WO2013077652A1 - 무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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Abstract

무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법이 제공된다. 상기 방법은 NDP(Null Data Packet)을 전송할 것을 알리는 NDPA(NDP Announcement) 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 수신하고, 상기 NDP를 상기 AP로부터 수신하고, 상기 NDP를 기반으로 채널 상태 정보를 생성하고 및 상기 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 상기 AP로 전송하는 것을 포함한다. 상기 NDPA 프레임, 상기 NDP 및 상기 피드백 프레임은 1GHz 이하 주파수 대역의 1MHz 채널을 통해 전송된다. 상기 채널 상태 정보는 상기 1MHz 채널에 대한 정보이다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법 및 이를 지원하는 장치

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선랜 시스템에서 채널 사운딩을 수행하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

HT(High Throughput) 및 VHT(High Throughput)을 지원하는 기존 무선랜 시스템은 2GHz 및/또는 5GHz 대역의 20/40/80/160/80+80 MHz 대역폭을 사용한 것과 달리 1GHz 이하 대역에서 운용될 수 있는 무선랜 시스템이 제안되고 있다. 1GHz 이하 대역에서 무선랜 시스템이 운용되면, 기존 무선랜 시스템에 비하여 상당히 좁은 대역폭의 채널이 사용된다. 이에 따라 서비스 커버리지(service coverage)가 기존에 비해 보다 확장될 수 있다.

한편, 무선랜 시스템 운용의 기반이 되는 주파수 대역이 변경되는 경우, 변경된 물리 계층의 특성에 적합한 물리 계층 데이터 유닛의 포맷이 제안될 필요가 있다. 또한, 변경된 채널 대역에서의 채널 상태 정보를 피드백하도록 지원할 수 있는 채널 사운딩 방법이 제안될 것이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무선랜 시스템에서 채널 사운딩 방법과 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법이 제공된다. 상기 방법은 NDP(Null Data Packet)을 전송할 것을 알리는 NDPA(NDP Announcement) 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 수신하고, 상기 NDP를 상기 AP로부터 수신하고, 상기 NDP를 기반으로 채널 상태 정보를 생성하고 및 상기 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 상기 AP로 전송하는 것을 포함한다. 상기 NDPA 프레임, 상기 NDP 및 상기 피드백 프레임은 1GHz 이하 주파수 대역의 1MHz 채널을 통해 전송된다. 상기 채널 상태 정보는 상기 1MHz 채널에 대한 정보이다.

상기 채널 상태 정보는 채널 정보 제어 필드 및 채널 정보 필드를 포함할 수 있다. 상기 채널 정보 제어 필드는 서브캐리어 그룹핑을 지시하는 그룹핑 서브 필드를 포함할 수 있다. 상기 채널 정보 필드는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬(beamforming feedback matrix)을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 상기 그룹핑 서브 필드에 의해 지시되는 서브캐리어 그룹핑에 의해 결정될 수 있다.

상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 1임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 24개일 수 있다. 각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 24개의 서브캐리어 각각에 대해 계산될 수 있다.

상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 2임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 12개일 수 있다. 각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 12개의 서브캐리어 각각에 대해 계산될 수 있다.

상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 1임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 6개일 수 있다. 각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 6개의 서브캐리어 각각에 대해 계산될 수 있다.

상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 8임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브 캐리어 개수는 4개일 수 있다. 각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 4개 서브캐리어 각각에 대해 계산될 수 있다.

상기 1MHz 채널은 복수의 서브 밴드로 나뉘어질 수 있다. 상기 채널 상태 정보는 각 서브 밴드의 서브 캐리어에 적용된 서브 캐리어 그룹핑을 지시하는 복수의 그룹핑 서브 필드를 포함할 수 있다.

상기 채널 상태 정보는 채널 정보 필드를 더 포함할 수 있다. 상기 채널 정보 필드는 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어에 맵핑되는 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬을 포함할 수 있다. 상기 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어의 개수는 해당하는 그룹핑 서브 필드에 의해 지시되는 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도에 의해 결정될 수 있다.

각 그룹핑 서브 필드는 해당하는 서브 밴드의 주파수 선택성(frequency selectivity)이 클수록 상기 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어의 개수가 많도록 설정될 수 있다.

상기 1MHz 채널 대역폭을 통한 상기 전송은 32개 서브 캐리어를 통해 수행될 수 있다.

상기 32개 서브 캐리어들 중 서브캐리어 인덱스 -7 및 7에 해당하는 서브캐리어에 파일럿이 삽입될 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 채널 사운딩을 수행하는 무선장치가 제공된다. 상기 무선장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver) 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 NDP(Null Data Packet)을 전송할 것을 알리는 NDPA(NDP Announcement) 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 수신하고, 상기 NDP를 상기 AP로부터 수신하고, 상기 NDP를 기반으로 채널 상태 정보를 생성하고 및 상기 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 상기 AP로 전송하도록 설정된다. 상기 NDPA 프레임, 상기 NDP 및 상기 피드백 프레임은 1GHz 이하 주파수 대역의 1MHz 채널을 통해 전송된다. 상기 채널 상태 정보는 상기 1MHz 채널에 대한 정보이다.


본 발명은 1GHz 이하 대역에서 1MHz 채널 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템에 적용될 수 있는 물리계층 데이터 유닛과 채널 사운딩 방법을 제공한다. 기존 무선랜 시스템에 비해 좁은 대역폭을 통해 무선 신호를 송수신 하는 차세대 무선랜 시스템의 물리계층 특성을 반영한 피드백 복잡도가 낮은 채널 사운딩 절차가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 채널 사운딩 방법은 1MHz 채널 대역폭 내 복수의 서브 밴드의 주파수 선택성(frequency selectivity)을 반영한 채널 상태 정보를 피드백하여줄 수 있다. 이를 통해 주파수 선택성이 낮은 서브 밴드에 대해서는 보다 압축된 피드백 관련 정보가 제공될 수 있으며, 주파수 선택성이 높은 서브 밴드에 대해서는 상대적으로 정확도가 높은 피드백 관련 정보가 제공될 수 있다. 이를 통해 피드백 복잡도와 채널 상태 정보의 정확도 사이의 최적화가 이루어져 효율적인 채널 사운딩 방법이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 5는VHT 무선랜 시스템에서 NDP를 이용한 채널 사운딩 방법을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 1GHz 이하 대역을 통한 전송을 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 1GHz 이하 대역에서 1MHz 대역폭 전송을 위한 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 심볼 반복이 적용된 적어도 하나의 LTF의 OFDM심볼 구조의 예시를 나타내는 도면이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 NDP 포맷의 예시를 나타내는 블록도이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어 선택의 일례를 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다

인프라스트럭쳐(infrastructure) BSS는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(non-AP STA1(21), non-AP STA2(22), non-AP STA3(23), non-AP STA4(24), non-AP STAa(30)), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point, 10) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP가 BSS의 비AP STA들을 관리한다.

반면, 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)는 애드-혹(Ad-Hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.

비AP STA는 AP가 아닌 STA로, 비 AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 user 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 비 AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.

AP는 해당 AP에게 결합된(Associated) STA을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 사이트 제어기 또는 관리 STA 등으로 불릴 수도 있다.

도 1에 도시된 BSS를 포함하는 복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 시스템(Distribution System; DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)라 한다. ESS에 포함되는 AP 및/또는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS에서 STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 “listen before talk” 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)한다. 센싱 결과, 만일 매체가 휴지 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 접근을 위한 지연 기간을 설정하여 기다린다.

CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.

DCF와 함께 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 DCF와 폴링(pollilng) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 패킷을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 패킷을 제공하기 위한 접속 방식을 경쟁 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. HCF는 무선랜의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.

무선 통신 시스템에서는 무선 매체의 특성 상 STA의 전원이 켜지고 동작을 시작할 때 네트워크의 존재를 바로 알 수 없다. 따라서, 어떠한 타입의 STA이든 네트워크에 접속을 하기 위해서는 네트워크 발견(network discovery) 과정을 수행하여야 한다. 네트워크 발견 과정을 통하여 네트워크를 발견한 STA은 네트워크 선택 과정을 통하여 가입할 네트워크를 선택한다. 그 후, 선택한 네트워크에 가입하여 전송단/수신단에서 이루어지는 데이터 교환 동작을 수행한다.

무선랜 시스템에서 네트워크 발견 과정은 스캐닝 절차(scanning procedure)로 구현된다. 스캐닝 절차는 수동 스캐닝(passive scanning) 및 능동 스캐닝(active scanning)으로 나뉘어진다. 수동 스캐닝은 AP가 주기적으로 브로드캐스트(broadcast)하는 비콘 프레임(beacon frame)을 기반으로 이루어 진다. 일반적으로 무선랜의 AP는 비콘 프레임을 특정 인터벌(interval)(예를 들어 100msec)마다 브로드캐스트한다. 비콘 프레임은 자신이 관리하는 BSS에 관한 정보를 포함한다. STA은 수동적으로 특정 채널에서 비콘 프레임의 수신을 위해 대기한다. 비콘 프레임의 수신을 통하여 네트워크에 대한 정보를 획득한 STA은 특정 채널에서의 스캐닝 절차를 종료한다. 수동 스캐닝은 STA이 별도의 프레임을 전송할 필요 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 이루어지므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 하지만 비콘 프레임의 전송 주기에 비례하여 스캐닝 수행 시간이 늘어난다는 단점이 있다.

능동 스캐닝은 STA이 능동적으로 특정 채널에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트 하여 이를 수신한 모든 AP로부터 네트워크 정보를 요구하는 것이다. 프로브 요청 프레임을 수신한 AP는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 대기 후 프로브 응답 프레임에 네트워크 정보를 포함시켜 해당 STA에게 전송한다. STA은 프로브 응답 프레임을 수신하여 네트워크 정보를 획득함을 통하여 스캐닝 절차를 종료한다. 능동 스캐닝은 상대적으로 빠른 시간 내에 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점을 가진다. 반면, 요청 – 응답에 따른 프레임 시퀀스가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가하게 된다.

스캐닝 절차를 마친 STA은 자신에 대한 특정 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 AP와 인증(authentication) 절차를 수행한다. 인증 절차는 2방향 핸드쉐이크(2-way handshake)로 이루어 진다. 인증 절차를 마친 STA은 AP와 결합(association) 절차를 진행한다.

결합 절차는 2방향 핸드쉐이크로 이루어 진다. 먼저 STA이 AP에게 결합 요청 프레임(association request frame)을 전송한다. 결합 요청 프레임에는 STA의 능력치(capabilities) 정보가 포함된다. 이를 기반으로 AP는 해당 STA에 대한 결합 허용 여부를 결정한다. 결합 허용 여부를 결정한 AP는 해당 STA에게 결합 응답 프레임(association response frame)을 전송한다. 결합 응답 프레임은 결합 허용 여부를 지시하는 정보 및 결합 허용/실패 시 이유를 지시하는 정보를 포함한다. 결합 응답 프레임은 AP가 지원 가능한 능력치에 대한 정보를 더 포함한다. 결합이 성공적으로 완료된 경우 AP 및 STA간 정상적인 프레임 교환이 이루어진다. 결합이 실패한 경우 결합 응답 프레임에 포함된 실패 이유에 대한 정보를 기반으로 결합 절차가 다시 시도되거나 또는 STA은 다른 AP에게 결합을 요청할 수 있다.

무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.

무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput, VHT)를 지원하는 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 멀티 유저에 대하여 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도, 그리고 단일 유저에 대해서는 500Mbps 이상의 처리율을 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다.

20MHz, 40MHz를 지원하던 기존 무선랜 시스템보다 더 나아가 VHT무선랜 시스템에서는 80MHz, 연속적인 160MHz(contiguous 160MHz), 불 연속적인 160MHz(non-contiguous 160MHz) 대역폭 전송 및/또는 그 이상의 대역폭 전송을 지원하고자 한다. 이에 더하여 최대 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 지원하는 기존 무선랜 시스템보다 더 나아가 256QAM을 지원한다.

VHT 무선랜 시스템은 보다 높은 처리율을 위하여 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple Output) 전송 방법을 지원하므로, AP는 MIMO 페어링된 적어도 하나 이상의 STA에게 동시에 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 페어링된 STA의 수는 최대 4개일 수 있으며, 최대 공간 스트림 수가 8개일 때 각 STA에는 최대 4개의 공간 스트림이 할당될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 도면과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)는 자신과 결합(association)되어 있는 복수의 STA들(21, 22, 23, 24, 30) 중 적어도 하나 이상의 STA을 포함하는 STA 그룹에게 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 도 1에서는 AP가 STA들에게 MU-MIMO 전송하는 것을 예시로 하고 있으나, TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 이나 DLS(Direct Link Setup), 메쉬 네트워크(mesh network)를 지원하는 무선랜 시스템에서는 데이터를 전송하고자 하는 STA이 MU-MIMO 전송기법을 사용하여 PPDU를 복수의 STA들에게 전송할 수 있다. 이하에서는 AP가 복수의 STA에게 MU-MIMO 전송 기법에 따라 PPDU를 전송하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

각각의 STA으로 전송 되는 데이터는 서로 다른 공간 스트림(spatial stream)을 통하여 전송될 수 있다. AP(10)가 전송하는 데이터 패킷은 무선랜 시스템의 물리 계층에서 생성되어 전송되는 PPDU 또는 PPDU에 포함된 데이터 필드로써 프레임이라고 언급될 수 있다. 즉, SU(single user)-MIMO 및/또는 MU-MIMO를 위한 PPDU또는 PPDU에 포함된 데이터 필드를 MIMO 패킷이라고 할 수 있다. 그 중 MU를 위한 PPDU를 MU 패킷이라고 할 수 있다. 본 발명의 예시에서 AP(10)와 MU-MIMO 페어링 된 전송 대상 STA 그룹은 STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)라고 가정한다. 이 때 전송 대상 STA그룹의 특정 STA에게는 공간 스트림이 할당되지 않아 데이터가 전송되지 않을 수 있다. 한편, STAa(30)는 AP와 결합되어 있으나 전송 대상 STA 그룹에는 포함되지 않는 STA이라고 가정한다.

무선랜 시스템에서 MU-MIMO 전송을 지원하기 위해 전송 대상 STA 그룹에 대하여 식별자가 할당될 수 있으며, 이를 그룹 식별자(Group ID)라 한다. AP는 MU-MIMO 전송을 지원하는 STA들에게 그룹 ID 할당을 위하여 그룹 정의 정보(group definition information)을 포함하는 그룹 ID 관리 프레임(Group ID management frame)을 전송하고, 이를 통해 그룹 ID는 PPDU 전송 이전에 STA들에게 할당된다. 하나의 STA은 복수개의 그룹 ID를 할당 받을 수 있다.

하기 표 1은 그룹 ID 관리 프레임에 포함된 정보 요소를 나타낸다.

순서(order) 정보(information) 1 카테고리(category) 2 VHT 액션 3 멤버십 상태(membership status) 4 공간 스트림 위치(spatial stream position)

카테고리 필드 및 VHT 액션 필드는 해당 프레임이 관리 프레임에 해당하며, MU-MIMO를 지원하는 차세대 무선랜 시스템에서 사용되는 그룹 ID 관리 프레임임을 식별할 수 있도록 설정된다.

표 1과 같이, 그룹 정의 정보는 특정 그룹 ID에 속해있는지 여부를 지시하는 멤버십 상태 정보 및 해당 그룹 ID에 속한 경우 해당 STA의 공간 스트림 세트가 MU-MIMO 전송에 따른 전체 공간 스트림에서 몇 번째 위치에 해당하는지를 지시하는 공간 스트림 위치 정보를 포함한다.

하나의 AP가 관리하는 그룹 ID는 복수개이므로 하나의 STA에게 제공되는 멤버십 상태 정보는 AP에 의하여 관리되는 그룹 ID 각각에 STA이 속해있는지 여부를 지시할 필요가 있다. 따라서, 멤버십 상태 정보는 각 그룹 ID에 속해 있는지를 지시하는 서브 필드들의 어레이(array) 형태로 존재할 수 있다. 공간 스트림 위치 정보는 그룹 ID 각각에 대한 위치를 지시하므로 각 그룹 ID에 대하여 STA이 차지하는 공간 스트림 세트의 위치를 지시하는 서브 필드들의 어레이 형태로 존재할 수 있다. 또한, 하나의 그룹 ID에 대한 멤버십 상태 정보와 공간 스트림 위치 정보는 하나의 서브 필드 내에서 구현이 가능할 수 있다.

AP는 MU-MIMO 전송 기법을 통해 PPDU를 복수의 STA으로 전송하는 경우, PPDU 내에 그룹 식별자(Group ID)를 지시하는 정보를 제어정보로서 포함하여 전송한다. STA이 PPDU 수신하면, STA은 그룹 ID 필드를 확인하여 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버 STA인지를 확인한다. 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버임이 확인되면, 자신에게 전송되는 공간 스트림 세트가 전체 공간 스트림 중 몇 번째 위치하는지를 확인할 수 있다. PPDU는 수신 STA에 할당된 공간 스트림의 개수 정보를 포함하므로, STA은 자신에게 할당된 공간 스트림들을 찾아 데이터를 수신할 수 있다.

한편, 무선랜 시스템에서 새로이 사용 할 수 있는 주파수 대역으로 TV WS(White Space)가 주목받고 있다. TV WS는 미국의 아날로그 TV의 디지털화로 인해 남게 된 휴지 상태의 주파수 대역을 말하며, 예를 들어, 54~698MHz 대역을 말한다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, TV WS는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 제1 유저(primary user), 주사용자(incumbent user) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.

TV WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 하는데, TV WS 대역의 사용에 있어서 허가된 유저가 우선하기 때문이다. 예를 들어 TV WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.

따라서 AP 및/또는STA은 TV WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.

IEEE 802.11의 물리계층 아키텍처(PHY architecture)는 PLME(PHY Layer Management Entity), PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210), PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)으로 구성된다. PLME는 MLME(MAC Layer Management Entity)와 협조하여 물리계층의 관리기능을 제공한다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD부계층에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 두 스테이션간 물리 계층 개체(entity)의 송수신이 가능하도록 한다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU는 PLCP 부계층(210)에서 PSDU(Physical Service Data Unit)이라 칭한다. MPDU는 PSDU와 유사하나 복수의 MPDU를 어그리게이션(aggregation)한 A-MPDU(aggregated MPDU)가 전달된 경우 개개의 MPDU와 PSDU는 서로 상이할 수 있다.

PLCP 부계층(210)은 PSDU를 MAC 부계층(220)으로부터 받아 PMD 부계층(200)으로 전달하는 과정에서 물리계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙인다. 이때 부가되는 필드는 PSDU에 PLCP 프리앰블(preamble), PLCP 헤더(header), 컨볼루션 인코더를 영상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 꼬리 비트(Tail Bits) 등이 될 수 있다. PLCP 부계층(210)은 PPDU를 생성하고 전송하는데 필요한 제어 정보와 수신 STA이 PPDU를 수신하고 해석하는데 필요한 제어 정보를 포함하는 TXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로부터 전달 받는다. PLCP 부계층(210)은 PSDU를 포함하는 PPDU를 생성함에 있어서 TXVECTOR 파라미터에 포함된 정보를 사용한다.

PLCP 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 한다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크램블러를 초기화 하기 위한 비트 시퀀스를 포함하는 서비스 필드 및 꼬리 비트들이 덧붙여진 비트 시퀀스가 인코딩된 코드화 시퀀스(coded sequence)를 포함할 수 있다. 이 때, 인코딩 방식은 PPDU를 수신하는 STA에서 지원되는 인코딩 방식에 따라 BCC(Binary Convolutional Coding) 인코딩 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩 중 하나로 선택될 수 있다. PLCP 헤더에는 전송할 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함되는데 이는 이후에 도 3 내지 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다. 수신 스테이션의 PLCP 부계층은 PLCP 프리앰블 및 PLCP 헤더에 포함된 제어 정보를 포함하는 RXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로 전달하여 수신 상태에서 PPDU를 해석하고 데이터를 획득할 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다. 이하에서 IEEE 802.11n 이전의 기존 무선랜 표준인 IEEE 802.11a/b/g를 기반으로 하는 레거시 무선랜 시스템에서 동작하는 STA을 레거시 STA(Legacy STA; L-STA)이라 한다. 또한 IEEE 802.11n을 기반으로 하는 HT 무선랜 시스템에서 HT를 지원할 수 있는 STA을 HT-STA이라 한다.

도 3의 부도면 (a)는 IEEE 802.11n이전의 기존 무선랜 시스템 표준인 IEEE 802.11a/b/g에서 사용되던 PPDU인 레거시 PPDU(Legacy PPDU; L-PPDU) 포맷을 나타낸다. 따라서, IEEE 802.11n 표준이 적용된 HT 무선랜 시스템에서 레거시 STA(L-STA)이 이와 같은 포맷을 가지는 L-PPDU를 송수신할 수 있다.

부도면 (a)를 참조하면 L-PPDU(310)는 L-STF(311), L-LTF(312), L-SIG 필드(313) 및 데이터 필드(314)를 포함한다.

L-STF(311)은 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용한다.

L-LTF(312)는 주파수 오프셋(frequency offset) 및 채널 추정(channel estimation)에 사용한다.

L-SIG 필드(313)는 데이터 필드(314)를 복조(demodulation) 및 디코딩(decoding)하기 위한 제어 정보를 포함한다.

L-PPDU는 L-STF (311), L-LTF (312), L-SIG 필드(313) 및 데이터 필드(314)순으로 전송될 수 있다.

부도면 (b)는 L-STA과 HT-STA이 공존할 수 있도록 하는 HT 혼합(HT-mixed) PPDU 포맷의 블록도이다. 부도면 (b)를 참조하면 HT 혼합 PPDU(320)는 L-STF(321), L-LTF(322), L-SIG(323), HT-SIG(324), HT-STF(325) 및 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 포함한다.

L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)는 부도면 (a)의 도면부호 311, 312 및 313가 가리키는 것과 각각 동일하다. 따라서, L-STA은 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하여도 L-LTF(322), L-LTF(322) 및 L-SIG(323)을 통해 데이터 필드를 해석할 수 있다. 다만 L-LTF 필드(323)는 HT-STA이 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하고 L-SIG 필드(323), HT-SIG(324) 및 HT-STF(325)를 해독하기 위해 수행할 채널 추정을 위한 정보를 더 포함할 수 있다.

HT-STA은 L-SIG(323)의 뒤에 나오는 HT-SIG(324)를 통하여 HT 혼합 PPDU(320)이 자신을 위한 PPDU임을 알 수 있으며, 이를 기반으로 데이터 필드(327)를 복조하고 디코딩할 수 있다.

HT-STF(325)는 HT-STA을 위한 프레임 타이밍 동기, AGC 컨버전스 등을 위해 사용될 수 있다.

HT-LTF(326)는 데이터 필드(327)의 복조를 위한 채널 추정에 사용될 수 있다. IEEE 802.11n은 SU-MIMO를 지원하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 위해 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.

HT-LTF(326)는 공간 스트림에 대한 채널 추정을 위하여 사용되는 Data HT-LTF와 풀 채널 사운딩(full channel sounding)을 위해 추가적으로 사용되는 확장 HT-LTF(extension HT-LTF) 로 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 HT-LTF(326)는 전송되는 공간 스트림의 개수보다 같거나 많을 수 있다.

HT-혼합 PPDU(320)은 L-STA도 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위해 L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)가 가장 먼저 전송된다. 이후 HT-STA을 위하여 전송되는 데이터의 복조 및 디코딩을 위해 HT-SIG 필드(324)가 전송된다.

HT-SIG 필드(324)까지는 빔포밍을 수행하지 않고 전송하여 L-STA 및 HT-STA이 해당 PPDU를 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하고, 이 후 전송되는 HT-STF(325), HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)는 프리코딩을 통한 무선 신호 전송이 수행 된다. 여기서 프리코딩을 하여 수신하는 STA에서 프리코딩에 의한 전력이 가변 되는 부분을 감안할 수 있도록 HT-STF(325)를 전송하고 그 이후에 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 전송한다.

HT 무선랜 시스템에서 20MHz를 사용하는 HT-STA이 OFDM 심볼당 52개의 데이터 부반송파를 사용할지라도 같은 20MHz를 사용하는 L-STA은 여전히 OFDM 심볼당 48개의 데이터 부반송파를 사용한다. 기존 시스템과 호환(backward compatibility)을 지원하기 위해 HT 혼합 PPDU(320) 포맷에서 HT-SIG 필드(324)는 L-LTF(322)를 이용하여 디코딩 되기 때문에, HT-SIG 필드(324)는 48 × 2개의 데이터 부반송파로 구성된다. 이후 HT-STF(325), HT-LTF(426)는 OFDM 심볼 당 52개의 데이터 부반송파로 구성 된다. 그 결과 HT-SIG 필드(324)는 1/2, BPSK(Binary Phase Shift Keying)로 지원되기 때문에 각 HT-SIG 필드(324)는 24 비트로 구성되어 있어 총 48비트로 전송된다. 즉 L-SIG 필드(323)와 HT-SIG 필드(324)를 위한 채널 추정은 L-LTF(322)를 이용하며 L-LTF(322)를 구성하는 비트열은 하기 수학식 1과 같이 표현된다. L-LTF(322)는 한 심볼당 DC 부반송파를 제외한 48개의 데이터 부반송파로 구성된다.

Figure PCTKR2012009941-appb-M000001

부도면 (c)는 HT-STA만이 사용할 수 있는 HT-Greenfield PPDU(330) 포맷을 나타내는 블록도이다. 부도면 (c)를 참조하면 HT-GF PPDU(330)는 HT-GF-STF(331), HT-LTF1(332), HT-SIG(333), 복수의 HT-LTF2(334) 및 데이터 필드(335)를 포함한다.

HT-GF-STF(331)는 프레임 타이밍 획득 및 AGC를 위해 사용된다.

HT-LTF1(332)는 채널 추정을 위해 사용된다.

HT-SIG(333)는 데이터 필드(335)의 복조 및 디코딩을 위해 사용된다.

HT-LTF2(334)는 데이터 필드(335)의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다. 마찬가지로 HT-STA은 SU-MIMO를 사용하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 요하므로 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.

복수의 HT-LTF2(334)는 HT 혼합 PPDU(320)의 HT-LTF(326)와 마찬가지로 복수의 Data HT-LTF와 복수의 확장 HT-LTF로 구성될 수 있다.

부도면 (a), (b) 및 (c)에 도시된 각각의 데이터 필드(314, 327, 335)는 각각 서비스(service) 필드, 스크램블된 PSDU, 꼬리 비트 및 패딩 비트를 포함할 수 있다. 서비스 필드는 스크램블러를 초기화하기 위해 사용될수 있다. 서비스 필드는 16비트로 설정될 수 있다. 이 경우 스크램블러 초기화를 위한 비트는 7비트로 구현될 수 있다. 꼬리 필드는 컨벌루션(conbolution) 인코더를 0인 상태로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스로 구성될 수 있다. 꼬리 필드는 전송될 데이터를 인코딩하는데 사용된 BCC(Binary Convolutional Code) 인코더의 개수에 비례하는 비트 사이즈를 할당 받을 수 있으며, 보다 상세하게는 BCC 개수당 6비트를 가지도록 구현될 수 있다.

도 4는 VHT를 지원하는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, PPDU(400)는 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB 필드(470) 및 데이터 필드(480)를 포함할 수 있다.

PHY를 구성하는 PLCP 부계층은 MAC 계층으로부터 전달 받은 PSDU에 필요한 정보를 더하여 데이터 필드(480)로 변환하고 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB(470) 등의 필드를 더하여 PPDU(400)를 생성하고 PHY를 구성하는 PMD 부계층을 통해 하나 또는 그 이상의 STA에게 전송한다. PLCP 부계층이 PPDU를 생성하는데 필요한 제어 정보와 PPDU에 포함시켜 전송하여 수신 STA이 PPDU를 해석하는데 사용되는 제어 정보는 MAC 계층으로부터 전달 받은 TXVECTOR 파라미터로부터 제공된다.

L-STF(410)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용된다.

L-LTF(420)는 L-SIG 필드(430) 및 VHT-SIGA 필드(440)의 복조를 위한 채널 추정에 사용한다.

L-SIG 필드(430)는L-STA이 PPDU(400)를 수신하고 이를 해석하여 데이터를 획득하는데 사용된다. L-SIG 필드(430)는 레이트(rate) 서브 필드, 길이(length) 서브 필드, 패리티 비트 및 꼬리(tail) 필드를 포함한다. 레이트 서브 필드는 현재 전송될 데이터에 대한 비트 레이트(bit rate)를 지시하는 값으로 설정된다.

길이 서브 필드는 MAC 계층이 PHY 계층에게 전송할 것을 요청하는 PSDU의 옥텟 길이를 지시하는 값으로 설정된다. 이 때 PSDU의 옥텟 길이의 정보와 관련된 파라미터인 L_LENGTH 파라미터는 전송 시간과 관련된 파라미터인 TXTIME 파라미터를 기반으로 결정된다. TXTIME은 MAC 계층이 PSDU(physical service data unit)의 전송을 위해 요청한 전송 시간에 대응하여 PHY 계층이 PSDU를 포함하는 PPDU 전송을 위해 결정한 전송 시간을 나타낸다. 따라서, L_LENGTH 파라미터는 시간과 관련된 파라미터 이므로 L-SIG 필드(430)에 포함된 길이 서브 필드는 전송 시간과 관련된 정보를 포함하게 된다.

VHT-SIGA 필드(440)는 PPDU를 수신하는 STA들이 PPDU(400)를 해석하기 위해 필요한 제어 정보(control information, 또는 시그널 정보(signal information))를 포함하고 있다. VHT-SIGA 필드(440)는 두 개의 OFDM 심볼로 전송된다. 이에 따라 VHT-SIGA 필드(440)는 VHT-SIGA1 필드 및 VHT-SIGA2 필드로 나뉘어질 수 있다. VHT-SIGA1 필드는 PPDU 전송을 위해 사용되는 채널 대역폭 정보, STBC(Space Time Block Coding)를 사용하는지 여부와 관련된 식별 정보, SU 또는 MU-MIMO 중에서 PPDU가 전송되는 방식을 지시하는 정보, 전송 방법이 MU-MIMO라면 AP와 MU-MIMO 페어링된 복수의 STA인 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보 및 상기 전송 대상 STA 그룹에 포함된 각각의 STA에 할당된 공간 스트림에 대한 정보를 포함한다. VHT-SIGA2 필드는 짧은 가드 인터벌(Short Guard Interval; SGI) 관련 정보를 포함한다.

MIMO 전송 방식을 지시하는 정보 및 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보는 하나의 MIMO지시 정보로 구현될 수 있으며, 그 일례로 그룹 ID로 구현될 수 있다. 그룹 ID는 특정 범위를 가지는 값으로 설정될 수 있으며, 범위 중 특정 값은 SU-MIMO 전송 기법을 지시하며, 그 이외의 값은 MU-MIMO 전송 기법으로 PPDU(400)가 전송되는 경우 해당 전송 대상 STA 그룹에 대한 식별자로 사용될 수 있다.

그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 SU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA2 필드는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC(Binary Convolution Coding)인지 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보와, 전송자-수신자간 채널에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보를 포함한다. 또한, VHT-SIGA2 필드는 PPDU의 전송 대상 STA의 AID 및/또는 상기 AID의 일부 비트 시퀀스를 포함하는 부분 AID(partial AID)을 포함할 수 있다.

그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA 필드(440)는 MU-MIMO 페어링된 수신 STA들에게 전송이 의도되는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC 인지 또는 LDPC 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보가 포함된다. 이 경우 각 수신 STA에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보는 VHT-SIGB 필드(470)에 포함될 수 있다.

VHT-STF(450)는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.

VHT-LTF(460)는 STA이 MIMO 채널을 추정하는데 사용된다. 차세대 무선랜 시스템은 MU-MIMO를 지원하기 때문에 VHT-LTF(460)는 PPDU(400)가 전송되는 공간 스트림의 개수만큼 설정될 수 있다. 추가적으로, 풀 채널 사운딩(full channel sounding)이 지원되며 이가 수행될 경우 VHT LTF의 수는 더 많아질 수 있다.

VHT-SIGB 필드(470)는 MIMO 페어링된 복수의 STA이 PPDU(400)를 수신하여 데이터를 획득하는데 필요한 전용 제어 정보를 포함한다. 따라서 VHT-SIGA필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 된 것이라 지시한 경우에만 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩(decoding)하도록 설계될 수 있다. 반대로, VHT-SIGA 필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)는 단일 STA을 위한 것(SU-MIMO를 포함)임을 가리킬 경우 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩하지 않도록 설계될 수 있다.

VHT-SIGB 필드(470)는 각 STA들에 대한 MCS(modulation and coding scheme)에 대한 정보 및 레이트 매칭(rate-matching)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 각 STA들을 위한 데이터 필드에 포함된 PSDU 길이를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. PSDU의 길이를 지시하는 정보는 PSDU의 비트 시퀀스의 길이를 지시하는 정보로 옥테트 단위로 지시할 수 있다. 한편, PPDU가 SU 전송되는 경우, MCS에 대한 정보는 VHT-SIGA 필드(440)에 포함되기 때문에 VHT-SIGB 필드(470)에는 포함되지 않을 수 있다. VHT-SIGB 필드(470)의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.

데이터 필드(480)는 STA으로 전송이 의도되는 데이터를 포함한다. 데이터 필드(480)는 MAC 계층에서의 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 전달된 PSDU(PLCP Service Data Unit)과 스크램블러를 초기화 하기 위한 서비스(service) 필드, 컨볼루션(convolution) 인코더를 영 상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스를 포함하는 꼬리(tail) 필드 및 데이터 필드의 길이를 규격화 하기 위한 패딩 비트들을 포함한다. MU 전송인 경우, 각 STA으로 전송되는 데이터 필드(480)에 각각 전송이 의도되는 데이터 유닛이 포함될 수 있으며, 데이터 유닛은 A-MPDU(aggregate MPDU)일 수 있다.

도 3 및 도 4를 통해 도시된 각 PPDU 포맷에 포함된 필드들은 물리 계층의 처리를 통해 OFDM 심볼로서 전송될 수 있다. 특히 데이터 필드를 구성하는 데이터 시퀀스는 그 사이즈에 따라 적어도 하나 이상의 데이터 OFDM 심볼로 전송될 수 있다. 또한 무선 채널 상태, 전송자/수신자간 시간 동기 불일치 및 심볼간 간섭 등으로 인해 데이터 OFDM 심볼의 정상적인 생성, 전송, 수신 및 해석이 방해받을 수 있다. 이를 방지하기 위하여 데이터 OFDM 심볼에는 가드 인터벌(Guard Interval; GI)이 적용되어 발생할 수 비정상적 동작이 방지되고 신뢰도 높은 데이터 유닛 송수신이 보장될 수 있다. 또한 HT 무선랜 시스템 및 VHT 무선랜 시스템에서는 SGI가 적용되어 가드 인터벌로 인해 소모되는 시간을 줄일 수 있어서 보다 효율적인 송수신이 보장될 수 있다. HT 무선랜 시스템 및 VHT 무선랜 시스템에서 시그널 필드 및 VHT-SIG A 필드에서 SGI의 적용 여부가 지시될 수 있다.

도 1과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)가 STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23)에게 데이터를 전송하고자 하는 경우, STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)를 포함하는 STA 그룹으로 PPDU를 전송할 수 있다. 이 경우 도 4와 같이 STA4(24)에게 할당된 공간 스트림은 없도록 할당할 수 있으며, STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23) 각각에게 특정 개수의 공간 스트림을 할당하고 이에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 도 4와 같은 예시에 있어서 STA1(21)에게는 1개의 공간 스트림, STA2(22)에게는 3개의 공간 스트림, STA3(23)에게는 2개의 공간 스트림이 할당되어 있음을 알 수 있다.

차세대 무선랜 시스템의 가장 큰 특징 중 하나는 다중 안테나를 이용하여 여러 개의 공간 스트림을 복수의 STA으로 전송하는 MU-MIMO 전송 기법을 지원하는 것이다. 이는 시스템 전반의 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다. 복수의 STA이 존재하는 환경에서 데이터 전송을 하고자 하는 AP는 전송 대상 STA 그룹으로 데이터를 전송하기 위하여 빔포밍 절차를 통해 PPDU를 전송한다. 따라서, MU-MIMO 전송 기법을 사용하여 PPDU를 전송하고자 하는 AP 및/또는 STA은 전송 대상 STA 각각에 대한 채널 정보를 필요로 하므로 채널 정보 획득을 위하여 채널 사운딩의 수행이 요구된다.

MU-MIMO를 위한 채널 사운딩은 빔을 형성하여 PPDU를 전송하고자 하는 전송자(transmitter)에 의하여 개시될 수 있다. 전송자는 빔 형성자(beamformer), 수신자(receiver)는 빔 수신자(beamformee)라고 표현될 수 있다. DL MU-MIMO를 지원하는 무선랜 시스템에서는 AP가 전송자, 빔 형성자의 지위를 가지며, AP에 의해 채널 사운딩이 개시된다. STA은 수신자, 빔 수신자의 지위를 가지며, AP에 의해 개시된 채널 사운딩에 따라 채널을 추정하여 이를 보고한다.

VHT 무선랜 시스템에서 채널 사운딩은 NDP(Null Data Packet)을 기반으로 수행된다. NDP는 데이터 필드가 제외된 PPDU 포맷을 가진다. STA은 NDP를 기반으로 채널 추정을 수행하고, 추정의 결과인 채널 상태 정보를 AP에게 피드백 한다. NDP는 사운딩 프레임(sounding frame)이라고 표현될 수 있다. 도 5를 참조하여 NDP 기반 채널 사운딩에 대하여 설명하도록 한다.

도 5는VHT 무선랜 시스템에서 NDP를 이용한 채널 사운딩 방법을 나타내는 도면이다. 본 예시에서 AP는 3개의 전송 대상 STA으로 데이터로 전송하기 위하여 3개의 전송 대상 STA에 대하여 채널 사운딩을 수행한다. 다만 AP는 하나의 STA에 대하여 채널 사운딩을 수행할 수도 있다.

도 5를 참조하면, AP(510)는 STA1(521), STA2(522), STA3(523)에게 NDPA 프레임을 전송한다(S410). NDPA(NDP announcement) 프레임은 채널 사운딩이 개시되고 NDP가 전송될 것임을 알린다. NDPA 프레임은 사운딩 알림 프레임(sounding announcement frame)이라 불리울 수 있다.

NDPA 프레임은 채널을 추정하고 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 AP에게 전송할 STA을 식별하기 위한 정보를 포함한다. 즉 STA은 NDPA 프레임의 수신을 통해 채널 사운딩에 참가하는 STA인지 여부를 결정한다. 이에 따라, AP(510)는 사운딩 대상 STA에 대한 정보를 포함하는 STA 정보 필드를 NDPA 프레임에 포함시켜 전송한다. STA 정보 필드는 사운딩 대상 STA 마다 하나씩 포함될 수 있다. MU-MIMO 채널 사운딩을 위하여 적어도 하나 이상의 대상 STA으로 NDPA 프레임을 전송하는 경우, AP(510)는 NDPA 프레임을 브로드캐스팅 한다. 반면, SU-MIMO 채널 사운딩을 위하여 하나의 대상 STA으로 NDPA 프레임을 전송하는 경우, AP(510)는 NDPA 프레임의 수신자 주소 정보를 해당 대상 STA의 MAC 주소로 설정하고 유니캐스트(unicast)로 전송할 수 있다.

하기 표 2는 NDPA 프레임에 포함되는 STA 정보 필드 포맷의 일례를 나타낸다.

서브필드 설 명(description) AID 사운딩 대상 스테이션의 AID를 포함 피드백 타입 사운딩 대상 스테이션에 대한 피드백 요청 타입 지시
SU-MIMO인 경우 ‘0’
MU-MIMO인 경우 ‘1’
Nc 인덱스 요청되는 피드백 차원을 지시
MU-MIMO인 경우 :
Nc = 1 이면 ‘0’으로 설정
Nc = 2 이면 ‘1’로 설정
Nc = 3이면 ‘2’로 설정
Nc = 4 이면 ‘3’으로 설정
Nc = 5 이면 ‘4’로 설정
Nc = 6 이면 ‘5’로 설정
Nc = 7 이면 ‘6’으로 설정
Nc = 8 이면 ‘7’로 설정
SU-MIMO인 경우 예비 서브 필드(0으로 설정)

상기 표 2에 있어서, Nc는 NDP를 수신하고 이에 대한 응답으로 사운딩 대상 STA이 AP로 전송하는 피드백 정보 중 빔포밍 피드백 행렬(beamforming feedback matrices)의 열(column) 개수를 지시한다.

NDPA 프레임을 수신한 STA들은 STA 정보 필드에 포함된 AID 서브 필드 값을 확인하고, 자신이 사운딩 대상 STA인지 여부를 확인할 수 있다. 도 5와 같은 실시예에서 NDPA 프레임에는 STA1(521)의 AID를 포함하는 STA 정보 필드, STA2(522)의 AID를 포함하는 STA 정보 필드 및 STA3(523)의 AID를 포함하는 STA 정보 필드가 포함될 수 있다.

AP(510)는 NDPA 프레임 전송에 이어 NDP를 대상 STA으로 전송한다(S520). NDP는 도 4과 같은 PPDU 포맷에서 데이터 필드가 생략된 포맷을 가질 수 있다. NDP 프레임은 AP(510)에 의하여 특정 프리코딩 행렬(precoding matrix)를 기반으로 프리코딩(precoding)되고, 사운딩 대상 STA으로 전송된다. 따라서, 사운딩 대상 STA들(521, 522, 523)은 NDP의 VHT-LTF 를 기반으로 채널을 추정하고 채널 상태 정보를 획득한다.

NDP 전송시 NDP에 포함된 제어 정보로서, 데이터 필드에 포함된 PSDU 길이, 또는 상기 PSDU에 포함된 A-MPDU(Aggregate-MAC protocol data unit)의 길이를 지시하는 길이 정보는 0으로 설정되고, NDP의 전송 대상 STA의 수를 지시하는 정보는 1로 설정된다. NDP 전송을 위해 사용된 전송 기법이 MU-MIMO 인지 SU-MIMO 인지를 지시하고 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 그룹 ID는 SU-MIMO 전송을 지시하는 값으로 설정된다. 전송 대상 STA에게 할당되는 공간 스트림 개수를 지시하는 정보는 MU-MIMO 또는 SU-MIMO를 통해 전송 대상 STA에게 전송되는 공간 스트림의 개수를 지시하도록 설정된다. NDP 전송을 위해 사용되는 채널 대역폭 정보는 NDPA 프레임 전송을 위해 사용된 대역폭 값으로 설정될 수 있다.

STA1(521)은 피드백 프레임을 AP(510)에게 전송한다(S531). 피드백 프레임 전송에 사용되는 채널 대역폭 정보는 NDPA 프레임 전송을 위해 사용된 채널 대역폭 보다 좁거나 같게 설정될 수 있다.

AP(510)는 STA1(521)로부터 피드백 프레임을 수신 한 후 피드백 폴 프레임(feedback poll frame)을 STA2(522)에게 전송한다(S541). 피드백 폴 프레임은 수신 STA으로 하여금 피드백 프레임 전송을 요청하기 위한 프레임이다. 피드백 폴 프레임은 피드팩 프레임 전송을 요청할 STA에게 유니캐스트 방식으로 전송된다. 피드백 폴 프레임을 수신한 STA2(522)는 AP(510)에게 피드백 프레임을 전송한다(S532). 이어 AP(510)는 STA3(523)에게 피드백 폴 프레임을 전송하고(S542), STA3(523)은 피드백 폴 프레임에 대응하여 피드백 프레임을 AP(510)에게 전송한다(S533).

무선랜 시스템에서 데이터를 전송하는 채널 대역폭은 다양할 수 있다. 다양한 대역폭에 대하여 채널을 추정하기 위하여 다양한 대역폭에 대한 채널 정보를 피드백할 수 있다. 차세대 무선랜 시스템에서는 20MHz, 40MHz, 80MHz, 연속적인 160MHz(contiguous 160Mhz) 및 불연속적인 160(80+80)MHz(noncontiguous 160Mhz) 대역폭을 지원한다. 따라서, 각 대역폭에 대한 채널 정보를 피드백 하므로 채널 피드백 정보가 많아질 수 있다.

본 발명에서 STA에 의해 수행되는 채널 추정에 따른 채널 상태 정보는 STA이 AP로 전송하는 피드백 프레임에 포함되어 전송된다. 피드백 프레임의 채널 상태 정보는 채널 정보 필드 및 채널 정보 제어 필드로 구현될 수 있다. 하기 표 3 및 표 4는 채널 정보 제어 필드 및 채널 정보 필드의 포맷을 나타낸다.

서브 필드 설 명 Nc 인덱스 빔포밍 피드백 행렬의 열(column)의 수를 지시
Nc = 1 이면 0
Nc = 2 이면 1

Nc = 8 이면 7
Nr 인덱스 빔포밍 피드백 행렬의 행(row)의 수를 지시
Nr = 1 이면 0
Nr = 2 이면 1

Nr = 8 이면 7
채널 대역폭 추정된 채널의 대역폭 지시
20MHz 이면 0
40MHz 이면 1
80MHz 이면 2
160MHz 또는 80+80MHz 이면 3
그룹핑
(grouping, Ng)
빔포밍 피드백 행렬을 위해 사용되는 서브캐리어 그룹핑을 지시
Ng=1 이면 0
Ng=2 이면 1
Ng=4 이면 2
(3은 예비로 설정)
코드북
(codebook) 정보
코드북 엔트리(entries)의 사이즈를 지시
MU-방식 SU-MIMO에 대한 빔포밍 피드백인지 MU-MIMO에 대한 빔포밍 피드백인지 여부를 지시 사운딩 시퀀스 피드백을 요청하는 NDPA에서부터 시퀀스 숫자

서브 필드 설 명 공간 스트림1의 SNR(signal to noise ratio) 제1 공간스트림에 대한 수신자에서 서브캐리어들상의 평균 SNR 공간 스트림 Nc의 SNR 제Nc공간스트림에 대한 수신자에서 서브캐리어들상의 평균 SNR 빔포밍 피드백 행렬
(서브 캐리어 인덱스 0)
해당 서브캐리어에 대한 빔포밍 피드백 행렬의 각도의 오더
빔포밍 피드백 행렬
(서브 캐리어 인덱스 1)
해당 서브캐리어에 대한 빔포밍 피드백 행렬의 각도의 오더
빔포밍 피드백 행렬
(서브 캐리어 인덱스 Ns)
해당 서브캐리어에 대한 빔포밍 피드백 행렬의 각도의 오더

표 4에 기재된 채널 정보 필드의 정보들은 표 3에 기재된 채널 제어 필드에 포함된 정보를 기반으로 해석될 수 있다. 그 일례로, Ns는 빔 형성자로 되돌려 전송되는 빔포밍 피드백 행렬 서브 필드를 위한 서브캐리어들의 개수이다. 빔 수신자는 그룹핑을 통해서 Ns의 값을 조절할 수 있다. Ns의 값은 채널 대역폭 및 그룹핑 서브필드의 값 Ng에 따라 달라질 수 있다. 또한, 채널 대역폭, 그룹핑 서브 필드의 값에 따라 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 Ns개의 서브캐리어에 대한 인덱스가 결정된다. 따라서, 빔 형성자는 피드백 프레임을 수신하여 채널 정보 제어 필드의 채널 대역폭 정보 및 그룹핑 정보를 기반으로 Ns가 어떻게 결정되었는지 알 수 있으며, 이와 더불어 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브캐리어들의 인덱스도 알 수 있다.

한편, 최근 스마트 그리드(smart grid), e-Health, 유비쿼터스와 같은 다양한 통신 서비스들이 등장하면서 이를 지원하기 위한 M2M(Machine to Machine) 기술이 각광받고 있다. 온도 습도 등을 감지하는 센서와, 카메라, TV 등의 가전 제품, 공장의 공정 기계, 자동차 같은 대형 기계들까지 M2M 시스템을 구성하는 하나의 요소가 될 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 요소들은 WLAN 통신을 기반으로 하여 데이터를 송수신할 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 장치들이 WLAN을 지원하며 네트워크를 구성한 경우 이를 이하에서 M2M 무선랜 시스템이라 한다.

M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성은 아래와 같다.

1) 많은 STA의 수 : M2M은 기존의 네트워크와 달리 많은 수의 STA이 BSS 내에 존재함을 가정한다. 개인이 소유한 장치뿐만 아니라 집, 회사 등에 설치된 센서 등을 모두 고려하기 때문이다. 따라서 하나의 AP에 상당히 많은 수의 STA이 접속될 수 있다.

2) 각 STA당 낮은 트래픽 부하(traffic load): M2M 단말은 주변의 정보를 수집하여 보고하는 트래픽 패턴을 가지기 때문에 자주 보낼 필요가 없고 그 정보의 양도 적은 편이다.

3) 상향 링크(uplink) 중심의 통신: M2M은 주로 하향 링크(downlink)로 명령을 수신하여 행동을 취한 후 결과 데이터를 상향링크로 보고하는 구조를 가진다. 주요 데이터는 일반적으로 상향링크로 전송되므로 M2M을 지원하는 시스템에서는 상향 링크가 중심이 된다.

4) STA의 파워 관리: M2M 단말은 주로 배터리로 동작하며 사용자가 자주 충전하기 어려운 경우가 많다. 따라서 배터리 소모를 최소화하기 위한 파워 관리 방법이 요구된다.

5) 자동 복구 기능: M2M 시스템을 구성하는 장치는 특정 상황에서 사람이 직접 조작하기 힘들기 때문에 스스로 복구하는 기능이 필요하다.

이러한 M2M 통신을 하나의 사용예로 하는 차세대 무선랜 시스템 표준이 논의중에 있다. 이와 같은 무선랜 시스템의 두드러진 특징은 TV WS 대역을 제외한 1GHz 대역 이하의 비면허 대역에서 1km 반경 이상의 서비스 커버리지를 가질 수 있다는 점이며, 이는 기존 실내 중심의 무선랜과 비교시 월등히 넓은 서비스 커버리지를 가짐을 의미한다. 즉, 기존 2.4GHz 및 5GHz와 달리 700 ~ 900MHz로 대표되는 1GHz 이하 대역에서 무선랜이 운용될 경우, 해당 대역의 전파 특성으로 인해 동일 전송 파워 대비 AP의 서비스 커버리지가 대략 2~3배 확장될 수 있다. 이 경우, 한 AP당 매우 많은 수의 STA들이 접속할 수 있다는 특징을 가지게 된다. 차세대 무선랜에서 고려하는 사용 예는 아래와 같을 수 있다.

사용예 1. 센서 및 계측기(Sensors and meters)

- 1a: 스마트그리드 – 폴링을 위한 계측(meter to pole)

- 1c: 환경/농업과 관련된 모니터링(Environmental/Agricultural Monitoring)

- 1d: 산업 프로세스 센서(Industrial process sensors)

- 1e: 헬스케어(Healthcare)

- 1f: 헬스케어(Healthcare)

- 1g: 가정/빌딩 자동화(Home/Building Automation)

- 1h: 가정용 센서(Home sensors)

사용예 2. 백홀 센서 및 데이터 계측기(Backhaul Sensor and meter data)

- 센서의 백홀 집적(Backhaul aggregation of sensors)

- 산업용 센서의 백홀 집적(Backhaul aggregation of industrial sensors)

사용예 3. 확장된 범위의 Wi-Fi(Extended range Wi-Fi)

- 실외 확장된 범위의 핫스팟(Outdoor extended range hotspot)

- 셀룰러 트래픽 오프로딩을 위한 실외 Wi-Fi(Outdoor Wi-Fi for cellular traffic offloading)

상기 사용예 1인 센서 및 계측기의 경우가 전술한 M2M 에 관한 사용예로서, 다양한 종류의 센서 장치들이 무선랜 시스템의 AP에 접속되어 M2M 통신을 할 수 있다. 특히, 스마트그리드의 경우 최대 6000개의 센서 장치들이 하나의 AP에 접속될 수 있다.

사용예 2인 백홀 센서 및 데이터 계측기의 경우는 넓은 커버리지를 제공하는 AP가 다른 통신 시스템의 백홀 링크 역할을 하는 경우이다.

사용예 3은 확장된 가정용 서비스 커버리지, 캠퍼스용 서비스 커버리지, 쇼핑몰과 같은 실외 확장된 범위의 핫스팟 통신을 제공하는 것을 목표로 하는 경우와, AP가 셀룰러 모바일 통신의 트래픽을 오프로딩함으로서, 과부화된 셀룰러 트래픽을 분산시키고자 하는 경우를 목표로 하는 경우이다.

본 발명에서는 차세대 무선랜 표준에서 논의되는 것과 같이 1GHz 이하 대역에서 동작하는 장치를 위한 데이터 유닛의 포맷을 제안한다. 보다 상세하게는, 1GHz 이하 대역에서 동작하는 장치를 위한 효과적인 물리계층 프리앰블의 구조를 제안한다. 이하에서 제공되는 데이터 유닛, 즉 PPDU는 필드의 포함 순서에 따라 OFDM 심볼의 형태로 순차적으로 전송될 수 있다.

1GHz 이하 대역에서 통신은 전파 특성상 기존 실내 중심의 무선랜 시스템에 비해 월등히 넓은 서비스 커버리지를 갖게 된다. 이를 위해 기존 VHT 무선랜 시스템에서의 물리 계층(physical layer, PHY) 특성을 1/10 다운 클럭(1/10 down-clocking)하는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, VHT 무선랜 시스템에서의 20/40/80/160/80+80 MHz 채널 대역폭은 1/10 다운클럭을 통해 1GHz 이하 대역에서 2/4/8/16/8+8 MHz 채널 대역폭으로 제공된다. 이에 따라 가드 인터벌(Guard Interval; GI)은 기존 0.8us에서 8us로 10배 증가하게 된다. 하기 표 5는 VHT 무선랜 시스템의 물리 계층과 1/10 다운 클럭된 1GHz 이하 대역을 기반으로 한 무선랜 시스템의 물리 계층 성능 비교를 나타낸다.

VHT 무선랜 시스템 PHY 1/10 다운클럭 1GHz 이하 대역 기반 무선랜 시스템 PHY 채널 대역폭 처리율 채널 대역폭 처리율 20 MHz 86.7 Mbps 2 MHz 8.67 Mbps 40 MHz 200 Mbps 4 MHz 20 Mbps 80 MHz 433.3 Mbps 8 MHz 43.33 Mbps 160 MHz 866.7 Mbps 16 MHz 86.67 Mbps 80+80 MHz 866.6 Mbps 8+8 MHz 86.66 Mbps

이하에서는 설명의 편의상 상기 VHT 무선랜 시스템의 PHY 특성을 1/10 다운클럭한 것을 가정하여 하나의 OFDM 심볼 지속시간(OFDM 1 symbol duration)이 40us인 경우를 예로 하여 설명한다. 다만, 본 발명에서 제안되는 실시예에 따른 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 수치의 범위로 한정되지 않는다.

1GHz 이하 대역에서는 기존에 이미 고려하고 있는 레거시 장치가 존재하지 않으므로, 하위 호환성(backward compatibility)를 고려할 필요 없이 PHY 프리앰블을 최대한 1GHz 이하 대역에 효과적으로 적용할 수 있도록 설계하는 것이 중요할 수 있다. 이와 같은 점을 고려하였을 때 도 6과 같은 PPDU 포맷을 제안한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 1GHz 이하 대역을 통한 전송을 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, PPDU(600)는 도 3의 부도면 (c)와 같은 HT-GF PPDU 포맷을 1/10 다운클럭한 구조를 가진다. PPDU(600)는 STF(610), LTF1(620), SIG 필드(630), 적어도 하나의 LTF2(640) 및 데이터 필드(650)를 포함한다.

STF(610)는 프레임 타이밍 획득 및 AGC를 위해 사용된다. STF(610)는 2 개의 OFDM 심볼로 구성되며, 이는 각각 40us, 합하여 80us OFDM 심볼 지속시간을 가진다.

LTF1(620)는 채널 추정을 위해 사용된다. LTF1(620)는 2개의 OFDM 심볼로 구성되며, 이는 각각 40us, 합하여 80us OFDM 심볼 지속시간을 가진다. LTF1은 DGI(Double Guard Interval) 과 두 LTS(Long Training Symbol)을 포함한다.

SIG 필드(630)는 데이터 필드(640)의 복조 및 디코딩을 위해 사용된다. SIG 필드(630)는 2개의 OFDM 심볼로 구성되며, 이는 각각 40us, 합하여 80us OFDM 심볼 지속시간을 가진다.

적어도 하나의 LTF(640)는 데이터 필드(650)의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다. 각 LTF는 1개의 OFDM 심볼로 구성되며 40us OFDM 심볼 지속시간을 가진다.

도 6에 따른 포맷의 PPDU를 전송하는 경우 SIG 필드(630)를 전송하기 까지 총 160us가 소요된다. 이와 같은 포맷의 PPDU는 2MHz 이상의 채널 대역폭 전송을 위하여 사용될 수 있다.

한편, 확장된 커버리지의 통신을 위해서는 도 6과 같은 포맷의 PPDU에 포함된 각 STF, LTF, SIG 및/또는 데이터 필드들이 2배이상의 시간 또는 주파수 축 상으로 반복된 하기 도 7과 같은 PPDU 포맷이 제안될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 1GHz 이하 대역에서 1MHz 대역폭 전송을 위한 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 7을 참조하면, PPDU(700)는 STF(710), LTF1(720), SIG 필드(730) 및 데이터 필드(750)를 포함할 수 있다. 추가적으로 MIMO 전송을 위한 PPDU인 경우 사용하는 공간 스트림의 개수에 따라 적어도 하나 이상의 LTF(LTF2 내지 LTF N, 740))가 더 포함될 수 있다.

STF(710), LTF1(720)를 참조하면, 전술한 도 6의 STF(610) 및 LTF1(620)과 대비하여 OFDM 심볼이 반복적으로 형성되어 있음을 알 수 있다. 즉 본래 STF 및 LTF1를 구성하는 비트 시퀀스로 이뤄진 각각의 OFDM 심볼(들)이 반복되어 있다.

따라서, STF(710)는 4개의 OFDM 심볼로 구성되며, 이는 각각 40us, 합하여 160us OFDM 심볼 지속시간을 가진다. LTF1(720) 역시 4개의 OFDM 심볼로 구성되며, 이는 각각 40us, 합하여 160us OFDM 심볼 지속시간을 가진다. 즉, 도 6과 같은 PPDU가 제공될 경우 프리앰블 부분의 전송 시간이 320us로 도 5와 같은 포맷의 PPDU를 전송할 때 대비 2배의 시간이 경과한다.

한편 LTF1(720)를 시간 도메인(time domain)에서 보았을 때, 하나의 LTF1 심볼은 DGI 및 두 개의 LTS를 포함하므로, 단순 반복되었을 때 DGI, 두 개의 LTS, DIG, 두 개의 LTS 순으로 구성될 수 있다. 다만, 반복된 LTF 심볼의 경우 DGI 대신 두 개의 GI를 적용하는 식으로 구현될 수 있다. 따라서 LTF1 심볼은 도시된 바와 같이 DIG, 두 개의 LTS, GI, LTS, GI 및 LTS를 포함하도록 구현될 수 있다.

SIG 필드(730) 역시 OFDM 심볼이 반복적으로 형성될 수 있으나, SIG 필드(730)는 2회 이상 반복되어 형성될 수 있다.

MIMO 전송에 따라 복수의 공간 스트림을 통해 PPDU가 전송될 때 상기PPDU(700)에 포함될 수 있는 적어도 하나의 LTF(740)과 데이터 필드(750)는 OFDM 심볼이 반복이 적용될 수도 적용되지 않을 수도 있다.

도 7과 같이 OFDM 심볼의 반복이 적용된 PPDU 포맷은 1MHz 채널 대역폭을 사용하여 보다 넓어진 서비스 커버리지를 위한 프레임 송수신을 위하여 사용될 수 있다.

한편, 전술한 1MHz 대역폭 전송을 위한 PPDU 포맷에 있어서, MIMO 전송을 위한 LTF2 내지 LTF N 및 데이터 필드에 OFDM 심볼 반복이 적용되는지 여부를 시그널링 해주는 정보가 필요할 수 있다. 이를 위하여, SIG 필드의 MCS 서브 필드가 OFDM 심볼 반복의 적용 여부를 지시하도록 설정될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 반복이 없는 가장 낮은 MCS 레벨을 MCS 1이라고 가정하고, 가장 높은 MCS 레벨을 MCS 8이라 가정한다. 이 때, MCS1로 설정된 OFDM 심볼을 시간축 혹은 주파수축으로 반복하는 OFDM 심볼 반복을 적용하여 한단계 더 낮은 MCS 레벨을 생성한 것을 가리켜 MCS 0라고 한다. 총 MCS 레벨은 MCS 0 내지 MCS 8까지 9 단계가 존재하게 되며, 오직 MCS 0인 경우에 OFDM 심볼 반복이 적용되어 전체 심볼 길이가 대략 2배가 된다. 만약 전술한 1MHz 대역폭 전송을 위한 PPDU가 적용된다면, 해당 PPDU의 STF, LTF1 및 SIG 필드까지는 OFDM 심볼 반복이 적용되어 전송된다. 반면, MIMO 전송의 경우 포함되는 적어도 하나의 LTF(LTF2 내지 LTF N) 및 데이터 필드는 전술한바와 같이 OFDM 심볼 반복이 적용될 수도 적용되지 않을 수도 있다. 이와 같은 적용 여부는 MCS 레벨에 의하여 지시될 수 있다. 즉, SIG 필드의 MCS 서브 필드가 MCS0을 지시하면 LTF2 내지 LTF N 및 데이터 필드에도 OFDM 반복 심볼이 적용되고, 그 이외의 MCS 레벨을 지시하면, 각각의 LTF는 하나의 OFDM 심볼로 전송되며, 데이터 필드도 심볼 반복 없이 적어도 하나 이상의 데이터 OFDM 심볼로 전송될 수 있다.

한편, MIMO 전송의 경우, OFDM 심볼 반복이 적용된 LTF 2 내지 LTF N은 각각 반복에 의해 전체 OFDM 심볼들의 길이가 두 배 가량 증가하게 되는데, 이 경우 증가된 OFDM 심볼들의 구조는 다양하게 구현될 수 있다. 이는 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 심볼 반복이 적용된 적어도 하나의 LTF의 OFDM심볼 구조의 예시를 나타내는 도면이다.

1) 각 LTS 앞에 긴 가드 인터벌(Long GI; LGI)을 삽입

부도면 (a)를 참조하면, LTF2 내지 LTF N 각각은, 시간 도메인으로 변환된 해당 LTS 및 반복된 LTS, (예를 들어 LTS 2 및 이에 대하여 반복된 심볼인 반복 LTS2) 앞에 모두 LGI가 CP(Cyclic Prefix)로 삽입된다. 이 방식은 가장 간단한(straightforward) 방식으로서 OFDM 심볼 반복이 적용되지 경우에 대비하여 전체 OFDM 심볼들의 길이가 2배로 증가하게 된다.

2) DGI를 삽입

부도면 (b)를 참조하면, 시간 도메인 LTS N 심볼 앞에 기존 두 LGI를 합쳐놓은 길이 만큼의 DIG가 삽입된다. 이 때 DIG 웨이브폼(waveform)을 생성하는 방법은 LTS N 웨이브폼의 끝에서부터 DGI 길이만큼을 복사하여 CP로 삽입하게 된다. 본 방식에 의할 경우, DGI-LTS-반복LTS로 이어지는 시간 도메인 웨이브폼이 불연속점 없이 연속하다는 파형 특성상의 장점을 가진다.

3) 하나의 LGI를 삽입

부도면 (c)를 참조하면, LTS N 및 반복 LTS N의 앞에 DGI 대신 LGI가 CP로서 삽입되어 있다. 다만, DGI 대신 LGI가 삽입됨으로서 OFDM 심볼 반복에 의해 전체 OFDM 심볼들의 길이가 2배로 증가하지는 않는다. 이와 같은 특성은 각 OFDM 심볼의 개시 시점이 동일한 인터벌로 유지되지 않는다는 특성이 있지만, 전체 전송시간을 N * LGI 만큼 감소시킬 수 있다는 장점을 가진다.

지금까지 1GHz 이하 대역을 사용하는 차세대 무선랜 시스템에 적용될 수 있는 PPDU의 포맷에 대하여 상술하였다. 한편, 차세대 무선랜 시스템에 있어서, AP는 빔포밍 전송을 위하여 사운딩 절차를 개시시킬 수 있으며, STA들은 AP에 의하여 개시된 사운딩 절차에 참여될 것이 요구될 수 있다.

1MHz 대역폭을 사용하는 차세대 무선랜 시스템에 있어서도 NDP를 기반으로 한 사운딩 절차가 지원될 수 있다. 즉, AP는 NDPA 프레임을 전송한 후 NDP를 전송하고, STA은 NDP를 기반으로 채널을 추정하고 피드백 정보를 AP로 전송할 수 있다.

NDPA 프레임은 전술한 1MHz 대역폭 전송을 위한 PPDU 포맷으로 송수신될 수 있다. 즉, NDPA 프레임은 도 7과 같은 형태로 STF, LTF1, SIG 필드까지는 OFDM 심볼 반복이 적용되어 전송된다. 이 때, SIG 필드 내의 MCS 서브 필드는 이후 데이터 필드의 MCS 레벨을 지시하고, 이를 통해 데이터 필드에 OFDM 심볼 반복 적용 여부가 지시될 수 있다. 또한, MIMO 전송의 경우 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)도 MCS 서브 필드에 의해 OFDM 심볼 반복 적용 여부가 지시될 수 있다. MCS 서브 필드가 MCS0을 지시하는 경우 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)의 OFDM 심볼 구조는 도 8과 같이 구현될 수 있다.

다만, 기존 NDP는 OFDM 심볼 반복이 적용될 여지가 없기 때문에 기존 포맷에 따른 NDP를 그대로 차세대 무선랜 시스템의 사운딩 절차에 적용할 경우, STA은 MIMO 채널 추정을 위한 적어도 하나의 LTF에 대하여 OFDM 심볼 반복이 적용되었는지 여부를 알 수가 없다. 따라서, 차세대 무선랜 시스템에서 NDP 기반 사운딩 절차를 지원하기 위해서 차세대 무선랜 시스템에 알맞은 새로운 NDP가 제안될 필요가 있다.

NDP에는 일반적인 PPDU의 SIG 필드에서의 MCS 서브 필드와 같이 이후 데이터 필드의 OFDM 심볼 반복과 관련된 MCS 레벨을 지시해주는 정보(필드/서브 필드)가 포함되지 않는다. 즉, NDP는 데이터 필드가 없는 특수한 포맷의 PPDU이므로 데이터 필드의 MCS 레벨이라는 개념 자체가 적용될 여지가 없다.

따라서, 본 발명에서는 1MHz 전송을 위한 NDP의 경우, STF, LTF1, SIG 필드까지 뿐만 아니라 MIMO 채널을 위한 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)에 대해서도 기본적으로 OFDM 심볼 반복이 적용되는 포맷을 제안한다. 즉, 1MHz 전송을 위한 NDP의 경우 다른 시그널링이 존재 하지 않으면 OFDM 심볼 반복이 적용되며, NDP에 포함된 적어도 하나의 LTF(LTF2 내지 LTF N)의 포맷은 전술한 도 8과 같이 구현될 수 있다.

1MHz 전송을 위한 NDP 의 또 다른 포맷으로서, NDP의 SIG 필드에 OFDM 심볼 반복의 적용 여부를 지시하는 비트 필드가 포함된 포맷이 제안될 수 있다. 해당 비트 필드는 SIG 필드 뒤에 이어지는 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)에 OFDM 심볼 반복 적용 여부를 지시할 수 있다. 해당 NDP의 포맷은 도 9 및 도 10을 참조할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 NDP 포맷의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 9는 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)에 OFDM 심볼 반복이 적용되는 경우의 NDP 포맷을 나타낸다. 도 10은 적어도 하나의 LTF(LTF 2 내지 LTF N)에 OFDM 심볼 반복이 적용되지 않는 경우의 NDP 포맷을 나타낸다.

도 9 및 도 10을 참조하면, NDP(900, 1000)는 각각 STF(910, 1010), LTF1(920, 1020), SIG 필드(930, 1030) 및 적어도 하나의 LTF(LTF2 내지 LTF N, 940, 1040)을 포함한다. STF(910, 1010), LTF1(920, 1020) 및 SIG 필드(930, 1030)는 OFDM 심볼 반복이 적용된다.

한편 SIG 필드(930, 1030)는 반복 지시 서브 필드(repetition indication subfield)를 포함한다. 반복 지시 서브 필드는 SIG 필드(930, 1030)에 이은 적어도 하나의 LTF(940, 1040)에 OFDM 심볼 반복이 적용되었는지 여부를 지시한다.

도 9의 SIG 필드(930)에 포함된 반복 지시 서브 필드는 적어도 하나의 LTF(940)에 OFDM 심볼 반복이 적용되었음을 지시한다. 이 경우 반복 지시 서브 필드는 ‘0’으로 설정될 수 있다.

도 10의 SIG 필드(1030)에 포함된 반복 지시 서브 필드는 적어도 하나의 LTF(1040)에 OFDM 심볼 반복이 적용되었음을 지시한다. 이 경우 반복 지시 서브 필드는 ‘1’로 설정될 수 있다.

한편, 도 9의 OFDM 심볼 반복이 적용된 적어도 하나의 LTF(940)는 도 9에 도시된 바와 같은 OFDM 심볼들을 통해 전송되도록 구현될 수 있다. 또한, 도 8의 부도면 (b) 및 도 (c)와 같이 OFDM 심볼들을 통해 전송될 수도 있다.

도 9 및 도 10에서 제안된 본 발명의 실시예에 따른 포맷의 NDP를 수신한 STA은 SIG 필드에 포함된 반복 지시 서브 필드의 지시에 따라 이어지는 적어도 하나의 LTF에 OFDM 심볼 반복 적용 여부를 결정할 수 있다. 반복 지시 서브 필드의 지시에 따라 적어도 하나의 LTF를 기반으로 채널을 추정하고 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 생성할 수 있다.

NDP를 기반으로 채널을 추정한 STA은 1MHz 전송을 위한 피드백 프레임을 생성한다. 1MHz 전송을 위한 피드백 프레임은 본 발명의 실시예에 따른 1MHz 전송을 위한 PPDU 포맷과 같이 OFDM 심볼 반복이 적용되어 전송될 수 있다. 즉, 피드백 프레임의 STF, LTF1 및 SIG 필드에는 OFDM 심볼 반복이 적용되어 전송되고, 이후 적어도 하나의 LTF 및 데이터 필드는 SIG 필드의 MCS 서브 필드가 지시하는 MCS 레벨에 따라 OFDM 심볼 반복이 적용되거나 또는 적용되지 않은 채 전송될 수 있다.

한편, STA은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 NDP를 기반으로 채널 추정을 하여 채널 상태 정보를 생성할 수 있다. 이 때, 채널 상태 정보는 채널 정보 필드 및 채널 정보 제어 필드로 구현될 수 있다. 채널 정보 제어 필드는 채널 정보 필드에 포함되는 구체적인 채널 상태 정보를 해석하기 위해 필요한 정보를 포함한다. 대표적인 예시로, 채널 정보 제어 필드는 채널 대역폭 서브 필드 및 그룹핑 서브 필드를 포함한다. 채널 대역폭 서브 필드는 추정된 채널의 대역폭을 지시하고, 그룹핑 서브 필드는 빔포밍 피드백 행렬을 위해 사용된 서브캐리어 그룹핑을 지시한다.

채널 정보 필드는 채널 추정의 결과로서 적어도 하나의 서브 캐리어에 대한 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬을 포함할 수 있다. 따라서, 채널 정보 필드에 포함된 빔포밍 피드백 행렬은 차세대 무선랜 시스템의 운영 기반인 1GHz 이하 대역의 1MHz 대역폭 채널의 특성을 기반으로 결정될 수 있다. 차세대 무선랜 시스템에서는 1MHz 채널 대역을 사용하되 하나의 OFDM 심볼이 32개의 서브 캐리어를 포함하도록 구현된다. 또한, 서브 캐리어 인덱스 -7 및 7에 해당하는 서브 캐리어에는 파일럿(pilot)이 삽입된다. 따라서, 채널 정보 필드의 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬은 이와 같은 차세대 무선랜 시스템의 물리계층상 특성이 반영된다.

적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬은 적어도 하나의 서브캐리어에 대하여 계산되어 채널 정보 필드에 포함되며, 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어는 하기 표 6과 같이 특정될 수 있다.

채널
대역폭
서브캐리어
그룹핑(Ng)
서브캐리어
개수(Ns)
피드백되는 빔포밍 피드백 행렬을 위한 서브 캐리어(scidx(0) … scidx(Ns-1)
1MHz 1 24 -13, -12, -11, -10, -9, -8, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13 2 12 -13, -11, -9, -5, -3, -1, 1, 3, 5, 9, 11, 13 4 8 -13, -9, -5, -1, 1, 5, 9, 13 8 6 -13, -5, -1, 1, 5, 13 또는
-13, -9, -1, 1, 9, 13

상기 Ns는 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어의 총 개수를 의미하며, Ns는 서브캐리어 그룹핑 Ng에 따라 다르게 설정될 수 있다. Ns개의 서브캐리어들에 대하여 빔포밍 피드백 행렬이 계산되고, 계산된 빔포밍 피드백 행렬이 채널 정보 필드에 포함된다. 한편 서브캐리어 인덱스 0에 해당하는 서브 캐리어는 DC 톤을 위한 서브 캐리어이며, 서브캐리어 인덱스 -7 및 +7에 해당하는 서브 캐리어는 파일럿을 위한 서브 캐리어이므로, 해당 서브캐리어들에 대해서는 빔포밍 피드백 행렬은 생략된다.

한편 표 6의 인덱스 간격을 두 배 더 늘리는 형태로 빔포밍 피드백 행렬이 계산될 수 있다. 이 경우, 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어는 하기 표 7과 같이 특정될 수 있다.

채널
대역폭
서브캐리어
그룹핑(Ng)
서브캐리어
개수(Ns)
피드백되는 빔포밍 피드백 행렬을 위한 서브 캐리어(scidx(0) … scidx(Ns-1)
1MHz 1 24 -13, -11, -9, -5, -3, -1, 1, 3, 5, 9, 11, 13 2 12 -13, -9, -5, -1, 1, 5, 9, 13 4 8 -13, -5, -1, 1, 5, 13 또는
-13, -9, -1, 1, 9, 13
8 6 -13, -1, 1, 13

상기 표 7은 기존 무선랜 시스템에 비해 좁은 대역폭을 사용하는 차세대 무선랜 시스템의 물리계층의 특성을 고려하여 피드백 복잡도(feedback complexity)를 낮춘 예시에 해당한다.

한편, 표 6 및 표 7에서 예시한 서브캐리어 맵핑 테이블의 내용을 서로간 혼합 형태로 구성하는 방식도 제안될 수 있다. 일례로, Ng 값은 상기 표6 및 표 7에서 제시된 바와 같이 1, 2, 4 및 8의 네 가지 값으로 구성되지 않고, 또 다른 그룹핑 값이 지시될 수 있다. Ng 값에 따라 서브 캐리어 개수는 달라질 수 있으며, 이에 따라 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어의 인덱스는 달라질 수도 있을 것이다.

위와 같이 구현된 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 수신한 AP는 표 6 또는 표 7과 같이 특정 인덱스에 해당하는 서브 캐리어에 빔포밍 피드백 행렬이 피드백 되어있음을 알 수 있으며, 제공된 서브캐리어 별 빔포밍 피드백 행렬을 기반으로 이후 프레임 송수신을 수행할 수 있을 것이다.

추가적으로, 상기 Ng 및/또는 Ns 값에 따라 빔포밍 피드백 행렬을 계산해야할 서브캐리어의의 총 개수를 변화시키는 방식을, 채널 대역폭 전체에 대해 적용하는 것이 아닌, 채널 대역폭 전체를 몇 개의 서브 대역으로 분할하고, 각각의 서브 채널의 대역폭마다 Ng(또는 Ns) 값을 상이하게 적용하는 방식을 제안한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 피드백 행렬과 관련된 서브 캐리어 선택의 일례를 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 1MHz 채널 대역은 총 4개의 서브 대역으로(서브 대역 내지 서브 대역) 나뉘어져 있으며, 각 서브 대역에는 Ns가 다르게 설정되어 있다. 이를 통해 피드백해줄 빔포밍 피드백 행렬이 관련된 서브캐리어 개수를 각 구간마다 가변시킴으로써 채널 상태 정보를 보다 효율적으로 압축할 수 있다. 각 구간 별로 할당될 수 있는 Ns 값의 구체적인 예시는 하기 표 8과 같이 나타내어질 수 있다.

채널
대역폭
서브
밴드
서브
캐리어
개수(Ns)
피드백되는 빔포밍 피드백 행렬을 위한 서브 캐리어(scidx(0) … scidx(Ns-1)
1MHz A 1 -13 2 -13, 4 -13, -11, -10, -8 6 -13, -12, -11, -10, -9, -8 B 1 -6 2 -6, -3 4 -6, -4, -3, -1 6 -6, -5, -4, -3, -2, -1 C 1 6 2 3, 6 4 1, 3, 4, 6 6 1, 2, 3, 4, 5, 6 D 1 13 2 10, 13 4 8, 10, 11, 13 6 8, 9, 10, 11, 12, 13

한편, 도 11 및 표 8을 참조하여 설명한 예시는 1MHz 채널 대역을 복수의 서브 밴드로 나누고, 각 서브 밴드별로 빔포밍 피드백 행렬이 계산되는 서브 캐리어의 개수를 다르게 설정하는 방법의 일례에 불과하다. 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예는 전체 채널 대역 중 서브캐리어 인덱스별로 주파수 선택성이 큰 구간과 작은 구간으로 나누고, 변화량이 작은 구간에 대해서는 작은 Ns를 적용하여 거친 피드백(coarse feedback)을 하고, 변화량이 큰 구간에 대해서는 높은 Ns를 적용하여 세밀한 피드백(fine feedback)을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 서브 밴드 A 내지 D와 같이 네 개의 서브 밴드로 나누는 방식 이외에 보다 많은 서브 밴드로 나뉘어지거나, 더 적은 서브 밴드로 나뉘어질 수 있으며, 각 서브 밴드별로 적용되는 Ns의 개수도 달라질 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 12를 참조하면, 무선 장치(1200)는 프로세서(1210), 메모리(1220), 및 트랜시버(1230)를 포함한다. 트랜시버(1230)는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하되, IEEE 802.11의 물리계층을 구현한다. 프로세서(1210)는 트랜시버(1230)와 기능적으로 연결되어 동작하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1210)는 도 6 내지 도 11을 기반으로 한 본 발명의 실시예에 따른 채널 사운딩 방법을 수행하도록 설정될 수 있다.

프로세서(1210) 및/또는 트랜시버(1230)는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1220)에 저장되고, 프로세서(1210)에 의해 실행 될 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210) 내부에 포함될 수 있으며, 외부에 별도로 위치하여 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1210)와 기능적으로 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.


Claims (12)

  1. 무선랜 시스템에서 채널 사운딩 수행 방법에 있어서,
    NDP(Null Data Packet)을 전송할 것을 알리는 NDPA(NDP Announcement) 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 수신하고;
    상기 NDP를 상기 AP로부터 수신하고;
    상기 NDP를 기반으로 채널 상태 정보를 생성하고; 및
    상기 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 상기 AP로 전송하는 것;을 포함하되,
    상기 NDPA 프레임, 상기 NDP 및 상기 피드백 프레임은 1GHz 이하 주파수 대역의 1MHz 채널을 통해 전송되고,
    상기 채널 상태 정보는 상기 1MHz 채널에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 채널 정보 제어 필드 및 채널 정보 필드를 포함하고,
    상기 채널 정보 제어 필드는 서브캐리어 그룹핑을 지시하는 그룹핑 서브 필드를 포함하고,
    상기 채널 정보 필드는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬(beamforming feedback matrix)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 상기 그룹핑 서브 필드에 의해 지시되는 서브캐리어 그룹핑에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 1임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 24개이고,
    각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 24개의 서브캐리어 각각에 대해 계산된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 2임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 12개이고,
    각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 12개의 서브캐리어 각각에 대해 계산된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 1임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브캐리어의 개수는 6개이고,
    각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 6개의 서브캐리어 각각에 대해 계산된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑 서브 필드가 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도가 8임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 서브 캐리어 개수는 4개이고,
    각 빔포밍 피드백 행렬은 상기 4개 서브캐리어 각각에 대해 계산된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 1MHz 채널은 복수의 서브 밴드로 나뉘어 지고,
    상기 채널 상태 정보는 각 서브 밴드의 서브 캐리어에 적용된 서브 캐리어 그룹핑을 지시하는 복수의 그룹핑 서브 필드를 포함함을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 채널 정보 필드를 더 포함하고,
    상기 채널 정보 필드는 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어에 맵핑되는 적어도 하나의 빔포밍 피드백 행렬을 포함하되,
    상기 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어의 개수는 해당하는 그룹핑 서브 필드에 의해 지시되는 상기 서브 캐리어 그룹핑의 정도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    각 그룹핑 서브 필드는 해당하는 서브 밴드의 주파수 선택성(frequency selectivity)이 클수록 상기 각 서브 밴드의 적어도 하나의 서브 캐리어의 개수가 많도록 설정된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 1MHz 채널 대역폭을 통한 상기 전송은 32개 서브 캐리어를 통해 수행됨을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 32개 서브 캐리어들 중 서브캐리어 인덱스 -7 및 7에 해당하는 서브캐리어에 파일럿이 삽입된 것을 특징으로 하는 채널 사운딩 수행 방법.
  12. 무선랜 시스템에서 채널 사운딩을 수행하는 무선장치에 있어서, 상기 무선장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver); 및,
    상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    NDP(Null Data Packet)을 전송할 것을 알리는 NDPA(NDP Announcement) 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 수신하고,
    상기 NDP를 상기 AP로부터 수신하고,
    상기 NDP를 기반으로 채널 상태 정보를 생성하고, 및
    상기 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임을 상기 AP로 전송하도록 설정되되,
    상기 NDPA 프레임, 상기 NDP 및 상기 피드백 프레임은 1GHz 이하 주파수 대역의 1MHz 채널을 통해 전송되고,
    상기 채널 상태 정보는 상기 1MHz 채널에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 무선 장치.
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