WO2011102632A2 - 광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법 Download PDF

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WO2011102632A2 PCT/KR2011/001007 KR2011001007W WO2011102632A2 WO 2011102632 A2 WO2011102632 A2 WO 2011102632A2 KR 2011001007 W KR2011001007 W KR 2011001007W WO 2011102632 A2 WO2011102632 A2 WO 2011102632A2
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장갑석
권형진
진성근
김용선
홍승은
이우용
정현규
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한국전자통신연구원
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    • H04W84/047—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for performing broadband short-range wireless communication using a directional antenna in the millimeter wave band, and more specifically, based on a reservation such as a wireless local area network (WLAN) or wireless personal area network (WPAN) environment.
  • WLAN wireless local area network
  • WPAN wireless personal area network
  • the present invention relates to a method and apparatus for relaying a communication signal when using a directional antenna.
  • the millimeter wave (mmWave) band (57-66 GHz) is being proposed as a solution to the lack of frequency resources around the world.
  • Millimeter waves have unique characteristics such as short wave length, high frequency, broadband, and high exchange with atmospheric components. Advantages of millimeter waves include the use of ultra-widebands for high data rates, strong straightness, high resistance to ambient interference, high security, and easy frequency reuse. In addition, the wavelength is short, there is a point that can be miniaturized and light weight of various elements.
  • the disadvantage of the millimeter wave is that the propagation distance is short due to absorption by oxygen molecules and attenuation due to rainfall, and the line of sight must be secured due to the characteristic of straightness.
  • Directional antennas are used to compensate for this shortcoming of millimeter waves.
  • Directional antennas can extend the range in which they can communicate by concentrating power in specific directions to increase antenna gain efficiency.
  • the signal attenuation loss due to the transmission distance of the signal, the reflection of the signal, and the penetration of the obstacle is large.
  • the present invention provides an apparatus for extending a communication distance by using both a bypass link using a relay node and a direct link between a source node and a destination node in a communication system supporting reservation-based channel access. Provide a method.
  • the present invention provides an apparatus and method that can stably communicate even when a problem occurs in the direct link by using the bypass link.
  • the present invention also provides an apparatus and method for transmitting data at a high data rate by allowing a source node, a relay node and a destination node to communicate using a directional antenna.
  • a first time interval for a cooperated data frame transfer in consideration of a packet transmission time from a source node to a destination node, and Determining a second time interval, transmitting a frame to the relay node through an antenna pattern directed to the relay node at the start of the first time interval, and a constant from the start of the second time interval After time elapses, transmitting the frame to the destination node through an antenna pattern directed to the destination node.
  • the first time interval is determined in consideration of the time when the source node transmits the frame to the relay node, and the second time interval is a preset time, the frame received by the relay node from the source node is the target.
  • Time to send to the node, time for the source node to transmit the frame to the destination node, short inter-frame space (SIFS), and destination node to transmit an ACK frame to the source node It may be determined in consideration of the time to do.
  • the first time interval is determined to be equal to or different from each other within an assigned service period (SP), and is repeated, and the second time interval is equal to or different from each other within the assigned service period. Can be repeated.
  • SP assigned service period
  • a broadband short-range wireless communication method requesting an allocation of a resource to an access point (AP) or a personal basic service set control point (PCP), the resource being the service period And receiving the service interval from the AP or the PCP.
  • AP access point
  • PCP personal basic service set control point
  • the requesting step may request the allocation of the service interval by using the success signal of the frame transmission time control of the source node and the frame transmission time control of the relay node as a start signal.
  • the broadband short-range wireless communication method may further include receiving an ACK frame indicating that the frame is received from the destination node within the second time interval.
  • a link quality between the source node and the relay node, a link quality between the relay node and the destination node, and a link quality between the source node and the destination node are measured.
  • the determining may further include determining the link quality information between the source node and the relay node, the link quality information between the relay node and the destination node, and the link quality information between the source node and the destination node.
  • the first time interval and the second time interval may be determined.
  • a broadband short-range wireless communication method transmitting the measured link quality information to an AP or a PCP, and from the AP or the PCP, a new resource based on the measured link quality information again. It may further comprise the step of being assigned.
  • the measuring may include receiving link quality information between the source node and the relay node and link quality information between the relay node and the destination node from the relay node.
  • the AP or the PCP may transmit allocation resource information for each direction according to time through a beam pattern formed in all directions of the AP or the PCP.
  • the transmitting of the frame to the relay node may include setting a medium access control (MAC) address of the source node to a transmitter address (TA) of a medium access control header, and controlling the medium access control of the destination node.
  • the frame may be transmitted by setting an address as a receiver address (RA) of the medium access control header.
  • the predetermined time may be a sum of a preset time and a propagation delay time from the source node to the relay node.
  • a method for wideband short-range wireless communication after an elapse of a predetermined time and a short inter-frame space (SIFS) from a start time of the first time interval.
  • the method may further include receiving an ACK) frame, and transmitting the frame to the relay node may transmit the frame during the predetermined time.
  • SIFS short inter-frame space
  • a short inter-frame space (SIFS)
  • the method may further include receiving an ACK frame from the destination node after the elapsed time and receiving an ACK frame from the relay node.
  • the transmitting of the destination node to the destination node may include transmitting a medium access control (MAC) address of the relay node after a short inter-frame space (SIFS) elapses from the start of the second time interval.
  • the frame can be transmitted by setting the transmission address (TA) of the medium access control header.
  • a short inter-frame interval may further include receiving an immediate frame from the destination node and receiving a relay frame from the relay node in a short inter-frame space (SIFS).
  • SIFS short inter-frame space
  • the method may further include receiving a block acknowledgment frame from the destination node and receiving a relay block acknowledgment frame from the relay node.
  • the transmitting to the destination node may include a medium access control (MAC) address of the source node after a short inter-frame space (SIFS) elapses from the start of the second time interval.
  • the frame can be transmitted by setting the transmission address (TA) of the medium access control header.
  • a short inter-frame space (SIFS)
  • the relay node After the elapse of receipt of an immediate-ACK frame from the destination node, and after the relay node receives a relay acknowledge frame from the destination node, after a short inter-frame interval (SIFS), the relay node The method may further include receiving the relay acknowledgment frame from the receiver.
  • a short inter-frame space (SIFS)
  • a block-ACK frame is received from the destination node, and after the relay node receives a relay block lock frame from the destination node, after a short inter-frame interval (SIFS) elapses, the relay node receives the block-ACK frame from the destination node.
  • the method may further include receiving the relay block acknowledgment frame.
  • a packet is transmitted from a source node to a destination node in a service period allocated from an access point (AP) or a personal basic service set control point (PCP).
  • AP access point
  • PCP personal basic service set control point
  • the predetermined time may be a sum of a preset time and a time subtracting a propagation delay time from the destination node to the relay node from the propagation delay time from the destination node to the source node.
  • the relay node may receive the frame from the source node in a half-duplex and then transmit the received frame to the destination node.
  • the transmitting to the destination node may include setting a medium access control (MAC) address of the source node to a transmitter address (TA) of a medium access control header, and setting the medium access control address of the destination node.
  • the received frame may be transmitted by setting a Receiver Address (RA) of the medium access control header.
  • an ACK frame is generated after a predetermined time and a short inter-frame space (SIFS) elapse from a start point of the first time interval.
  • the method may further include transmitting to the source node, and receiving the frame may receive the frame from the source node for the predetermined time.
  • SIFS short inter-frame space
  • a short inter-frame space (SIFS) And receiving an ACK frame from the destination node after the elapse of), and transmitting the received ACK frame to the source node.
  • SIFS short inter-frame space
  • a method for wideband short-range wireless communication comprising: measuring a link quality between the source node and the relay node and a link quality between the relay node and the destination node; and measuring the measured source node and the relay node
  • the method may further include transmitting link quality information between nodes and link quality information between the relay node and the destination node to the source node.
  • a packet transmission time from a source node to a destination node in a service period allocated from an access point (AP) or a personal basic service set control point (PCP) In the first time interval and the second time interval determined in consideration of, after a predetermined time from the start time of the second time interval, through the antenna pattern directed to the relay node and the source node, Simultaneously receiving a frame transmitted from the source node and the frame transmitted from the relay node, wherein the frame is the same frame as the frame transmitted from the source node and within the second time interval, the frame An ACK frame indicating that a signal is received through the antenna pattern directed to the source node, Transmitting to.
  • AP access point
  • PCP personal basic service set control point
  • a broadband short-range wireless communication apparatus may include a first time interval for a cooperated data frame transfer in consideration of a packet transmission time from a source node to a destination node, and The controller determines a second time interval and transmits a frame to the relay node through an antenna pattern directed to the relay node at a start time of the first time interval, and a predetermined time from the start time of the second time interval. After elapsed, the transmission unit for transmitting the frame to the destination node through the antenna pattern directed to the destination node.
  • the broadband short-range wireless communication apparatus requests the allocation of a resource to the access point (AP) or a personal basic service set control point (PCP), the resource being a service period (Service Period), and
  • the apparatus may further include a resource allocation request unit for allocating the service interval from an AP or the PCP.
  • the apparatus for wideband short-range wireless communication may further include a receiver configured to receive an ACK frame indicating that the frame is received from the destination node within the second time interval.
  • Broadband short-range wireless communication apparatus measures the link quality between the source node and the relay node, the link quality between the relay node and the destination node and the link quality between the source node and the destination node.
  • the apparatus further includes a link quality measuring unit, wherein the controller is further configured based on link quality information between the source node and the relay node, link quality information between the relay node and the destination node, and link quality information between the source node and the destination node.
  • the first time interval and the second time interval may be determined.
  • the transmitting unit sets a medium access control (MAC) address of the source node to a transmitter address (TA) of a medium access control header, and sets a medium access control address of the destination node to the medium access control header.
  • the frame may be transmitted to the relay node by setting the receiver address (RA).
  • the predetermined time may be a sum of a preset time and a propagation delay time from the source node to the relay node.
  • the receiving unit receives link quality information between the source node and the relay node and link quality information between the relay node and the destination node from the relay node, and the controller controls the link quality information between the source node and the relay node and the link node. Based on link quality information between a relay node and the destination node, a modulation and coding scheme used for frame transmission to the relay node and the destination node may be changed.
  • the transmitter may transmit a relay link setup teardown frame to the AP or PCP of the network on which the relay node, the destination node, and the relay link setup are performed.
  • the destination node may be set such that the antenna pattern is simultaneously directed to the relay node and the source node during the second time interval.
  • a wireless system supporting reservation-based channel access communication is possible by using both a bypass link using a relay node and a direct link between a source node and a destination node in communication between the source node and the destination node. You can extend the distance.
  • the present invention can provide an apparatus and method that can stably communicate even when a problem occurs in the direct link by using the bypass link.
  • the present invention can provide an apparatus and method for transmitting data at a high data rate by the source node, relay node and destination node to communicate using a directional antenna.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wideband short-range wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a mechanism of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a part of a frame used in a broadband short-range wireless communication process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a broadband short-range wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 15 are diagrams illustrating mechanisms of a broadband short-range wireless communication method according to various embodiments of the present disclosure.
  • WLAN and WPAN may provide a method for transmitting data in a competitive and non-competitive manner.
  • An access point (AP) or a personal basic service set control point (PCP) of a WLAN and a pico-net coordinator (PNC) of a WPAN distinguish a time domain for transmitting data into a contention period and a contention-free period.
  • AP access point
  • PCP personal basic service set control point
  • PNC pico-net coordinator
  • CSMA / CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • the AP, PCP or PNC transmits data in a specific time domain of the non-competition period by using a polling technique or a method of transmitting scheduling information.
  • the present invention provides an apparatus and method for transmitting and receiving data and control information between a source node, a relay node, and a destination node through a direct link between a source node and a target node and a bypass link between the source node and the relay node in a non-competition interval. .
  • a source node means a node or a terminal that starts transmission of a frame.
  • the relay node refers to a node or a terminal that receives a frame transmitted from the source node and transmits the received frame to the destination node.
  • the destination node is a node to which a source node is to transmit a frame, and means a node or a terminal that simultaneously receives a frame transmitted from the source node and a frame transmitted from the relay node.
  • the frame may include an administrator frame, a data frame, and a control frame.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wideband short-range wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the source node 110 may obtain and request information about available relay nodes 130 and 140 necessary for performing link cooperation in the relationship with the destination node 150 by requesting the AP / PCP 120.
  • AP / PCP 120 refers to either AP or PCP in the system to which the present invention is applied.
  • the AP / PCP 120 may transmit information about the relay nodes 130 and 140 to the destination node 150.
  • Link cooperation refers to the same frame using a direct link between the source node 110-the destination node 150 and a detour link between the source node 110-the relay node 130 or 140-the destination node 150. It means the transmission method.
  • the source node 110 may obtain channel state information between the source node 110 and the relay node 130 or 140 obtained from the relay nodes 130 and 140 and channel state information between the destination node 150 and the relay node 130 or 140. Based on the determination, the relay node 130 or 140 to perform link cooperation may be determined.
  • the source node 110 determines the relay node 130 or 140 to perform link cooperation
  • the source node 110 communicates with the determined relay node 130 or 140 and the destination node 150 to perform a source node 110-relay node ( 130 or 140) to set up a relay link between the destination node 150.
  • the source node 110 may inform the AP / PCP 120 that the bypass link is set up.
  • TPA Transmission Time-Point Adjustment
  • the transmission time adjustment procedure is performed so that the frame transmitted from the source node 110 and the frame transmitted from the relay node 130 or 140 are received at the destination node 150 at the same time or within a cyclic prefix. 110) and the procedure for adjusting the frame transmission time of the relay node (130 or 140).
  • the transmission time of the frame may be a propagation delay time between the source node 110 and the relay node 130 or 140, a propagation delay time between the destination node 150 and the source node 110, the destination node 150 and the relay node 130 or the like. 140 may be adjusted in consideration of the propagation delay time.
  • beamforming using a directional antenna may be formed between the source node 110, the relay node 130 or 140, and the destination node 150.
  • the transmission time adjustment process may include a frequency offset adjustment process of the source node 110 and the relay node 130 or 140.
  • the source node 110 indicates that the transmission time adjustment process (TPA) between the source node 110, the relay node 130 or 140, and the destination node 150 has been successfully completed.
  • TPA transmission time adjustment process
  • the AP / PCP 120 requests resource allocation.
  • the resource includes a service period (SP).
  • the AP / PCP 120 transmits the allocated resource information 121, 123, 125, and 127 in each direction according to time through the beam pattern formed in the omnidirectional direction of the AP / PCP 120.
  • the AP / PCP 120 may broadcast resource information to be allocated in all directions around the AP / PCP 120.
  • the AP / PCP 120 may transmit resource information to be allocated by changing the direction of the beam pattern generated to cover all directions around the AP / PCP 120 according to time. This is called quasi-omni broadcasting.
  • the source node 110, the relay node 130 or 140, and the destination node 150 may receive allocation resource information from the AP / PCP 120 (121, 123, 125, 127) in the above manner.
  • the allocation resource information is information on the service interval (SP), and information on the interval for transmitting and receiving data between the source node 110, the relay node 130 or 140 and the destination node 150 in a specific time domain of the non-competition interval It may include.
  • the source node 110 transmits 111 a frame to the relay node 130 or 140, and transmits 113 the same frame to the destination node 150.
  • the relay node 130 or 140 transmits 131 the frame received from the source node 110 to the destination node 150. That is, the source node 110 transmits the frame to the destination node 150 through the direct link, and transmits the same frame to the destination node 150 again through the bypass link.
  • the destination node 150 may receive the frame from the source node 110 more stably by obtaining the opportunity to receive the same frame twice.
  • the frames received at the destination node 150 must reach the destination node 150 at the same time point, the frames transmitted from the source node 110 and the relay node 130 or 140 are transmitted 131.
  • the transmission time of the frame is different.
  • the transmission point of the frame transmitted from the source node 110 and the relay node 130 or 140 will be described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the source node 110, the relay node 130 or 140 and the destination node 150 transmits and receives a frame using a directional antenna, it can transmit and receive a frame using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA). .
  • TPA transmission time adjustment process
  • FIG. 2 is a view showing a mechanism of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • the source node 110 should transmit the frame to the relay node 130 or 140 in advance of the destination node 150. This is because the frame transmitted through the bypass link and the frame transmitted through the direct link reach the destination node 150 at the same time. Therefore, the source node 110 determines a time point at which the frame is transmitted to the relay node 130 or 140 and a time point at which the frame is transmitted to the destination node 150 in order to perform cooperative data frame transmission. Cooperative data frame transmission and link cooperation are synonymous.
  • the source node 110 may have a time interval 203 and a time interval 205 for the cooperative data frame transfer. Determine.
  • the source node 110 may determine the time interval 203 and the time interval 205 in consideration of the transmission time of the packet transmitted from the source node 110 to the destination node 150 through the direct link and the bypass link. have.
  • the time interval 203 and the time interval 205 are included in the cooperative data frame transmission section 201.
  • the time interval 203 is a section in which the source node 110 transmits the data frame 211 to the relay node 130 or 140. Some sections of the time interval 205 are sections 215 in which the source node 110 and the relay node 130 or 140 transmit data frames to the destination node 150.
  • the time interval 205 is a predetermined time 213, a short inter-frame space (SIFS) 217 and the ACK transmitted from the destination node 150 to the source node 110 (ACK)
  • the frame 219 transmission section is included.
  • the destination node 150 transmits an ACK frame to indicate that the data frame has been received from the source node 110 and the relay node 130 or 140.
  • the time interval 205 includes a propagation delay time from the source node 110 to the relay node 130 or 140 and a propagation delay time from the destination node 150 to the source node 110 and the relay node 130 or 140. May be included. This is for the destination node 150 to receive the frame transmitted from the source node 110 and the frame transmitted from the relay node 130 or 140 at the same time.
  • the source node 110 determines the time interval 223 and the time interval 225 in order to transmit another data frame to the destination node 150 in the assigned service interval 240, the relay node 130 Or 140) and a data frame with the destination node 150.
  • the time interval 223 and the time interval 225 are included in the cooperative data frame transmission section 221.
  • the source node 110 determines the time interval 233 and the time interval 235 repeatedly to transmit another data frame to the destination node 150 repeatedly until the end of the allocated service interval 240.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 233 and the time interval 235 are included in the cooperative data frame transmission interval 231.
  • the source node 110, the relay node 130 or 140 and the destination node 150 transmits and receives a frame using a directional antenna, the frame is transmitted and received using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA).
  • TPA transmission time adjustment process
  • the source node 110 uses the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA), so that the directional antenna is in the direction of the relay node 130 or 140.
  • An antenna pattern ie, beam pattern
  • the relay node 130 or 140 uses the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA), and thus the antenna pattern of the directional antenna in the direction of the source node 110. Set.
  • the destination node 110 Since the destination node 110 simultaneously receives the frames from the relay node 130 or 140 and the source node 110, before the reception of the frame, using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA), the relay node 130 Or 140) and an antenna pattern of the directional antenna in the direction of the source node 110.
  • TPA transmission time adjustment process
  • a broadband short range wireless communication device may refer to a source node 110.
  • step 310 when receiving an action frame from the destination node 150 indicating that a Transmission Time-Point Adjustment (TPA) has been successfully completed, the broadband short-range wireless communication device may access an AP / PCP. (Personal basic service set Control Point) 120 requests the allocation of resources.
  • TPA Transmission Time-Point Adjustment
  • the AP / PCP 120 transmits allocation resource information by a quasi-omni broadcasting method, and the broadband short-range wireless communication device receives the allocation resource information from the AP / PCP 120.
  • the allocated resource may mean a service period (SP).
  • the wideband short-range wireless communication device uses the success signal of the frame transmission time adjustment of the source node 110 and the frame transmission time adjustment of the relay node 130 or 140 as a start signal, and transmits a service interval to the AP / PCP 120. You can request an assignment.
  • the wideband short-range wireless communication device considers a packet transmission time from the source node 110 to the destination node 150, and thus, a first time interval for a cooperated data frame transfer. And a second time interval.
  • the first time interval may be determined in consideration of the time at which the source node 110 transmits the frame to the relay node 130 or 140.
  • the first time interval may be determined in consideration of the size of a frame that the source node 110 intends to transmit to the relay node 130 or 140.
  • the second time interval may be a preset time, a time at which the relay node 130 or 140 transmits a frame received from the source node 110 to the destination node 150, and a destination node 150 using the same frame as the source node 110. ) May be determined in consideration of a time for transmitting a short inter-frame space (SIFS) and a time for the destination node 150 to transmit an ACK frame to the source node 110.
  • SIFS short inter-frame space
  • the first time interval and the second time interval may be repeated within a service period (SP) allocated for transmission of the frame.
  • the first time interval may be determined to be the same value or different values within the allocated service period (SP), and may be repeated.
  • the second time interval may be determined to be the same or different from each other within the allocated service interval, and may be repeated.
  • the broadband short-range wireless communication device transmits a frame to the relay node 130 or 140 through an antenna pattern directed to the relay node 130 or 140 at the start of the first time interval.
  • the broadband short-range wireless communication device may direct the antenna pattern of the source node 110 to the relay node 130 or 140 using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA).
  • TPA transmission time adjustment process
  • the wideband short-range wireless communication device may transmit a frame during the first time interval or may transmit the frame for a predetermined time within the first time interval.
  • the broadband short-range wireless communication device transmits the same frame as the frame transmitted to the relay node 130 or 140 through the antenna pattern directed to the destination node 150 after a predetermined time elapses from the start of the second time interval. Transmit to destination node 150.
  • the broadband short-range wireless communication device may direct the antenna pattern of the source node 110 to the destination node 150 using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA).
  • the predetermined time may be a sum of a preset time and a propagation delay time from the source node 110 to the relay node 130 or 140. That is, the broadband short-range wireless communication device transmits a frame to the destination node 150 after a predetermined time from the start of the second time interval and the propagation delay time from the source node 110 to the relay node 130 or 140. Can be.
  • the wideband short-range wireless communication device receives an ACK frame transmitted by the destination node 150 within the second time interval.
  • the ACK frame indicates that the destination node 150 has received a frame from the source node 110 and the relay node 130 or 140.
  • the broadband short-range wireless communication device has a link quality between the source node 110 and the relay node 130 or 140, the link quality between the relay node 130 or 140 and the destination node 150 and the source node 110 and the destination node.
  • Link quality between the 150 can be measured. That is, the wideband short-range wireless communication device can measure the quality of the direct link and the bypass link.
  • the wideband short-range wireless communication device may determine the first time interval and the second time interval based on the measured link quality information between the nodes.
  • the wideband short-range wireless communication device may use a connection between the source node 110 and the relay node 130 or 140. If the link quality is better than the existing case, the first time interval may be determined to have a shorter interval than the existing case.
  • the broadband short-range wireless communication device from the relay node 130 or 140, the link quality information between the source node 110 and the relay node 130 or 140 and the link between the relay node 130 or 140 and the destination node 150 Quality information can be received.
  • the wideband short-range wireless communication device may transmit a frame requesting link quality information to the relay node 130 or 140.
  • the relay node 130 or 140 receiving the link quality information request frame may transmit link quality information between the nodes to the broadband local area wireless communication device together with a response frame that responds to the link quality information request.
  • the broadband short-range wireless communication device may transmit the measured link quality information to the AP / PCP 120 and may be reassigned a new resource based on the measured link quality information from the AP / PCP 120. For example, if the measured link quality is not better than the set criterion, the AP / PCP 120 may reallocate a new service interval extended from the service interval that has been allocated.
  • the broadband short-range wireless communication device may release the frame transmission operation between the source node 110, the relay node 130 or 140 and the destination node 150 when the link cooperation procedure is completed. This release of the frame transmission operation may be referred to as relay link setup teardown.
  • the source node 110 should transmit the relay link setup teardown frame to the relay node 130 or 140, the destination node 150, and the AP / PCP 120 of the corresponding network.
  • the source node 110 sets the source association ID (AID) field of the link setup teardown frame to the AID of the source node 110, sets the target AID field to the AID of the destination node 150, and sets the relay AID field. It may be set to the AID of the relay node 130 or 140.
  • AID source association ID
  • the relay node 130 or 140 may also release the frame transmission operation between the source node 110, the relay node 130 or 140, and the destination node 150. In this case, the relay node 130 or 140 should transmit the relay link setup teardown frame to the source node 110, the destination node 150, and the AP / PCP 120 of the corresponding network.
  • the relay node 130 or 140 sets the source association ID (AID) field of the link setup teardown frame to the AID of the source node 110, sets the target AID field to the AID of the destination node 150, and relay AID.
  • the filter may be set as the AID of the relay node 130 or 140.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a part of a frame used in a broadband short-range wireless communication process according to an embodiment of the present invention.
  • the source node 110 transmits a frame to the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the frame may include an administrator frame, a control frame, and a data frame.
  • the medium access control (MAC) header of the frame transmitted from the source node 110 may include a frame control field 410, a transmission address field 420, and a reception address field 430.
  • the source node 110 may set the medium access control address of the source node 110 to a transmitter address (TA) 430 of the medium access control header of the transport frame.
  • the source node 110 may set the medium access control address of the destination node 150 as a receiver address (RA) 420 of the medium access control header.
  • the relay node 130 or 140 receives the frame from the source node 110 and transfers the frame to the destination node 150.
  • the relay node 130 or 140 may set the medium access control address of the source node 110 as a transmitter address (TA) 430 of the medium access control header of the transmission frame.
  • the relay node 130 or 140 may set the medium access control address of the destination node 150 as a receiver address (RA) 420 of the medium access control header.
  • the broadband short range wireless communication device may refer to a relay node 130 or 140.
  • the broadband short-range wireless communication device is directed to the source node 110 during a first time interval in a service period allocated from the AP / PCP 120.
  • a frame is received from the source node 110.
  • the first time interval is determined in consideration of the packet transmission time from the source node 110 to the destination node 150.
  • the broadband short-range wireless communication device may target a frame received from the source node 110 through an antenna pattern directed to the destination node 150 after a predetermined time elapses from the start of the second time interval. Transmit to node 150.
  • the second time interval is determined in consideration of the packet transmission time from the source node 110 to the destination node 150.
  • the predetermined time is a propagation delay time delayed in transmitting a frame from the destination node 150 to the relay node 130 or 140 at a propagation delay time delayed in transmitting the frame from the destination node 150 to the source node 110. It may be the sum of the subtracted time and the preset time.
  • the relay node 130 or 140 may receive a frame from the source node 110 in a half-duplex method and then transmit the received frame to the destination node 150.
  • the broadband short-range wireless communication apparatus may set the medium access control (MAC) address of the source node 110 as a transmitter address (TA) of the medium access control header of the transmission frame.
  • the apparatus for wideband short-range wireless communication may set a medium access control address of the destination node 150 as a receiver address (RA) of a medium access control header of a transmission frame.
  • the broadband short-range wireless communication device may measure the link quality between the source node 110 and the relay node 130 or 140 and the link quality between the relay node 130 or 140 and the destination node 150. That is, the wideband short-range wireless communication device can measure the quality of the direct link and the bypass link.
  • the broadband short-range wireless communication device transmits the measured link quality information between the source node 110 and the relay node 130 or 140 and the link quality information between the relay node 130 or 140 and the destination node 150 to the source node 110.
  • the wideband short-range wireless communication device may transmit link quality information through a link margin response frame.
  • the link margin response frame may include link quality information between the source node 110 and the relay node 130 or 140 and link quality information between the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the source node 110 may determine or update the first time interval and the second time interval based on the link quality information. In addition, the source node 110 may change a modulation and coding scheme used for frame transmission to the relay node 130 or 140 and the destination node 150 based on each link quality information.
  • FIG. 6 is a flowchart of a broadband short-range wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
  • the wideband short-range wireless communication device may refer to the destination node 150.
  • the source node 110 may consider a packet transmission time from the source node 110 to the destination node 150.
  • the second time interval is determined.
  • the broadband short-range wireless communication device simultaneously receives a frame transmitted from the source node 110 and a frame transmitted from the relay node 130 or 140 after a predetermined time elapses from the start of the second time interval.
  • the frame transmitted from the relay node 130 or 140 is the same frame as the frame transmitted from the source node 110.
  • the wideband short-range wireless communication device receives the same frame from the relay node 130 or 140 and the source node 110, it is possible to obtain an improved reception signal level.
  • the broadband short-range wireless communication device includes a frame transmitted from the source node 110 and a relay node 130 or 140 through an antenna pattern directed to the relay node 130 or 140 and the source node 110. Simultaneously receive frames transmitted from
  • the wideband short-range wireless communication device transmits an ACK frame to the source node 110 through an antenna pattern directed to the source node 110 within a second time interval.
  • the ACK frame indicates that the wideband short-range wireless communication device has received the frame from the source node 110 and the relay node 130 or 140.
  • the wideband short range wireless communication device may correspond to a source node of the wideband short range wireless communication system.
  • the apparatus for wideband short-range wireless communication includes a resource allocation request unit 710, a controller 720, a link quality measurer 730, a transmitter 740, and a receiver 750. do.
  • the resource allocation request unit 710 requests resource allocation to an access point (AP) / personal basic service set control point (PCP) and receives the resource from the AP / PCP.
  • the resource includes a service period.
  • the allocation resource information may be information on a service interval (SP), and may include information on a section capable of transmitting and receiving data between a source node, a relay node, and a destination node in a specific time domain of the non-competition interval.
  • SP service interval
  • the controller 720 determines a first time interval and a second time interval for a cooperated data frame transfer in consideration of the packet transmission time from the source node to the destination node.
  • the first time interval may be determined in consideration of the time when the source node transmits the frame to the relay node. In addition, the first time interval may be determined in consideration of the size of a frame that the source node intends to transmit to the relay node.
  • the second time interval may include a preset time, a time when the relay node transmits a frame received from the source node to the destination node, a time when the source node transmits the same frame to the destination node, and a short inter-frame space. SIFS) and the destination node may be determined in consideration of the time for transmitting the ACK frame to the source node.
  • the first time interval and the second time interval may be repeated within a service period (SP) allocated for transmission of the frame.
  • the first time interval may be determined to be the same value or different values within the allocated service period (SP), and may be repeated.
  • the second time interval may be determined to be the same or different from each other within the allocated service interval, and may be repeated.
  • the controller 720 determines the first time interval and the second time interval based on the link quality information between the source node and the relay node, the link quality information between the relay node and the destination node, and the link quality information between the source node and the destination node. Can be.
  • the link quality measuring unit 730 may measure the link quality between the source node and the relay node, the link quality between the relay node and the destination node, and the link quality between the source node and the destination node. That is, the link quality measuring unit 730 may measure the quality of the direct link and the bypass link.
  • the transmitter 740 may transmit a frame to the relay node through an antenna pattern directed to the relay node at the start of the first time interval. In addition, the transmitter 740 transmits the same frame to the destination node as the frame transmitted to the relay node through the antenna pattern directed to the destination node after a predetermined time elapses from the start of the second time interval.
  • the predetermined time may be a sum of a preset time and a propagation delay time from the source node to the relay node.
  • the transmitter 740 may set a medium access control (MAC) address of the source node as a transmitter address (TA) of the medium access control header of the transmission frame.
  • the transmitter 740 may set the medium access control address of the destination node to a receiver address (RA) of the medium access control header of the transport frame.
  • the transmitter 740 may transmit a frame to a relay node using the transmission address and the reception address.
  • MAC medium access control
  • TA transmitter address
  • RA receiver address
  • Relay link setup refers to a procedure for setting up a bypass link using a relay node in order for a source node to transmit a cooperative data frame to a destination node.
  • the receiving unit 750 receives the ACK frame transmitted from the destination node within the second time interval.
  • the ACK frame indicates that the destination node receives the frame from the source node and the relay node.
  • the receiver 750 may receive link quality information between the source node and the relay node and link quality information between the relay node and the destination node from the relay node.
  • the receiver 750 may receive link quality information through a link margin response frame.
  • the link margin response frame may include link quality information between the source node and the relay node and link quality information between the relay node and the destination node.
  • control unit 720 is a modulation and coding scheme used for the frame transmission to the relay node and the destination node based on the link quality information between the source node and the relay node and the link quality information between the relay node and the destination node (Modulation and Coding) You can change the scheme.
  • the destination node may be set such that the antenna pattern is directed simultaneously to the relay node and the source node during the second time interval.
  • the destination node may be set such that the antenna pattern is simultaneously directed to the relay node and the source node to receive the same frames on the bypass link and the direct link during the second time interval, so as to obtain an improved reception signal level.
  • FIGS. 8 to 15 are diagrams illustrating a mechanism of a broadband short-range wireless communication method according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 illustrates a case in which an ACK frame is transmitted from a relay node among time intervals 803.
  • the source node 110 determines a time interval 803 and a time interval 805 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 803 and the time interval 805 are included in the cooperative data frame transmission interval 801.
  • source node 110 transmits data frame 811 to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the source node 110 receives the ACK frame 813 from the relay node 130 or 140 after a short inter-frame space (SIFS) 812.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 may receive the ACK frame 813 from the relay node 130 or 140, thereby more stably communicating.
  • the transmission frame is defined as an ACK frame, but may also be defined as a control frame.
  • source node 110 and relay node 130 or 140 transmit data frame 814 to destination node 150.
  • the relay node 130 or 140 transmits the data frame 811 received from the source node 110 to the destination node 150. That is, the data frame 814 and the data frame 811 are identical in principle.
  • the transmission point of the source node 110 and the transmission point of the relay node 130 or 140 may be different from each other such that the data frame 814 enters the destination node 150 simultaneously or within a cyclic prefix.
  • the destination node 150 decodes the data frame 814 received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short inter-frame space (SIFS) 815, the destination node 150 sequentially beams ACK frames 816 to the relay node 130 or 140. And the beamformed ACK frame 817 to the source node 110. The relay node 130 or 140 beamforms the received ACK frame 816 in the direction of the source node 110, and then moves the beamformed ACK frame 818 in the direction of the source node 110. send.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 receives the ACK frame 817 intact from the destination node 150, the source node 110 receives the ACK (received from the relay node 130 or 140).
  • ACK ACK
  • ACK frame 818 need not be decoded.
  • the source node 110 decodes the ACK frame 818 received from the relay node 130 or 140.
  • the source node 110 determines the time interval 823 and the time interval 825 to repeatedly transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the allocated service interval 830.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 823 and the time interval 825 are included in the cooperative data frame transmission interval 821.
  • the source node 110, the relay node 130 or 140 and the destination node 150 transmits and receives a frame using a directional antenna, the frame is transmitted and received using the antenna pattern formed in the transmission time adjustment process (TPA).
  • TPA transmission time adjustment process
  • FIG. 9 illustrates a case in which an ACK frame is not transmitted from a relay node during a time interval 903 in comparison with FIG. 8.
  • the source node 110 determines a time interval 903 and a time interval 905 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 903 and the time interval 905 are included in the cooperative data frame transmission interval 901.
  • source node 110 transmits data frame 911 to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the relay node 130 or 140 decodes and restores the received data frame 911, but ignores the success or failure of the restored packet. Therefore, the ACK frame is not transmitted to the source node 110.
  • source node 110 and relay node 130 or 140 transmit data frame 912 to destination node 150.
  • the relay node 130 or 140 transmits the data frame 911 received from the source node 110 to the destination node 150. That is, the data frame 912 and the data frame 911 are identical in principle.
  • the transmission time of the source node 110 and the transmission time of the relay node 130 or 140 may be different from each other so that the data frame 912 enters the destination node 150 simultaneously or within a cyclic prefix.
  • the destination node 150 decodes the data frames received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short inter-frame space (SIFS) 913, the destination node 150 sequentially beams ACK frames 914 to the relay node 130 or 140. And the beamformed ACK frame 915 to the source node 110. The relay node 130 or 140 beamforms the received ACK frame 914 in the direction of the source node 110, and thus the beamformed ACK frame 916 in the direction of the source node 110. send.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 determines the time interval 923 and the time interval 925 to repeatedly transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the allocated service interval 930.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 923 and the time interval 925 are included in the cooperative data frame transmission interval 921.
  • FIG. 10 illustrates a case in which an ACK frame is simultaneously transmitted from a target node to a source node and a relay node among time intervals 1005 compared to FIG. 8.
  • the source node 110 determines a time interval 1003 and a time interval 1005 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 1003 and the time interval 1005 are included in the cooperative data frame transmission interval 1001.
  • the destination node 150 decodes data frames received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short inter-frame space (SIFS), the destination node 150 simultaneously beamforms the ACK frame and the source node 110 to the relay node 130 or 140. A low beamformed ACK frame is transmitted. The relay node 130 or 140 beamforms the received ACK frame toward the source node 110 and transmits the beamformed ACK frame toward the source node 110.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 determines the time interval 1023 and the time interval 1025 to repeatedly transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the allocated service interval 1030.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 1023 and the time interval 1025 are included in the cooperative data frame transmission interval 1021.
  • FIG. 11 illustrates a case in which there is no transmission of an ACK frame at the time interval 1103 and the time interval 1105, that is, a No-ACK case, compared to FIG. 8.
  • the source node 110 determines the time interval 1103 and the time interval 1105 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 1103 and the time interval 1105 are included in the cooperative data frame transmission interval 1101.
  • the source node 110 transmits the data frame 1111 to the relay node 130 or 140 using the antenna pattern.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 may refer to the data frame 1115 as the destination node 150. To send).
  • the relay node 130 or 140 transmits the data frame 1111 received from the source node 110 to the destination node 150. That is, the data frame 1115 and the data frame 1111 are identical in principle.
  • the transmission point of the source node 110 and the transmission point of the relay node 130 or 140 may be different from each other so that the data frame 1115 enters the destination node 150 simultaneously or in a cyclic prefix.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 may transmit a medium access control (MAC) address of the relay node 130 or 140 to the data frame 1115. It can be set as a transmitter address (TA) of the media access control header.
  • MAC medium access control
  • TA transmitter address
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 may access the medium access control (MAC) address of the source node 110 to access the medium of the data frame 1115. It can be set as a transmitter address (TA) of a control header.
  • MAC medium access control
  • TA transmitter address
  • the source node 110 determines the time interval 1123 and the time interval 1125 repeatedly to transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the allocated service interval 1130.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 1123 and the time interval 1125 are included in the cooperative data frame transmission section 1121.
  • FIG. 12 illustrates a case in which an immediate-ACK frame is transmitted in a target node and a relay node among time intervals 1205.
  • the source node 110 determines a time interval 1203 and a time interval 1205 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 1203 and the time interval 1205 are included in the cooperative data frame transmission interval 1201.
  • source node 110 transmits data frame 1211 to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 may refer to the data frame 1213 as the destination node 150. To send).
  • SIFS short inter-frame space
  • the destination node 150 decodes the data frame 1213 received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short interframe space (SIFS) 1214, the destination node 150 sequentially orders an immediate-ACK frame 1215 beamformed to the relay node 130 or 140. And transmit an immediate-ACK frame 1216 beamformed to the source node 110.
  • SIFS short interframe space
  • the duration of the immediate-ACK frame 1216 beamformed to the source node 110 may be shorter or longer than the predetermined short interframe space (SIFS) 1217.
  • the relay node 130 or 140 beamforms the received ACK frame 1215 in the direction of the source node 110, thereby beamforming the relay ACK frame 1218 in the direction of the source node 110. Send it.
  • the source node 110 determines the time interval 1223 and the time interval 1225 to repeatedly transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the assigned service interval 1230.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 1223 and the time interval 1225 are included in the cooperative data frame transmission interval 1221.
  • FIG. 13 illustrates a case where a block-ACK frame is transmitted in a destination node and a relay node in comparison with FIG. 11.
  • the source node 110 determines a time interval 1303 and a time interval 1305 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 1303 and the time interval 1305 are included in the cooperative data frame transmission interval 1301.
  • source node 110 transmits a data frame to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 transmit the data frame to the destination node 150.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 determines the time interval 1313 and the time interval 1315 in order to transmit another data frame to the destination node 150 in the assigned service interval 1340, and relay node 130 Or 140) and a data frame with the destination node 150.
  • the time interval 1313 and the time interval 1315 are included in the cooperative data frame transmission interval 1311.
  • the source node 110 determines the time interval 1323 and the time interval 1325 in order to transmit another data frame to the destination node 150 in the assigned service interval 1340, and relay node ( 130 or 140) and the destination node 150 may transmit and receive data frames.
  • the time interval 1323 and the time interval 1325 are included in the cooperative data frame transmission interval 1321.
  • the destination node 150 decodes the data frames received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short interframe space (SIFS), the destination node 150 sequentially blocks the block-ACK frame 1331 and the source node 110 beamformed to the relay node 130 or 140. ) Transmits a beam-formed block-ACK frame 1333.
  • SIFS short interframe space
  • the duration of the block-ACK frame 1333 beamformed to the source node 110 may be shorter or longer than the predetermined short interframe space (SIFS) 1335.
  • the relay node 130 or 140 beamforms the received block-ACK frame 1331 in the direction of the source node 110 and beam-forms the relay block block-blocked in the direction of the source node 110.
  • ACK) frame 1335 is transmitted.
  • FIG. 14 transmits an immediate-ACK frame and a relay ACK frame from a target node in a time interval 1405 and compares the relay ACK frame with the relay node. Indicates the case of transmission.
  • the source node 110 determines a time interval 1403 and a time interval 1405 for a cooperated data frame transfer.
  • the time interval 1403 and the time interval 1405 are included in the cooperative data frame transmission interval 1401.
  • source node 110 transmits a data frame to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 transmit the data frame to the destination node 150.
  • SIFS short inter-frame space
  • the destination node 150 decodes the data frames received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short interframe space (SIFS), the destination node 150 transmits an immediate-ACK frame 1411 beamformed to the source node 110 and relays sequentially. The beamformed relay ACK frame 1413 is transmitted to the node 130 or 140.
  • SIFS short interframe space
  • the relay node 130 or 140 After the short interframe space (SIFS) 1415, the relay node 130 or 140 beamforms the received relay ACK frame 1413 toward the source node 110, toward the source node 110. A beamformed relay acknowledgment (ACK) frame 1417 is transmitted.
  • SIFS short interframe space
  • ACK relay acknowledgment
  • the source node 110 determines the time interval 1423 and the time interval 1425 to repeatedly transmit another data frame to the destination node 150 until the end of the allocated service interval 1430.
  • data frames may be transmitted and received with the relay node 130 or 140 and the destination node 150.
  • the time interval 1423 and the time interval 1425 are included in the cooperative data frame transmission interval 1421.
  • FIG. 15 illustrates a case in which a block-ACK frame and a relay block block frame are transmitted at a destination node and a relay block block-ACK frame is transmitted at a relay node. Indicates.
  • the source node 110 determines a time interval 1503 and a time interval 1505 for the cooperative data frame transfer.
  • the time interval 1503 and the time interval 1505 are included in the cooperative data frame transmission interval 1501.
  • source node 110 transmits a data frame to relay node 130 or 140 using an antenna pattern.
  • the source node 110 and the relay node 130 or 140 transmit the data frame to the destination node 150.
  • SIFS short inter-frame space
  • the source node 110 determines the time interval 1513 and the time interval 1515 in order to transmit another data frame to the destination node 150 in the assigned service interval 1540, and relay node 130 Or 140) and a data frame with the destination node 150.
  • the time interval 1513 and the time interval 1515 are included in the cooperative data frame transmission interval 1511.
  • the source node 110 determines the time interval 1523 and the time interval 1525 in order to transmit another data frame to the destination node 150 in the assigned service interval 1340, and the relay node ( 130 or 140) and the destination node 150 may transmit and receive data frames.
  • the time interval 1523 and the time interval 1525 are included in the cooperative data frame transmission interval 1521.
  • the destination node 150 decodes the data frames received from the source node 110 and the relay node 130 or 140 to detect whether there is an error. If no error is detected, after a short inter-frame interval (SIFS), the destination node 150 transmits a beam-formed block-ACK frame 1531 to the source node 110, and sequentially relays ( A beam-formed relay block block-ACK frame 1533 is transmitted to 130 or 140.
  • SIFS short inter-frame interval
  • the relay node 130 or 140 After a short interframe space (SIFS) 1535, the relay node 130 or 140 beamforms the received relay block block-ACK frame 1533 in the direction of the source node 110 so as to source 110. Direction, the beamformed relay block Block-ACK frame 1537 is transmitted.
  • SIFS short interframe space
  • Methods according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.

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Abstract

밀리미터파 대역에서 지향성 안테나를 사용하여 광대역 근거리 무선 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하고, 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하며, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송한다.

Description

광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법
기술분야는 밀리미터파 대역에서 지향성 안테나를 사용하여 광대역 근거리 무선 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 WLAN(Wireless Local Area Network) 또는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 환경과 같이 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 지향성 안테나를 사용하는 경우, 통신 신호를 중계하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
밀리미터파(millimeter wave: mmWave) 대역 (57-66GHz)은 전 세계적으로 주파수 자원의 부족을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있다.
밀리미터파는 짧은 파의 길이, 높은 주파수, 광대역, 그리고 대기성분들과의 높은 교류 등의 고유한 특성을 가진다. 밀리미터 파의 장점은 초광대역을 사용함으로써 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있다는 점, 직진성이 강해 주변 간섭에 매우 강하고, 보안성이 뛰어나며, 주파수 재사용이 용이하다는 점 등이 있다. 또한, 파장이 짧아 각종 소자의 소형화 및 경량화가 가능한 점이 있다.
반면, 밀리미터파의 단점은 산소분자에 의한 흡수 및 강우에 의한 감쇄현상으로 인해 전파거리가 짧고, 직진성의 특징으로 인해 가시거리(line of sight)가 확보되어야 한다는 점이다.
이러한 밀리미터파의 단점을 보완하기 위해 지향성 안테나가 사용된다. 지향성 안테나는 전력을 특정방향으로 집중시켜 안테나 이득 효율을 높임으로써, 통신이 가능한 범위를 확장시킬 수 있다. 그러나, 지향성 안테나를 사용하는 경우에도, 가시거리가 확보되지 않는 경우에는 신호의 전송거리, 신호의 반사 및 신호의 장애물 관통에 따른 신호의 감쇄손실이 크다.
따라서, 가시거리가 확보되지 않는 경우에도 신호의 감쇄손실을 최소화하면서 통신을 수행하는 기술이 필요하다.
본 발명은 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 소스노드와 목적노드 간의 통신에 릴레이 노드를 이용하는 우회링크와 소스노드와 목적노드 간의 직접링크를 모두 이용함으로써, 통신 가능 거리를 확장시키는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 우회링크를 이용함으로써, 직접링크에 문제가 발생한 경우에도 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 지향성 안테나를 사용하여 통신을 수행함으로써 높은 데이터의 전송률로 데이터를 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 단계, 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계 및 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 시간간격은 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 릴레이노드로 전송하는 시간을 고려하여 결정되고, 상기 제2 시간간격은 기 설정된 시간, 상기 릴레이노드가 상기 소스노드로부터 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 상기 목적노드가 상기 소스노드로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
상기 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복되고, 상기 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 상기 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하는 단계 및 상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 요청하는 단계는 상기 소스노드의 프레임 전송시점 조절 및 상기 릴레이노드의 프레임 전송시점 조절의 성공신호를 시작신호로 하여, 상기 서비스 구간의 할당을 요청할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 측정된 링크 품질정보들을 AP 또는 PCP에 전송하는 단계 및 상기 AP 또는 상기 PCP로부터, 상기 측정된 링크 품질정보들에 기초한 새로운 자원을 다시 할당받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 릴레이노드로부터, 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다.
상기 AP 또는 상기 PCP는 상기 AP 또는 상기 PCP의 전 방향으로 형성된 빔패턴을 통하여 시간에 따라, 각각의 방향 별로 할당 자원 정보를 전송할 수 있다.
상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제1 시간간격의 시작 시점으로부터 소정 시간 및 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는 상기 소정 시간 동안 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)내에서, 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 릴레이 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)내에서, 상기 목적노드로부터 블록 에크 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 릴레이 블록 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 릴레이 에크 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 상기 릴레이 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 릴레이 블록 에크 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 상기 릴레이 블록 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된, 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval)동안, 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 프레임을 수신하는 단계 및 상기 소스노드로부터 상기 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 일정 시간은 상기 목적노드로부터 상기 소스노드로의 전파지연시간에서 상기 목적노드로부터 릴레이노드로의 전파지연시간을 차감한 시간 및 기 설정된 시간의 합일 수 있다.
상기 릴레이노드는 반이중 방식(Half-Duplex)으로 상기 소스노드로부터 상기 프레임을 수신한 후, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 수신한 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제1 시간간격의 시작 시점으로부터 소정 시간 및 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 프레임을 수신하는 단계는 상기 소정 시간 동안 상기 프레임을 상기 소스노드로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 수신한 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하고, 상기 수신한 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계 및 상기 측정된 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격 중에서, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 릴레이노드와 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과, 상기 릴레이노드로부터 전송되는 상기 프레임-여기서 상기 프레임은 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과 동일한 프레임 임-을 동시에 수신하는 단계 및 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 제어부 및 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하고, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하고, 상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당 받는 자원 할당 요청부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 수신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 링크품질 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
상기 전송부는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 릴레이노드에 상기 프레임을 전송할 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
상기 수신부는 상기 릴레이노드로부터 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신하고, 상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여, 상기 릴레이노드 및 상기 목적노드로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
상기 전송부는 상기 협력 데이터 프레임의 전송이 완료되면, 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown) 프레임을 상기 릴레이노드, 상기 목적노드 및 릴레이 링크 셋업을 수행한 네트워크의 AP 또는 PCP로 전송할 수 있다.
상기 목적노드는 상기 제2 시간간격 동안, 안테나 패턴이 상기 릴레이노드 및 상기 소스노드로 동시에 지향하도록 설정될 수 있다.
본 발명은 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 소스노드와 목적노드 간의 통신에 릴레이 노드를 이용하는 우회 링크(link)와 소스노드와 목적노드 간의 직접 링크(link)를 모두 이용함으로써, 통신 가능 거리를 확장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 우회 링크를 이용함으로써, 직접 링크에 문제가 발생한 경우에도 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 지향성 안테나를 사용하여 통신을 수행함으로써 높은 데이터의 전송률로 데이터를 전송하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신과정에서 사용되는 프레임의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치의 블록도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 다양한 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
WLAN과 WPAN에서는 경쟁 방식과 비경쟁 방식으로 데이터를 전송하는 방법이 제공될 수 있다. WLAN의 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point) 및 WPAN의 PNC(Pico-Net Coordinator)는 데이터를 전송하는 시간 영역을 경쟁구간과 비경쟁 구간으로 구별한다.
경쟁 구간에서는 네트워크의 모든 장치가 채널을 획득하기 위해 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 기반으로 경쟁한다.
비경쟁 구간에서는 AP, PCP 또는 PNC가 폴링 (Polling) 기법 혹은 스케줄링 정보를 전송하는 방법을 이용하여, 네트워크의 특정 단말이 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 데이터를 전송하도록 한다.
본 발명에서는 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 비경쟁 구간에서 소스노드-목적노드 간의 직접링크와 소스노드-릴레이노드-목적노드 간의 우회링크를 통해 데이터와 제어 정보를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
이하의 설명에서, 소스노드는 프레임의 전송을 시작하는 노드 또는 단말을 의미한다. 릴레이노드는 소스노드로부터 전송되는 프레임을 수신하고, 수신한 프레임을 목적노드로 전송하는 노드 또는 단말을 의미한다. 목적노드는 소스노드가 프레임을 전송할 대상이 되는 노드로서, 소스노드로부터 전송된 프레임 및 릴레이노드로부터 전송된 프레임을 동시에 수신하는 노드 또는 단말을 의미한다. 이때, 프레임에는 관리자 프레임, 데이터 프레임 및 제어 프레임이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 목적노드(150)와의 관계에서, 링크 협력(link cooperation)을 수행하기 위해 필요한 사용 가능한 릴레이노드들(130,140)에 대한 정보를AP/PCP(120)에 요청하여 획득할 수 있다. 이하의 설명에서, AP/PCP(120)는 본 발명이 적용되는 시스템에서 AP 또는 PCP 중 하나를 의미한다.
이때, AP/PCP(120)는 릴레이노드들(130,140)에 대한 정보를 목적노드(150)에도 전달할 수 있다. 링크 협력(link cooperation)이란 소스노드(110)-목적노드(150) 간의 직접 링크와 소스노드(110)-릴레이노드(130 또는 140)-목적노드(150) 간의 우회링크를 이용하여 동일한 프레임을 전송하는 방식을 의미한다.
소스노드(110)는 릴레이노드들(130,140)로부터 획득한 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 채널 상태정보 및 목적노드(150)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 채널 상태정보에 기초하여, 링크 협력을 수행할 릴레이노드(130 또는 140)를 결정할 수 있다.
소스노드(110)는 링크 협력을 수행할 릴레이노드(130 또는 140)가 결정되면, 결정된 릴레이노드(130 또는 140)및 목적노드(150)와 통신을 수행하여 소스노드(110)-릴레이노드(130 또는 140)-목적노드(150)간의 우회링크(Relay Link)를 셋업(Setup)한다. 소스노드(110)는 우회링크가 셋업 되었음을 AP/PCP(120)에 알릴 수 있다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 링크 협력을 수행하기 위해서는 전송시점 조정절차(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)가 성공적으로 수행되어야 한다.
전송시점 조정절차는 소스노드(110)에서 전송하는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송하는 프레임이 목적노드(150)에서 동시에 또는 사이클릭 프리픽스(Cyclic prefix) 내에서 수신되도록, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)의 프레임 전송시점을 조정하는 절차이다. 프레임의 전송시점은 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 전파지연시간, 목적노드(150)와 소스노드(110)간의 전파지연시간, 목적노드(150)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 전파지연시간을 고려하여 조정될 수 있다.
전송시점 조정 과정에서 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 지향성 안테나를 이용한 빔포밍(beamforming)이 형성될 수 있다. 또한, 전송시점 조정 과정은 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)의 주파수 오프셋 조정과정을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 소스노드(110)는 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 전송시점 조정과정(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)이 성공적으로 완료되었다는 액션(Action) 프레임을 목적노드(150)로부터 수신하면, AP/PCP(120)에 자원 할당을 요청한다. 이때, 자원은 서비스 구간(Service Period, SP)을 포함한다.
AP/PCP(120)는 AP/PCP(120)의 전 방향으로 형성된 빔 패턴을 통하여 시간에 따라, 각각의 방향 별로 할당 자원 정보를 전송(121,123,125,127)한다. AP/PCP(120)는 AP/PCP(120) 주변의 전 방향으로 할당될 자원 정보를 브로드캐스팅 할 수 있다.
또한, AP/PCP(120)는 AP/PCP(120) 주변의 전 방향을 커버하도록 생성된 빔 패턴을 시간에 따라, 방향을 다르게 하여, 할당될 자원 정보를 전송할 수 있다. 이를 준-전방향 브로드캐스팅(Quasi-omni broadcasting) 방법이라고 한다.
따라서, 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 위와 같은 방식으로 AP/PCP(120)로부터 할당 자원 정보를 수신(121,123,125,127)할 수 있다.
할당 자원 정보는 서비스 구간(SP)에 대한 정보로서, 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)간에 데이터를 송수신 하는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
할당된 서비스 구간에서 소스노드(110)는 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)에 전송(111)하고, 동일한 프레임을 목적노드(150)에 전송(113)한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송(131)한다. 즉, 소스노드(110)는 직접링크를 통하여 목적노드(150)에 프레임을 전송하고, 우회링크를 통하여 목적노드(150)에 동일한 프레임을 다시 한 번 전송한다. 목적노드(150)는 동일한 프레임을 두 번 수신할 기회를 획득함으로써, 보다 안정적으로 소스노드(110)로부터 프레임을 수신할 수 있다.
다만, 목적노드(150)에서 수신되는 프레임들은 서로 동일한 시점에 목적노드(150)에 도달하여야 하므로, 소스노드(110)에서 전송(113)되는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송(131)되는 프레임의 전송시점은 다르다.
소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송되는 프레임의 전송시점에 대해서는 도 2에서 좀 더 상세하게 설명한다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)에 목적노드(150)보다 선행하여 프레임을 전송해야 한다. 왜냐하면, 우회링크를 통해 전송되는 프레임과 직접링크를 통해 전송되는 프레임이 목적노드(150)에 동일한 시점에 도달하게 하기 위함이다. 따라서, 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송을 수행하기 위해, 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하는 시점과 목적노드(150)에 프레임을 전송하는 시점을 다르게 결정한다. 협력 데이터 프레임 전송과 링크 협력은 동일한 의미이다.
도2를 참조하면, AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(240)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(203) 및 시간간격(205)을 결정한다. 이때, 소스노드(110)는 소스노드(110)로부터 직접링크 및 우회링크를 통해 목적노드(150)로 전송되는 패킷의 전송시간을 고려하여 시간간격(203) 및 시간간격(205)를 결정할 수 있다. 시간간격(203) 및 시간간격(205)은 협력데이터 프레임 전송구간(201)에 포함된다.
시간간격(203)은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 데이터 프레임(211)을 전송하는 구간이다. 시간간격(205) 중 일부 구간은 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)가 목적노드(150)에 데이터 프레임을 전송하는 구간(215)이다.
이때, 시간간격(205)에는 기 설정된 시간(213), 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(217) 및 목적노드(150)로부터 소스노드(110)로 전송되는 에크(ACK) 프레임(219) 전송구간이 포함된다. 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 데이터 프레임을 수신하였음을 알리기 위해 에크(ACK) 프레임을 전송한다.
또한, 시간간격(205)에는 소스노드(110)에서 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간 및 목적노드(150)에서 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간이 포함될 수 있다. 목적노드(150)가 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신하게 하기 위함이다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(240) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(223) 및 시간간격(225)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(223) 및 시간간격(225)은 협력데이터 프레임 전송구간(221)에 포함된다.
즉, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(240)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(233) 및 시간간격(235)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(233) 및 시간간격(235)은 협력데이터 프레임 전송구간(231)에 포함된다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신한다.
즉, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하기 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 릴레이노드(130 또는 140)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴(즉, 빔 패턴)을 설정한다. 마찬가지로, 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 프레임을 수신하기 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 소스노드(110)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴을 설정한다.
목적노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)로부터 프레임을 동시에 수신하므로, 프레임의 수신 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴을 설정한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 3에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)를 의미할 수 있다.
310단계에서, 전송시점 조정과정(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)이 성공적으로 완료되었다는 액션(Action) 프레임을 목적노드(150)로부터 수신하면, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP(Access Point)/PCP(Personal basic service set Control Point)(120)에 자원의 할당을 요청한다.
AP/PCP(120)는 준-전방향 브로드캐스팅(Quasi-omni broadcasting) 방법으로 할당 자원 정보를 전송하고, AP/PCP(120)로부터 광대역 근거리 무선 통신 장치는 할당 자원 정보를 수신한다. 이때, 할당되는 자원은 서비스 구간(Service Period, SP)을 의미할 수 있다.
즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)의 프레임 전송시점 조절 및 릴레이노드(130 또는 140)의 프레임 전송시점 조절의 성공신호를 시작신호로 하여, AP/PCP(120)에 서비스 구간의 할당을 요청할 수 있다.
320단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
이때, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)로 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 전송하려는 프레임의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
제2 시간간격은 기 설정된 시간, 릴레이노드(130 또는 140)가 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송하는 시간, 소스노드(110)가 동일한 프레임을 목적노드(150)로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 목적노드(150)가 소스노드(110)로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
제1 시간간격 및 제2 시간간격은 프레임의 전송을 위해 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 반복될 수 있다. 이때, 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다. 또한, 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
330단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제1 시간간격의 시작 시점에서, 릴레이노드(130 또는 140)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송한다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 소스노드(110)의 안테나 패턴을 릴레이노드(130 또는 140)로 지향시킬 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 제1 시간간격 동안 프레임을 전송할 수도 있고, 제1 시간간격 내에서 소정의 시간동안 프레임을 전송할 수도 있다.
340단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드(150)로 지향된 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드(130 또는 140)에 전송한 프레임과 동일한 프레임을 목적노드(150)로 전송한다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 소스노드(110)의 안테나 패턴을 목적노드(150)로 지향시킬 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 소스노드(110)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간의 합일 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터기 설정된 시간 및 소스노드(110)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간이 경과한 후에 목적노드(150)에 프레임을 전송할 수 있다.
350단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격 내에서, 목적노드(150)가 전송한 에크(ACK) 프레임을 수신한다. 에크(ACK) 프레임은 목적노드(150)가 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질, 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질 및 소스노드(110)와 목적노드(150) 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
이때, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 각 노드들 간의 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하는 구간이므로, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질이 기존의 경우보다 좋으면, 기존의 경우보다 짧은 간격을 가지도록 제1 시간간격을 결정할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)로부터, 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 품질정보를 요청하는 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)에 전송할 수 있다. 링크 품질정보 요청 프레임을 수신한 릴레이노드(130 또는 140)는 링크 품질정보 요청에 응답하는 응답 프레임과 함께 각 노드들 간의 링크 품질 정보를 광대역 근거리 무선 통신 장치에 전송할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 링크 품질정보들을 AP/PCP(120)에 전송하고, AP/PCP(120)로부터, 측정된 링크 품질정보들에 기초한 새로운 자원을 다시 할당 받을 수 있다. 예를 들면, 측정된 링크 품질이 설정기준보다 좋지 않은 경우에 AP/PCP(120)는 할당했던 서비스 구간보다 연장된 새로운 서비스 구간을 재할당할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 협력 절차가 마무리되면, 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 사이의 프레임 전송동작을 해제할 수 있다. 이렇게 프레임 전송동작을 해제하는 것을 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown)이라고 부를 수 있다.
이때, 소스노드(110)는 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임을 릴레이노드(130 또는 140), 목적노드(150) 및 해당 네트워크의 AP/PCP(120)에 전송해야 한다. 소스노드(110)는 링크 셋업 티어다운 프레임의 소스 AID(Association ID) 필더를 소스노드(110)의 AID로 설정하고, 목적 AID 필더를 목적노드(150)의 AID로 설정하고, 릴레이 AID 필더를 릴레이노드(130 또는 140)의 AID로 설정할 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)도 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 사이의 프레임 전송동작을 해제할 수 있다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)는 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임을 소스노드(110), 목적노드(150) 및 해당 네트워크의 AP/PCP(120)에 전송해야 한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 링크 셋업 티어다운 프레임의 소스 AID(Association ID) 필더를 소스노드(110)의 AID로 설정하고, 목적 AID 필더를 목적노드(150)의 AID로 설정하고, 릴레이 AID 필더를 릴레이노드(130 또는 140)의 AID로 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신과정에서 사용되는 프레임의 일부분을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)에 프레임을 전송한다. 이때, 프레임에는 관리자 프레임, 제어 프레임 및 데이터 프레임이 포함될 수 있다. 소스노드(110)에서 전송하는 프레임의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 헤더는 프레임 컨트롤 필드(410), 전송주소 필드(420) 및 수신주소 필드(430)를 포함할 수 있다.
소스노드(110)는 소스노드(110)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)(430)로 설정할 수 있다. 또한, 소스노드(110)는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)(420)로 설정할 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 프레임을 수신하여, 목적노드(150)로 전달한다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)(430)로 설정할 수 있다. 또한, 릴레이노드(130 또는 140)는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)(420)로 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 5에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)를 의미할 수 있다.
510단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP/PCP(120)로부터 할당된, 서비스 구간(Service Period)에서, 제1 시간간격(time interval)동안, 소스노드(110)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 프레임을 수신한다. 제1 시간간격은 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된다.
520단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드(150)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송한다. 제2 시간간격은 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된다.
상기 일정 시간은 목적노드(150)로부터 소스노드(110)로 프레임을 전송하는데 지연되는 전파지연시간에서 목적노드(150)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로 프레임을 전송하는데 지연되는 전파지연시간을 차감한 시간 및 기 설정된 시간의 합일 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)는 반이중 방식(Half-Duplex)으로 소스노드(110)로부터 프레임을 수신한 후, 상기 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보를 소스노드(110)로 전송할 수 있다. 이때, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 마진 응답 프레임(Link Margin Reponse Frame)을 통하여 링크 품질정보를 전송할 수 있다. 링크 마진 응답 프레임에는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보가 포함될 수 있다.
소스노드(110)는 각 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정 또는 업데이트할 수 있다. 또한, 소스노드(110)는 각 링크 품질정보에 기초하여, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 6에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 목적노드(150)를 의미할 수 있다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드(110)는 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
610단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신한다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임은 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과 동일한 프레임이다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)로부터 동일한 프레임을 수신하므로 향상된 수신신호레벨을 획득할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)와 소스노드(110)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신한다.
620단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격 내에서, 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110)로 지향된 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로 전송한다. 여기서, 에크(ACK) 프레임은 광대역 근거리 무선 통신 장치가 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치의 블록도이다. 도 7에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 광대역 근거리 무선 통신 시스템의 소스노드에 대응할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 자원할당 요청부(710), 제어부(720), 링크품질 측정부(730), 전송부(740) 및 수신부(750)를 포함한다.
자원할당 요청부(710)는 AP(Access Point)/PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원의 할당을 요청하고, AP/PCP로부터 자원을 할당 받는다. 여기서, 자원은 서비스 구간(Service Period)을 포함한다.
할당 자원 정보는 서비스 구간(SP)에 대한 정보로서, 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드 간에 데이터를 송수신 할 수 있는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어부(720)는 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
이때, 제1 시간간격은 소스노드가 프레임을 릴레이노드로 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 시간간격은 소스노드가 릴레이노드에 전송하려는 프레임의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
제2 시간간격은 기 설정된 시간, 릴레이노드가 소스노드로부터 수신한 프레임을 목적노드로 전송하는 시간, 소스노드가 동일한 프레임을 목적노드로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 목적노드가 소스노드로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
제1 시간간격 및 제2 시간간격은 프레임의 전송을 위해 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 반복될 수 있다. 이때, 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다. 또한, 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
또한, 제어부(720)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보 및 소스노드와 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
링크품질 측정부(730)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질, 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질 및 소스노드와 목적노드 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 링크품질 측정부(730)는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
전송부(740)는 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드에 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 전송부(740)는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 전송한 프레임과 동일한 프레임을 목적노드로 전송한다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 소스노드로부터 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
또한, 전송부(740)는 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다. 전송부(740)는 목적노드의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정할 수 있다. 전송부(740)는 상기 전송 주소 및 상기 수신 주소를 이용하여 릴레이노드에 프레임을 전송할 수 있다.
전송부(740)는 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드 간에, 협력 데이터 프레임의 전송이 완료되면, 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown) 프레임을 릴레이노드, 목적노드 및 릴레이 링크 셋업을 수행한 네트워크의 AP 또는 PCP로 전송할 수 있다. 릴레이 링크 셋업은 소스노드가 목적노드에 협력 데이터 프레임을 전송하기 위해, 릴레이노드를 이용하여 우회링크를 셋업하는 절차를 의미한다.
수신부(750)는 제2 시간간격 내에서, 목적노드로부터 전송된 에크(ACK) 프레임을 수신한다. 여기서 에크(ACK) 프레임은 목적노드가 소스노드 및 릴레이노드로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
또한, 수신부(750)는 릴레이노드로부터 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다. 수신부(750)는 링크 마진 응답 프레임(Link Margin Reponse Frame)을 통하여 링크 품질정보를 수신할 수 있다. 링크 마진 응답 프레임에는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보가 포함될 수 있다
이때, 제어부(720)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여, 릴레이노드 및 목적노드로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
목적노드는 제2 시간간격 동안, 안테나 패턴이 릴레이노드 및 소스노드로 동시에 지향하도록(directed) 설정될 수 있다. 목적노드는 제2 시간간격 동안, 우회링크 및 직접링크를 통해 동일한 프레임들을 수신하여, 향상된 수신 신호레벨을 획득하도록, 안테나 패턴이 릴레이노드 및 소스노드로 동시에 지향하도록 설정될 수 있다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 다양한 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메카니즘을 나타낸 도면이다.
도 8은 시간간격(803) 중, 릴레이노드에서 에크(ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(830)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(803) 및 시간간격(805)을 결정한다. 시간간격(803) 및 시간간격(805)은 협력데이터 프레임 전송구간(801)에 포함된다.
시간간격(803) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(811)을 전송한다. 그리고 소스노드(110)는 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(812) 후에 릴레이노드(130 또는 140)로부터 에크(ACK) 프레임(813)을 수신한다. 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로부터 에크(ACK) 프레임(813)을 수신함으로써, 보다 안정적으로 통신을 수행할 수 있다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)에서, 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 패킷의 성공여부를 나타낼 때, 전송하는 프레임을 에크(ACK) 프레임으로 정의하였으나, 제어 프레임이라고 정의할 수도 있다.
시간간격(805) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(814)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(811)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(814)와 데이터 프레임(811)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(814)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(805) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임(814)을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(815) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(816) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(817)을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(816)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(818)을 전송한다.
또한, 시간간격(805) 내에서, 소스노드(110)는 목적노드(150)로부터 에크(ACK) 프레임(817)을 온전하게 수신하면, 다음에 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신하는 에크(ACK) 프레임(818)을 디코딩 할 필요 없다. 그러나, 목적노드(150)로부터 에크(ACK) 프레임(817)을 온전하게 수신하지 못하는 경우, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신하는 에크(ACK) 프레임(818)을 디코딩하여, 시간간격(803) 및 시간간격(805)에서 전송된 패킷의 성공여부를 판단할 수 있다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(830)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(823) 및 시간간격(825)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(823) 및 시간간격(825)은 협력데이터 프레임 전송구간(821)에 포함된다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신한다.
도 9는 도 8과 비교하여, 시간간격(903) 중, 릴레이노드에서 에크(ACK) 프레임을 전송하지 않는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(930)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(903) 및 시간간격(905)을 결정한다. 시간간격(903) 및 시간간격(905)은 협력데이터 프레임 전송구간(901)에 포함된다.
시간간격(903) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(911)을 전송한다. 그러나, 도 8의 경우와 달리 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 데이터 프레임(911)을 디코딩하여 복원하되, 복원한 패킷의 성공여부를 무시한다. 따라서, 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110)에 전송하지 않는다.
시간간격(905) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(912)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(911)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(912)와 데이터 프레임(911)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(912)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(905) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(913) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(914) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(915)을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(914)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(916)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(930)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(923) 및 시간간격(925)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(923) 및 시간간격(925)은 협력데이터 프레임 전송구간(921)에 포함된다.
도 10은 도 8과 비교하여, 시간간격(1005) 중, 목적노드에서 소스노드 및 릴레이노드에 에크(ACK) 프레임을 동시에 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1030)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1003) 및 시간간격(1005)을 결정한다. 시간간격(1003) 및 시간간격(1005)은 협력데이터 프레임 전송구간(1001)에 포함된다.
도 8과 비교하면, 시간간격(1005) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 목적노드(150)는 동시에 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1030)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1023) 및 시간간격(1025)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1023) 및 시간간격(1025)은 협력데이터 프레임 전송구간(1021)에 포함된다.
도 11은 도 8과 비교하여, 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)에서 에크(ACK) 프레임의 전송이 없는 경우, 즉, No-ACK 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1130)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)을 결정한다. 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)은 협력데이터 프레임 전송구간(1101)에 포함된다.
시간간격(1103) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(1111)을 전송한다.
시간간격(1105) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(1113) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(1115)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(1111)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(1115)와 데이터 프레임(1111)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(1115)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(1105) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 릴레이노드(130 또는 140)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 데이터 프레임(1115)의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다.
또한, 시간간격(1105) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 데이터 프레임(1115)의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1130)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1123) 및 시간간격(1125)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1123) 및 시간간격(1125)은 협력데이터 프레임 전송구간(1121)에 포함된다.
도 12는 도 11과 비교하여, 시간간격(1205) 중, 목적노드 및 릴레이노드에서 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1230)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1203) 및 시간간격(1205)을 결정한다. 시간간격(1203) 및 시간간격(1205)은 협력데이터 프레임 전송구간(1201)에 포함된다.
시간간격(1203) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(1211)을 전송한다.
시간간격(1205) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(1212) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(1213)을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 시간간격(1205) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임(1213)을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1214) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1215) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1216)을 전송한다.
이때, 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1216)의 지속시간(duration)은 기 설정된 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1217) 보다 짧거나 길 수 있다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(1215)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1218)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1230)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1223) 및 시간간격(1225)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1223) 및 시간간격(1225)은 협력데이터 프레임 전송구간(1221)에 포함된다.
도 13은 도 11과 비교하여, 목적노드 및 릴레이노드에서 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1340)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1303) 및 시간간격(1305)을 결정한다. 시간간격(1303) 및 시간간격(1305)은 협력데이터 프레임 전송구간(1301)에 포함된다.
시간간격(1303) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1305) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1313) 및 시간간격(1315)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1313) 및 시간간격(1315)은 협력데이터 프레임 전송구간(1311)에 포함된다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 또 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1323) 및 시간간격(1325)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1323) 및 시간간격(1325)은 협력데이터 프레임 전송구간(1321)에 포함된다.
이때, 시간간격(1325) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1331) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1333)을 전송한다.
이때, 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1333)의 지속시간(duration)은 기 설정된 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1335) 보다 짧거나 길 수 있다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1331)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1337)을 전송한다.
도 14는 도 11과 비교하여, 시간간격(1405) 중, 목적노드에서 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임 및 릴레이 에크(ACK) 프레임을 전송하고, 릴레이노드에서 릴레이 에크(ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1430)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1403) 및 시간간격(1405)을 결정한다. 시간간격(1403) 및 시간간격(1405)은 협력데이터 프레임 전송구간(1401)에 포함된다.
시간간격(1403) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1405) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 시간간격(1405) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1411)을 전송하고, 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1413)을 전송한다.
짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1415) 후에, 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 릴레이 에크(ACK) 프레임(1413) 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1417)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1430)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1423) 및 시간간격(1425)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1423) 및 시간간격(1425)은 협력데이터 프레임 전송구간(1421)에 포함된다.
도 15는 도 11과 비교하여, 목적노드에서 블록 에크(Block-ACK) 프레임 및 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하고, 릴레이노드에서 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1540)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1503) 및 시간간격(1505)을 결정한다. 시간간격(1503) 및 시간간격(1505)은 협력데이터 프레임 전송구간(1501)에 포함된다.
시간간격(1503) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1505) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1540) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1513) 및 시간간격(1515)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1513) 및 시간간격(1515)은 협력데이터 프레임 전송구간(1511)에 포함된다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 또 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1523) 및 시간간격(1525)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1523) 및 시간간격(1525)은 협력데이터 프레임 전송구간(1521)에 포함된다.
이때, 시간간격(1525) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1531)을 전송하고, 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1533)을 전송한다.
짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1535) 후에, 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1533)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1537)을 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (29)

  1. 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 단계;
    상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계; 및
    상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간간격은 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 릴레이노드로 전송하는 시간을 고려하여 결정되고,
    상기 제2 시간간격은 기 설정된 시간, 상기 릴레이노드가 상기 소스노드로부터 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 상기 목적노드가 상기 소스노드로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정되는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복되고,
    상기 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복되는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하는 단계; 및
    상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당받는 단계
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요청하는 단계는
    상기 소스노드의 프레임 전송시점 조절 및 상기 릴레이노드의 프레임 전송시점 조절의 성공신호를 시작신호로 하여, 상기 서비스 구간의 할당을 요청하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 결정하는 단계는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정된 링크 품질정보들을 상기 AP 또는 상기 PCP에 전송하는 단계; 및
    상기 AP 또는 상기 PCP로부터, 상기 측정된 링크 품질정보들에 기초한 새로운 자원을 다시 할당받는 단계
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는
    상기 릴레이노드로부터, 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 AP 또는 상기 PCP는
    상기 AP 또는 상기 PCP의 전 방향으로 형성된 빔패턴을 통하여 시간에 따라, 각각의 방향 별로 할당 자원 정보를 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는
    상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 일정 시간은
    기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합인
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간간격의 시작 시점으로부터 소정 시간 및 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는 상기 소정 시간 동안 상기 프레임을 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  15. AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된, 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval)동안, 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 소스노드로부터 상기 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 일정 시간은
    상기 목적노드로부터 상기 소스노드로의 전파지연시간에서 상기 목적노드로부터 릴레이노드로의 전파지연시간을 차감한 시간 및 기 설정된 시간의 합인
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 릴레이노드는
    반이중 방식(Half-Duplex)으로 상기 소스노드로부터 상기 프레임을 수신한 후, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 목적노드로 전송하는 단계는
    상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 수신한 프레임을 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 상기 소스노드로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  20. AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격 중에서,
    상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 릴레이노드와 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과, 상기 릴레이노드로부터 전송되는 상기 프레임-여기서 상기 프레임은 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과 동일한 프레임 임-을 동시에 수신하는 단계; 및
    상기 제2 시간간격 내에서, 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 방법.
  21. 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 제어부; 및
    상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하고, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 전송부
    를 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하고, 상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당 받는 자원 할당 요청부
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 수신부
    를 더 포함하는 광대역 근거리 무선 통신 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 링크품질 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정하는
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 전송부는
    상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 릴레이노드에 상기 프레임을 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 일정 시간은
    기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합인
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 릴레이노드로부터 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여, 상기 릴레이노드 및 상기 목적노드로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경하는
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 전송부는
    상기 협력 데이터 프레임의 전송이 완료되면, 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown) 프레임을 상기 릴레이노드, 상기 목적노드 및 릴레이 링크 셋업을 수행한 네트워크의 AP 또는 PCP로 전송하는
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 목적노드는
    상기 제2 시간간격 동안, 안테나 패턴이 상기 릴레이노드 및 상기 소스노드로 동시에 지향하도록 설정된
    광대역 근거리 무선 통신 장치.
PCT/KR2011/001007 2010-02-16 2011-02-16 광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법 WO2011102632A2 (ko)

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