WO2011112052A2 - Ｍｉｍｏ 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

Ｍｉｍｏ 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for transmitting and receiving data, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting and receiving data in a MIMO system.
  • a wireless LAN basically includes an access point (AP) serving as an access point of a distribution system (DS) and a basic service set consisting of a plurality of STAs (STAs) rather than APs. BSS) mode or Independent BSS (IBSS) mode composed of STAs only. (Hereinafter, AP and STA are collectively referred to as “terminals.”)
  • length information on a length of a frame is exchanged together with a frame (or data frame) between a MAC (Media Access Control) layer and a PHY (PHYsical) layer.
  • the PHY layer of the transmitting end transmits by including a header having frame length information in the frame, or a delimiter containing information indicating the end of the frame at the end of the frame.
  • the PHY layer of the receiver determines the end of the received frame by using the length information included in the received frame or the identifier information having a specific format.
  • IEEE 802.11 an international standard for wireless LAN, defines a data unit processed by the MAC layer as an MPDU (MAC Protocol Data Unit).
  • the MPDU is referred to as PSDU (PHY Service Data Unit) as it is delivered from MAC layer to PHY layer.
  • PSDU PHY Service Data Unit
  • frame length information for determining the end of the frame is transferred from the MAC layer to the PHY layer.
  • the PHY layer of the transmitter transmits frame length information to the receiver along with data.
  • the decoder of the PHY layer of the receiver restores the MPDU included in the PSDU by the length indicated in the length information by using the length information included in the signal symbol (SIG symbol) of the PLCP preamble of the received frame. Deliver the recovered data and length information to the MAC layer.
  • the PLCP header contains 16 bits of time information.
  • the L-SIG field of the PLCP preamble indicates a 12-bit size indicating the length of the frame in bytes. Contains length information.
  • the HT-SIG field of the PLCP preamble includes 16-bit length information indicating the length of an MPDU or Aggregated-MPDU (A-MPDU) of a MAC layer in bytes.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for more efficiently recovering a frame at a receiving end by accurately notifying the receiving end of a transmitted frame in a communication system transmitting a frame using MIMO.
  • the present invention provides a method for transmitting data to a receiving terminal by a transmitting terminal in a MIMO system, the method comprising: generating a data field including the data, and generating a signal field including information on the data field. Generating a data frame including the data field and the signal field, and transmitting the data frame to the receiving terminal.
  • the present invention provides a method for a receiving terminal to receive data transmitted from a transmitting terminal in a MIMO system, comprising receiving a data frame including a data field including the data and a signal field including information about the data field And decoding the data frame, outputting the signal field and the data field, and acquiring the data from the data field using the signal field.
  • the present invention provides a transmitting terminal for transmitting data to a receiving terminal in a MIMO system, the data field generating unit for generating a data field including the data, the signal field for generating a signal field including information about the data field
  • the apparatus may further include a generating unit, a data frame generating unit generating a data frame including the data field and the signal field, and a transmitting unit transmitting the data frame to the receiving terminal.
  • the present invention also provides a receiving terminal for receiving data transmitted from a transmitting terminal in a MIMO system, comprising: a receiving unit for receiving a data frame including a data field including the data and a signal field including information about the data field; And a data acquisition unit for decoding the data frame, outputting the signal field and the data field, and acquiring the data from the data field by using the signal field.
  • the present invention in the communication system for transmitting a frame using MIMO, the present invention has an advantage that the receiving end can recover the frame more efficiently by accurately informing the receiving end of the transmitted frame.
  • 1 is a method for notifying end of a frame using a transmission duration and frame padding.
  • FIG. 2 is a diagram for notifying an end of a frame to a receiver by using transmission duration information and frame length information according to the present invention
  • 3 is another embodiment for notifying the receiving end of a frame by using transmission duration information and frame length information according to the present invention
  • 4 is a PPDU format of MU-MIMO to which a data transmission / reception method according to the present invention is applied.
  • VHT-DATA field is a configuration of a VHT-DATA field according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a format of PSDU included in the VHT-DATA field of FIG. 5;
  • 8 is an embodiment of the present invention for specifying length information using a service field.
  • FIG. 9 illustrates an embodiment of the present invention in which length information is specified using a VHT-SIG B field and a service field together.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of the present invention for protecting a PSDU length field using parity bits.
  • 11 is an embodiment of the present invention for transmitting the user-specific symbol length to the receiving end.
  • FIG. 12 is a method for protecting a VHT-SIG B field in the embodiment of FIG.
  • 13 is an embodiment of the present invention for transmitting the length information of the PSDU in Qword (4 bytes) unit.
  • FIG. 14 illustrates an embodiment of the present invention including only PSDU length information in a VHT-SIG B field.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment of the present invention showing length information by combining a MAC padding scheme and a length indication scheme.
  • FIG. 16 illustrates embodiments of the invention in which the additional tail pad of FIG. 15 is replaced.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating insertion of a PHY pad performed in a PHY layer.
  • FIG. 19 illustrates an PPDU format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates an PPDU format according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a configuration of a transmitting terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 22 is a configuration of a receiving terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart of a data transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a flowchart of a data receiving method according to an embodiment of the present invention.
  • the PLCP header contains 16 bits of time information.
  • the L-SIG field of the PLCP preamble indicates a 12-bit size indicating the length of the frame in bytes. Contains length information.
  • the HT-SIG field of the PLCP preamble includes 16-bit length information indicating the length of an MPDU or Aggregated-MPDU (A-MPDU) of a MAC layer in bytes.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • MIMO refers to a single user-MIMO (SU-MIMO), which is a 1: 1 transmission, and an MU-MIMO (spatial division multiple access (SDMA)) that transmits multiple frames to multiple users at the same time.
  • SDMA spatial division multiple access
  • Multi User-MIMO when using SU-MIMO, the length of a frame may be informed to the receiver by including length information in the SIG field for 802.11ac.
  • MU-MIMO since the length of a frame delivered to multiple users may be different, a different method for informing each user of the end of a frame is needed.
  • the terminals that need a response among the receiving terminals may sequentially transmit the ACK protocol to the transmitting terminal (eg, the AP).
  • various methods may be used to inform each receiving terminal of an order of transmitting an ACK protocol and a transmission reference time.
  • the transmission order of the ACK protocol may be informed to each receiving terminal by using a previously transmitted frame.
  • the transmission reference time by including the transmission duration information (duration) indicating the end of the MU-MIMO downlink transmission interval in the SIG field for 802.11ac, the length of the PPDU transmitted for the longest time, each receiving terminal You can inform.
  • the actual channel performs transmission during the longest spatial stream, and the channel is busy.
  • the channel is in an idle state, and each receiving terminal then transmits an ACK protocol to the transmitting terminal according to a predetermined procedure.
  • One method of notifying the end of a frame using a delimiter is to determine the maximum number of symbols of MU-MIMO transmission based on the transmission duration information, and to delimiter padding and MAC padding to the last symbol of the frame. Filling the PHY padding.
  • the PSDU delivered from the MAC layer to the PHY layer is composed of useful data and padding information.
  • the separator padding and the MAC padding are classified as non-useful data.
  • FIG. 1 illustrates a method of notifying end of a frame by using a transmission duration and frame padding.
  • the decoder of the PHY layer of the receiver recovers not only the useful data of the received frame but also the last PHY pad bit except for the separator padding, the MAC padding, and the tail of the last symbol. Since the PHY pad bit has a size of 7 bits or less, it cannot be formed in one octet and is discarded, and other recovered data is transferred to the MAC layer. However, the PHY layer of the receiving end cannot transmit the length of useful data to the MAC layer through the RX VECTOR.
  • the MAC layer receives the padded MAC frame. Therefore, in the MAC layer, parsing is performed until the last delimiter of the received frame so that the end of the frame can be identified, so that the MAC frame can be correctly restored. In this method, since the length of the frame is extended by using a null delimiter applied to the A-MPDU of 802.11n, only the A-MPDU and not the MPDU should be used in the MAC frame.
  • the present invention relates to a method and apparatus for more efficiently recovering a frame at a receiving end by accurately notifying the receiving end of a transmitted frame in a communication system using MIMO.
  • MU-MIMO frames of different lengths are simultaneously transmitted to multiple users, and each frame is transmitted to a receiving terminal of each user through beamforming. At this time, the following two methods may be used to inform the end of the frame to each receiving terminal.
  • the first method is to include the length field in the user-specific SIG field or the service field in the PHY layer of the transmitting end.
  • padding information is filled in the remaining frames in the MAC layer and transmitted to the PHY layer so as to have the same number of OFDM symbols as the longest frame transmitted.
  • the PHY layer includes information on the number of OFDM symbols of each frame in the SIG field, and the MAC layer of the receiver can identify the end of the received frame through frame parsing.
  • transmission duration and frame length information are used to inform the receiving end of the transmission and the end of the MU-MIMO spatial stream.
  • information commonly required by users is included in a common signal field, and information for each user is included in a dedicated signal field and transmitted.
  • the transmission duration information is included in the common signal field because it is common information that all terminals participating in the MU-MIMO transmission need to know for CCA delay (Clear Channel Assessment deferral).
  • the frame length information may be included in per-user info of a dedicated signal field, for example, a VHT-SIG field.
  • the length information includes 1) length information of PSDU, 2) length information of A-MPDU or MPDU among components constituting PSDU, and 3) length information of A-MPDU or MPDU which is actual data information among MAC padding information. Can be.
  • the type of the length information is an embodiment of the present invention, and various types of information may be expressed according to the method of expressing the length.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of notifying an end of a frame to a receiver by using transmission duration information and frame length information according to the present invention.
  • the transmitting end when the transmitting end transmits a frame, the transmitting end includes transmission duration information and frame length information in the VHT-SIG field.
  • the PHY layer of the receiver determines the transmission end time through the transmission duration information and delivers it to the MAC layer. At this time, the PHY layer informs the MAC layer of the reference time through the RX-VECTOR or CCA idle event, and the MAC layer calculates the time to transmit the ACK protocol to the transmitting terminal using the reference time information. do.
  • the PHY layer of the receiver restores the length information
  • the decoder restores the data using the restored length information.
  • the MAC layer knows the exact length of the frame through the RX-VECTOR, it is not necessary to perform additional delimiter matching in the MAC protocol.
  • the receiver since the receiver can know the actual length information of the frame using the length information, the receiver can decode and end only the length specified by the PHY layer. As a result, power and time required for decoding can be reduced. In addition, since the MAC layer does not perform delimiter parsing, the same effect can be obtained.
  • FIG 3 is a view showing another embodiment for notifying the receiving end of a frame by using transmission duration information and frame length information according to the present invention.
  • the transmitting end fills the spatial stream of the remaining frames with a PHY pad based on the frame having the longest transmission duration.
  • the transmitting end can transmit the frame for the transmission duration using uniform power.
  • the receiving end can safely detect data from the spatial stream having the longest frame length, and the receiving terminal receiving the shortest spatial stream does not perform unnecessary decoding through the length information.
  • the PHY pad inserted at the transmitting end does not affect the frame end detection at the receiving end.
  • the L-STF field, the L-LTF field, and the L-SIG field are the same as those of 802.11a / g, respectively.
  • the VHT-SIA A field includes information commonly applied to all user frames, and the VHT-SIG B field provides information required for each user.
  • the VHT-SIG field of FIG. 4 includes a VHT-SIG A field and a VHT-SIG B field in both SU-MIMO and MU-MIMO systems.
  • the VHT-SIG A and VHT-SIG B fields are modulated with BPSK and have a Long Guard Interval.
  • the VHT-SIG A field has common information applied to all terminals receiving a PPDU. Meanwhile, in the MU-MIMO system, the VHT-SIG B field includes information applied to individual users, and is transmitted to each user through spatial multiplexing. Multiple users transmitted simultaneously can be limited to four.
  • Table 1 shows the configuration of the VHT-SIG B field used in the SU-MIMO and MU-MIMO systems.
  • VHT-SIG B is modulated by BPSK modulation.
  • the transmitting terminal may variably use a frequency band when transmitting data.
  • the number of bits allocated to the VHT-SIG B varies according to the frequency band applied to the data transmission. For example, in the 20 MHz mode, 26 bits are allocated to the VHT-SIG B, and in the 20 MHz or higher mode, a frequency tone is added by channel bonding, so additional bits are allocated in addition to the 26 bits. For example, in 40 MHz mode, 54 bits are available, similar to 802.11n, and 27 bits are available in 20 MHz. 117 bits are available in 80 MHz mode, and 29 bits in 20 MHz.
  • Table 1 shows the configuration of the VHT-SIG B field reflecting bits additionally allocated by channel bonding according to each bandwidth.
  • VHT-DATA is data processed by a modulation and coding scheme (MCS) for each user and includes a service field, a PSDU field, a tail field, and a PHY pad field.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the tail field may be immediately after the PSDU field or may be located at the end of the entire VHT-DATA field according to a method of specifying the length. In the latter case, the position of the tail pad can be accurately determined using the number of symbols and the Ndbps value.
  • FIG. 6 shows a format of a PSDU included in the VHT-DATA field of FIG. 5.
  • a Qword Pad field has a size of a multiple of 4 bytes.
  • the A-MPDU null delimiter is added in a 4-byte boundary by the size specified in 4-byte units.
  • the Final MAC pad fills the remaining space in bytes by the specified size, less than 4 bytes.
  • VHT SIG-B illustrates an embodiment of the present invention in which length information of a PSDU is designated in VHT SIG-B.
  • a tail field may exist immediately after the PSDU. Since the VHT-SIG B field is modulated by BPSK 1/2, the reliability is high, thereby reducing the probability of error of the length information.
  • the length information PSDU length is included in the service field of the VHT-DATA field.
  • the service field is extended from 16 bits to 32 bits.
  • the service field may be configured in two ways.
  • Service field Scrambler Seed (7bit) + Reserved (9bit) + User Length (16bit)
  • the length information is information that appears after decoding in the service field, it is located at the end of the DATA field. If the service field includes the CRC, since data processing is stopped at the PHY layer when a CRC error occurs, power saving effect may be obtained at the PHY and MAC layers.
  • VHT-SIG B field is limited in size, it cannot include a CRC field for error detection.
  • the VHT-SIG B field has a size of 24 bits or 26 bits.
  • the overhead of the VHT-SIG B may be reduced by including the CRC field in the service field.
  • the 8-bit CRC field is applied to all fields of the VHT-SIG B field, the scrambler seed field of the service field, and the reserved bits.
  • the CRC field included in the service field may be applied as in the following two embodiments.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of the present invention for protecting a PSDU length field using a parity bit. As shown in FIG. 10, by adding a parity bit (1 bit) after the PSDU length field, an error in restoring and detecting the PSDU length field can be reduced.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment of the present invention for transmitting a symbol length for each user to a receiver.
  • information about the length up to the last symbol including a part of the PSDU is transmitted, not the length of the PSDU.
  • the position of the tail field depends on the number of symbols occupied by the user frame.
  • the MAC pad field is padded in bytes (see FIG. 6).
  • length information is transmitted in symbols.
  • the reserved bit present in the VHT-SIG B field may be used for other purposes.
  • the MAC pad field is included as shown in FIG. 11, since the information included in the MAC pad field must be parsed after the PSDU is delivered to the MAC layer of the receiving end, overhead may occur.
  • FIG. 12 illustrates a method for protecting a VHT-SIG B field in the embodiment of FIG. 11.
  • the transmitting end includes the CRC field in the service field.
  • the CRC field is calculated based on the VHT-SIG B (except the tail field) and inserted into the MSB 8 bits of the service field. That is, the scrambler seed field is not taken into account when calculating the CRC field.
  • the service field and the PSDU may be scrambled in the same manner as 802.11n.
  • the calculated CRC field not only protects the VHT-SIG B field but also protects the initial state of the scrambler. If the CRC field is calculated in consideration of the scrambler seed field, if an error exists in the initial state of the scrambler, an error occurs in the CRC field after descramble. Accordingly, the CRC check on the VHT-SIG B field also fails. Therefore, the CRC field calculated as described above has an effect of detecting an error of the scrambler.
  • the number of octets calculated by the length field of the VHT-SIG B field cannot be more than three octets larger than the number of octets calculated by the MCS field of the L-SIG length and the VHT-SIG B field.
  • FIG. 13 shows an embodiment of the present invention for transmitting length information of a PSDU in units of Qword (4 bytes).
  • length information of the PSDU is transmitted in units of Qwords (4 bytes) rather than bytes or symbols.
  • the size of the length field is 2 bits smaller than that of bytes.
  • the PSDU has a form in which only a Qword pad field is added to the A-MPDU as in the embodiment of FIG. 6.
  • the last Qword has a value of 3 bytes or less. Therefore, the MAC layer of the receiving end does not need to parse the last Qword when parsing the A-MPDU, thereby reducing overhead compared to the embodiment of FIG.
  • the PSDU 14 shows an embodiment of the present invention including only PSDU length information in a VHT-SIG B field.
  • a PSDU length field In the embodiment of FIG. 14, only a PSDU length field, a CRC field, and a tail field are included in a 26-bit VHT-SIG B field.
  • the PSDU may be an A-MPDU having a length in bytes or (A-MPDU + Qword pad) having a length in Qword units.
  • the PSDU length field may be protected by the CRC field.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment of the present invention showing length information by combining a MAC padding scheme and a length indication scheme.
  • a method using one tail field and a method using two tail fields may be applied.
  • the VHT DATA field includes a service, a PSDU, a PHY pad, and a tail pad in order.
  • the Viterbi decoder since the PHY layer performs trace back using the last tail information, the Viterbi decoder has a processing delay until the end.
  • the decoder can terminate decoding only after restoring data of the length specified in the VHT-SIG B length field.
  • VHT-SIG B length indicates the length of the A-MPDU and Qword pad included in the PSDU format of FIG. 6.
  • the transmitting end configures the PSDU as follows.
  • L_ampdu_x A-MPDU length of user x (byte unit)
  • L_psdu_x A-MPDU of user x + length of PSDU including MAC padding according to FIG. 6 (in bytes)
  • Ndpbs_x Number of data bits per symbol, value according to user x's MCS (in bits)
  • L_padding_x Length of the MAC pad (byte unit) according to the MAC padding method of FIG. 6 (Qword pad, null delimiter, final MAC pad)
  • a process of performing MAC padding of FIG. 6 in the MAC layer is as follows.
  • Nsym_x Ceiling ((16 + 8 ⁇ L_ampdu_x + 6 * Nes) / Ndpbs_x)
  • Nsym max (Nsym_1, ..., Nsym_n)
  • L_padding_x round ((Nsym ⁇ Ndpbs_x-16-6 * Nes) / 8)-L_ampdu_x
  • L_padding_x specifies the size of the MAC padding to be included for user x.
  • an appropriate padding is inserted according to the size of L_padding_x and the boundary of L_ampdu_x to generate a PSDU for user x.
  • the padding insertion algorithm of the MAC layer is as follows.
  • a null delimiter of 4 bytes is inserted. If less than 3 bytes of space remain, a byte final MAC pad is inserted to complete the creation of the PSDU.
  • Nsym, L_ampdu_x, MCS per user, and PSDU per user are transmitted to the PHY layer through TXVECTOR.
  • Npad_x PHY pads are inserted and 6 * Nes tail pads are inserted according to the following equation.
  • L_qwordinB A-MPDU length in Qword unit in the Qword boundary and transmitted through VHT-SIG B
  • Npad_x Npad_x; PHY pad length in user x in bits
  • Nsym information passed to the receiver via L-SIG transmission duration information
  • Ndata_x Nsym ⁇ Ndbps_x
  • Npad_x (Ndata_x-(16 + 6 * Nes))% 8; PHY Pad (0 ⁇ 7)
  • L_qwordinB Ceiling (L_ampdu_x / 4)
  • the position for replacing the tail pads is determined according to the following conditions.
  • the additional tail pads replace the MAC padding, so the actual user frame, the A-MPDU, is delivered as is.
  • MAC padding is only padding information, not meaningful data, so it does not affect the user's data transmission. If the first null delimiter of the MAC padding is replaced, when using only L-SIG transmission duration and MAC padding, the null delimiter is recognized as an error and the procedure continues to the next null delimiter.
  • the position of replacing the last tail pad is determined by the following equation.
  • the receiving end may distinguish the length of the user frame according to a method of detecting the end of the frame as follows.
  • the size of data transmitted to the MAC layer is determined according to the length of the user frame.
  • an Rx Vector Length which is a length of a user frame transmitted to the MAC layer, is determined by the following equation.
  • Tail position 16 + 32 x L_qwordinB (in bits)
  • Rx vector length round ((Nsym x Ndpbs_x-16-6 * Nes) / 8) (in bytes)
  • Tail position Ndata_x-6
  • the receiver determines the Rx Vector Length, which is the length of a user frame transmitted to the MAC layer, as follows.
  • Rx vector length round ((Nsym ⁇ Ndpbs_x-16-6 * Nes) / 8) (in bytes)
  • Tail position Ndata_x-6
  • FIG. 16 illustrates embodiments of the invention in which the additional tail pad of FIG. 15 is replaced.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating insertion of a PHY pad performed in a PHY layer. If the MAC pad and PHY pad bits are included, both the BCC and LDPC codes must be encoded. Thus the PHY pad is inserted before the scrambler.
  • the decoder of the receiving end receiving the frame generated in this way performs decoding using the length information of the VHT-SIG B field, so that a power saving effect can be obtained in the PHY layer.
  • a PHY pad (0-7 bits) is positioned behind the PSDU as shown in FIG. 17, and then tail bits (6NES bits) are added.
  • the padding bits are added in front of the scrambler and the tail 6 bits are added in front of each encoder.
  • LDPC codes do not have tail bits like 802.11n.
  • each VHT-SIG B is composed of a SIG20 field converted to 20 MHz and a tail bit of 6 bits.
  • the receiving end may increase the probability of error recovery through a repetition code. That is, the decoder of the receiving terminal may improve the error determination value used for the decoder input by repeatedly using the value obtained through decoding.
  • the receiving terminal sets a CCA delay (CCA deferral) using the LSIG-LENGTH transmission duration information and performs L-SIG protection.
  • CCA delay CCA deferral
  • the length and rate information included in the L-SIG field of FIG. 19 designates a transmission duration of the PPDU and, in the case of an OFDM symbol having a long guard interval, specifies the number of symbols.
  • the MAC layer provides a VHT A-MPDU that includes the last byte of each user stream.
  • the same preamble structure and the VHT A-MPDU format are used for single-user (SU) and multi-user (MU) VHT frames. Since A-MPDU is always used at this time, an aggregation bit indicating whether A-MPDU is used is not included in the VHT-SIG field.
  • the PHY layer provides 0-7 bit PHY pads. The PHY pad is located in front of the tail field.
  • the PHY layer of the receiving terminal decodes only the useful data portion and transmits it to the MAC layer.
  • the separator and padding behind the useful data are not decoded and PHY processing is stopped, resulting in power savings.
  • FIG. 20 shows an example of a PPDU format according to another embodiment of the present invention.
  • a null subframe located at the end of the A-MPDU is used as a special padding separator with EOF flag information.
  • the padding null separator including the EOF flag is detected by the MAC layer of the receiver, power saving effect may be obtained by sending an operation stop signal from the MAC layer to the PHY layer.
  • FIG. 21 shows a configuration of a transmitting terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitting terminal 2102 includes a data field generating unit 2104, a signal field generating unit 2106, a data frame generating unit 2108, and a transmitting unit 2110.
  • the data field generator 2104 generates a data field including data (eg, A-MPDU) to be sent to the receiving terminal.
  • the data field may include a service field and a PHY service data unit (PSDU) field, and the PSDU field may include data to be sent to a receiving terminal.
  • PSDU PHY service data unit
  • the data field generator 2104 may generate a PSDU field as described with reference to the embodiment of FIG. 15.
  • the data field generator 2104 first calculates the size of the MAC padding to be added after the data included in the PSDU as follows.
  • Nsym_x Ceiling ((16 + 8 ⁇ L_ampdu_x + 6 * Nes) / Ndpbs_x)
  • Nsym max (Nsym_1, ..., Nsym_n)
  • L_padding_x round ((Nsym ⁇ Ndpbs_x-16-6 * Nes) / 8)-L_ampdu_x
  • a null delimiter of 4 bytes is inserted. If less than 3 bytes of space remain, a byte final MAC pad is inserted to complete the creation of the PSDU.
  • the signal field generator 2106 generates a signal field including information on the data field generated by the data field generator 2104.
  • the signal field may include a length field that designates the size of the data and the Qword pad included in the PSDU field.
  • the signal field may further include a Modulation and Coding Scheme (MCS) field including information on a modulation and coding method of the data field.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the service field may include a CRC bit calculated based on the information included in the signal field.
  • the data frame generator 2108 generates a data frame including the generated data field and the signal field.
  • the transmitter 2110 transmits the data frame generated by the data frame generator 2108 to the receiving terminal.
  • FIG. 22 shows a configuration of a receiving terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving terminal 2202 includes a receiving unit 2204, a decoding unit 2206, and a data obtaining unit 2208.
  • the receiving unit 2204 receives from the transmitting terminal a data frame including a data field including data (eg, A-MPDU) to be sent by the transmitting terminal and a signal field including information on the data field.
  • data eg, A-MPDU
  • the decoding unit 2206 decodes the data frame received by the receiving unit 2204 and outputs a signal field and a data field. Each field included in the signal field and the data field has been described with reference to FIG. 21.
  • the data obtainer 2208 acquires data from the data field by using the signal field output by the decoding 2206.
  • FIG. 23 is a flowchart of a data transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • a data field including data (for example, A-MPDU) to be sent to the receiving terminal is generated (2302).
  • a signal field including information about the generated data field is generated.
  • a data frame including the generated data field and the signal field is generated (2306).
  • the data field includes a service field and a PSDU field
  • the PSDU field includes data to be sent to a receiving terminal.
  • the PSDU field also includes data to be sent to the receiving terminal and a Qword pad, a null delimiter, and a final MAC pad added after the data.
  • the signal field may include a length field that designates the size of data and a Qword pad included in the PSDU field, and a Modulation and Coding Scheme (MCS) field including information on a modulation and coding method of the data field.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the service field may include a CRC bit calculated based on the information included in the signal field.
  • the generated data frame is transmitted to the receiving terminal (2308).
  • 24 is a flowchart of a data receiving method according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitting terminal receives a data frame including a data field including data (eg, A-MPDU) to be sent and a signal field including information on the data field (2402).
  • the received data frame is decoded to output a signal field and a data field included in the data frame (2404).
  • the data field includes a service field and a PSDU field
  • the PSDU field includes data that a transmitting terminal wants to send.
  • the PSDU field also includes data to be sent to the receiving terminal and a Qword pad, a null delimiter, and a final MAC pad added after the data.
  • the signal field may include a length field that designates the size of data and a Qword pad included in the PSDU field, and a Modulation and Coding Scheme (MCS) field including information on a modulation and coding method of the data field.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the service field may include a CRC bit calculated based on the information included in the signal field.

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Abstract

본 발명은 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 MIMO 시스템에서 송신 단말이 수신 단말로 데이터를 송신하는 방법은, 상기 데이터를 포함하는 데이터 필드를 생성하는 단계, 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성하는 단계, 상기 데이터 필드 및 상기 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 단계 및 상기 데이터 프레임을 상기 수신 단말로 송신하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 MIMO를 이용하여 프레임을 전송하는 통신 시스템에서, 전송되는 프레임의 종단을 수신단에 정확하게 알림으로써 수신단에서 보다 효율적으로 프레임을 복원할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＭＩＭＯ 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치
본 발명은 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MIMO 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 랜은 기본적으로 분산 시스템(Distribution System: DS)의 접속점 역할을 하는 액세스 포인트 (Access Point: AP)와, AP가 아닌 다수의 무선 단말(STAtion: STA)로 이루어진 기본 서비스 셋(Basic Service Set: BSS) 모드나, STA로만 구성되는 독립 기본 서비스 셋(Independent BSS: IBSS) 모드를 지원한다. (이하에서는 AP와 STA를 통칭하여 “단말”로 지칭한다.)
무선 랜과 같은 통신 시스템에서는, MAC(Media Access Control) 계층과 PHY(PHYsical) 계층 사이에서는, 프레임(또는 데이터 프레임)과 함께 이 프레임의 길이(length)에 대한 길이 정보가 교환된다. 프레임의 종단을 수신단에 알리기 위해, 송신단의 PHY 계층에서는 프레임의 길이 정보를 갖는 헤더(header)를 프레임에 포함시켜 전송하거나, 프레임의 종단을 가리키는 정보를 포함하는 구분자(delimiter)를 프레임의 종단에 추가한다. 이에 따라 수신단의 PHY 계층에서는, 수신된 프레임에 포함된 길이 정보 또는 특정한 포맷을 갖는 구분자 정보를 이용하여 수신된 프레임의 종단을 파악한다.
무선 랜의 국제 표준인 IEEE 802.11에서는 MAC 계층에서 처리하는 데이터 단위를 MPDU(MAC Protocol Data Unit)로 정의한다. MPDU는 MAC 계층에서 PHY 계층으로 전달되면서 PSDU(PHY Service Data Unit)로 불린다. PSDU와 함께, 프레임의 종단을 파악하기 위한 프레임의 길이 정보가 MAC 계층에서 PHY 계층으로 전달된다. 송신단의 PHY 계층에서는 프레임의 길이 정보를 데이터와 함께 수신단으로 전송한다. 수신단의 PHY 계층의 디코더(decoder)는 수신된 프레임의 PLCP 프리앰블(Preamble)의 시그널 심볼(SIG symbol)에 포함된 길이 정보를 이용하여, PSDU에 포함된 MPDU를 길이 정보에 나타난 길이만큼 복원하고, 복원된 데이터 및 길이 정보를 MAC 계층에 전달한다.
IEEE 802.11와 같은 표준에 의한 통신에서는, 송신단에서 수신단에 길이 정보를 전달하기 위해서 여러 가지 방법을 사용한다. 예를 들어 802.11b에서는 PLCP 헤더가 16비트(bit) 크기의 시간 정보를 포함하고, 802.11a/g에서는 PLCP 프리앰블의 L-SIG 필드가, 프레임의 길이를 바이트(byte) 단위로 나타내는 12비트 크기의 길이 정보를 포함한다. 또한 802.11n에서는 PLCP 프리앰블의 HT-SIG 필드가, MAC 계층의 MPDU 또는 A-MPDU(Aggregated-MPDU)의 길이를 바이트 단위로 나타내는 16비트 크기의 길이 정보를 포함한다.
본 발명은 MIMO를 이용하여 프레임을 전송하는 통신 시스템에서, 전송되는 프레임의 종단을 수신단에 정확하게 알림으로써 수신단에서 보다 효율적으로 프레임을 복원할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 MIMO 시스템에서 송신 단말이 수신 단말로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 포함하는 데이터 필드를 생성하는 단계, 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성하는 단계, 상기 데이터 필드 및 상기 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 단계 및 상기 데이터 프레임을 상기 수신 단말로 송신하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
또한 본 발명은 MIMO 시스템에서 송신 단말로부터 송신된 데이터를 수신 단말이 수신하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 포함하는 데이터 필드 및 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 수신하는 단계, 상기 데이터 프레임을 디코딩하여, 상기 시그널 필드 및 상기 데이터 필드를 출력하는 단계 및 상기 시그널 필드를 이용하여, 상기 데이터 필드로부터 상기 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 MIMO 시스템에서 수신 단말로 데이터를 송신하는 송신 단말에 있어서, 상기 데이터를 포함하는 데이터 필드를 생성하는 데이터 필드 생성부, 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성하는 시그널 필드 생성부, 상기 데이터 필드 및 상기 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 데이터 프레임 생성부 및 상기 데이터 프레임을 상기 수신 단말로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 MIMO 시스템에서 송신 단말로부터 송신된 데이터를 수신하는 수신 단말에 있어서, 상기 데이터를 포함하는 데이터 필드 및 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 수신하는 수신부, 상기 데이터 프레임을 디코딩하여, 상기 시그널 필드 및 상기 데이터 필드를 출력하는 디코딩부 및 상기 시그널 필드를 이용하여, 상기 데이터 필드로부터 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명은 MIMO를 이용하여 프레임을 전송하는 통신 시스템에서, 전송되는 프레임의 종단을 수신단에 정확하게 알림으로써 수신단에서 보다 효율적으로 프레임을 복원할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 전송 지속기간과 프레임 패딩을 이용하여 프레임의 종단을 알리는 방법.
도 2는 본 발명에 의한 전송 지속기간 정보 및 프레임 길이 정보를 이용하여 프레임의 종단을 수신단에 알리는 실시예.
도 3은 본 발명에 의한 전송 지속기간 정보 및 프레임 길이 정보를 이용하여 프레임의 종단을 수신단에 알리는 다른 실시예.
도 4는 본 발명에 의한 데이터 송수신 방법이 적용되는 MU-MIMO의 PPDU 포맷.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 VHT-DATA 필드의 구성.
도 6은 도 5의 VHT-DATA 필드에 포함된 PSDU의 포맷.
도 7은 VHT SIG-B에 PSDU의 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예.
도 8은 서비스 필드를 이용하여 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예.
도 9는 VHT-SIG B 필드와 서비스 필드를 함께 사용하여 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예.
도 10은 패리티 비트(Parity bit)를 이용하여 PSDU 길이 필드를 보호하는 본 발명의 실시예.
도 11은 사용자별 심볼 길이를 수신단에 전달하는 본 발명의 실시예.
도 12는 도 11의 실시예에서 VHT-SIG B 필드를 보호하기 위한 방법.
도 13은 PSDU의 길이 정보를 Qword(4바이트) 단위로 전송하는 본 발명의 실시예.
도 14는 VHT-SIG B 필드에 PSDU 길이 정보만 포함시키는 본 발명의 실시예.
도 15는 MAC 패딩 방식과 길이 지시(length indication) 방식을 결합하여 길이 정보를 나타내는 본 발명의 실시예.
도 16은 도 15의 추가적인 테일 패드가 치환되는 본 발명의 실시예들.
도 17은 PHY 계층에서 수행되는 PHY 패드의 삽입을 설명하기 위한 블록도.
도 18은 VHT-SIG B의 변조 방식 및 대역폭에 따른 데이터 표현 방식.
도 19는 본 발명의 실시예에 의한 PPDU 포맷의 예시.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 의한 PPDU 포맷의 예시.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신 단말의 구성.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 의한 수신 단말의 구성.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터 송신 방법의 흐름도.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터 수신 방법의 흐름도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
IEEE 802.11와 같은 표준에 의한 통신에서는, 송신단에서 수신단에 길이 정보를 전달하기 위해서 여러 가지 방법을 사용한다. 예를 들어 802.11b에서는 PLCP 헤더가 16비트(bit) 크기의 시간 정보를 포함하고, 802.11a/g에서는 PLCP 프리앰블의 L-SIG 필드가, 프레임의 길이를 바이트(byte) 단위로 나타내는 12비트 크기의 길이 정보를 포함한다. 또한 802.11n에서는 PLCP 프리앰블의 HT-SIG 필드가, MAC 계층의 MPDU 또는 A-MPDU(Aggregated-MPDU)의 길이를 바이트 단위로 나타내는 16비트 크기의 길이 정보를 포함한다.
한편, 802.11ac에서는 다수의 안테나를 이용한 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 무선 전송이 사용된다. 802.11ac에서, MIMO는 1:1 전송인 SU-MIMO(Single User-MIMO)와, 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA)를 이용하여 동시에 여러 사용자에게 다중 프레임을 전송하는 MU-MIMO(Multi User-MIMO)로 구분된다. 802.11ac에서, SU-MIMO를 이용할 때는 802.11ac용 SIG 필드에 길이 정보를 포함시킴으로써 수신단에 프레임의 길이를 알릴 수 있다. 하지만 MU-MIMO를 이용할 때는 여러 사용자에게 전달되는 프레임의 길이가 각각 다를 수 있기 때문에, 프레임의 종단을 각 사용자에게 알리기 위한 다른 방법이 필요하다.
MU-MIMO 다운링크 전송구간이 끝나면, 수신 단말들(예를 들면, STAs) 중 응답이 필요한 단말들은 ACK 프로토콜을 송신 단말(예를 들면, AP)에 순차적으로 전송할 수 있다. 이 때 ACK 프로토콜을 전송하는 순서와 전송 기준 시간을 각 수신 단말에 알리기 위해 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 이전에 전송된 프레임을 이용하여 ACK 프로토콜 전송 순서를 각 수신 단말에 알릴 수 있다. 또한 전송 기준 시간을 알리기 위해, MU-MIMO 다운링크 전송구간이 끝나는 시점을 나타내는 전송 지속기간(duration) 정보를 802.11ac용 SIG 필드에 포함시킴으로써, 가장 긴 시간 동안 전송되는 PPDU의 길이를 각 수신 단말에 알릴 수 있다. 이러한 SIG 필드를 이용하는 경우, 어떤 수신 단말이 짧은 길이의 공간 스트림(Spatial Stream)을 할당받은 경우에도, 실제 채널은 가장 긴 공간 스트림동안 전송을 수행하게 되어 채널은 비지(Busy) 상태가 된다. 가장 긴 PPDU를 수신하는 수신 단말의 프레임 수신이 종료되면, 채널은 아이들(idle) 상태가 되고, 그 후 각 수신 단말은 정해진 절차에 따라 ACK 프로토콜을 송신 단말로 전송한다.
구분자를 이용하여 프레임의 종단을 알리는 방법 중 하나는, 전송 지속기간 정보를 통해서 MU-MIMO 전송의 최대 심볼 갯수를 파악하고, 프레임의 마지막 심볼까지 구분자 패딩(delimiter padding), MAC 패딩(MAC padding), PHY 패딩(PHY padding)을 채우는 것이다. MAC 계층에서 PHY계층으로 전달되는 PSDU는 유용 데이터(useful data)와 패딩(padding) 정보로 구성되는데, 구분자 패딩, MAC 패딩은 비유용 데이터(non-useful data)로 분류된다.
도 1은 전송 지속기간과 프레임 패딩을 이용하여 프레임의 종단을 알리는 방법을 나타낸다. 도 1과 같이 송신단에서 프레임 패딩을 이용하여 프레임을 전송하는 경우, 수신단의 PHY 계층에서는 유용 데이터의 길이를 알 수 없다. 따라서 수신단의 PHY 계층의 디코더는 수신된 프레임의 유용 데이터뿐만 아니라, 구분자 패딩, MAC 패딩, 그리고 마지막 심볼의 테일(tail)을 제외한 마지막 PHY 패드 비트(pad bit)까지 복원한다. 여기서 PHY 패드 비트는 7비트 이하의 크기를 가지므로 1 옥텟(octet)을 구성하지 못하므로 버려지고, 복원된 다른 데이터들은 MAC 계층으로 전달된다. 그러나 수신단의 PHY 계층은 RX VECTOR를 통해 유용 데이터의 길이를 MAC 계층으로 전달하지 못한다.
이 때 MAC 계층은 패딩된 MAC 프레임을 전달받게 된다. 따라서 MAC 계층에서는 전달받은 프레임의 마지막 구분자까지 파싱(parsing)해야 프레임의 종단을 파악할 수 있고, 그에 따라 MAC 프레임을 정확히 복원할 수 있다. 이러한 방법에서는 802.11n의 A-MPDU에 적용된 널 구분자(null delimiter)를 이용하여 프레임의 길이를 확장하게 되므로, MAC 프레임에서는 MPDU가 아닌 A-MPDU 만이 반드시 사용되어야 한다.
이와 같이 MIMO, 특히 MU-MIMO를 사용하는 통신 방법에서는 수신단에서 프레임을 보다 효율적으로 복원하기 위해, 전송되는 프레임의 종단을 수신단에 정확하게 알릴 필요가 있다. 본 발명은 MIMO를 사용하는 통신 시스템에서, 전송되는 프레임의 종단을 수신단에 정확하게 알림으로써 수신단에서 보다 효율적으로 프레임을 복원할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
MU-MIMO에서는 여러 사용자에게 서로 다른 길이의 프레임이 동시에 전송되는데, 각 프레임은 빔포밍(beamforming)을 통해 각 사용자의 수신 단말로 전송된다. 이 때 각 수신 단말에 프레임의 종단을 알리기 위해 다음 두 가지 방법이 사용될 수 있다.
첫 번째 방법은 송신단의 PHY 계층에서, 사용자별 SIG 필드 또는 서비스 필드에 길이 필드를 포함시키는 것이다. 두 번째 방법은 전송되는 프레임 중 가장 긴 프레임과 동일한 개수의 OFDM 심볼을 갖도록, MAC 계층에서 나머지 프레임에 패딩 정보를 채우고 PHY 계층으로 전달하는 것이다. 이 때 PHY 계층에서는 각 프레임의 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 SIG 필드에 포함시키며, 수신단의 MAC 계층에서 는 프레임 파싱(frame parsing)을 통해서 수신된 프레임의 종단을 파악할 수 있다.
MU-MIMO 전송 구간에서, 전송(transmission)의 종단과 MU-MIMO 공간 스트림(Spatial Stream)의 종단을 수신단에 알리기 위해, 전송 지속기간(duration)과 프레임 길이 정보를 이용한다. 다중 사용자에게 시그널 필드를 전송할 때, 사용자들에게 공통적으로 필요한 정보는 공통 시그널 필드(common signal field)에 포함되고, 각 사용자별 정보는 전용 시그널 필드(dedicated signal field)에 포함되어 전송된다. 전송 지속기간 정보는 CCA 지연(Clear Channel Assessment deferral)을 위해서 MU-MIMO 전송에 참여하는 모든 단말이 알아야 하는 공통된 정보이므로, 공통 시그널 필드에 포함된다. 한편, 각 프레임의 길이가 서로 다르므로, 프레임 길이 정보는 전용 시그널 필드, 예를 들면 VHT-SIG 필드의 사용자별 정보(Per-user Info)에 포함될 수 있다.
여기서 길이 정보는 1) PSDU의 길이 정보, 2) PSDU를 구성하는 요소 중에서 A-MPDU 혹은 MPDU의 길이 정보, 3) MAC 패딩(Padding) 정보 중 실제 데이터 정보인 A-MPDU 혹은 MPDU의 길이 정보가 될 수 있다. 이러한 길이 정보의 타입은 본 발명의 실시예로서, 길이의 표현 방법에 따라 다양한 정보가 표현될 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 전송 지속기간 정보 및 프레임 길이 정보를 이용하여 프레임의 종단을 수신단에 알리는 실시예를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는 송신단이 프레임을 전송할 때, VHT-SIG 필드에 전송 지속기간 정보와 프레임 길이 정보를 포함시켜 전송한다. 수신단의 PHY 계층에서는 전송 지속기간 정보를 통해 전송 종료 시간(transmission end time)을 파악하고, 이를 MAC 계층에 전달한다. 이 때 PHY 계층에서는 RX-VECTOR 또는 CCA 아이들 이벤트(CCA idle event)를 통해 MAC 계층에 기준 시간(reference time)을 알려주고, MAC 계층에서는 기준 시간 정보를 이용하여 ACK 프로토콜을 송신 단말에 전송할 시간을 계산한다.
또한 수신단의 PHY 계층에서는 길이 정보를 복원하고, 디코더는 복원된 길이 정보를 사용하여 데이터를 복원한다. 이 때 MAC 계층은 RX-VECTOR를 통해서 프레임의 정확한 길이를 알게 되므로, MAC 프로토콜에서 추가적인 구분자 매칭(delimiter matching)이 수행될 필요가 없다.
도 2에 따른 실시예에 의하면, 수신단에서는 길이 정보를 이용하여 프레임의 실제 길이 정보를 알 수 있으므로, PHY 계층에서 지정된 길이만큼만 디코딩을 하고 종료할수 있다. 이에 따라 디코딩에 소요되는 전력 및 시간을 줄일 수 있다. 또한 MAC 계층에서도 구분자 파싱(delimiter parsing)을 수행하지 않으므로 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 전송 지속기간 정보 및 프레임 길이 정보를 이용하여 프레임의 종단을 수신단에 알리는 다른 실시예를 나타내는 도면이다. MU-MIMO 전송구간에서 짧은 스트림(Short Stream)의 전송이 먼저 끝나면 송신단의 전송 파워가 감소한다. 이에 따라 수신단에서 신호 복원 시 수신 파워도 감소하는데, 이 경우 수신단에서는 아직 수신이 끝나지 않은(즉, 더 긴) 신호의 검출(detection)에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 송신단에서는 가장 긴 전송 지속기간을 갖는 프레임을 기준으로, 나머지 프레임들의 공간 스트림을 PHY 패드(PHY Pad)로 채운다. 그 결과, 도 3과 같이 동일한 전송 지속기간을 갖는 프레임이 생성되므로, 송신단에서는 균일한 전력를 이용해서 전송 지속기간 동안 프레임을 전송할 수 있다. 수신단에서는 프레임 길이가 가장 긴 공간 스트림으로부터 안전하게 데이터를 검출할 수 있으며, 길이가 짧은 공간 스트림을 수신하는 수신 단말은 길이 정보를 통해 불필요한 디코딩을 수행하지 않게 된다. 이 때 송신단에서 삽입된 PHY 패드는 수신단에서의 프레임 종단 검출에 영향을 미치지 않는다.
도 4는 본 발명에 의한 데이터 송수신 방법이 적용되는 MU-MIMO의 PPDU 포맷을 나타낸다. 도 4에서 L-STF 필드, L-LTF 필드, L-SIG 필드는 각각 802.11a/g의 그것과 동일하다. 한편, VHT-SIA A 필드는 모든 사용자 프레임에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하며, VHT-SIG B 필드는 각 사용자별로 필요한 정보를 제공한다.
도 4의 VHT-SIG 필드는 SU-MIMO와 MU-MIMO 시스템 모두에서 VHT-SIG A 필드와 VHT-SIG B 필드를 포함한다. VHT-SIG A와 VHT-SIG B 필드는 BPSK로 변조(modulation)되고 긴 가드 인터벌(Long Guard Interval)을 가진다.
VHT-SIG A 필드는 PPDU를 수신하는 모든 단말에게 적용되는 공통 정보를 가진다. 한편 MU-MIMO 시스템에서, VHT-SIG B 필드는 개별 사용자에게 각각 적용되는 정보를 포함하며, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식을 통해 각 사용자에게 전달된다. 동시에 전송되는 다중 사용자는 4명으로 제한될 수 있다.
SU-MIMO와 MU-MIMO 시스템에서 사용되는 VHT-SIG B 필드의 구성은 표 1과 같다.
표 1
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VHT-SIG B는 BPSK 변조에 의해 변조된다. 본 발명의 실시예에서 송신 단말은 데이터 전송 시 주파수 대역을 가변적으로 사용할 수 있다. 그리고 데이터 전송에 적용되는 주파수 대역에 따라 VHT-SIG B에 할당되는 비트 수도 달라진다. 예를 들어 20MHz 모드에서는 VHT-SIG B에 26비트가 할당되고, 20MHz 이상의 모드에서는 채널 본딩(channel bonding)에 의하여 주파수 톤이 추가되므로, 26비트 외에 추가적인 비트가 할당된다. 예를 들어 40MHz 모드에서는 802.11n과 동일하게 54bit가 사용 가능하며, 20MHz로 환산하면 27비트가 사용 가능하다. 80MHz 모드에서는 117bit가 사용 가능하며, 20MHz로 환산하면 29비트가 사용 가능하다.
이처럼 데이터 전송에 사용되는 주파수의 대역폭이 증가함에 따라 전송되는 데이터의 양도 증가하며, 따라서 프레임의 길이를 표현하는 필드의 길이도 증가되어야 한다. L-SIG 필드에서 정의할 수 있는 최대 패킷 전송 지속기간(max packet duration)(5.46ms)을 각 주파수 밴드별로 지원하기 위해서, 밴드 크기의 증가에 따라 DWORD를 정의하는 비트가 추가적으로 요구된다. 표 1은 각 대역폭에 따라 채널 본딩에 의해서 추가적으로 할당되는 비트가 반영된 VHT-SIG B 필드의 구성을 나타낸다.
도 4의 PPDU 포맷에서, VHT-DATA는 사용자 별 변조 및 코딩 방법(Modulation and Coding Scheme: MCS)로 처리된 데이터로서, 서비스 필드, PSDU 필드, 테일(tail) 필드, PHY 패드 필드로 구성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 VHT-DATA 필드의 구성을 나타낸다. 테일 필드는 길이를 지정하는 방법에 따라서 PSDU 필드의 바로 뒤에 오거나, VHT-DATA 필드 전체의 종단에 위치할 수 있다. 후자의 경우 테일 패드의 위치는 심볼의 개수와 Ndbps 값을 이용하여 정확하게 파악될 수 있다.
도 6은 도 5의 VHT-DATA 필드에 포함된 PSDU의 포맷을 나타낸다. 도 6에서, A-MPDU 이후에는 Qword Pad 필드, A-MPDU 널 구분자(Null delimiter), 파이널 MAC 패드(Final MAC pad) 필드가 선택적으로 추가될 수 있다. Qword Pad 필드는 4바이트의 배수만큼의 크기를 갖는다. A-MPDU 널 구분자는 4바이트 바운더리(boundary)에서, 4바이트 단위로 지정된 크기만큼 추가된다. 파이널 MAC 패드는 4바이트가 되지 못한 채 남은 영역을 지정된 크기만큼 바이트 단위로 채운다.
이하에서는 PSDU에 포함된 프레임의 길이를 지정하는 길이 정보의 다양한 표현 방법에 대해서 설명한다.
도 7은 VHT SIG-B에 PSDU의 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 7에서, VHT-SIG B 필드를 통해 사용자별 프레임의 길이를 나타낼 수 있기 때문에, 테일 필드는 PSDU의 바로 뒤에 존재할 수 있다. VHT-SIG B 필드는 BPSK 1/2로 변조되므로 신뢰도가 높으며, 이에 따라 길이 정보의 오류 확률은 낮아진다.
도 8은 서비스 필드를 이용하여 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 8에서, 길이 정보(PSDU length)는 VHT-DATA 필드의 서비스 필드에 포함된다. 이 때 서비스 필드는 16비트에서 32비트로 확장된다.
도 8에 나타난 바와 같이, 서비스 필드는 두 가지 방법으로 구성될 수 있다.
1) Service field = Scrambler Seed(7bit) + Reserved(9bit) + User Length(16bit)
2) Service field = Scrambler Seed(7bit) + User Length(16bit) + CRC(8bit)
길이 정보는 서비스 필드에서 복호 후에 나타나는 정보이므로, DATA 필드의 가장 끝에 위치한다. 서비스 필드가 CRC를 포함하면, CRC 오류가 발생할 때 PHY 계층에서 데이터 처리가 중단되므로, PHY, MAC 계층에서 전력 절감(power saving) 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 VHT-SIG B 필드와 서비스 필드를 함께 사용하여 길이 정보를 지정하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. VHT-SIG B 필드는 크기가 한정되어 있으므로, 오류 검출을 위한 CRC 필드를 포함할 수 없다. BPSK 1/2 변조가 적용될 경우 VHT-SIG B 필드는 24비트 또는 26비트의 크기를 가진다. 도 9와 같이 PSDU 길이 정보가 VHT-SIG B에 포함되는 경우에는 CRC 필드를 서비스 필드에 포함시킴으로써 VHT-SIG B의 오버헤드(overhead)를 줄일 수 있다. 8비트 크기의 CRC 필드는 VHT-SIG B필드의 모든 필드와 서비스 필드의 스크램블러 시드(Scrambler Seed) 필드, 예비(Reserved) 비트에 대해서 적용된다. CRC 필드를 이용하여 각 필드를 보호함으로써 오류 검출 확률을 높이고, PHY 계층에서부터 불필요한 데이터 처리를 방지할 수 있다.
전술한 실시예에서 서비스 필드에 포함되는 CRC 필드는 다음 두 가지 실시예와 같이 적용될 수 있다.
1) MCS, FEC, PSDU 길이, 스크램블러 시드 필드에 CRC를 적용
2) 서비스 필드를 제외한 MCS, FEC, PSDU 길이 필드에 CRC를 적용
도 10은 패리티 비트(Parity bit)를 이용하여 PSDU 길이 필드를 보호하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 10에 나타난 바와 같이, PSDU 길이 필드 뒤에 패리티 비트(1비트)를 추가함으로써 PSDU 길이 필드의 복원 및 검출 시 오류를 줄일 수 있다.
도 11은 사용자별 심볼 길이를 수신단에 전달하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 전술한 실시예와는 달리, 도 11의 실시예에서는 PSDU의 길이가 아니라 PSDU의 일부를 포함한 마지막 심볼까지의 길이에 대한 정보가 전달된다. 이 실시예에서 테일 필드의 위치는 사용자 프레임이 점유한 심볼의 개수에 따라서 달라진다. PSDU가 점유한 마지막 심볼에 속한 PHY 패드 필드가 0~7비트의 크기를 갖도록 하기 위해, MAC 패드 필드가 바이트 단위로 패딩된다.(도 6 참조) 본 실시예와 같이 길이 정보를 심볼 단위로 전송하는 경우, VHT-SIG B 필드에 존재하는 예비 비트(reserved bit)는 다른 용도로 이용될 수 있다. 한편, 도 11과 같이 MAC 패드 필드가 포함되는 경우, PSDU가 수신단의 MAC 계층으로 전달된 후 MAC 패드 필드에 포함된 정보가 파싱되어야 하므로 오버헤드(overhead)가 발생할 수 있다.
도 12는 도 11의 실시예에서 VHT-SIG B 필드를 보호하기 위한 방법을 나타낸다. 도 12와 같이, 송신단에서는 서비스 필드에 CRC 필드를 포함시킨다. 이 때 CRC 필드는 VHT-SIG B(단, 테일 필드 제외)에 기반하여 계산되어 서비스 필드의 MSB 8비트에 삽입된다. 즉, CRC 필드 계산 시에 스크램블러 시드 필드는 고려되지 않는다. 서비스 필드와 PSDU는 802.11n과 같은 방식으로 스크램블 될 수 있다.
이렇게 계산된 CRC 필드는 VHT-SIG B 필드를 보호하는 효과뿐만 아니라, 스크램블러의 초기 상태를 보호하는 효과도 갖는다. 만약 스크램블러 시드 필드까지 고려하여 CRC 필드를 계산한다면, 스크램블러의 초기 상태에 오류가 존재하는 경우,디스크램블(descramble) 이후 CRC 필드에 오류가 생기게 된다. 이에 따라 VHT-SIG B 필드에 대한 CRC 체크도 실패하게 된다. 따라서 전술한 바와 같이 계산된 CRC 필드는 스크램블러의 오류도 검출하는 효과를 갖는다.
참고로 VHT-SIG B 필드의 길이 필드에 의해서 계산되는 옥텟(octets)의 수는 L-SIG 길이와 VHT-SIG B 필드의 MCS 필드에 의해서 계산되는 옥텟의 수보다 3옥텟 이상 클 수 없다.
도 13은 PSDU의 길이 정보를 Qword(4바이트) 단위로 전송하는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 12의 실시예에서는 PSDU의 길이 정보를 바이트나 심볼 단위가 아닌 Qword(4바이트) 단위로 전송한다. 이처럼 길이 정보를 Qword 단위로 전송하면, 길이 필드의 크기가 바이트 단위로 전송할 때보다 2비트 작아진다. 여기서 PSDU는 도 6의 실시예에서와 같이 A-MPDU에 Qword 패드 필드만 추가되는 형태를 갖는다. 본 실시예에 의하면, 마지막 Qword는 3바이트 이하의 값을 갖게 된다. 따라서 수신단의 MAC 계층에서는 A-MPDU를 파싱할 때 마지막 Qword를 파싱하지 않아도 되므로 도 11의 실시예에 비해 오버헤드가 감소한다.
도 14는 VHT-SIG B 필드에 PSDU 길이 정보만 포함시키는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 14의 실시예에서는 26비트 크기의 VHT-SIG B 필드에 PSDU 길이 필드, CRC 필드 및 테일 필드만 포함된다. 본 실시예에서 PSDU는 바이트 단위의 길이를 갖는 A-MPDU이거나, Qword 단위의 길이를 갖는 (A-MPDU + Qword 패드)일 수 있다. 본 실시예에서도 CRC 필드에 의해 PSDU 길이 필드가 보호될 수 있다.
이하에서는 도 15를 통해, 도 4의 L-SIG 전송 지속기간 필드와 도 6의 MAC 패딩 방식을 이용하여 프레임의 종단을 나타내는 방법을 설명한다. 또한 도 11의 실시예를 통해 설명된 Qword 바운더리를 갖는 길이 정보를 이용하여 각 사용자별 길이 지시(length indication)를 결합하는 방법도 도 15를 통해 함께 설명한다.
도 15는 MAC 패딩 방식과 길이 지시(length indication) 방식을 결합하여 길이 정보를 나타내는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 15와 같이 두 방법을 결합하는 경우, 1개 테일 필드를 이용하는 방법과 2개 테일 필드를 이용하는 방법이 적용될 수 있다.
도 15의 하단부에 도시된 프레임과 같이 테일 필드의 개수가 하나인 경우, VHT DATA 필드는 서비스, PSDU, PHY 패드, 테일 패드를 순서대로 포함한다. 이 경우 PHY 계층에서는 가장 마지막의 테일 정보를 이용하여 역추적(trace back)을 수행하므로, 비터비 디코더(Viterbi decoder)는 마지막까지 처리 지연을 갖게 된다. 또한 디코더는 VHT-SIG B 길이 필드에 지정된 길이 만큼의 데이터를 복원한 후에만 디코딩을 종료할 수 있다. PHY 계층에서 VHT-SIG B 길이 필드에 지정된 길이만큼 디코딩된 데이터는 MAC 계층으로 전달되는데, 수신된 프레임의 길이는 Ceiling(A-MPDU_Length/4)*4의 크기를 가진다.(여기서 Ceiling()은 Ceiling 함수를 의미함) 이때 VHT-SIG B 길이는 도 6의 PSDU 포맷에 포함된 A-MPDU와 Qword 패드의 길이를 나타낸다.
도 15의 상단부에 도시된 프레임과 같이 추가적인 테일 필드가 존재하는 경우, 수신단에서 길이 필드를 이용하여 프레임을 디코딩할 때 Qword 바운더리에 테일 필드를 추가함으로써 BCC 디코더에서 역추적 길이(trace back length)만큼의 지연(delay)이 제거된다. 따라서 디코더의 디코딩이 보다 빠르게 종료되는 장점이 있다. PHY 계층에서 MAC 계층으로 데이터가 전달될 때, 역추적 길이만큼 빠르게 MAC 계층으로 데이터가 전달될 수 있고, 그에 따라 MAC 계층에서는 프레임 처리 시간 면에서 이득을 갖게 된다.
한편 사용자별 길이 정보를 이용하지 않고 L-SIG 전송 지속기간과 MAC 패딩 정보만을 이용하여 프레임을 전달하는 경우에는, MAC 패딩을 포함한 PSDU가 모두 수신단의 MAC 계층으로 전달된다. 따라서 MAC 계층에서는 MAC 패딩에 대해서도 파싱을 수행하게 되어 오버헤드가 발생한다.
도 15의 실시예에서, 송신단은 다음과 같이 PSDU를 구성한다.
1) L_ampdu_x : user x의 A-MPDU길이(바이트 단위)
2) L_psdu_x: user x의 A-MPDU + 도 6에 따른 MAC 패딩이 포함된 PSDU의 길이(바이트 단위)
3) Ndpbs_x: 심볼 당 데이터 비트의 수, user x의 MCS에 따른 값(비트 단위)
4) Nsym : 심볼 개수
5) L_padding_x : 도 6의 MAC 패딩 방식에 따른 MAC 패드의 길이(바이트 단위)(Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter), 파이널 MAC 패드(Final MAC pad))
6) Nes: BCC 인코더의 개수
7) n개의 사용자 프레임
한편, MAC 계층에서 도 6의 MAC 패딩을 수행하는 과정은 다음과 같다.
1) Nsym_x = Ceiling((16+8 × L_ampdu_x + 6*Nes)/Ndpbs_x)
2) Nsym=max(Nsym_1, ..., Nsym_n)
3) L_padding_x = round((Nsym × Ndpbs_x - 16 - 6*Nes)/8) - L_ampdu_x
여기서 L_padding_x는 사용자 x를 위해 포함시켜야 할 MAC 패딩의 크기를 지정한다. 위 과정에서는, L_padding_x의 크기 및 L_ampdu_x의 바운더리에 따라서 적절한 패딩을 삽입하여 사용자 x를 위한 PSDU를 생성한다.
한편, MAC 계층의 패딩 삽입 알고리즘은 다음과 같다.
If( Ceiling(L_ampdu_x/4)*4 <= (L_ampdu_x+L_padding_x)
Qword 패드를 삽입함
Else
L_padding_x 바이트의 파이널 MAC 패드를 삽입하고 PSDU생성 완료
남은 패딩 공간이 4바이트보다 크거나 같을 경우에는 4바이트 단위의 널 구분자를 삽입한다. 또한 3바이트 이하의 공간이 남은 경우에는 바이트 파이널 MAC 패드를 삽입하고 PSDU의 생성을 완료한다.
송신단의 MAC 계층에서는 PHY 계층로 Nsym, L_ampdu_x, MCS per user, PSDU per user를 TXVECTOR를 통해서 전송한다. 그리고 송신단의 PHY 계층에서는 다음 식의 결과에 따라서 Npad_x만큼의 PHY 패드를 삽입하고 6*Nes 크기의 테일 패드를 삽입한다.
L_qwordinB : Qword 바운더리에서 A-MPDU 길이를 Qword 단위로 나타낸 값이며 VHT-SIG B를 통해서 전달됨
Npad_x ; user x의 PHY 패드 길이(비트 단위)
Nsym = L-SIG 전송 지속기간 정보를 통해 수신단에 전달되는 정보
Ndata_x = Nsym × Ndbps_x
Npad_x = (Ndata_x - (16 + 6*Nes)) % 8 ; PHY Pad(0~7)
L_qwordinB = Ceiling(L_ampdu_x/4)
추가적인 테일 패드가 필요한 경우에는 다음 조건에 따라서 테일 패드를 치환하는 위치가 결정된다.
If(L_psdu_x >= L_qwordinB*4)
First tail position = N_pos_first_tail = 16 + 32 × L_qwordinB
Else
Do nothing
추가적인 테일 패드는 MAC 패딩을 치환하므로 실제 사용자 프레임인 A-MPDU는 그대로 전달된다. MAC 패딩은 의미있는 데이터가 아니라 단지 패딩 정보이므로 사용자의 데이터 전송에는 영향을 미치지 않는다. MAC 패딩의 첫번째 널 구분자의 앞부분이 치환되는 경우, L-SIG 전송 지속기간과 MAC 패딩만을 이용할 때 널 구분자는 오류로 인식되고 다음 널 구분자까지 계속해서 절차가 진행된다.
마지막 테일 패드를 치환하는 위치는 다음 식에 의해서 결정된다.
Second tail position = N_pos_second_tail = Ndata_x - 6*Nes
수신단에서는 프레임의 종단을 검출하는 방식에 따라서 다음과 같이 사용자 프레임의 길이를 구분할 수 있다. 여기서, 사용자 프레임의 길이에 따라서 MAC 계층으로 전달되는 데이터의 크기가 결정된다.
사용자별 VHT-SIG B 길이 정보를 이용하는 수신 단말에서는 다음과 같은 식에 의해서 MAC 계층으로 전달되는 사용자 프레임의 길이인 Rx Vector Length가 결정된다.
If (L_psdu_x >= L_qwordinB*4)
Rx vector length = L_qwordinB*4 (바이트 단위)
Tail position = 16 + 32 x L_qwordinB (비트 단위)
Else
Rx vector length = round((Nsym x Ndpbs_x - 16 - 6*Nes)/8) (바이트 단위)
Tail position = Ndata_x - 6
L-SIG 전송 지속기간에 MAC 패딩이 적용될 때 수신단에서는 다음과 같은 식에 의해서 MAC 계층으로 전달되는 사용자 프레임의 길이인 Rx Vector Length가 결정된다.
Rx vector length = round((Nsym × Ndpbs_x - 16 - 6*Nes)/8) (바이트 단위)
Tail position = Ndata_x - 6
도 16은 도 15의 추가적인 테일 패드가 치환되는 본 발명의 실시예들을 나타낸다.
도 17은 PHY 계층에서 수행되는 PHY 패드의 삽입을 설명하기 위한 블록도이다. MAC 패드와 PHY 패드 비트를 포함할 경우 BCC와 LDPC 부호 모두 인코딩되어야 한다. 따라서 PHY 패드는 스크램블러 이전에 삽입된다. 이렇게 생성된 프레임을 수신한 수신단의 복호기는 VHT-SIG B 필드의 길이 정보를 이용하여 디코딩을 수행하므로, PHY 계층에서는 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
BCC를 이용한 인코딩 시에는 도 17과 같이 PSDU 뒤에 PHY 패드(0-7 비트)가 위치하고, 그 후 테일 비트(6NES 비트)가 추가된다. 패딩 비트는 스크램블러의 앞에 추가되고, 각 인코더의 앞에서 테일 6비트가 추가된다. LDPC 부호는 802.11n과 마찬가지로 테일 비트를 갖지 않는다.
도 18은 VHT-SIG B의 변조 방식 및 대역폭에 따른 데이터 표현 방식을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 송신 단말은 데이터 전송 시 주파수 대역을 가변적으로 사용할 수 있다. 도 18에는 전송 시 적용되는 주파수 대역이 20Mhz, 40Mhz, 80Mhz 일 때의 VHT-SIG B 필드 구성이 각각 나타나 있다. 도 18에서 각각의 VHT-SIG B는 20Mhz로 환산된 SIG20 필드와 6비트 크기의 테일 비트로 구성된다.
도 18과 같이 40Mhz, 80Mhz 모드에서는 테일 필드를 포함한 VHT-SIG B 필드의 정보를 반복한다. 도 18에는 도시되지 않았으나, 주파수가 160MHz일 경우에는 80MHz의 VHT-SIG B를 두 번 반복한다.
40Mhz, 80Mhz 모드에서 VHT-SIG B 필드가 반복됨에 따라, 수신단에서는 반복 코드(repetition code)를 통해 에러 복원 확률을 높일 수 있다. 즉, 수신 단말의 디코더는 디코딩을 통해 얻은 값을 반복적으로 사용함으로써, 디코더 입력에 사용되는 에러 판정 값을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 의한 PPDU 포맷의 예시를 나타낸다. 도 19와 같이, 수신 단말은 LSIG-LENGTH 전송 지속기간 정보를 이용하여 CCA 지연(CCA deferral)을 설정하고 L-SIG 보호(Protection)를 수행한다. 도 19의 L-SIG 필드에 포함된 길이 및 레이트(rate) 정보는 PPDU의 전송 지속기간을 지정하며, 긴 가드 인터벌(Long Guard Interval)을 갖는 OFDM 심볼의 경우에는 심볼의 개수를 지정한다.
MAC 계층에서는 각각의 사용자 스트림의 마지막 바이트까지 포함되는 VHT A-MPDU를 제공한다. 단일 사용자(SU)와 다중 사용자(MU) VHT 프레임에는 동일한 프리앰블 구조 및 VHT A-MPDU 포맷이 사용된다. 이 때 항상 A-MPDU가 사용되므로 A-MPDU의 사용 여부를 나타내는 어그리게이션(aggregation) 비트는 VHT-SIG 필드에 포함되지 않는다. PHY 계층에서는 0~7비트의 PHY 패드를 제공한다. PHY 패드는 테일 필드의 앞에 위치한다.
VHT-SIG B에 포함된 DWORD 길이를 이용하여, 수신 단말의 PHY 계층에서는 유용 데이터 부분만 디코딩한 후 MAC 계층으로 전달한다. 그리고 유용 데이터 뒤의 구분자 및 패딩 부분은 디코딩되지 않고 PHY 프로세싱이 중단되므로 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 의한 PPDU 포맷의 예시를 나타낸다.
도 19와 같은 VHT-SIG B의 길이 필드를 이용하면 PHY 계층에서 전력 절감 효과를 얻을 수 있다. 한편, 도 20과 같은 PPDU 포맷을 이용하면 MAC 계층에서도 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 20에서, A-MPDU의 끝에 위치한 널 서브프레임(NULL subframe)은 EOF 플래그 정보를 갖는 특별한 패딩용 구분자로 사용된다. 수신단의 MAC 계층에서 EOF 플래그가 포함된 패딩용 널 구분자를 감지한 경우, MAC 계층에서 PHY 계층으로 동작 정지 신호를 보냄으로써 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신 단말의 구성을 나타낸다.
송신 단말(2102)은 데이터 필드 생성부(2104), 시그널 필드 생성부(2106), 데이터 프레임 생성부(2108), 송신부(2110)를 포함한다. 데이터 필드 생성부(2104)는 수신 단말로 보내고자 하는 데이터(예를 들면, A-MPDU)를 포함하는 데이터 필드를 생성한다. 여기서 데이터 필드는 서비스 필드 및 PSDU(PHY Service Data Unit) 필드를 포함하고, PSDU 필드는 수신 단말로 보내고자 하는 데이터를 포함할 수 있다.
데이터 필드 생성부(2104)는 도 15의 실시예를 통해 설명한 바와 같이 PSDU 필드를 생성할 수 있다. 데이터 필드 생성부(2104)는 먼저 PSDU에 포함되는 데이터의 뒤에 추가될 MAC 패딩의 크기를 다음과 같이 계산한다.
1) Nsym_x = Ceiling((16+8 × L_ampdu_x + 6*Nes)/Ndpbs_x)
2) Nsym=max(Nsym_1, ..., Nsym_n)
3) L_padding_x = round((Nsym × Ndpbs_x - 16 - 6*Nes)/8) - L_ampdu_x
그 후 다음과 같이 MAC 패딩의 크기에 따라, Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter) 및 파이널(Final) MAC 패드를 데이터 뒤에 추가한다.
If( Ceiling(L_ampdu_x/4)*4 <= (L_ampdu_x+L_padding_x)
Qword 패드를 삽입함
Else
L_padding_x 바이트의 파이널 MAC 패드를 삽입하고 PSDU생성 완료
남은 패딩 공간이 4바이트보다 크거나 같을 경우에는 4바이트 단위의 널 구분자를 삽입한다. 또한 3바이트 이하의 공간이 남은 경우에는 바이트 파이널 MAC 패드를 삽입하고 PSDU의 생성을 완료한다.
시그널 필드 생성부(2106)는 데이터 필드 생성부(2104)에 의해 생성된 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성한다. 여기서 시그널 필드는 PSDU 필드에 포함된 데이터 및 Qword 패드의 크기를 지정하는 길이 필드를 포함할 수 있다. 또한 시그널 필드는 데이터 필드의 변조 및 코딩 방법에 대한 정보를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 필드를 더 포함할 수 있다. 또한 서비스 필드는 시그널 필드에 포함된 정보에 기반하여 계산된 CRC 비트를 포함할 수 있다.
데이터 프레임 생성부(2108)는 생성된 데이터 필드 및 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성한다. 송신부(2110)는 데이터 프레임 생성부(2108)에 의해 생성된 데이터 프레임을 수신 단말로 송신한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 의한 수신 단말의 구성을 나타낸다.
수신 단말(2202)은 수신부(2204), 디코딩부(2206), 데이터 획득부(2208)를 포함한다. 수신부(2204)는 송신 단말에서 보내고자 하는 데이터(예를 들면, A-MPDU)를 포함하는 데이터 필드 및 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 송신 단말로부터 수신한다.
디코딩부(2206)는 수신부(2204)에 의해 수신된 데이터 프레임을 디코딩하여, 시그널 필드 및 데이터 필드를 출력한다. 시그널 필드 및 데이터 필드에 포함되는 각 필드는 도 21을 통해 설명한 바와 같다.
데이터 획득부(2208)는 디코딩(2206)에 의해 출력된 시그널 필드를 이용하여, 데이터 필드로부터 데이터를 획득한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터 송신 방법의 흐름도이다.
먼저 수신 단말로 보낼 데이터(예를 들면, A-MPDU)를 포함하는 데이터 필드를 생성한다(2302). 그리고 생성된 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성한다(2304). 그 후 생성된 데이터 필드 및 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성한다(2306).
여기서 데이터 필드는 서비스 필드 및 PSDU 필드를 포함하고, PSDU 필드는 수신 단말로 보낼 데이터를 포함한다. 또한 PSDU 필드는 수신 단말로 보낼 데이터 및 이 데이터 뒤에 추가되는 Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter) 및 파이널(Final) MAC 패드를 포함한다. 또한 시그널 필드는 PSDU 필드에 포함된 데이터 및 Qword 패드의 크기를 지정하는 길이 필드와, 데이터 필드의 변조 및 코딩 방법에 대한 정보를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 필드를 포함할 수 있다. 또한 서비스 필드는 시그널 필드에 포함된 정보에 기반하여 계산된 CRC 비트를 포함할 수 있다.
마지막으로, 생성된 데이터 프레임을 수신 단말로 송신한다(2308).
도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터 수신 방법의 흐름도이다.
먼저 송신 단말이 보내고자 하는 데이터(예를 들면, A-MPDU)를 포함하는 데이터 필드 및 이 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 수신한다(2402). 그리고 수신된 데이터 프레임을 디코딩하여, 데이터 프레임에 포함된 시그널 필드 및 데이터 필드를 출력한다(2404).
여기서 데이터 필드는 서비스 필드 및 PSDU 필드를 포함하고, PSDU 필드는 송신 단말이 보내내고자 하는 데이터를 포함한다. 또한 PSDU 필드는 수신 단말로 보낼 데이터 및 이 데이터 뒤에 추가되는 Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter) 및 파이널(Final) MAC 패드를 포함한다. 또한 시그널 필드는 PSDU 필드에 포함된 데이터 및 Qword 패드의 크기를 지정하는 길이 필드와, 데이터 필드의 변조 및 코딩 방법에 대한 정보를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 필드를 포함할 수 있다. 또한 서비스 필드는 시그널 필드에 포함된 정보에 기반하여 계산된 CRC 비트를 포함할 수 있다.
마지막으로, 출력된 시그널 필드를 이용하여, 데이터 필드로부터 데이터를 획득한다(2406).
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (14)

  1. MIMO 시스템에서 송신 단말이 수신 단말로 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    상기 데이터를 포함하는 데이터 필드를 생성하는 단계;
    상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성하는 단계;
    상기 데이터 필드 및 상기 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 단계; 및
    상기 데이터 프레임을 상기 수신 단말로 송신하는 단계를
    포함하는 데이터 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 필드는
    서비스 필드 및 PSDU 필드를 포함하고,
    상기 PSDU 필드는 상기 데이터를 포함하는
    데이터 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 필드를 생성하는 단계는
    상기 데이터 뒤에 추가될 MAC 패딩의 크기를 계산하는 단계; 및
    상기 MAC 패딩의 크기에 따라, Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter) 및 파이널(Final) MAC 패드를 상기 데이터 뒤에 추가하여 상기 PSDU 필드를 생성하는 단계를
    포함하는 데이터 송신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시그널 필드는
    상기 데이터 및 상기 Qword 패드의 크기를 지정하는 길이 필드를 포함하는
    데이터 송신 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 서비스 필드는
    상기 시그널 필드에 포함된 정보에 기반하여 계산된 CRC 비트를 포함하는
    데이터 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시그널 필드는
    상기 데이터 필드의 변조 및 코딩 방법에 대한 정보를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 필드를 포함하는
    데이터 송신 방법.
  7. MIMO 시스템에서 송신 단말로부터 송신된 데이터를 수신 단말이 수신하는 방법에 있어서,
    상기 데이터를 포함하는 데이터 필드 및 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 수신하는 단계;
    상기 데이터 프레임을 디코딩하여, 상기 시그널 필드 및 상기 데이터 필드를 출력하는 단계; 및
    상기 시그널 필드를 이용하여, 상기 데이터 필드로부터 상기 데이터를 획득하는 단계를
    포함하는 데이터 수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 필드는
    서비스 필드 및 PSDU 필드를 포함하고,
    상기 PSDU 필드는 상기 데이터를 포함하는
    데이터 수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PSDU 필드는
    상기 데이터 뒤에 추가된 Qword 패드, 널 구분자(Null delimiter) 및 파이널(Final) MAC 패드를 더 포함하는
    데이터 수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시그널 필드는
    상기 데이터 및 상기 Qword 패드의 크기를 지정하는 길이 필드를 포함하는
    데이터 수신 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 서비스 필드는
    상기 시그널 필드에 포함된 정보에 기반하여 계산된 CRC 비트를 포함하는
    데이터 수신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 시그널 필드는
    상기 데이터 필드의 변조 및 코딩 방법에 대한 정보를 포함하는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 필드를 포함하는
    데이터 수신 방법.
  13. MIMO 시스템에서 수신 단말로 데이터를 송신하는 송신 단말에 있어서,
    상기 데이터를 포함하는 데이터 필드를 생성하는 데이터 필드 생성부;
    상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드를 생성하는 시그널 필드 생성부;
    상기 데이터 필드 및 상기 시그널 필드를 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 데이터 프레임 생성부; 및
    상기 데이터 프레임을 상기 수신 단말로 송신하는 송신부를
    포함하는 송신 단말.
  14. MIMO 시스템에서 송신 단말로부터 송신된 데이터를 수신하는 수신 단말에 있어서,
    상기 데이터를 포함하는 데이터 필드 및 상기 데이터 필드에 대한 정보를 포함하는 시그널 필드가 포함된 데이터 프레임을 수신하는 수신부;
    상기 데이터 프레임을 디코딩하여, 상기 시그널 필드 및 상기 데이터 필드를 출력하는 디코딩부; 및
    상기 시그널 필드를 이용하여, 상기 데이터 필드로부터 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를
    포함하는 수신 단말.
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