수 있다.
도 9에서 액세스 포인트(AP)로부터 전송되는 요청 프레임의 수신 단말 주소는 대표 응답 프레임을 송신할 무선 단말인 STA6의 주소로 설정된다. 이와 같이 요청 프레임은 기존의 프레임 형태를 변형하지 않고 사용하므로 호환성을 지원할 수 있다. 한편 다중 사용자 다중 안테나 기술을 사용하여 동시에 데이터 송신을 수행하고자 하는 경우와 다중 사용자 단말에 대한 정보를 필요로 하는 요청 프레임의 경우에는 동시에 다중 사용자 다중 안테나 기술을 사용하여 데이터를 송신하고자 하는 도 3과 같이 다중 사용자 단말들의 수를 나타내는 정보와 다중 사용자 식별자 목록을 포함할 수 있다.
도 9에서 만약 액세스 포인트(AP)에서 응답 프레임 타임 아웃이 발생하여 응답 프레임의 송신 실패가 발생하면, 액세스 포인트(AP)는 무선 단말 STA6 외의 다른 무선 단말을 응답 프레임을 송신할 대표 무선 단말로 선택하여 요청 프레임을 재전송하거나 또는 STA6에 대한 재전송을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 즉각적인 응답 방법에 대해서만 설명하였지만, 각 무선 단말들이 즉각적인 응답 프레임을 발생하여 송신해야 하는 시점에 ACK 프레임을 송신하고 요청 프레임에 대한 응답 프레임은 채널 접속을 통해 송신하는 지연 응답 방법에도 적용될 수 있다.
지연 응답 방법에 본 발명을 적용하는 예를 보다 구체적으로 설명하면, RTS에 대한 CTS, 또는 데이터에 대한 ACK 프레임으로 지정되지 않은 특정한 요청 프레임의 요청 정보를 포함하는 응답 프레임이 도착하지 않은 경우에 적용 가능하다. 본 발명의 제1 실시예의 경우 응답 프레임의 송신 시점에 ACK 프레임을 송신한 다중 사용자 단말은 기본적인 채널 접속을 통하여 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 개별적으로 송신한다.
본 발명의 제2 실시 예의 경우 응답 프레임이 다음 무선 단말에 대한 요청 프레임 역할을 하므로, ACK 프레임에 요청 프레임이 요구하는 정보가 포함되지 않지만 수신 단말 주소 필드에 다음 다중 사용자 단말의 MAC 주소 값을 설정하고 토큰 값과 이후에 응답 과정을 수행할 다중 사용자 단말들의 주소 목록이 포함된다. 만약 이러한 정보가 포함되지 않은 기존의 레거시 ACK 프레임이 수신되면 액세스 포인트(AP)는 ACK 프레임을 송신한 다중 사용자 단말 이후에 응답 과정을 처리할 다중 사용자 단말들에 대한 요청 프레임을 다시 발생하여 송신한다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 다중 사용자 프레임 처리 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체(CD, DVD와 같은 유형적 매체뿐만 아니라 반송파와 같은 무형적 매체)를 포함한다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 다중 사용자(Multi-User) 기반 무선통신 시스템에서 RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 프레임과 같은 요청 프레임 및 상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 전송하는 기술에 이용된다.

Claims (16)

  1. 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 수신 대상 무선 단말들이 복수임을 알리기 위한 표시자와 복수 무선 단말 정보가 기록된 다중 사용자 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 생성된 요청 프레임을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 다중 사용자 정보는,
    상기 복수 무선 단말들의 정보인 다중 사용자 식별자 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보를 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 사용자 식별자 정보는 MAC 주소 또는 결합 식별자(ID)를 이용해 기록되는 요청 프레임 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 응답 프레임 송신 시점 정보는 상기 복수 무선 단말들 중 자신의 순서 이전의 무선 단말들까지 이루어진 응답 프레임들의 전송 시간과 프레임간 간격 시간의 합으로 결정되는 요청 프레임 전송 방법.
  4. 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 다음 응답 프레임을 전송할 무선 단말 정보를 수신 단말 주소로 설정하고, 복수의 무선 단말들 중 상기 응답 프레임을 전송하지 않은 무선 단말들의 정보인 다음 다중 사용자 식별자 목록과 응답 프레임 전송에 따라 감소되는 토큰 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 생성된 요청 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다음 다중 사용자 식별자는 MAC 주소 또는 결합 식별자(ID)를 이용해 기록되는 요청 프레임 전송 방법.
  6. 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들로 응답이 요청되는 요청 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 복수의 무선 단말들 중 채널 품질과 같은 무선 환경에 따라 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말을 결정하는 단계;
    (b) 상기 결정된 대표 무선 단말 정보를 수신 단말 주소로 설정하여 요청 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 요청 프레임은, 다중 사용자 단말들의 수와 다중 사용자 식별자 정보를 더 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 대표 무선 단말로 결정된 단말로부터 응답 프레임의 수신이 실패한 경우, 액세스 포인트가 상기 무선 환경에 따라 다른 무선 단말을 응답 프레임을 전송할 대표 무선 단말로 설정하여 요청 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 대표 무선 단말로 결정된 단말로부터 응답 프레임의 수신이 실패한 경우, 액세스 포인트가 상기 대표 무선 단말로 요청 프레임을 재전송하는 단계를 더 포함하는 요청 프레임 전송 방법.
  10. 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들이 응답 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 수신 대상 무선 단말들이 복수임을 알리기 위한 표시자와, 복수 무선 단말 정보와 각 무선 단말들의 응답 프레임 송신 시점 정보가 기록된 다중 사용자 정보를 포함하는 상기 요청 프레임을 수신하는 단계; 및
    (b) 상기 요청 프레임에 포함된 다중 사용자 정보를 바탕으로 자신의 상기 응답 프레임 송신 시점에 따라 응답 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 응답 프레임 전송 방법.
  11. 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 무선통신 시스템에서 복수 무선 단말들이 응답 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 복수의 무선 단말들 중 상기 응답 프레임을 전송하지 않은 무선 단말들의 정보인 다음 다중 사용자 식별자 목록과 응답 프레임 전송에 따라 감소되는 토큰 정보를 포함하는 요청 프레임을 수신하는 단계; 및
    (b) 상기 다음 다중 사용자 식별자 목록 중 어느 하나의 식별자를 수신 단말 주소로 하고, 상기 토큰 정보를 감소시켜 설정하며, 상기 다중 사용자 식별자 목록에서 상기 수신 단말 주소로 설정된 식별자를 제외시켜 상기 다중 사용자 식별자 목록을 재구성한 응답 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 응답 프레임 전송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다음 다중 사용자 식별자 목록에 포함된 다중 사용자 식별자가 모두 수신 단말 주소로 설정된 경우 상기 다음 다중 사용자 식별자는 널(null) 값으로 설정되는 응답 프레임 전송 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다음 다중 사용자 식별자가 널(null) 값으로 설정되고, 상기 토큰 값이 '0'으로 설정된 응답 프레임을 수신한 무선 단말은 상기 응답 프레임의 수신 단말 주소를 액세스 포인트 주소로 하여 상기 응답 프레임을 전송하는 응답 프레임 전송 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    특정 무선 단말에서 상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 경우,
    상기 특정 무선 단말을 수신 단말 주소로 설정하여 전송한 무선 단말이 상기 다음 다중 사용자 식별자 목록에 포함된 다른 무선 단말로 응답 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 응답 프레임 전송 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 상기 특정 무선 단말이 액세스 포인트로부터 요청 프레임을 수신하여 응답 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 응답 프레임 전송 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 응답 프레임의 전송 실패가 발생된 상기 특정 무선 단말이 응답 프레임을 수신한 다른 무선 단말로부터 응답 프레임을 수신한 후, 수신 단말 주소를 액세스 포인트 주소로 설정하여 응답 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 응답 프레임 전송 방법.
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