WO2013119075A1 - 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2013119075A1
WO2013119075A1 PCT/KR2013/001030 KR2013001030W WO2013119075A1 WO 2013119075 A1 WO2013119075 A1 WO 2013119075A1 KR 2013001030 W KR2013001030 W KR 2013001030W WO 2013119075 A1 WO2013119075 A1 WO 2013119075A1
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WO
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channel
signal
carrier sensing
frequency band
wireless communication
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Application number
PCT/KR2013/001030
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English (en)
French (fr)
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김서욱
곽진삼
이욱봉
한승희
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks

Definitions

  • the following description relates to a method and apparatus for transmitting and receiving signals in a wireless communication system.
  • IEEE 802.11a and b are described in 2.4. Using unlicensed band at GHz or 5 GHz, IEEE 802.11b provides a transmission rate of 11 Mbps and IEEE 802.11a provides a transmission rate of 54 Mbps.
  • IEEE 802.11g applies Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) at 2.4 GHz, providing a transmission rate of 54 Mbps.
  • IEEE 802.11n applies Multiple Input Multiple Output OFDM (MIMO-OFDM) to provide a transmission rate of 300 Mbps for four spatial streams.
  • IEEE 802.11n supports channel bandwidths up to 40 MHz, in this case providing a transmission rate of 600 Mbps.
  • the standard for specifying the operation of an unlicensed device in the TV whitespace (TVWS) band is the IEEE 802.11af standard.
  • TVWS is a frequency assigned to broadcast TV, which includes the Ultra High Frequency (UHF) band and the very high frequency (VHF) band, and does not interfere with the communication of licensed devices operating in that frequency band. Means the frequency band under which the use of an unlicensed device is permitted under conditions.
  • the licensed device may include a TV, a wireless microphone, or the like.
  • the licensed device may be referred to as an incumbent user or primary user.
  • a signaling protocol such as a common beacon frame, a frequency sensing mechanism, and the like may be required to solve a coexistence problem between unlicensed devices using TVWS.
  • Unlicensed devices that operate on TVWS can be classified into fixed devices, Personal / Portable Mode I devices, and Personal / Portable Mode II devices.
  • the fixed device needs to register its location in the geo-location database as a fixed terminal, and accesses the geographic location database to obtain an available channel list. It operates on the available channel list and stops using it if the channel being used is no longer available.
  • the Personal / Portable Mode II device does not register its location in the geographic location database as a personal portable terminal, but accesses the geographic location database to obtain a list of available channels from its location. It operates on the available channel list and stops using it if the channel being used is no longer available. Compared to fixed devices, the transmit output power is limited. Personal / Portable Mode I devices receive control from Fixed and Personal / Portable Mode II devices.
  • An IEEE 802.11 TVWS terminal refers to an unlicensed device operating using an IEEE 802.11 media access control (MAC) and a physical layer (PHY) in the TVWS spectrum.
  • MAC media access control
  • PHY physical layer
  • IEEE 802.11af PHY which uses 1/10 down-clocking of IEEE 802.11ac PHY, provides 2MHz / 4MHz / 8MHz / 16MHz / 8 + 8MHz channel bandwidth.
  • the Guard Interval For 1/10 down-clocking, the Guard Interval (GI) will increase from 0.8 us to 8 us.
  • An embodiment of the present invention relates to a frame structure that can facilitate carrier sensing of other terminals, particularly in a method of transmitting and receiving a signal.
  • a signal for carrier sensing of another terminal for a predetermined time interval in a frequency band of a frequency bandwidth of a channel used by the terminal is transmitted. And transmitting the signal, wherein the signal for carrier sensing includes information on the frequency bandwidth of the channel.
  • a second technical aspect of the present invention is a terminal device for transmitting a signal in a wireless communication system, comprising: a transceiver; And a processor for controlling the apparatus including the transceiver, wherein the processor transmits a signal for carrier sensing of another terminal for a predetermined time interval in a frequency band of a frequency bandwidth of a channel used by the terminal,
  • the carrier sensing signal is a terminal device including information on a frequency bandwidth of the channel.
  • the first to second technical aspects may include all of the following.
  • the signal for carrier sensing may be transmitted before the terminal transmits a signal in the frequency bandwidth of the channel.
  • the partial frequency band may correspond to a frequency band in which a plurality of channels having different bandwidths overlap each other, which are set in the wireless communication system.
  • signal transmission may not be performed in the remaining frequency band except for the partial frequency band.
  • the signal for carrier sensing may include a narrowband short training field (N-STF), a narrowband long training field (N-LTF), and a narrowband signal (N-SIG).
  • N-STF narrowband short training field
  • N-LTF narrowband long training field
  • N-SIG narrowband signal
  • Information on where the frequency bandwidth of the channel is located in the entire frequency band of the wireless communication system may be included in the beacon frame.
  • receiving a signal for carrier sensing for a predetermined time interval in a frequency band of a channel set in the wireless communication system Includes, the signal for the carrier sensing, the signal receiving method comprising information on the frequency bandwidth of the channel.
  • a fourth technical aspect of the present invention is a terminal device for receiving a signal in a wireless communication system, comprising: a transceiver; And a processor for controlling the apparatus including the transceiver, wherein the processor receives a signal for carrier sensing for a predetermined time period in a part of a frequency band of a channel set in the wireless communication system, and receives the signal for the carrier sensing.
  • the signal is a terminal device that includes information about the frequency bandwidth of the channel.
  • the third to fourth technical aspects may include all of the following.
  • the signal for carrier sensing may be transmitted before transmitting a signal in the frequency bandwidth of the channel.
  • the frequency band may correspond to a frequency band in which a plurality of channels having different bandwidths set in the wireless communication system including the channel overlap each other.
  • signal transmission may not be performed in the remaining frequency band except for the partial frequency band.
  • the signal for carrier sensing may include a narrowband short training field (N-STF), a narrowband long training field (N-LTF), and a narrowband signal (N-SIG).
  • N-STF narrowband short training field
  • N-LTF narrowband long training field
  • N-SIG narrowband signal
  • Information on where the frequency bandwidth of the channel is located in the entire frequency band of the wireless communication system may be received from the beacon frame.
  • the terminal can sense the carrier of the channels of different frequency bands while minimizing the processing burden.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a WLAN system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a configuration of a WLAN system.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of active scanning.
  • 5 is a diagram illustrating an activation process of an STA.
  • FIG. 6 is a view for explaining a frame structure proposed in the present invention.
  • 15 is a view for explaining a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a WLAN system.
  • the WLAN system includes one or more basic service sets (BSSs).
  • BSS is a set of stations (STAs) that can successfully synchronize and communicate with each other.
  • STA is a logical entity that includes a medium access control (MAC) and a physical layer interface to a wireless medium, and includes an access point (AP) and a non-AP non-AP station (STA). do.
  • the portable terminal operated by the user among the STAs is a non-AP STA, and when referred to simply as an STA, it may also refer to a non-AP STA.
  • a non-AP STA is a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, or a mobile subscriber. It may also be called another name such as a mobile subscriber unit.
  • the AP is an entity that provides an associated station (STA) coupled to the AP to access a distribution system (DS) through a wireless medium.
  • STA station
  • DS distribution system
  • the AP may be called a centralized controller, a base station (BS), a Node-B, a base transceiver system (BTS), or a site controller.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • BSS can be divided into infrastructure BSS and Independent BSS (IBSS).
  • IBSS Independent BSS
  • the BBS shown in FIG. 1 is an IBSS.
  • the IBSS means a BSS that does not include an AP. Since the IBSS does not include an AP, access to the DS is not allowed, thereby forming a self-contained network.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a configuration of a WLAN system.
  • the BSS shown in FIG. 2 is an infrastructure BSS.
  • Infrastructure BSS includes one or more STAs and APs.
  • communication between non-AP STAs is performed via an AP.
  • AP access point
  • a plurality of infrastructure BSSs may be interconnected through a DS.
  • a plurality of BSSs connected through a DS is called an extended service set (ESS).
  • STAs included in the ESS may communicate with each other, and a non-AP STA may move from one BSS to another BSS while seamlessly communicating within the same ESS.
  • the DS is a mechanism for connecting a plurality of APs.
  • the DS is not necessarily a network, and there is no limitation on the form if it can provide a predetermined distribution service.
  • the DS may be a wireless network such as a mesh network or a physical structure that connects APs to each other.
  • Spectrum not used by a licensed device is called whitespace and can be used by an unlicensed device.
  • whitespace In order for an STA to operate in the whitespace spectrum, it is necessary to first provide a protection scheme for an incumbent user. In order for the STA or the AP to protect the licensed device, only the channel not used by the licensed device must be used. Channels that can be used by an unlicensed device because they are not being used by a licensed device are called available channels.
  • the most basic way for the STA or AP to determine the availability of a TV channel is to find a TV channel schedule by accessing spectrum sensing and a database (DB).
  • the information of the DB includes information such as usage schedule of a specific channel of a licensed device at a specific location. Therefore, an STA or AP that wants to determine whether a TV channel is available must access a DB through the Internet and obtain DB information based on its location information.
  • the STA In order to access the network, the STA must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. A network identification process existing in a specific area is called scanning. There are two types of scanning methods, active scanning and passive scanning.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of active scanning.
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the responder is the STA that last transmitted the beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, so the AP becomes a responder.
  • the responder is not constant because the STAs in the IBSS rotate and transmit the beacon frame.
  • the scanning STA 300 transmits a probe request frame 305
  • Responder 1 310 of BSS1 and Responder 2 320 of BSS2 that have received the probe request frame are each probe response frame 1 ( 315 and the probe response frame 2 325 are transmitted to the scanning STA 300.
  • the scanning STA 300 receiving the probe response frame stores the BSS related information included in the received probe response frame, moves to the next channel, and performs scanning on the next channel in the same manner.
  • the STA performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • the beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11.
  • the beacon frame is notified of the existence of a wireless network and is periodically transmitted to allow the STA performing scanning to find the wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP In the infrastructure BBS, the AP periodically transmits a beacon frame.
  • the STA that performs the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the beacon frame 1 415 transmitted by the AP1 410 of the BSS1 and the beacon frame transmitted by the AP2 420 of the BSS2 are performed by the scanning STA 400 performing the channel scanning by the passive scanning method on the specific channel. If receiving 2 425 and not receiving beacon frame 3 435 transmitted by AP3 430 of BSS3, scanning STA 400 stores that two BSSs (BSS1, BSS2) were found in the measurement channel. And move to another channel.
  • active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • Unlicensed devices operating in the white space band may be classified into an enabling STA and a dependent STA.
  • the activating STA is an STA capable of activating the dependent STA.
  • the activating STA may transmit a signal without receiving an enabling signal and may initiate a network.
  • the activating STA may provide geo-location information to a database (DB) and obtain available channel information available at the geographic location from the DB.
  • the activating STA does not necessarily need to be a WLAN STA, but may be a logical entity or a network server capable of providing services related to activation.
  • a dependent STA is a STA that can transmit a signal only when receiving an activation signal and is controlled by the activation STA.
  • the dependent STA must be activated through the activating STA and cannot be independently activated.
  • 5 is a diagram illustrating an example of an activation process of an STA.
  • IEEE 802.11y is a standard created for the operation of an unlicensed device in the 3.5 GHz band.
  • the activation process is described, and the activation process is called Dynamic STA Enablement (DSE).
  • DSE Dynamic STA Enablement
  • the process of activating the dependent STA by the activating STA may follow a process similar to the dynamic STA activation of IEEE 802.11y.
  • the activation process applied in the white space may not necessarily be the same as the DSE process, but basically the same in that STAs dependent on the corresponding band / channel may transmit signals only after receiving the activation signal.
  • the activating STA may transmit a beacon or probe response frame including an activation signal to the dependent STA (S510).
  • a signal indicating that activation is possible is called an enabling signal.
  • a beacon or probe response frame including an activation signal element corresponds to an activation signal.
  • the dependent STA that receives and decodes the activation signal transmits an activation request frame to the activation STA using the channel receiving the signal (S520), and receives an activation response frame from the activation STA.
  • Receive S530.
  • an unlicensed device that wants to use TVWS should provide protection for the licensed device. Therefore, the unlicensed device must check whether the licensed device occupies the band before starting to transmit the signal in the TVWS.
  • the unlicensed device may perform spectrum sensing / carrier sensing to determine whether the corresponding band is used by the licensed device.
  • Spectrum sensing mechanisms include energy detection, feature detection, and the like.
  • the unlicensed device may determine that the licensed device is using the specific channel when the strength of the signal received on the specific channel is greater than or equal to a predetermined value or when the DTV preamble is detected. If it is determined that the licensed device is in use in a channel immediately adjacent to the channel currently being used, the unlicensed device should lower the transmission power.
  • the unlicensed device should access a database (DB) through the Internet or a dedicated network to obtain channel list information available for the unlicensed device in the corresponding area.
  • the DB is a database that stores and manages channel usage information that is dynamically changed according to the information of the licensed device registered to the user and the geographical location and usage time of the licensed devices.
  • the white space band includes the above-described TVWS, but is not limited thereto.
  • the term white space band refers to a band in which an operation of an unlicensed device is allowed only when the operation of the licensed device is preferentially permitted and protection for the licensed device is provided.
  • a white space device refers to a device operating in a white space band.
  • a device according to the IEEE 802.11 system may also be an example of a white space device.
  • the white space device uses an IEEE 802.11 medium access control (MAC) layer and a physical layer (PHY) layer in the white space band. It may refer to an unlicensed device that operates. That is, a general AP and / or STA according to the 802.11 standard operating in the white space band may correspond to an example of an unlicensed device.
  • MAC medium access control
  • PHY physical layer
  • the channel may mean an example illustrated in the IEEE 802.11ac PHY and the IEEE 802.11af PHY described in Table 1 above, but is not necessarily limited thereto, and other than the wireless communication system illustrated above.
  • WLAN This may mean a channel set in a wireless communication system.
  • the terminal may be replaced with the above-mentioned terms such as AP, STA, User Equipment (UE), Mobile Station (MS), Mobile Subscriber Station (MSS), and Subscriber Station (SS).
  • the frequency bandwidth of the illustrated channel is x MHz, and it is understood that a specific signal is transmitted only in some frequency bands (z MHz) of the frequency bands of the channel at the beginning (0 to tn) of the channel on the time axis.
  • the specific signal may be transmitted by a terminal using the channel (for example, a signal transmitted by the channel) for carrier sensing of other terminals.
  • the specific signal for carrier sensing may include information on the frequency bandwidth of the channel.
  • the signal for carrier sensing may include information that may inform that the bandwidth of the corresponding channel is x MHz.
  • the specific signal for carrier sensing may include a narrowband short training field (N-STF), a narrowband long training field (N-LTF), and a narrowband signal (N-SIG) as illustrated in FIG. 6.
  • the N-STF may be for automatic gain control convergence, timing acquisition, and coarse frequency acquisition for common sensing band.
  • the N-LTF may be for estimating a channel between each spatial mapper input and the reception chain for a common sensing band.
  • the N-SIG may include information (eg, frequency bandwidth, length, rate, address, etc.) of a wideband body (corresponding to a channel frequency band in FIG. 6).
  • the N-SIG may perform a function of notifying which channel is transmitted at what length and rate in the actual frame transmitted after the N-SIG through such information as bandwidth, length, and rate.
  • the frequency bandwidth represents the bandwidth over which the W-STF, W-LTF, W-SIG, and DATA are transmitted, that is, the bandwidth of the corresponding channel, and the W-STF, W-LTF, and W-SIG. Is needed to detect it.
  • the address information informs the sender / receiver of the corresponding frame. If the receiver is a receiver, the address information may be used to receive the actual frame transmitted subsequently using information such as bandwidth, length, and rate.
  • the NAV is set using the length and rate information.
  • the above-mentioned specific signal for carrier sensing may consist of at least one OFDM symbol.
  • the specific configuration of the specific signal for the carrier sensing that is, N-STF, N-LTF, N-SIG is only an example, as long as the terminal / channel includes at least some of the above-described information.
  • the wireless communication system may have a different name and configuration depending on the type / setting of the wireless communication system.
  • a signal for carrier sensing including information related to the bandwidth of the channel is transmitted through some bandwidth of the channel before the signal transmission using the bandwidth of the corresponding channel is performed.
  • the aspect of transmitting a signal and the side of receiving a signal in such a frame structure will be briefly described.
  • the terminal may transmit a signal for carrier sensing of another terminal for a predetermined time interval in some frequency bands of the frequency bandwidth of the channel used by the terminal.
  • the signal for carrier sensing may include information on the frequency bandwidth of the channel.
  • the terminal may transmit control information (for example, in the case of FIG. 6, STF, LTF, and SIG) and data.
  • the terminal may perform carrier sensing to check whether a plurality of channels corresponding to the frequency band are available in a specific frequency band. In this case, the terminal may not perform carrier sensing in accordance with the bandwidth of all channels set in the wireless communication system, but may perform carrier sensing only in accordance with the frequency bandwidth in which the signal for carrier sensing described above is transmitted.
  • a frequency bandwidth through which a signal for carrier sensing is transmitted may correspond to a frequency band in which a plurality of channels having different bandwidths are set in a wireless communication system operating in a terminal.
  • the frequency bandwidth through which the signal for carrier sensing is transmitted may mean a common sensing band.
  • the channelization structure of the TVWS and an example of a frame structure for carrier sensing in the channel division structure are described, but are not necessarily limited thereto and include a plurality of channels having different bandwidths in a specific frequency band. It turns out that the channels are set and are generally applicable to a wireless communication system in which the terminal can use the corresponding channel through carrier sensing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating channel division that may be the premise of Embodiment 1.
  • the horizontal axis is the frequency axis and each square box represents a WLAN channel.
  • the number in the square box is the bandwidth of the channel and the center frequency of the channel is indicated in the center of the box.
  • the shaded part is the common sensing band.
  • FIG. 7 illustrates WLAN channel division in four consecutive TV channels, and the illustration of FIG. 7 is repeated every four TV channels in the total TV WS bandwidth.
  • the WLAN terminal has a guard band of 1 MHz on both sides of the TV channel so that only one TV channel can be used. Located. This is to satisfy the spectrum mask of the Regulation. If a WLAN terminal can use two consecutive TV channels, it can use an 8 MHz channel or two 4 MHz channels as defined above. The 8 MHz channel is centered between two consecutive channels with a guard band of 2 MHz on either side of the total 12 MHz. In order for a WLAN terminal to use a 16 MHz channel, at least three consecutive 6 MHz TV channels are required. In this case, however, there is only 1 MHz of guard band on each side. In this case, it is assumed that RF satisfying the spectral mask is difficult in this case. Therefore, in the example of FIG.
  • the WLAN terminal may use the 16 MHz channel only when there are four consecutive TV channels.
  • the WLAN terminal may use two or more 4 MHz channels or 8 MHz channels instead of the 16 MHz channels.
  • the 16 MHz channel is centered with guard bands of 4 MHz on either side of the total 24 MHz (6 MHz * 4 TV channels).
  • a 32 MHz channel may also be defined in a similar manner as described above. They are centered with guard bands of 2 MHz on each side of six consecutive TV channels. The 32 MHz channel can be repeated every six TV channels.
  • the channel division as shown in FIG. 7 has an advantage that a good performance can be achieved even in an environment having one or two consecutive TV channels. If 4 MHz is not in the TV channel, it is difficult to satisfy the spectral mask, which is why WLAN terminals cannot use the channel or use expensive RF chips. In the urban area, the channel division of the present invention exhibits a great effect because there are only a few TVWS available for WLAN terminals in the urban area and most of them are not continuous. On the other hand, in the channel division shown in FIG. 7, since the 8 MHz and 16 MHz channels do not include 4 MHz channels, the carrier sensing method of 802.11ac does not operate.
  • 802.11ac transmits frames in 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz channels
  • the PHY header portion is repeatedly transmitted in the same structure on the frequency axis by 20 MHz. Even if the terminal receives only the 20 MHz channel, it is possible to know that the frame is transmitted in the 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz channels through the PHY header. However, this is possible because the 802.11ac channels are perfectly overlapped (40 MHz channel consists of two 20 MHz channels, 80 MHz channel consists of two 40 MHz channels and 160 MHz channel consists of two 80 MHz channels). It is not applicable to the discontinuous channel structure such as 7.
  • the common sensing band is assigned to a specific frequency band common to each channel. This can be solved by setting to and applying the frame structure of the present invention as described above. That is, in FIG. 7, a frequency band corresponding to a shaded portion in which 4, 8, and 16 MHz channels overlap may be set as a common sensing band.
  • a header for transmitting a signal for carrier sensing shown in FIG. 8 may be transmitted.
  • the terminal performing carrier sensing may determine the presence or absence of the signal by measuring the energy level of the signal received in the common sensing band.
  • the reference value of the energy level may be set in consideration of the ratio of the total channel bandwidth of the overlapping portion, the transmission power, and the like.
  • FIG. 8 shows a frame having the same structure as that described in FIG. 6 in (a) 4 MHz, (b) 8 MHz, and (c) 16 MHz channels, respectively, and the detailed description thereof will be replaced with the description of FIG. 6. do.
  • the common sensing band may be located on either the right or the left side of the channel (based on a low frequency), and thus the terminal needs to distinguish the channel.
  • the channel division is modified so that the common sensing band is always present at both ends of the 4 MHz channel regardless of the 4 MHz channel position so that the UE does not need to distinguish it, it may be as shown in FIG. 9.
  • the channel division structure as shown in FIG. 9 when the frame structure proposed in the present invention is applied to a channel having a bandwidth of 4 MHz, 8 MHz, and 16 MHz, the channels shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C are illustrated in FIGS. As shown.
  • a WLAN terminal can use a 16 MHz channel with a guard band of 1 MHz on each side of three consecutive TV channels. If the RF chip performance is good enough, it is possible.
  • a common sensing band may be up to 3 MHz.
  • the common sensing band can be set to 1 MHz or 2 MHz for symmetry. 12 (a), (b) and (c) show a frame structure to which the present invention is applied in the channel division structure as shown in FIG.
  • the channel division structure may be configured as shown in FIG. 13, and in this case, the frame structure of each channel is as shown in FIGS. 14A, 14B, and 14C. Detailed description thereof will be replaced with the above description.
  • the terminal performing carrier sensing when the terminal performing carrier sensing knows information about the bandwidth of the corresponding channel through the common sensing band, the terminal may determine whether the corresponding channel is available.
  • the premise is that the terminal performing the carrier sensing should know in advance information on where the channel is located in the frequency band.
  • information about where each channel is located in the frequency band may be set to be included in the beacon frame. That is, information on where each channel is located in the frequency band may be configured as a channel information field and included in a beacon frame as illustrated in FIG. 15. In FIG. 15, each field is defined in the 802.11 standard, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the UE can inform the UE of the channel in which the WLAN network is operating by notifying only the channel number.
  • the designated channel number is changed once, it is difficult for the terminal to recognize it, and there may be a burden of knowing all the channel numbers for each country.
  • ii) consists of center frequency and bandwidth
  • the terminal does not need to know all the channel numbers and can accurately move the operating channel.
  • Table 2 shows the value of the channel information field of the beacon frame that the AP operating on the previous 8 MHz channel 5 sends on the 4 MHz channel 1 and 2.
  • the number of bits required is the smallest when i) is used, but there is a disadvantage in that the terminal has a lot of additional information.
  • the terminal may operate without any problem even if the terminal does not know the channel number or the channel number is changed.
  • a specific signal is added to a guard tone for use.
  • the reason for having a guard tone is generally to avoid interference at both ends, which can be used to facilitate carrier sensing.
  • the leftmost 4 MHz channel and the 16 MHz channel will be described as an example.
  • the right side of the 4 MHz channel and the left side of the 16 MHz channel overlap 1 MHz.
  • the overlap of data / pilot tones is about 0.2 MHz. If two channels are transmitted with a guard tone, 0.2 MHz signals are sensed with each other. In this situation, the energy detection method is used because the channels are different from each other. However, since only 0.2 MHz signals are caught from each other, the received power is very low, making detection very difficult. Eventually, the sensing fails, causing simultaneous transmission and interfering with each other. However, if a specific signal is put on the protection tone and transmitted, the detection and reception may be easier since all 1 MHz signals are received and sensed.
  • the guard tone may only be available on some channels.
  • the 4 MHz channel is difficult to satisfy the spectral mask, so it is not used with a guard tone.
  • a signal can be put on the guard tone.
  • other signals can be placed on the guard tone only on the 16 MHz channel.
  • the signal to be raised on the guard tone can be used for various applications as follows.
  • PAPR Reduction A specific signal can be raised to the guard tone to reduce PAPR. First, the data / pilot tone is mapped according to the conventional method, and then a signal is added to the protection tone which can reduce the PAPR by recognizing the current signal pattern.
  • Dummy signal A signal that is literally meaningless. This case has the advantage of being easy to implement.
  • iii) Data Copy the data in the middle of the signal and put it on the guard tone.
  • the reliability of data transmission may increase.
  • it can be used as a data tone like other carriers. In this case, the yield is improved by increasing the number of data tones without copying.
  • Pilot It is used for channel estimation by pilot.
  • 16 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the AP 1600 may include a processor 1610, a memory 1620, and a transceiver 1630.
  • the STA 1650 may include a processor 1660, a memory 1670, and a transceiver 1680.
  • the transceivers 1630 and 1680 may transmit / receive wireless signals and, for example, may implement a physical layer in accordance with the IEEE 802 system.
  • the processors 1610 and 1660 may be connected to the transceivers 1630 and 1660 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system.
  • the processor 1610 may operate to process the various embodiments of the invention described above.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 무선통신시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 단말이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 신호 전송 방법이다

Description

무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치
이하의 설명은 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선랜(wireless local area network, WLAN) 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(Multiple Input Multiple Output-OFDM; MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
TV 화이트 스페이스(TV whitespace, TVWS) 대역에서 비면허 기기(unlicensed device)의 동작을 규정하기 위한 표준이 IEEE 802.11af 표준이다.
TVWS는 브로드캐스트(broadcast) TV에 할당된 주파수로서 UHF(Ultra High Frequency) 대역 및 VHF(very high frequency) 대역을 포함하고, 해당 주파수 대역에서 동작하는 면허 기기(licensed device)의 통신을 저해하지 않는다는 조건 하에서 비면허 기기의 사용이 허가된 주파수 대역을 의미한다. 면허 기기에는 TV, 무선 마이크 등이 있을 수 있다. 면허 기기는 우선적인 사용자(incumbent user) 또는 주 사용자(primary user)로 불릴 수도 있다. 또한, TVWS를 사용하는 비면허 기기들간에 공존(coexistence) 문제를 해결하기 위해 공통 비콘 프레임(common beacon frame) 등과 같은 시그널링 프로토콜(signaling protocol), 주파수 센싱 메커니즘 등이 필요할 수 있다. TVWS 에서 동작하는 비면허 기기는 Fixed Device, Personal/Portable Mode I device, Personal/Portable Mode II device 들로 구분될 수 있다. Fixed Device 는 고정형 단말로 지리적 위치 데이터베이스(geo-location database)에 자신의 위치를 등록해야 하며, 지리적 위치 데이터베이스에 액세스 하여 가용 채널 리스트(available channel list) 을 얻어온다. 해당 가용 채널 리스트에서 동작 하며, 만약 자신이 사용 중인 channel 이 더 이상 available 하지 않으면 사용을 중단한다. Personal/Portable Mode II device 는, 개인 휴대형 단말로 지리적 위치 데이터베이스에 자신의 위치를 등록하지 않지만, 지리적 위치 데이터베이스에 access 하여 자신의 위치에서 가용 채널 리스트를 얻어온다. 해당 가용 채널 리스트에서 동작 하며, 만약 자신이 사용 중인 channel 이 더 이상 available 하지 않으면 사용을 중단한다. Fixed Device 에 비교해, 전송 출력 파워가 제한된다. Personal/Portable Mode I device 는, Fixed device, Personal/Portable Mode II device 으로부터 control 을 받는다. Personal/Portable Mode II device 와 동일하게 지리적 위치 데이터베이스에 자신의 위치를 등록하지 않지만, 지리적 위치 데이터베이스를 통해 자신의 장치 식별자(device ID) 에 대한 유효성(validity) 판단을 거친 후 사용이 허용된다. 또한, Personal/Portable Mode II device 로부터 가용 채널 리스트를 받아와야 하며, 주기적으로 가용 채널 리스트가 변하지 않았다는 것을 확인 해야 한다.
512~608 MHz, 614~698 MHz에서는 특수한 몇 가지 경우를 제외하고 모든 비면허 기기들의 동작이 허용되나, 54~60 MHz, 76~88 MHz, 174~216 MHz, 470~512 MHz 대역에서는 정해진 위치에서만 신호의 전송을 수행하는 fixed device 간의 통신만이 허용된다. IEEE 802.11 TVWS 단말은 TVWS 스펙트럼(spectrum)에서 IEEE 802.11 맥(media access control, MAC) 및 물리계층(physical layer, PHY)을 사용해 동작하는 비면허 기기를 의미한다.
다음 표 1은 IEEE 802.11ac PHY 와 IEEE 802.11af PHY 에 대한 성능 비교를 보여준다. IEEE 802.11ac PHY 을 1/10 down-clocking 하여 사용하는 IEEE 802.11af PHY 는, 2MHz/4MHz/8MHz/16MHz/8+8MHz channel bandwidth 을 제공한다. 1/10 다운-클록킹(down-clocking)을 하는 경우, 가드 인터벌(Guard Interval, GI) 는 0.8 us 에서 8 us로 증가하게 된다.
표 1
IEEE 802.11ac PHY IEEE 802.11af PHY
Channel bandwidth Throughput Channel bandwidth Throughput
20 86.7 2 8.67
40 200 4 20
80 433.3 8 43.33
160 866.7 16 86.67
80+80 866.6 8+8 86.66
본 발명의 실시예는 신호를 송수신 하는 방법에 있어서, 특히 다른 단말들의 반송파 센싱이 용이하도록 할 수 있는 프레임 구조에 관한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 단말이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 신호 전송 방법이다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 신호를 전송하는 단말 장치에 있어서, 송수신기; 및 상기 송수신기를 포함하는 상기 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 단말이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송하며, 상기 반송파 센싱을 신호는 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 단말 장치이다.
상기 제1 내지 제2 기술적 측면은 다음 사항의 전 일부를 포함할 수 있다.
상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 단말이 상기 채널의 주파수 대역폭에서 신호를 전송하기 이전에 전송될 수 있다.
상기 일부 주파수 대역은, 상기 무선통신시스템에 설정된, 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 서로 오버랩되는 주파수 대역에 해당될 수 있다.
상기 소정 시간 구간 동안 상기 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서는 신호 전송이 이루어지지 않을 수 있다.
상기 반송파 센싱을 위한 신호는, N-STF(Narrowband Short Training Field), N-LTF(Narrowband Long Training Field), N-SIG(Narrowband Signal)를 포함할 수 있다.
상기 채널의 주파수 대역폭이, 상기 무선통신시스템의 전체 주파수 대역에서 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보는 비콘 프레임에 포함될 수 있다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서, 상기 무선통신시스템에 설정된 채널의 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 반송파 센싱을 위한 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 신호 수신 방법이다.
본 발명의 제4 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 신호를 수신하는 단말 장치에 있어서, 송수신기; 및 상기 송수신기를 포함하는 상기 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 무선통신시스템에 설정된 채널의 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 반송파 센싱을 위한 신호를 수신하며, 상기 반송파 센싱을 위한 신호는 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 단말 장치이다.
상기 제3 내지 제4 기술적 측면은 다음 사항의 전 일부를 포함할 수 있다.
상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에서 신호를 전송하기 이전에 전송되는 것일 수 있다.
상기 일부 주파수 대역은, 상기 채널을 포함하여 상기 무선통신시스템에 설정된 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 서로 오버랩되는 주파수 대역에 해당될 수 있다.
상기 소정 시간 구간 동안 상기 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서는 신호 전송이 이루어지지 않는 것일 수 있다.
상기 반송파 센싱을 위한 신호는, N-STF(Narrowband Short Training Field), N-LTF(Narrowband Long Training Field), N-SIG(Narrowband Signal)를 포함할 수 있다.
상기 채널의 주파수 대역폭이, 상기 무선통신시스템의 전체 주파수 대역에서 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보는 비콘 프레임으로부터 수신될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단말이 처리부담을 최소화하면서 서로 다른 주파수 대역의 채널을 반송파 센싱할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 능동적 스캐닝을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 수동적 스캐닝을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 STA의 활성화 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 각 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 비콘 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
한편, 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
먼저, 무선랜 시스템의 일반적인 구성에 대해 도 1 및 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선랜 시스템은 하나 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합이다.
STA는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 논리 개체로서, 액세스 포인트(access point, AP)와 비AP STA(Non-AP Station)을 포함한다. STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
그리고, AP는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)에게 무선 매체를 통해 분배 시스템(Distribution System, DS)으로의 접속을 제공하는 개체이다. AP는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), Node-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
BSS는 인프라스트럭처(infrastructure) BSS와 독립적인(Independent) BSS(IBSS)로 구분할 수 있다.
도 1에 도시된 BBS는 IBSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않는 BSS를 의미하고, AP를 포함하지 않으므로, DS로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 BSS는 인프라스트럭처 BSS이다. 인프라스트럭처 BSS는 하나 이상의 STA 및 AP를 포함한다. 인프라스트럭처 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 비AP STA 간에 직접 링크(link)가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서 직접 통신도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 인프라스트럭처 BSS는 DS를 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 복수의 AP들을 연결하는 메커니즘(mechanism)으로서, 반드시 네트워크일 필요는 없으며, 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬(mesh) 네트워크와 같은 무선 네트워크일 수도 있고, AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
면허 기기에 의해 사용되지 않는 스펙트럼을 화이트스페이스(whitespace)라고 하고, 비면허 기기에 의해 사용될 수 있다. 화이트스페이스 스펙트럼에서 STA이 동작하기 위해서는 면허 기기(incumbent user)에 대한 보호 기법을 우선적으로 제공할 필요가 있다. STA 또는 AP가 면허 기기를 보호하기 위해서는 면허 기기에 의해 사용되고 있지 않은 채널만을 사용해야 한다. 면허 기기에 의해 사용되고 있지 않아서 비면허 기기가 사용할 수 있는 채널을 가용 채널(available channel)이라고 한다. STA 또는 AP가 TV 채널의 가용성(availability)을 파악하는 가장 기본적인 방법에는 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)과 데이터 베이스(Database, DB)에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아내는 방법이 있다. DB의 정보는 특정 위치에서 면허 기기의 특정 채널의 사용 스케줄 등의 정보를 포함한다. 따라서, TV 채널의 사용 가능 여부를 파악하기 원하는 STA 또는 AP는 인터넷을 통하여 DB에 접속해서 자신의 위치 정보에 기반한 DB 정보를 얻어와야 한다.
STA이 네트워크에 접속하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝(scanning)이라고 한다. 스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.
도 3은 능동적 스캐닝을 개략적으로 나타낸 도면이다.
능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA이다. 인프라스트럭처 BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다.
도 3을 참조하면, 스캐닝 STA(300)이 프로브 요청 프레임(305)을 전송하면, 프로브 요청 프레임을 수신한 BSS1의 응답자 1(310)과 BSS2의 응답자 2(320)는 각각 프로브 응답 프레임 1(315)과 프로브 응답 프레임 2(325)를 스캐닝 STA(300)에게 전송한다. 프로브 응답 프레임을 수신한 스캐닝 STA(300)은 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행한다.
도 4는 수동적 스캐닝을 개략적으로 나타낸 도면이다.
수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. 인프라스트럭처 BBS에서는 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행한다.
스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다.
도 4에서, 특정 채널에서 수동적 스캐닝 방식으로 채널 스캐닝을 수행하고 있는 스캐닝 STA(400)이 BSS1의 AP1(410)이 전송하는 비콘 프레임 1(415)과 BSS2의 AP2(420)가 전송하는 비콘 프레임 2(425)를 수신하고, BSS3의 AP3(430)이 전송하는 비콘 프레임 3(435)은 수신하지 못하였다면, 스캐닝 STA(400)은 측정 채널에 2 개의 BSS(BSS1, BSS2)가 발견되었음을 저장하고 다른 채널로 이동한다.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
다음으로, 화이트 스페이스 대역에서 동작하기 위해 STA이 활성화(enablement)되는 과정을 설명한다.
화이트 스페이스 대역에서 동작하는 비면허 기기는 활성화(Enabling) STA와 의존적인(Dependent) STA로 분류할 수 있다. 활성화 STA는 의존적인 STA을 활성화시킬 수 있는 STA로서, 활성화 신호(enabling signal)를 수신하지 않아도 신호를 전송할 수 있으며, 네트워크를 개시(initiation)할 수 있다.
활성화 STA(Enabling STA)는 데이터베이스(database, DB)에 지리적인 위치(geo-location) 정보를 제공하고 DB로부터 해당 지리적 위치에서 사용 가능한 가용 채널 정보를 획득할 수 있다. 활성화 STA는 반드시 WLAN STA일 필요는 없으며 활성화에 관련된 서비스들을 제공할 수 있는 논리적 개체 또는 네트워크 서버(server)일 수 있다.
의존적인 STA(Dependent STA)는 활성화 신호를 수신해야만 신호를 전송할 수 있는 STA로서, 활성화 STA에 의해 제어된다. 의존적인 STA는 반드시 활성화 STA를 통하여 활성화되어야 하고 독립적으로 활성화될 수 없다.
도 5는 STA의 활성화 과정의 일례를 나타낸 도면이다.
IEEE 802.11y는 3.5GHz 대역에서 비면허 기기의 동작을 위해 만들어진 표준인데, 활성화 과정이 기술되어 있고, 활성화 과정을 동적 STA 활성화(Dynamic STA Enablement, DSE)라고 한다. 의존적인 STA가 활성화 STA에 의해 활성화되는 과정은 IEEE 802.11y의 동적 STA 활성화와 유사한 과정을 따를 수 있다. 실제로 화이트 스페이스에서 적용되는 활성화 과정은 반드시 DSE 과정과 같지 않을 수 있지만, 기본적으로는 활성화 신호를 수신하고 난 후에야 해당 대역/채널로 의존적인 STA가 신호를 전송할 수 있다는 점에서는 동일하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 활성화 STA는 활성화 신호를 포함하는 비콘(Beacon) 또는 프로브 응답 프레임(Probe Response frame)을 의존적인 STA에게 전송할 수 있다(S510). 활성화가 가능함을 알리는 신호를 활성화 신호(enabling signal)라고 하는데, 도 5의 예시에서는 활성화 신호 요소가 포함된 비콘 또는 프로브 응답 프레임이 활성화 신호에 해당한다. 활성화 신호를 수신하여 디코딩한 의존적인 STA는 해당 신호를 수신한 채널을 이용하여 활성화 요청 프레임(Enablement Request Frame)을 활성화 STA에게 전송하고(S520), 활성화 STA로부터 활성화 응답 프레임(Enablement Response Frame)을 수신한다(S530).
한편 앞서 언급된 TVWS에 대해 좀 더 살펴보면, TVWS를 사용하기 원하는 비면허 기기는 면허 기기에 대한 보호 기능을 제공해야 한다. 따라서, 비면허 기기는 TVWS에서 신호의 전송을 시작하기 전에 반드시 면허 기기가 해당 대역을 점유하고 있는지 여부를 확인해야 한다.
이를 위하여, 비면허 기기는 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)/반송파 센싱(carrier sensing)을 수행하여 해당 대역이 면허 기기에 의해 사용되고 있는지 여부를 확인할 수도 있다. 스펙트럼 센싱 메커니즘(mechanism)에는 에너지 검출(Energy Detection) 방식, 피쳐 검출(Feature Detection) 방식 등이 있다. 비면허 기기는 특정 채널에서 수신된 신호의 강도가 일정 값 이상이거나, DTV 프리앰블(Preamble)이 검출되면 면허 기기가 특정 채널을 사용 중인 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 현재 사용 중인 채널과 바로 인접해 있는 채널에서 면허 기기가 사용 중인 것으로 판단되면, 비면허 기기는 전송 전력을 낮추어야 한다.
또한, 비면허 기기는 인터넷 혹은 전용망을 통해 데이터베이스(DB)에 접속하여 해당 지역에서 비면허 기기가 사용 가능한 채널 리스트 정보를 얻어 와야 한다. DB는 자신에게 등록된 면허 기기의 정보와 해당 면허 기기들의 지리적 위치 및 사용 시간에 따라 동적으로 변화하는 채널 사용 정보를 저장하고 관리하는 데이터 베이스이다.
본 문서의 설명에 있어서 화이트 스페이스 대역은 상술한 TVWS를 포함하나, 이에 한정될 필요는 없다. 본 문서에서 화이트 스페이스 대역이라는 용어는, 면허 기기의 동작이 우선적으로 허용되고 면허 기기에 대한 보호가 제공되는 경우에만 비면허 기기의 동작이 허용되는 대역을 의미한다. 또한, 화이트 스페이스 기기(White Space Device)란 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 기기를 의미한다. 예를 들어, IEEE 802.11 시스템에 따른 기기도 화이트 스페이스 기기의 일례가 될 수 있으며, 이 경우에 화이트 스페이스 기기는 화이트 스페이스 대역에서 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 계층 및 PHY(Physical) 계층을 이용하여 동작하는 비면허 기기를 지칭할 수 있다. 즉, 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 802.11 표준에 따른 일반적인 AP 및/또는 STA는 비면허 기기의 일례에 해당할 수 있다.
이하에서는 상술한 내용들과 관련하여, 반송파 센싱을 효율적으로 수행할 수 있는 프레임 구조를 제안한다. 이하의 설명에서, 채널이라 함은 앞서 표 1에서 설명된 IEEE 802.11ac PHY, IEEE 802.11af PHY 에서 예시되어 있는 바를 의미할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 위 예시된 무선통신시스템 이외의 다른 (WLAN) 무선통신시스템에서 설정된 채널을 의미할 수도 있다. 또한, 이하의 설명에서 단말이라 함은 앞서 언급된 AP, STA, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 예시된 채널의 주파수 대역폭은 x MHz로써 시간 축에서 채널의 시작 부분(0 ~ tn)에 채널의 주파수 대역 중 일부 주파수 대역(z MHz)에서만 특정 신호가 전송되는 구조임을 알 수 있다. 여기서, 특정 신호는 상기 채널을 사용하는(예를 들어 상기 채널에서 신호를 전송하는) 단말이 다른 단말들의 반송파 센싱을 위해 전송하는 것일 수 있다. 그리고, 반송파 센싱을 위한 특정 신호는 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 6의 예시에서는 반송파 센싱을 위한 신호는 해당 채널의 대역폭이 x MHz임을 알려줄 수 있는 정보를 포함할 수 있다.
또한, 반송파 센싱을 위한 특정 신호는 도 6에 예시된 것과 같이 N-STF(Narrowband Short Training Field), N-LTF(Narrowband Long Training Field), N-SIG(Narrowband Signal)를 포함할 수 있다. N-STF는 자동이득제어 컨버전스(Automatic gain control convergence), 타이밍 획득(timing acquisition), 공통센싱대역을 위한 개략적 주파수 획득(coarse frequency acquisition for common sensing band)을 위한 것일 수 있다. N-LTF는, 공통 센싱 밴드를 위해, 각 공간 매퍼(spatial mapper) 입력과 수신 체인간의 채널을 추정하기 위한 것일 수 있다. N-SIG 는 광대역 바디(상기 도 6에서 채널 주파수 대역에 해당됨)에 대한 정보(예를 들어, 주파수 대역폭, 길이, 레이트, 주소 등)를 포함할 수 있다. N-SIG는 이러한 대역폭, 길이, 레이트 등의 정보를 통하여 N-SIG 이후에 전송되는 실제 프레임이 어떤 채널에서 어떤 길이와 레이트로 전송되는 지 알려주는 기능을 수행할 수 있다. N-SIG에 포함될 수 있는 정보들 중, 주파수 대역폭은 W-STF, W-LTF, W-SIG, DATA가 전송되는 대역폭, 즉 해당 채널의 대역폭을 나타내며 W-STF, W-LTF, W-SIG를 검출하기 위해 필요하다. 주소 정보는 해당 프레임의의 송/수신자를 알려 주는 기능을 수행하며, 만약 자신이 수신자라면 대역폭, 길이, 레이트 등의 정보를 이용하여 뒤에 이어서 전송되는 실제 프레임을 수신할 수 있다. 그리고, 만약 자신이 수신자가 아니라면 길이와 레이트 정보를 이용하여 NAV 설정을 한다. (virtual carrier sensing) 상술한 반송파 센싱을 위한 특정 신호는 적어도 하나 이상의 OFDM 심볼로 이루어질 수 있다. 그리고, 상술한 반송파 센싱을 위한 특정 신호의 구체적인 구성, 즉, N-STF, N-LTF, N-SIG는 예시일 뿐이며, 상술한 정보들 중 적어도 일부 이상을 포함하는 한, 단말/채널이 해당되는 무선통신시스템의 종류/설정 등에 의해 다른 이름, 구성을 가질 수 있을 것이다.
계속해서, 도시된 바와 같이, 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되는 시간 구간(0 ~tn)에서는 채널의 나머지 대역폭(y MHz)에서는 신호가 전송되지 않는다.
정리하면, 제안하는 프레임 구조에서는 해당 채널의 대역폭을 모두 사용하는 신호 전송이 이루어지기 이전에, 해당 채널의 대역폭 등에 관련된 정보들을 포함하는 반송파 센싱을 위한 신호가 해당 채널의 대역폭 중 일부 대역폭을 통해 전송될 수 있다. 이와 같은 프레임 구조에서 신호를 전송하는 측면과 신호를 수신하는 측면에 대해 간략이 설명한다.
신호를 전송하는 측면에서, 단말은 자신이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 반송파 센싱을 위한 신호는 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함할 수 있다. 반송파 센싱을 위한 신호 전송에 이어 단말은 제어정보(예를 들어, 도 6의 경우, STF, LTF, SIG) 및 데이터(DATA)를 전송할 수 있다. 신호를 수신하는 측면에서, 단말은 자신이 특정 주파수 대역에서 그 주파수 대역에 대응되는 복수의 채널들이 사용 가능한지 여부를 확인하기 위해 반송파 센싱을 수행할 수 있다. 이 경우, 단말은 무선통신시스템에 설정된 모든 채널의 대역폭에 맞추어 반송파 센싱을 수행하는 것이 아니라, 앞서 설명된 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되는 주파수 대역폭에만 맞추어 반송파 센싱을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에서 제안되는 프레임 구조에서 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되는 주파수 대역폭은 단말에 동작하는 무선통신시스템에 설정된, 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 오버랩되는 주파수 대역에 해당되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 상기 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되는 주파수 대역폭은 공통센싱대역(common sensing band)을 의미하는 것일 수 있으며, 이러한 내용과 관련해서는, 본 발명의 프레임 구조가 적용된 실시예들에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 프레임 구조가 적용된 구체적인 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예들에서는 TVWS의 채널분할(channelization) 구조의 예시와 해당 채널분할 구조에서 반송파 센싱을 위한 프레임 구조로써 설명되지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 특정 주파수 대역에서 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 설정되어 있고 단말이 반송파 센싱을 통해 해당 채널을 사용할 수 있는 무선통신시스템에 일반적으로 적용 가능함을 밝혀 둔다.
실시예 1
도 7은 실시예 1의 전제가 될 수 있는 채널분할을 나타내는 도면이다. 도 7에서 가로 축은 주파수 축이며 각 네모 박스는 WLAN 채널을 의미한다. 네모 박스 안의 숫자는 해당 채널의 대역폭이고 박스 가운데에 해당 채널의 반송파 주파수(center frequency)가 표시되어 있다. 그리고 음영 처리된 부분은 공통센싱대역이다. 도 7에서는 연속된 TV 채널 4개에서의 WLAN 채널분할을 나타내었으며 전체 TV WS 대역폭에서는 도 7의 도시사항이 TV 채널 4개마다 반복된다.
계속해서, 도 7을 참조하면, 4 MHz 채널의 경우, WLAN 단말이 TV 채널을 1개만 사용 가능한 경우를 위하여 TV 채널 양 쪽에 1 MHz씩 보호대역(guard band)을 두고 TV 채널 가운데 4 MHz 채널이 위치한다. 이는 규정(Regulation)의 스펙트럼 마스크(spectrum mask)를 만족시키기 위함이다. WLAN 단말이 연속된 TV 채널을 2개를 사용 가능하면, 8 MHz 채널을 사용하거나 위에서 정의된 4 MHz 채널 2개를 사용할 수 있다. 8 MHz 채널은 전체 12 MHz 중 양 쪽에 2 MHz씩 보호대역을 두고 연속된 두 채널의 가운데 위치한다. WLAN 단말이 16 MHz 채널을 사용하기 위해서는 최소 연속된 6 MHz TV 채널이 3개가 필요하다. 그러나 이 경우 양 쪽으로 보호대역을 1 MHz밖에 둘 수 없다. 도 7에서는 이 경우 스펙트럼 마스크를 만족하는 RF를 구현하기 어렵다고 가정하였다. 따라서 도 7의 예시에서는 연속된 TV 채널이 4개가 있는 경우에만 WLAN 단말이 16 MHz 채널을 사용할 수 있다. 물론 WLAN 단말이 16 MHz 채널 대신 4 MHz 채널이나 8 MHz 채널을 2개 이상 사용할 수도 있다. 16 MHz 채널은 전체 24 MHz (6MHz * 4 TV 채널) 중 양 쪽으로 4 MHz씩 보호대역을 두고 가운데 위치한다. 도 7에서 도시되지는 않았지만, 32 MHz 채널도 상술한 것과 유사한 방법으로 정의될 수 있다. 연속된 TV 채널 6개에서 양 쪽으로 2 MHz씩 보호대역을 두고 가운데 위치한다. 32 MHz 채널은 TV 채널 6개 마다 반복될 수 있다.
도 7과 같은 채널분할은 연속된 TV 채널이 1, 2개인 환경에서도 좋은 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다. 만약 4 MHz이 TV 채널 가운데 있지 않다면 스펙트럼 마스크를 만족시키기 어렵기 때문에 WLAN 단말이 채널을 사용하지 못하거나 비싼 RF 칩(chip)을 사용해야 하기 때문이다. 도심 지역에서 WLAN 단말이 사용 가능한 TVWS는 몇 개 되지 않으며 대부분이 연속하지 않기 때문에 도심 지역에서 본 발명의 채널분할은 큰 효과를 발휘한다. 이에 비해, 도 7과 같은 채널 분할은, 8 MHz, 16 MHz 채널이 4 MHz 채널을 포함하지 않기 때문에 802.11ac의 반송파 센싱 방식이 동작하지 않는다. 802.11ac는 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz 채널에서 프레임을 전송하더라도, PHY 헤더(header) 부분은 20 MHz씩 주파수 축에서 같은 구조로 반복되어 전송된다. 단말은 20 MHz 채널만 수신해도 PHY header를 통하여 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz 채널에서 프레임이 전송된다는 사실을 알 수 있게 되어 있다. 그러나 이는 802.11ac 채널들이 완벽하게 겹쳐서(40 MHz 채널은 20 MHz 채널 2개로 이루어져 있으며 80 MHz 채널은 40 MHz 채널 2개, 160 MHz 채널은 80 MHz 채널 2개로 이루어져) 구성되어 있기 때문에 가능한 것이며, 도 7과 같이 불연속적인 채널 구조에서는 그 적용이 불가하다.
도 7과 같은 채널분할에서 4, 8, 16 MHz 채널들에 대해 각각의 채널 대역폭 전부에 대해 반송파 센싱이 수행하는 것은 단말에게 오버헤드가 되는데, 각 채널들에 공통되는 특정 주파수 대역을 공통센싱대역으로 설정하고 앞서 설명된 것과 같은 본 발명의 프레임 구조를 적용함으로써 이를 해결할 수 있다. 즉, 도 7에서 4, 8, 16 MHz 채널들이 오버랩되는 음영부분에 해당되는 주파수 대역을 공통센싱대역으로 설정할 수 있다. 그리고, 공통센싱대역에서는 도 8에 도시된 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되는 헤더가 전송되도록 할 수 있다. 공통센싱밴드에서 반송파 센싱을 위한 신호가 전송되면, 반송파 센싱을 수행하는 단말은 공통센싱밴드에서 수신되는 신호의 에너지 레벨의 크기를 측정하여 신호의 유무를 판단할 수 있다. 에너지 레벨의 기준값은 오버랩되는 부분의 전체 채널 대역폭 대비 비율, 전송 전력 등을 고려하여 설정될 수 있다.
도 8에는 각각 (a) 4 MHz, (b) 8 MHz, (c) 16 MHz 채널에서 앞서 도 6에서 설명된 것과 같은 구조의 프레임을 나타내는 것으로, 구체적인 내용은 도 6에 대한 설명으로 대체하기로 한다.
실시예 2
도 7의 채널분할 구조는 4 MHz 채널의 경우, 공통센싱밴드의 위치가 채널에서 (낮은 주파수를 기준으로) 우측 또는 좌측 중 어느 하나에 위치할 수가 있어 단말은 이를 구별하여야 할 필요가 있다.
이를 단말이 구분할 필요가 없도록 4 MHz 채널 위치에 관계없이 항상 4 MHz 채널 양 끝에 공통센싱밴드가 존재하도록 채널분할을 수정하면, 도 9에 도시된 바와 같을 수 있다. 도 9과 같은 채널분할 구조의 경우, 본 발명에서 제안된 프레임 구조를 4 MHz, 8 MHz, 16 MHz 대역폭의 채널에 적용하면, 도 10의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같다.
실시예 3
도 11에서는 연속된 TV 채널 3개에서 양 쪽에 1 MHz씩 보호대역을 두고 WLAN 단말이 16 MHz 채널을 사용할 수 있다고 가정할 때의 채널분할이다. RF 칩의 성능이 충분히 좋은 경우에는 가능한 구조이다. 도 11과 같은 채널분할 구조에서는 공통센싱밴드가 최대 3 MHz까지 가능하다. 또한, 대칭성으로 위하여 공통센싱밴드를 1 MHz 또는 2 MHz로 설정할 수 있음은 물론이다. 도 12의 (a), (b), (c)는 도 11과 같은 채널분할 구조에서 본 발명의 제안이 적용된 프레임 구조를 나타낸다.
실시예 4
계속해서 채널분할 구조는 도 13에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있고, 이러한 경우 각 채널들의 프레임 구조는 도 14(a), (b), (c)에 도시된 바와 같다. 이에 대한 상세한 설명은 앞서 설명된 내용들로 대체하기로 한다.
한편, 상술한 내용에서, 반송파 센싱을 수행하는 단말은 공통센싱대역을 통해 해당 채널의 대역폭에 대한 정보를 알게 되면 해당 채널이 사용가능한지를 판단할 수 있다. 여기서, 전제가 되는 것은, 반송파 센싱을 수행하는 단말이 해당 채널이 주파수 대역 상의 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보를 미리 알고 있어야 한다는 것이다. 이를 위해, 각 채널이 주파수 대역 상의 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보가 비콘 프레임에 포함되도록 설정할 수 있다. 즉, 각 채널이 주파수 대역 상의 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보를 채널 정보 필드(Channel information field)로 구성하고, 도 15에 예시된 바와 같은 비콘 프레임에 포함시킬 수 있다. 도 15에서 각 필드들은 802.11 표준에 정의되어 있는 것으로써 상세한 설명은 생략한다.
채널 정보 필드를 구성하는 방법으로 다음 4가지 방벙이 있을 수 있다. 이러한 방법들 모두 특정 채널을 지시하는 방법이며 한 가지만 사용될 수 있고 두 가지 이상의 방법이 중복되어 사용될 수 있다.
i) 채널 번호(Channel number)로 구성
TVWS의 WLAN 채널이 모두 자신의 고유한 채널넘버를 가지고 있고 이를 단말이 모두 아는 경우, 채널 넘버만 알려줌으로써 단말에게 WLAN 네트워크가 동작하고 있는 채널을 알려 줄 수 있다. 다만, 이 경우 한번 지정된 채널넘버가 바뀔 경우 단말이 이를 인지하기 어렵고, 각 나라별로 모든 채널 넘버에 대한 정보를 알고 있어야 하는 부담이 있을 수 있다.
ii) 중심 주파수(Center frequency) 및 대역폭으로 구성
동작 채널의 중심 주파수와 대역폭을 알려주는 방법이다. 상대적으로 필요한 정보의 양이 많지만 단말이 채널넘버를 모두 알 필요가 없으며 정확하게 동작 채널을 이동할 수 있다.
iii) 가장 낮은 주파수(Low frequency) 및 가장 높은 주파수(High frequency)로 구성
iv) 중심주파수 오프셋(Center frequency offset) 및 스케일링 팩터(Scaling factor)로 구성 - 현재 채널을 기준으로 동작 채널의 중심 주파수가 얼마나 떨어져 있는 지, 대역폭은 몇 배인지를 알려주는 방법이다. 동작 채널이 현재 채널보다 높다면 오프셋 값은 양수이며 현재 채널보다 낮다면 오프셋 값은 음수를 가진다. 동작 채널의 대역폭이 현재 채널보다 크다면 스케일링 팩터는 1보다 크며, 현재 채널보다 작다면 1보다 작다.
상술한 채널 정보 필드의 구성 방법들의 구체적인 적용례는 다음 표 2와 같다. 표 2에서는 이전의 8 MHz 5번 채널에서 동작하는 AP가 4 MHz 1, 2번 채널에서 보낼 비콘 프레임의 채널 정보 필드의 값을 나타낸다.
표 2
i) 경우 Channel information in beacon frame on ch.1: Channel number = 5Channel information in beacon frame on ch.2: Channel number = 5
ii) 경우 Channel information in beacon frame on ch.1: Center frequency = f + 6, Bandwidth = 8Channel information in beacon frame on ch.2: Center frequency = f + 6, Bandwidth = 8
iii) 경우 Channel information in beacon frame on ch.1: Low frequency = f + 2, High frequency = f + 10Channel information in beacon frame on ch.2: Low frequency = f + 2, High frequency = f + 10
iv) 경우 Channel information in beacon frame on ch.1: Center frequency offset = + 3, Scaling factor = 2Channel information in beacon frame on ch.2: Center frequency offset = - 3, Scaling factor = 2
상기 표 2를 살펴보면, 필요한 비트수는 i)을 사용할 때가 가장 작으나 단말이 추가적으로 알아야 할 정보가 많다는 단점이 있다. 반면 ii)~iv)번 방법은 필요한 비트수가 더 많으나 단말이 채널 넘버를 모르거나 채널 넘버가 변경되어도 문제 없이 동작할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 내용에 병합적으로 또는 독립적으로, 보호 톤(guard tone)에 특정 신호를 올려 사용하는 것이다. 보호 톤을 두는 이유는 일반적으로 양 끝 부분에서의 간섭을 피하기 위해서인데, 이 보호 톤을 활용하여 반송파 센싱을 더 원활하게 할 수 있다.
도 9의 채널분할을 다시 참조하여, 가장 왼쪽의 4 MHz 채널과 16 MHz 채널을 예로 들어 서술한다. 이 경우 4 MHz 채널의 오른 쪽과 16 MHz 채널의 왼 쪽이 1 MHz 겹친다. 그러나 실제로는 보호 톤이 있기 때문에 데이터/파일럿 톤이 겹치는 것은 0.2 MHz 정도이다. 만약 보호 톤을 둔 채로 양 채널에서 전송하게 되면 서로 0.2 MHz 신호가 반송파 센싱된다. 이 상황에서는 서로 채널이 다르기 때문에 에너지 검출 방법을 사용한다. 그러나 서로 0.2 MHz 신호만 잡히기 때문에 수신 전력이 매우 낮아 검출하기 매우 힘들다. 결국 센싱에 실패하여 동시 전송하게 되고 서로 간섭을 미치게 된다. 그러나 보호 톤에 특정 신호를 올려서 전송하게 되면 서로 1 MHz 신호를 모두 수신하여 센싱하게 되므로 검출이 보다 용이해질 수 있다.
상황에 따라서는 일부 채널에서만 보호 톤을 사용할 수 있다. 예를 들어 4 MHz 채널은 스펙트럼 마스크를 만족하는 것이 어려우므로 보호 톤을 두고 사용하지 않고, 상대적으로 스펙트럼 마스크의 여유가 있는 8 MHz, 16 MHz 채널에서는 보호 톤에 신호를 올려서 사용 가능하다. 혹은 16 MHz 채널에만 보호 톤에 다른 신호를 올릴 수도 있다.
보호 톤에 올릴 신호는 다음과 같이 다양하게 응용 가능하다.
i) PAPR 감소: PAPR을 줄이기 위하여 보호 톤에 특정 신호를 올릴 수 있다. 먼저 기존의 방법대로 데이터/파일럿 톤을 매핑 한 후, 현재 신호 패턴을 인식하여 PAPR을 줄일 수 있는 신호를 보호 톤에 추가한다.
ii) 더미 신호(Dummy signal): 말 그대로 아무 의미 없는 신호이다. 이 경우의 구현이 쉽다는 장점이 있다.
iii) 데이터: 신호 중간 부분의 데이터를 복사하여 보호 톤에 올린다. 이 경우 데이터 전송의 신뢰성이 증가할 수 있다. 혹은 다른 반송파와 같이 데이터 톤으로도 사용 가능하다. 이 경우 복사를 하지 않고 데이터 톤의 수가 증가하여서 수율(thoughput)이 향상된다.
iv) 파일럿 : Pilot 으로 활용하여 채널 추정에 이용한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
AP(1600)는 프로세서(1610), 메모리(1620), 송수신기(1630)를 포함할 수 있다. STA(1650)는 프로세서(1660), 메모리(1670), 송수신기(1680)를 포함할 수 있다. 송수신기(1630 및 1680)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(1610 및 1660)는 송수신기(1630 및 1660)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(1610)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예를 처리하도록 동작할 수 있다.
위와 같은 AP 장치 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선통신시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 단말이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 단말이 상기 채널의 주파수 대역폭에서 신호를 전송하기 이전에 전송되는, 신호 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일부 주파수 대역은, 상기 무선통신시스템에 설정된, 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 서로 오버랩되는 주파수 대역에 해당되는, 신호 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정 시간 구간 동안 상기 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서는 신호 전송이 이루어지지 않는, 신호 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, N-STF(Narrowband Short Training Field), N-LTF(Narrowband Long Training Field), N-SIG(Narrowband Signal)를 포함하는, 신호 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 채널의 주파수 대역폭이, 상기 무선통신시스템의 전체 주파수 대역에서 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보는 비콘 프레임에 포함되는, 신호 전송 방법.
  7. 무선통신시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 무선통신시스템에 설정된 채널의 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 반송파 센싱을 위한 신호를 수신하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 신호 수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, 상기 채널의 주파수 대역폭에서 신호를 전송하기 이전에 전송되는 것인, 신호 수신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 일부 주파수 대역은, 상기 채널을 포함하여 상기 무선통신시스템에 설정된 서로 다른 대역폭을 갖는 복수의 채널들이 서로 오버랩되는 주파수 대역에 해당되는, 신호 수신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 소정 시간 구간 동안 상기 일부 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서는 신호 전송이 이루어지지 않는 것인, 신호 수신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 반송파 센싱을 위한 신호는, N-STF(Narrowband Short Training Field), N-LTF(Narrowband Long Training Field), N-SIG(Narrowband Signal)를 포함하는, 신호 수신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 채널의 주파수 대역폭이, 상기 무선통신시스템의 전체 주파수 대역에서 어느 곳에 위치하는지에 대한 정보는 비콘 프레임으로부터 수신되는, 신호 수신 방법.
  13. 무선통신시스템에서 신호를 전송하는 단말 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    상기 송수신기를 포함하는 상기 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 단말이 사용하는 채널의 주파수 대역폭 중 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 다른 단말의 반송파 센싱을 위한 신호를 전송하며, 상기 반송파 센싱을 신호는 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 단말 장치.
  14. 무선통신시스템에서 신호를 수신하는 단말 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    상기 송수신기를 포함하는 상기 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 무선통신시스템에 설정된 채널의 일부 주파수 대역에서 소정 시간 구간 동안 반송파 센싱을 위한 신호를 수신하며, 상기 반송파 센싱을 위한 신호는 상기 채널의 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하는, 단말 장치.
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