WO2013187705A1 - 다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템에서 개루프 링크를 이용한 통신 방법 및 장치 - Google Patents

다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템에서 개루프 링크를 이용한 통신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2013187705A1
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정민호
이재승
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Definitions

  • Described below is a communication method and apparatus using an open loop link in a WLAN system supporting multiple bandwidths.
  • the first direction is a technology to further increase the transmission speed, there is a WLAN technology using a 60GHz band and a WLAN technology using a 5GHz band.
  • the second technology is a wide area WLAN technology that utilizes a frequency band of less than 1 GHz to increase coverage than the existing WLAN technology.
  • the third direction is a technique for reducing the link setup time of the WLAN system.
  • the receiver informs the transmitter of signal-to-noise ratio information or recommended rate information, and the transmitter determines the transmission rate based on the feedback information.
  • the transmitter determines the transmission rate based on the feedback information.
  • the present invention provides a communication method and apparatus using an open loop link that transmits information of a receiver for determining an optimal transmission rate, that is, a modulation scheme, a code rate, or a bandwidth, and determines the transmission rate by using the same in a wireless communication supporting multiple bandwidths. .
  • the station efficiently calculates the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) of the uplink channel using only the downlink channel information by using the link margin information.
  • SINR signal to interference-plus-noise ratio
  • a transmitting device of a WLAN system supporting multiple bandwidths receives link margin information for each of a plurality of bandwidths from a receiving device; Acquiring a margin of the signal-to-noise ratio based on link margin information, determining a bandwidth to be used with a modulation and coding scheme (MCS) based on the margin of the signal-to-noise ratio, and determining the determined MCS and bandwidth And transmitting the data to the receiving device.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the link margin information may be a sum of a transmission power of the receiving device and a minimum reception sensitivity of the receiving device.
  • the margin value of the signal-to-noise ratio may be determined based on the transmission power of the transmission device, the link margin information, and information on the received signal strength of the transmission device.
  • the determining of the bandwidth to be used may include comparing the margin of the first signal-to-noise ratio of the first bandwidth with the margin of the second signal-to-noise ratio of the second bandwidth and the margin of the first signal-to-noise ratio and the second signal-to-noise ratio. If the difference between the margin value is greater than the predetermined value may include determining the bandwidth to use the first bandwidth.
  • the bandwidth to be used may be determined as the bandwidth having the smallest margin of the signal-to-noise ratio.
  • An information element for transmitting the link margin information may include 'a first link margin of a first bandwidth' and 'a difference value between the first link margin and a second link margin of a second bandwidth'. have.
  • a communication method using an open loop link may include receiving, by a communication apparatus of a wireless LAN system, link margin information of each of a plurality of channels from an access point (AP), and receiving from the AP. Checking channel state information of each of the plurality of channels based on packets and selecting one of the plurality of channels based on the link margin information and the channel state information.
  • AP access point
  • the selecting of the channel may include determining a channel having the best channel characteristic in consideration of the channel state information and the interference information obtained from the link margin information.
  • the frame for transmitting the link margin information may include a channel activity bitmap available, a field indicating a maximum selectable bandwidth, and fields indicating link margin values of the available channels.
  • a communication apparatus of a WLAN system includes a receiver configured to receive link margin information for each of a plurality of bandwidths from a receiving apparatus of a WLAN system supporting multi-bandwidth, and the link margin information.
  • a controller configured to acquire a margin value of a signal-to-noise ratio and determine a modulation and coding scheme (MCS) and a bandwidth to use based on the margin value of the signal-to-noise ratio; And a transmitter for transmitting data to the receiving device using the determined MCS and bandwidth.
  • MCS modulation and coding scheme
  • a communication apparatus of a WLAN system includes a receiver configured to receive link margin information of each of a plurality of channels from an access point (AP) of a WLAN system, and a packet received from the AP.
  • a state information checking unit for checking channel state information of each of the plurality of channels based on the channel information, and a channel selecting unit for selecting any one of the plurality of channels based on the link margin information and the channel state information.
  • a communication apparatus supporting multiple bandwidths may include obtaining link margin information of a first bandwidth or link margin information of a first channel, and link margin information of a second bandwidth. Or obtaining link margin information of the second channel, 'a first frame including link margin information of the first bandwidth and link margin information of the second bandwidth', or 'link margin information of the first channel;' Constructing a second frame including link margin information of the second channel; And transmitting the first frame or the second frame to a terminal in a network.
  • the transmission rate may be determined by transmitting the information of the receiver for determining an optimal transmission rate, that is, a modulation scheme, a code rate, or a bandwidth.
  • channel utilization efficiency may be increased.
  • the station efficiently calculates the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) of the uplink channel using only the downlink channel information by using the link margin information.
  • SINR signal to interference-plus-noise ratio
  • FIG. 1 is a diagram for describing multiple bandwidths of a wide area wireless LAN system.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a communication method using an open loop link according to an exemplary embodiment.
  • 3 is a diagram for explaining a relationship between link margin information and minimum sensitivity in a single bandwidth.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a communication method using an open loop link performed in a station according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between bandwidth-specific link margin information and minimum sensitivity of a WLAN system using multiple bandwidths.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an example in which a link margin for each bandwidth varies due to a change in channel frequency response.
  • 7A and 7B illustrate an example of a frame configuration for transmitting link margin information according to an embodiment.
  • FIG. 8 illustrates a packet structure used in a sounding process according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a frequency selective transmission process according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a channel selection method, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 illustrates a frame structure for transmitting link margin information for each channel according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a communication device of a WLAN system according to an embodiment.
  • 13A and 13B show examples of a 2 MHz mode NDP packet structure and a 1 MHz mode NDP packet structure.
  • FIG. 1 is a diagram for describing multiple bandwidths of a wide area wireless LAN system.
  • a wide area WLAN system may support multiple bandwidths.
  • the multiple bandwidths can include a first bandwidth having the lowest signal-to-noise ratio and a second bandwidth that is twice the first bandwidth.
  • the value of the first bandwidth may be 1 MHz.
  • the multi-bandwidth may include a 1 MHz bandwidth 110, a 2 MHz bandwidth 120, a 4 MHz bandwidth 130, an 8 MHz bandwidth 140, and a 16 MHz bandwidth 150.
  • the frequency band of the wide area wireless LAN system may be 1 GHz or less.
  • multi-bandwidth includes 1 MHz, 2 MHz, 4 MHz, 8 MHz, and 16 MHz.
  • the lower frequency limit value 161 of FIG. 1 may be a value between 700 and 920 [MHz]
  • the upper frequency limit value 163 may be a value between 750 and 930 [MHz].
  • the 1 MHz bandwidth 110 may be allocated over an entire channel, and the remaining bandwidths 120, 130, 140, and 150 may be allocated only to a partial interval of the entire channel.
  • the 16 MHz bandwidth 150 may be allocated between the frequency upper limit value 163 at 165 of FIG. 1.
  • 8 MHz is allocated to the 2 MHz bandwidth 120
  • 4 channels are allocated to the 4 MHz bandwidth 130
  • 2 channels are allocated to the 8 MHz bandwidth 140.
  • the channel assignment shown in FIG. 1 is exemplary, and the number and frequency bands of the channels can be configured in various ways.
  • a transmission mode having a bandwidth value of 1 MHz (110) may be referred to as a 1 MHz mode
  • a transmission mode having a bandwidth value of 2 MHz (120) may be referred to as a 2 MHz mode.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a communication method using an open loop link according to an exemplary embodiment.
  • Determining the transmission rate that is, the modulation scheme, the code rate, and the bandwidth used by the transmitting end of a wireless communication system supporting multi-bandwidth is one of the important methods for improving the channel utilization efficiency of the system. If the transmission rate is higher than the capacity of the channel, a data packet error occurs and retransmission is required. On the contrary, if the transmission rate is lower, the channel needs to be used for a longer time to send the same data. Therefore, it is important to transmit at the highest data rate in the range where data packet errors do not occur.
  • the receiver calculates the signal-to-noise ratio of the channel and informs the transmitting end, or a closed loop link indicating the recommended modulation and coding scheme (MCS) based on the channel condition.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the communication method using a closed loop link has an advantage in that a transmission rate accurately reflecting a channel condition can be determined, but there is a burden of updating such a channel condition continuously changing over time.
  • a method of defining a parameter called a link margin and informing the transmitter of the value may be used.
  • the reception device 210 that receives data calculates a link margin, and informs the transmission device 220 of transmitting data of the link margin in step 211, and the transmission device 220 modulates and codes a signal.
  • a modulation and coding scheme (MCS) can be determined.
  • the transmitting device 220 may transmit data in step 221 using the determined MCS.
  • the reception device 210 may transmit an ACK in step 231 after receiving data and checking for errors.
  • the receiving device 210 may be an access point (AP) of the WLAN system
  • the transmitting device 220 may be a terminal, that is, a station (STA) of the WLAN system.
  • AP access point
  • STA station
  • the magnitude of the received signal of the STA 220 for the signal transmitted from the AP 210 may be defined as in Equation 1.
  • , Denotes the received signal size of the STA 220, the transmit power of the AP 210, and pass loss due to the channel.
  • Signal to noise ratio margin that the AP 210 can receive at a higher rate than the minimum MCS ( ) May be defined as in Equation 2.
  • LM link margin
  • Wow Respectively indicate the transmit power of the STA 220 and the minimum reception sensitivity of the AP 210.
  • the link margin may be defined as Equation 3.
  • STA 220 transmit power Wow Given link margin information, we can determine how much signal-to-noise ratio there is at minimum reception sensitivity.
  • the STA 220 may increase the transmission rate by using the MCS as high as the margin of the signal-to-noise ratio.
  • the interference level is different for each bandwidth, and the size of the received signal may vary according to the frequency response of the channel.
  • a WLAN system supporting multiple bandwidths needs to consider an interference level of each of a plurality of bandwidths or a frequency response of a channel.
  • a transmitting device of a WLAN system supporting multi bandwidth receives link margin information for each of a plurality of bandwidths from a receiving device.
  • the AP 210 may calculate link margin information for each of the plurality of bandwidths, and transmit link margin information for each of the plurality of bandwidths to the STA 220 in step 211.
  • the STA 220 may determine the MCS and the bandwidth to use based on link margin information for each of the plurality of bandwidths.
  • the STA 220 transmits data in step 221 using the determined MCS and bandwidth, and the AP 210 may check an error after receiving data and transmit an ACK in step 231.
  • 3 is a diagram for explaining a relationship between link margin information and minimum sensitivity in a single bandwidth.
  • the noise level 340 may be a level at which noise and interference are combined.
  • reference numeral 330 denotes an SNR required for receiving data at the lowest MCS.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a communication method using an open loop link performed in a station according to an embodiment.
  • the station receives link margin information for each of a plurality of bandwidths from a receiving device.
  • the station is a transmission device of a wireless LAN system that supports multi-bandwidth (multi bandwidth).
  • the receiving device may be an AP of the WLAN system.
  • the link margin information may be the sum of the transmission power of the receiving device and the minimum reception sensitivity of the receiving device.
  • the minimum reception sensitivity of the reception device may be a different value for each of the plurality of bandwidths.
  • the station acquires a margin of the signal-to-noise ratio based on the link margin information, and determines a modulation and coding scheme (MCS) and a bandwidth to use based on the margin of the signal-to-noise ratio.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the margin value of the signal-to-noise ratio may be determined based on the transmission power of the transmission device, the link margin information, and the information on the received signal strength of the transmission device.
  • the station can select either bandwidth and also determine the MCS when there are two available bandwidths BW0 and BW1.
  • BW1 means a wider bandwidth than BW0.
  • BW0 and BW1 may be referred to as subchannels.
  • the link margin of the bandwidth BW0 is smaller than the link margin of the other band BW1, so that ⁇ SNR0 of BW0 is larger than ⁇ SNR1 of BW1.
  • the station may select BW1 having a low margin of signal-to-noise ratio to prevent data transmission error.
  • the bandwidth to be used may be determined as the bandwidth having the smallest margin of the signal-to-noise ratio.
  • ⁇ SNR0- ⁇ SNR1 when ⁇ SNR0- ⁇ SNR1 is large, it may be more suitable for a channel situation to use only BW0 and transmit at a high MCS that matches ⁇ SNR0 rather than transmitting at a low MCS in accordance with ⁇ SNR1.
  • determining the optimal MCS and transmission bandwidth may be performed in various ways, and the necessary information is a link margin value calculated for each bandwidth.
  • the step 420 of determining the bandwidth to use comprises comparing the margin of the first signal-to-noise ratio of the first bandwidth with the margin of the second signal-to-noise ratio of the second bandwidth and the margin of the first signal-to-noise ratio; If the difference between the margin values of the second signal-to-noise ratio is greater than a preset value, it may include determining the bandwidth to use the first bandwidth.
  • step 430 the station transmits data to the receiving device using the determined MCS and bandwidth.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between bandwidth-specific link margin information and minimum sensitivity of a WLAN system using multiple bandwidths.
  • link margins There are two main causes for link margins to vary by bandwidth. First, it may be caused by the difference in the level of the interference signal for each band. Second, the frequency response of the channel in the time division duplex (TDD) system may be the cause. Of course, there may be various causes in addition to the two causes.
  • TDD time division duplex
  • the level of the interference signal may vary by bandwidth.
  • BSS Basic Service Set
  • interference between two bandwidths BW2 and BW3 exists among four bandwidths BW0, BW1, BW2, and BW3, and the minimum reception sensitivity 520 is different considering the interference level 540. It may be higher than the minimum reception sensitivity 530 of the band.
  • the link margin values of BW2 and BW3 are larger than the link margin values of BW0 and BW1 by the size of the interference signal.
  • reference numeral 510 denotes the received signal strength of the station
  • 540 denotes the SNR required for the lowest MCS reception
  • 560 denotes the noise level.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an example in which a link margin for each bandwidth varies due to a change in channel frequency response.
  • the difference in the frequency response determines the size of the received signal, the difference in the frequency response for each bandwidth is directly related to the difference in the link margin.
  • the AP may calculate the link margin according to Equation 2 based on the difference between the average channel gains 611, 613, 615, and 617.
  • the curve represents the channel frequency response
  • reference numeral 620 denotes the received signal strength of the station
  • reference numeral 630 denotes the minimum reception sensitivity
  • reference numeral 640 denotes the SNR required for the lowest MCS reception
  • 650 denotes the noise level. Indicates.
  • ⁇ SNR of BW1 having the smallest average gain of the channel frequency response is the smallest
  • ⁇ SNR of BW3 having the largest average gain of the channel frequency response is largest.
  • the ⁇ SNR is calculated using the average gain of the channel frequency response
  • 7A and 7B show an example of a frame configuration for transmitting link margin information according to an embodiment.
  • the method of transmitting the link margin value for each bandwidth to the STA may be variously selected. In the simplest way, there is a method of expressing N bits for transmitting link margins for each basic unit band.
  • the link margin of one band which is basically used in the related art, such as a primary band, is indicated by N bits, and the link margin of the remaining band is represented by M bits that transmit only the difference.
  • link margin information in the form of an information element.
  • the link margin information may be encoded in various ways according to the usage characteristics of each bandwidth.
  • FIG. 7A illustrates a method of transmitting a link margin for each bandwidth using a field of 1 octet.
  • the first field 711 indicates a link margin of bandwidth BW0
  • each of the second to fourth fields 713, 715, and 717 may be a field in which link margins of BW1, BW2, and BW3 are transmitted. have.
  • FIG. 7B illustrates an example in which a link margin of BW0, which is a primary band, is shown in “link margin for BW0”, which is a field of 1 octet.
  • the field 721 for inserting information on the link margin of BW1 may be inserted by subtracting the link margin of BW0 from the link margin of BW1.
  • the link margins of the remaining BW1, BW2 and BW3 can be reduced by transmitting only the difference in the link margin of BW0 to the respective fields 721, 723 and 725.
  • the link margin difference is represented by 5 bits
  • the remaining fields 721, 723, and 725 have a size of 15 bits. Therefore, the total octet number may vary depending on the number of bits representing the link margin difference.
  • an information element for transmitting link margin information may include 'first link margin of first bandwidth' and 'first link margin and second bandwidth'. 2 difference from the link margins.
  • band-specific link margin information may be included in the SIG field of the NDP packet illustrated in FIGS. 8 and 13A and 13B.
  • FIG. 8 illustrates a packet structure used in a sounding process according to an embodiment.
  • the bandwidth selection method using link margin information calculated for a plurality of bandwidths may be applied to frequency selective transmission. For example, specific subchannels, channels, and bands may be selected using link margin information calculated for each of a plurality of frequency bands, channels, subchannels, and links.
  • the AP is a multi-bandwidth supporting device capable of transmitting and receiving all four subchannels from BW0 to BW3, but the STAs are narrowband devices capable of using only a part of BW0 to BW3. There is a method of selecting a subchannel or a channel.
  • selecting one of four bands is taken as an example, the same logic may be applied to a situation of selecting two or three of four.
  • the STA For frequency selective transmission, the STA needs to know the SINR of each subchannel, that is, the band, and select the band having the highest SINR.
  • the STA needs a sounding process of a packet transmitted from the AP.
  • the AP first transmits a no data packet announcement (NDPA) packet indicating that the sounding process starts to notify the start of the sounding process.
  • NDPA no data packet announcement
  • a NDP (Null Data Packet) packet having a short training interval, a long training interval, and a SIGNAL interval into which control information is inserted can be transmitted to estimate the channel or SINR in order to estimate the channel and SINR.
  • NDPA is used to inform the STA of the start time of frequency selective transmission or to inform additional information. Therefore, it can be replaced by a periodic frame such as beacon.
  • the NDP packet represents STF 810 representing a short training interval for initial synchronization and signal detection, LTF1 820 representing a long training interval for estimating a channel or SINR, and control information of the NDP packet.
  • SIG 830 may be included.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a frequency selective transmission process according to an embodiment.
  • the AP may inform the STA of a start time of frequency selective transmission through the beacon 910 or the NDPA 930.
  • the communication apparatus of the WLAN system may receive link margin information of each of the plurality of channels from an access point (AP).
  • the communication device may be a station.
  • the link margin information of each of the plurality of channels may be transmitted through the plurality of NDPs 931, 933, 935, and 937 transmitted by different frequency bands and time intervals.
  • the communication device that is, the station, checks channel state information of each of the plurality of channels based on the packets 931, 933, 935, and 937 received from the AP.
  • the communication device checks channel state information of each of the plurality of channels based on packets received from the AP for each frequency band.
  • the communication device may select any one of the plurality of channels to be used for data transmission based on the link margin information and the channel state information.
  • the communication device may determine a channel having the best channel characteristic in consideration of the channel state information and the interference information obtained from the link margin information.
  • the channel state information may be an SNIR estimated for each band.
  • the communication device may select a band having the largest value obtained by subtracting the interference level of the AP from the SNIR for each band.
  • the communication device may estimate the SINR of each of the downlinks based on the received packets, select a frequency band to use based on the estimated information, and then transmit the data packet 940 to the AP.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a channel selection method, according to an exemplary embodiment.
  • ch1 is the best and ch4 is the worst.
  • the SNIR measured at the station is best with ch4 and lowest with ch2.
  • ch1, ch2, ch3 and ch4 represent channel 1, channel 2, channel 3 and channel 4, respectively.
  • ch1, ch2, ch3 and ch4 may represent subchannel 1, subchannel 2, subchannel 3 and subchannel 4.
  • ch4 may be selected according to the size of the SINR.
  • selecting ch1 may have better uplink channel characteristics.
  • the station 1020 may analyze the relative interference size to perform effective uplink channel selection.
  • the station 1020 may help to select a band.
  • FIG. 11 illustrates a frame structure for transmitting link margin information for each channel according to an embodiment.
  • a frame for transmission of link margin information includes an available channel activity bitmap 1110, a field indicating a maximum selectable bandwidth, a maximum transmission width 1120, and available channels, respectively. It may include fields (LM for Kth active channel) 1130 indicating a link margin value of.
  • the number of LMs may be equal to the number of available subchannels.
  • a frame for transmission of link margin information includes a field indicating a usable channel of the downlink (DL activity) 1140, a field indicating a usable channel of the uplink (UL activity) 1150, and a start time of frequency selective transmission. It may further include a field indicating an activity start time 1160.
  • the activity start time 1160 may be, for example, a time at which the data 940 of FIG. 9 starts to be transmitted.
  • the frame structure for transmitting link margin information for each channel may be defined in the form of an information element as shown in FIG. 7.
  • channel-specific link margin information may be inserted into the beacon 910 or NDPA 930 of FIG. 9 and transmitted.
  • link margin information for each channel may be inserted into the SIG 830 of the NDP shown in FIG. 8.
  • link margin information for each of the plurality of channels may be transmitted through a NDP packet.
  • the NDP packet used in the sounding process may be transmitted in a 2 MHz mode using a 2 MHz bandwidth.
  • the packet transmitted in the 1MHz mode may be received within the coverage of the AP, a case in which the packet transmitted in the 2MHz mode may not be received may occur.
  • the 1MHz mode has a low signal-to-noise ratio, allowing transmission of signals over long distances.
  • the NDP packet used in the sounding process needs to be transmitted in the 1MHz mode as well as the 2MHz mode. 13 shows an example of a 2 MHz mode NDP packet structure and a 1 MHz mode NDP packet structure.
  • FIG. 13A shows an example of a 2MHz mode NDP packet
  • FIG. 13B shows an example of a 1MHz mode NDP packet.
  • the SIG field 1310 of the 2MHz mode NDP packet and the SIG field 1320 of the 1MHz mode NDP packet may include an NDP indication, which is information indicating that the NDP packet is for sounding, and LM, which is link margin information for each band.
  • the LTF 1330 may include a Double Guard Interval (DGI) and a Long Training Symbol (LTS).
  • DGI Double Guard Interval
  • LTS Long Training Symbol
  • a communication method for subchannel selection may include: obtaining, by a communication device supporting multiple bandwidths, link margin information of a first bandwidth or link margin information of a first channel; Acquiring link margin information of the second bandwidth or link margin information of the second channel; and 'a first frame including link margin information of the first bandwidth and link margin information of the second bandwidth' or 'the first channel'. And a second frame including link margin information of the second channel and link margin information of the second channel.
  • the communication device may include transmitting the first frame or the second frame to the terminal in the network.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a communication device of a WLAN system according to an embodiment.
  • the apparatus shown in FIG. 12 may be a station.
  • the station 1200 includes a receiver 1210, a controller 1220, and a transmitter 1230.
  • the receiver 1210 receives link margin information for each of a plurality of bandwidths from a receiving device of a WLAN system supporting multi bandwidth.
  • the receiver 1210 may receive link margin information of each of the plurality of channels from an access point (AP) of the WLAN system.
  • AP access point
  • the controller 1220 obtains a margin of the signal-to-noise ratio based on the link margin information, and determines a modulation and coding scheme (MCS) and a bandwidth to be used based on the margin of the signal-to-noise ratio.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the controller 1220 may include a state information checker 1221 and a channel selector 1223.
  • the state information checking unit 1221 checks channel state information of each of the plurality of channels based on packets received from the AP.
  • the channel selector 1223 selects any one of the plurality of channels based on the link margin information and the channel state information.
  • the transmitter 1230 transmits data to the receiving device using the determined MCS and bandwidth.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템에서 개루프 링크를 이용한 통신 방법 및 장치
아래에서 기술하는 것은 다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템에서 개루프 링크를 이용한 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선랜 기술의 진화 방향은 크게 3가지 방향으로 진행되고 있다.
첫 번째 방향은 전송 속도를 더욱 높이기 위한 기술로서 60GHz 밴드를 사용하는 무선랜 기술과 5GHz 밴드를 사용하는 무선랜 기술이 있다. 두 번째 기술은 기존의 무선랜 기술 보다 커버리지를 늘리기 위해 1GHz 미만의 주파수 밴드를 활용하는 광역 무선랜 기술이 있다. 세 번째 방향은 무선랜 시스템의 링크 셋업 시간을 줄이기 위한 기술이 있다.
일반적으로 수신단에서 신호 대 잡음비 정보나 권장하는 전송률 정보를 송신단에게 알려주고, 피드백 정보에 기초하여 송신단이 전송률을 결정하게 된다. 이와 같이 피드백 정보를 이용하는 폐루프 방식의 경우에, 최적의 전송률을 결정할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 매번 피드백 정보를 전달하기 위한 프레임이 송수신 되어야 하는 부담이 있다.
다중 대역폭을 지원하는 무선 통신에서 최적 전송률 즉, 변조 방식, 부호율 또는 대역폭 결정을 위한 수신단의 정보를 전송하고 이를 활용하여 송신단에서 전송률을 결정하는 개루프 링크를 이용한 통신 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, 주파수 선택적 전송에서 스테이션이 링크 마진 정보를 이용하여 다운 링크(down link) 채널 정보만으로도 업 링크(up link) 채널의 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio)을 효율적으로 계산하고, 주파수 선택적 전송을 수행할 수 있는 통신 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 개루프 링크를 이용한 통신 방법은 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 전송 장치가, 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신하는 단계와, 상기 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정하는 단계 및 상기 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 링크 마진 정보는 상기 수신 장치의 전송 전력(transmission power) 및 상기 수신 장치의 최소 수신 감도의 합일 수 있다.
상기 신호대 잡음비의 여유값은 상기 전송 장치의 전송 전력, 상기 링크 마진 정보 및 상기 전송 장치의 수신 신호 세기에 대한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 사용할 대역폭을 결정하는 단계는, 제1 대역폭의 제1 신호대 잡음비의 여유값과 제2 대역폭의 제2 신호대 잡음비 여유값을 비교하는 것 및 상기 제1 신호대 잡음비의 여유값과 상기 제2 신호대 잡음비의 여유값의 차가 기 설정된 값보다 크면 상기 상기 제1 대역폭을 사용할 대역폭으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 사용할 대역폭은 상기 복수의 대역폭들에 모두 동일한 MCS를 적용하는 경우, 상기 신호대 잡음비의 여유 값이 가장 작은 대역폭으로 결정될 수 있다.
상기 링크 마진 정보의 전송을 위한 정보요소(information element)는 '제1 대역폭의 제1 링크 마진' 및 '상기 제1 링크 마진과 제2 대역폭의 제2 링크 마진과의 차이 값'을 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 개루프 링크를 이용한 통신 방법은 무선랜 시스템의 통신 장치가 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신하는 단계와, 상기 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인하는 단계 및 상기 링크 마진 정보 및 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 선택하는 단계를 포함한다.
상기 채널을 선택하는 단계는, '상기 채널 상태 정보' 및 '상기 링크 마진 정보로부터 획득된 간섭 정보'를 고려하여 채널 특성이 가장 좋은 채널을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 링크 마진 정보의 전송을 위한 프레임은 활용 가능한 채널 비트맵(Channel activity bitmap), 최대 선택 가능한 대역폭을 나타내는 필드, 활용 가능한 채널들 각각의 링크 마진 값을 나타내는 필드들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선랜 시스템의 통신 장치는, 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신하는 수신부와, 상기 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정하는 제어부; 및 상기 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송하는 전송부를 포함한다.
다른 일 실시예에 따른 무선랜 시스템의 통신 장치는, 무선랜 시스템의 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신하는 수신부와, 상기 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인하는 상태 정보 확인부 및 상기 링크 마진 정보 및 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 선택하는 채널 선택부를 포함한다.
일 실시예에 따른 무선랜 시스템의 통신 방법은, 다중 대역폭들을 지원하는 통신 장치가, 제1 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제1 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 단계와, 제2 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제2 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 단계와, '상기 제1 대역폭의 링크 마진 정보 및 상기 제2 대역폭의 링크 마진 정보를 포함하는 제1 프레임' 또는 '상기 제1 채널의 링크 마진 정보 및 상기 제2 채널의 링크 마진 정보를 포함하는 제2 프레임'을 구성하는 단계; 및 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임을 네트워크 내의 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
다중 대역폭을 지원하는 무선 통신에서 최적 전송률 즉, 변조 방식, 부호율 또는 대역폭 결정을 위한 수신단의 정보를 전송하고 이를 활용하여 송신단에서 전송률을 결정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 채널 활용 효율이 높아 질 수 있다.
또한, 주파수 선택적 전송에서 스테이션이 링크 마진 정보를 이용하여 다운 링크(down link) 채널 정보만으로도 업 링크(up link) 채널의 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio)을 효율적으로 계산하고, 주파수 선택적 전송을 수행할 수 있다.
도 1은 광역 무선랜 시스템의 다중 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 개루프 링크를 이용한 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 단일 대역폭에서 링크 마진 정보와 최소 감도의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 스테이션에서 수행되는 개루프 링크를 이용한 통신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다중 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템의 대역폭 별 링크 마진 정보와 최소 감도의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 채널 주파수 응답의 변화에 의해 대역폭 별 링크 마진이 달라지는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임 구성 예를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 사운딩 과정에서 사용되는 패킷 구조를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 주파수 선택적 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 채널 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 채널 별 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임 구조를 나타낸다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선랜 시스템의 통신 장치를 나타내는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 2MHz 모드 NDP 패킷 구조 및 1MHz 모드 NDP 패킷 구조의 예를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 광역 무선랜 시스템의 다중 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
광역 무선랜 시스템, 예를 들어 IEEE 802.11ah 표준에 정의된 무선랜 시스템은 다중 대역폭을 지원할 수 있다. 다중 대역폭은 신호 대 잡음비가 가장 낮은 제1 대역폭 및 상기 제1 대역폭의 2배 크기인 제2 대역폭을 포함할 수 있다. 이때, 제1 대역폭의 값은 1MHz일 수 있다.
도 1을 참조하면, 다중 대역폭은 1MHz 대역폭(110), 2MHz 대역폭(120), 4MHz 대역폭(130), 8MHz 대역폭(140) 및 16MHz 대역폭(150)을 포함할 수 있다. 광역 무선랜 시스템의 주파수 대역은 1GHz 이하일 수 있다.
따라서, "다중 대역폭은 1MHz, 2MHz, 4MHz, 8MHz 및 16MHz를 포함한다" 표현할 수 있다.
따라서, 도 1의 주파수 하한 값(161)은 700~920[MHz] 사이의 값이고, 주파수 상한 값(163)은 750~930[MHz] 사이의 값일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 1MHz 대역폭(110)은 전체 채널에 걸쳐 할당될 수 있고, 나머지 대역폭들(120, 130, 140, 150)은 전체 채널의 일부 구간에만 할당될 수 도 있다.
예를 들어, 16MHz 대역폭(150)은 도 1의 참조부호 165에서 주파수 상한 값(163) 사이에 할당될 수 도 있다. 도 1을 참조하면, 2MHz 대역폭(120)은 8개의 채널들이 할당되어 있고, 4MHz 대역폭(130)은 4개의 채널들이 할당되어 있고, 8MHz 대역폭(140)은 2개의 채널들이 할당되어 있다. 그러나, 도 1에 도시된 채널 할당은 예시적인 것이고, 채널의 개수 및 주파수 밴드는 다양한 방법으로 구성될 수 있다.
대역폭의 값이 1MHz(110)인 전송 모드를 1MHz 모드라 칭하고, 마찬가지로 대역폭의 값이 2MHz(120)인 전송 모드를 2MHz 모드라 칭할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 개루프 링크를 이용한 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다중 대역폭(Multi-bandwidth)을 지원하는 무선 통신 시스템의 송신단에서 전송률, 즉, 변조 방식, 부호률 그리고 사용 대역폭을 결정하는 것은 시스템의 채널 활용 효율을 높이는 중요한 방법 중의 하나이다. 해당 채널의 용량보다 높은 전송률로 전송하면, 데이터 패킷 오류가 발생하여 재전송을 해야 하고, 반대로 낮은 전송률로 전송하면, 같은 데이터를 보내는데 더 긴 시간 동안 채널을 활용해야 비효율성이 발생한다. 따라서, 데이터 패킷 오류가 발생하지 않는 범위에서 가장 높은 전송률로 전송하는 것은 중요하다.
채널의 용량을 고려하여 전송률을 결정하기 위하여, 수신단에서 채널의 신호 대 잡음비를 계산하여 송신단에 알려주거나, 채널 상황을 기반으로 권장하는 전송률 (MCS : modulation and coding scheme)을 알려주는 폐루프 링크를 이용한 통신 방법을 사용할 수 있다.
그러나, 폐루프 링크를 이용한 통신 방법은 채널 상황을 정확히 반영한 전송률을 결정할 수 있다는 장점이 있지만, 이와 같은 정보를 시간에 따른 계속 바뀌는 채널 상황을 갱신해야 한다는 부담이 있다.
폐루프 링크를 이용한 통신 방법의 단점을 해소하기 위하여, 링크 마진(link margin)이라는 파라미터를 정의하고 이 값을 송신단에 알려주는 방법을 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 데이터를 수신하는 수신 장치(210)가 링크 마진을 계산하고, 211단계에서 링크 마진을 데이터를 전송하는 전송 장치(220)에게 알려 주고, 전송 장치(220)는 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)을 결정할 수 있다.
이후, 전송 장치(220)는 결정된 MCS를 사용하여 221단계에서 데이터를 전송할 수 있다. 수신 장치(210)는 데이터 수신 및 오류 검사를 한 후 231단계에서 ACK를 전송할 수 있다.
예를 들어, 수신 장치(210)는 무선랜 시스템의 엑세스 포인트(Access Point, AP)이고, 전송 장치(220)는 단말 즉, 무선랜 시스템의 스테이션(station, STA)일 수 있다.
이때, AP(210)에서 전송한 신호에 대한 STA(220)의 수신 신호의 크기는 수학식 1과 같이 정의 될 수 있다.
Figure PCTKR2013005221-appb-I000001
여기서,
Figure PCTKR2013005221-appb-I000002
,
Figure PCTKR2013005221-appb-I000003
,
Figure PCTKR2013005221-appb-I000004
는 각각 STA(220)의 수신 신호 크기, AP(210)의 송신 전력 그리고 채널에 의한 pass loss를 나타낸다.
AP(210)가 최소 MCS 대비 더 높은 전송률로 받은 수 있는 신호 대 잡음비 여유치(
Figure PCTKR2013005221-appb-I000005
)는 수학식 2와 같이 정의 될 수 있다.
Figure PCTKR2013005221-appb-I000006
여기서, LM은 링크 마진을 나타내고,
Figure PCTKR2013005221-appb-I000007
와
Figure PCTKR2013005221-appb-I000008
는 각각 STA(220)의 송신 전력과 AP(210)의 최소 수신 감도를 나타낸다.
수학식 2를 참조하면, 링크 마진은 수학식 3과 같이 정의 될 수 있다.
Figure PCTKR2013005221-appb-I000009
STA(220)은 송신 전력
Figure PCTKR2013005221-appb-I000010
와
Figure PCTKR2013005221-appb-I000011
를 알고 있기 때문에, 링크 마진 정보가 주어지면, 최소 수신 감도에서 어느 정도의 신호 대 잡음비의 여유가 있는지를 확인 할 수 있다.
STA(220)은 신호 대 잡음비의 여유치 만큼 높은 MCS를 사용하여 전송률을 높일 수 있다.
한편, 다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템의 경우, 각각의 대역폭 별로 간섭 수준이 다르고, 채널의 주파수 응답에 따라서 수신 신호의 크기가 달라질 수 있다.
따라서, 다중 대역폭을 지원하는 무선랜 시스템은 복수의 대역폭들 각각의 간섭 수준이나 채널의 주파수 응답을 고려할 필요가 있다.
일 실시예에서, 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 전송 장치는 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신한다.
예를 들어, 도 2에서 AP(210)는 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 계산하고, 211단계에서 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 STA(220)에게 전송할 수 있다.
STA(220)는 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보에 기초하여 MCS 및 사용할 대역폭을 결정할 수 있다.
STA(220)는 결정된 MCS 및 대역폭을 사용하여 221단계에서 데이터를 전송하고, AP(210)는 데이터를 수신한 후 오류 검사를 하고 231단계에서 ACK를 전송할 수 있다.
도 3은 단일 대역폭에서 링크 마진 정보와 최소 감도의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 단일 대역폭 BW0를 사용하는 경우, AP에서의 noise level(340), minimum sensitivity level(320), 수신 신호 level(310)의 관계에서 최소 MCS 대비 더 높은 전송률로 받은 수 있는 신호 대 잡음비 여유치(
Figure PCTKR2013005221-appb-I000012
)을 구할 수 있다.
이때, noise level(340)은 noise와 간섭(interference)이 합쳐진 레벨일 수 있다.
도 3에서 참조부호 330은 가장 낮은 MCS(lowest MCS)로 데이터를 수신하는데 필요한 SNR를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 스테이션에서 수행되는 개루프 링크를 이용한 통신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 410단계에서 스테이션은 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신한다. 이때, 스테이션은 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 전송 장치이다. 또한 수신 장치는 무선랜 시스템의 AP일 수 있다.
이때, 링크 마진 정보는 상기 수신 장치의 전송 전력(transmission power) 및 상기 수신 장치의 최소 수신 감도의 합일 수 있다. 물론, 수신 장치의 최소 수신 감도는 복수의 대역폭 별로 다른 값일 수 있다.
420단계에서 스테이션은, 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정한다.
이때, 신호대 잡음비의 여유값은 상기 전송 장치의 전송 전력, 상기 링크 마진 정보 및 상기 전송 장치의 수신 신호 세기에 대한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 스테이션은 2개의 가용 대역폭 BW0 및 BW1이 존재하는 경우에 어느 하나의 대역폭을 선택하고 MCS도 결정할 수 있다. 이때, BW1은 BW0 보다 넓은 대역폭을 의미한다. BW0 및 BW1는 부채널이라 칭할 수 이도 있다.
여기서, 대역폭 BW0의 link margin은 다른 대역 BW1의 링크 마진 보다 작아서, BW0의 ΔSNR0은 BW1의 ΔSNR1보다 크다고 가정한다. 이때, 대역폭 별로 다른 MCS를 적용할 수 없는 경우, 예를 들어 스테이션이 단일 MCS만을 지원하는 경우에, 스테이션은 데이터 전송 오류를 방지하기 위해 신호대 잡음비의 여유값이 낮은 BW1을 선택할 수 있다.
따라서, 넓은 대역폭을 사용하지만 상대적으로 낮은 MCS로 전송해야 할 경우가 생길 수 도 있다.
또한, 사용할 대역폭은 상기 복수의 대역폭들에 모두 동일한 MCS를 적용하는 경우, 상기 신호대 잡음비의 여유 값이 가장 작은 대역폭으로 결정될 수 도 있다.
다른 예로, ΔSNR0-ΔSNR1이 클 경우에는 ΔSNR1에 맞추어 낮은 MCS로 전송하는 것보다는 BW0만을 활용하고, ΔSNR0에 맞는 높은 MCS로 전송하는 것이 채널 상황에 더 적합할 수 도 있다.
따라서, 최적의 MCS와 전송 대역폭을 결정하는 것은 다양한 방식으로 수행될 수 있고, 이때 필요한 정보는 대역폭 별로 계산된 링크 마진 값이다.
대역폭 별로 링크 마진이 달라 지는 환경 및 원인에 대해서는 도 5 및 도 6을 통해 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 사용할 대역폭을 결정하는 420 단계는 제1 대역폭의 제1 신호대 잡음비의 여유값과 제2 대역폭의 제2 신호대 잡음비 여유값을 비교하는 것 및 상기 제1 신호대 잡음비의 여유값과 상기 제2 신호대 잡음비의 여유값의 차가 기 설정된 값보다 크면 상기 상기 제1 대역폭을 사용할 대역폭으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
430단계에서 스테이션은, 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송한다.
도 5는 다중 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템의 대역폭 별 링크 마진 정보와 최소 감도의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
대역폭 별로 link 마진이 달라질 수 있는 대표적인 원인으로는 두 가지를 들 수 있다. 첫 째, 대역 별로 간섭 신호의 수준이 다른 점이 원인이 될 수 있다. 둘 째, TDD(time division duplex) 시스템에서 채널의 주파수 응답이 다른 점이 원인이 될 수 있다. 물론, 두 가지 원인 이외에 다양한 원인이 있을 수 도 있다.
예를 들어, AP나 스테이션 주변에 동일한 대역 중의 일부를 사용하는 다른BSS(Basic Service Set)이 존재함으로써, 간섭 신호의 수준이 대역폭 별로 달라 질 수 도 있다.
도 5를 참조하면, 4개의 대역폭 BW0, BW1, BW2 및 BW3 중에서 두 개의 대역폭에 BW2 및 BW3은 간섭이 존재하고, 이 간섭 수준(interference level)(540)을 고려한 최소 수신 감도(520)가 다른 대역의 최소 수신 감도(530)에 비하여 높을 수 있다.
따라서, BW0와 BW1의 link margin 값에 비하여 BW2와 BW3의 link margin 값은 간섭 신호의 크기만큼 크게 된다.
도 5에 도시된 예에서, 참조부호 510은 스테이션의 수신 신호 세기를 나타내고, 540은 lowest MCS 수신에 필요한 SNR을 나타내고, 560은 noise level을 나타낸다.
도 6은 채널 주파수 응답의 변화에 의해 대역폭 별 링크 마진이 달라지는 예를 설명하기 위한 도면이다.
주파수 응답 크기의 차이는 수신 신호의 크기를 결정하기 때문에, 각 대역폭 별 주파수 응답 크기의 차이가 link margin의 차이로 바로 연관된다.
따라서, 도 5과 같이 각 대역별 평균 채널 이득(611, 613, 615, 617)을 고려하여 AP의 수신 전력을 다르게 설정하면, 평균 채널 이득(611, 613, 615, 617)의 차이만큼 각 대역별 ΔSNR이 차이가 날 수 있다.
AP는 평균 채널 이득(611, 613, 615, 617)의 차이를 바탕으로 수학식 2에 따라 link margin을 계산할 수 있다.
도 6에서 곡선은 채널 주파수 응답을 나타내고, 참조부호 620은 스테이션의 수신 신호 세기를 나타내고, 참조부호 630은 최소 수신 감도를 나타내고, 참조부호 640은 lowest MCS 수신에 필요한 SNR을 나타내고, 650은 noise level을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 채널 주파수 응답의 평균 이득이 가장 작은 BW1의 ΔSNR이 가장 작고, 채널 주파수 응답의 평균 이득이 가장 큰 BW3의 ΔSNR이 가장 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
한편, 채널 주파수 응답의 평균 이득을 이용하여 ΔSNR을 계산하는 예를 들었지만, 채널 응답의 다양한 결과(예를 들어, 최소치, 편차 등등)를 사용하여 ΔSNR 을 계산하고, link margin을 계산하는 것도 가능하다.
도 7a 및 도 7b는 은 일 실시예에 따른 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임 구성 예를 나타낸다.
bandwidth 별 link margin 값을 STA에 전달하는 방식도 다양하게 선택할 수 있다. 가장 간단한 방식으로 각 기본 단위 대역별 link 마진을 각각 전송하는 N 비트로 표현하는 방식이 있다.
또한, 관련 기술에서 primary band와 같이 기본적으로 사용되는 되는 한 대역의 link margin을 N 비트에 표시하고, 나머지의 대역의 link margin은 그 차이만을 전송하는 M 비트로 나타내어 전송하는 방식이 있을 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 정보요소(information element)의 형태로 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임을 구성한 예를 나타낸다. 물론, 각 대역폭의 사용 특성 등에 따라서 다양한 방식으로 링크 마진 정보를 인코딩할 수 있다.
도 7a는 각 대역폭별 링크 마진을 1octet의 필드를 이용하여 전송하는 방식이다.
예를 들어, 제1 필드(711)는 대역폭 BW0의 링크 마진을 나타내고, 제2 필드 내지 제4 필드(713, 715, 717)들 각각은 BW1, BW2, BW3의 링크 마진이 전송되는 필드일 수 있다.
도 7b는 primary 대역인 BW0의 link margin은 1 octet의 필드인 "link margin for BW0"에 나타낸 예이다.
예를 들어, BW1의 링크 마진에 대한 정보를 삽입하는 필드(721)는 BW1의 링크 마진에서 BW0의 링크 마진을 뺀 값이 삽입 될 수 있다.
나머지 BW1, BW2, BW3의 link margin은 BW0의 link margin에서의 차이만을 각각의 필드들(721, 723, 725)에 전송함으로써, 전체 전송량을 줄일 수 있다.
예를 들어, link margin 차이를 5bit로 나타낸다면 나머지 필드들(721, 723, 725)의 크기는 15비트가 된다. 따라서 link margin 차이 값을 나타내는 비트 수에 따라 전체 octet 수가 달라질 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 예를 참조하면, 링크 마진 정보의 전송을 위한 정보요소(information element)는 '제1 대역폭의 제1 링크 마진' 및 '상기 제1 링크 마진과 제2 대역폭의 제2 링크 마진과의 차이 값'을 포함할 수 있다.
한편, 대역별 링크 마진 정보는 도 8 및 도 13a, 13b에 도시된 NDP 패킷의 SIG 필드에 포함될 수 도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 사운딩 과정에서 사용되는 패킷 구조를 나타낸다.
복수의 대역폭 별로 계산된 링크 마진 정보를 이용하여 대역폭을 선택하는 방식은 주파수 선택적 전송에 응용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 주파수 대역, 채널, 부채널, 링크 별로 계산된 링크 마진 정보를 이용하여 특정 부채널, 채널 및 대역을 선택할 수 있다.
예를 들어, AP는 BW0 ~ BW3까지 4개의 부채널을 모두 송수신 할 수 있는 다중 대역폭 지원 기기이지만, STA들은 BW0 ~ BW3중에서 일부만을 사용할 수 있는 협대역 기기일 경우, 4개의 대역 중에 어느 하나의 부채널 또는 채널을 선택하는 방법이 있다.
4개의 대역 중에서 하나를 선택하는 것을 예로 들지만, 4개 중에서 2개 또는 3개를 선택하는 상황에도 같은 논리가 적용될 수 있다.
주파수 선택적 전송을 위해서는 STA가 각 부채널 즉 대역의 SINR을 알아서, 가장 SINR이 높은 대역을 선택해야 한다.
먼저, STA는 AP에서 전송되는 패킷을 sounding 과정이 필요하다.
관련 기술에 따른 주파수 선택적 전송을 위한 sounding 과정을 설명하면, 우선 sounding 과정이 시작한다는 NDPA(no data packet announcement) 패킷을 AP가 전송하여 sounding 과정의 시작을 알리는 것을 포함한다.
다음에, 채널 및 SINR 추정을 할 수 있도록 짧은 훈련 구간과 긴 훈련구간 그리고 제어정보가 삽입된 SIGNAL 구간을 갖는 NDP(Null Data Packet) 패킷을 전송하여 수신단에서 채널 또는 SINR을 추정하도록 한다.
NDPA는 주파수 선택적 전송의 시작 시간을 STA에게 알려주거나, 부가 정보를 알려주기 위해서 쓰이는 것이다. 따라서, beacon과 같은 주기적인 프레임으로 대체될 수 있다.
도 8을 참조하면, NDP 패킷은 초기 동기 및 신호 검파를 위한 짧은 훈련구간을 나타내는 STF (810), 채널 또는 SINR을 추정하기 위한 긴 훈련 구간을 나타내는 LTF1(820) 및 NDP 패킷의 제어 정보를 나타내는 SIG(830)를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 주파수 선택적 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 먼저 AP는 비콘(910) 또는 NDPA(930)를 통해 주파수 선택적 전송의 시작 시간을 STA에게 알려 줄 수 있다.
다음에, 무선랜 시스템의 통신 장치는 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신할 수 있다. 이때, 통신 장치는 스테이션일 수 있다.
이때, 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보는 주파수 대역 및 시간 구간을 달리하여 전송되는 복수의 NDP들(931, 933, 935, 937)을 통해 전송될 수 있다.
통신 장치, 즉 스테이션은 AP로부터 수신된 패킷들(931, 933, 935, 937)에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인한다.
통신 장치는 각 주파수 대역별로 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인한다. 여기서, 통신 장치는 링크 마진 정보 및 채널 상태 정보에 기초하여 복수의 채널들 중 데이터 전송에 사용할 어느 하나의 채널을 선택할 수 있다.
통신 장치는 채널을 선택하는 과정에서, '상기 채널 상태 정보' 및 '상기 링크 마진 정보로부터 획득된 간섭 정보'를 고려하여 채널 특성이 가장 좋은 채널을 결정할 수 있다. 이때, 채널 상태 정보는 대역 별로 추정된 SNIR 일 수 있다.
통신 장치는 대역별로 SNIR에서 AP의 간섭 레벨을 뺀 값이 가장 큰 대역을 선택할 수 도 있다.
예를 들어, 통신 장치는 수신된 패킷들에 기초하여 하향 링크들 각각의 SINR을 추정하고, 추정된 정보를 바탕으로 사용할 주파수 대역을 선택한 후, 데이터 패킷(940)을 AP에게 전송할 수 있다.
데이터 전송에 사용할 채널을 선택하는 방법은 여러 가지 방식이 가능하다. 도 10을 통해 채널을 선택하는 예를 살펴 본다.
도 10은 일 실시예에 따른 채널 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, AP(1010)의 간섭 상황은 ch1이 가장 좋고, ch4가 가장 나쁘다. 또한, 스테이션에서 측정된 SNIR은 ch4가 가장 좋고 ch2가 가장 낮다. 이때, ch1, ch2, ch3 및 ch4는 각각 채널 1, 채널 2, 채널 3 및 채널 4를 나타낸다. 물론, ch1, ch2, ch3 및 ch4는 부채널 1, 부채널 2, 부채널 3 및 부채널 4를 나타낼 수 도 있다.
스테이션(1020)이 수신 SINR만 갖고 대역을 선택한다면, SINR의 크기에 따라서, ch4를 선택할 수 있다.
그러나, AP(1010)의 간섭 상황이 ch4가 가장 나쁘기 때문에 ch1을 선택하는 것이 상향링크 채널 특성이 더 좋을 수 있다.
AP(1010)의 간섭 상황을 알려주기 위한 수단으로 link margin 값을 사용하면, 스테이션(1020)은 상대적인 간섭 크기를 해석하여 효과적인 상향 링크 채널 선택을 수행할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, AP(1010)에서의 각 대역 별 간섭 상황과 스테이션(1020)에서의 각 대역별 간섭 상황이 다르기 때문에, 하향링크 SINR만으로 채널을 선택하는 것은 최적의 선택이 아닐 수 있다. 따라서, AP(1010)가 각 대역별 링크마진 값을 스테이션(1020)로 전달하면, 스테이션(1020)이 대역을 선택하는데 도움이 될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 채널 별 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임 구조를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 링크 마진 정보의 전송을 위한 프레임은 활용 가능한 채널 비트맵(Channel activity bitmap)(1110), 최대 선택 가능한 대역폭을 나타내는 필드(Maximum transmission width)(1120), 활용 가능한 채널들 각각의 링크 마진 값을 나타내는 필드(LM for Kth active channel)(1130)들을 포함할 수 있다.
도 11의 LM for Kth active channel(1130)의 하단에 기재된 바와 같이, LM의 개수는 활용 가능한 서브 채널들의 개수와 동일할 수 있다.
링크 마진 정보의 전송을 위한 프레임은 다운 링크의 활용 가능한 채널을 나타내는 필드(DL activity)(1140), 업 링크의 활용 가능한 채널을 나타내는 필드(UL activity)(1150), 및 주파수 선택 전송의 시작 시간을 나타내는 필드(Activity start time)(1160)를 더 포함할 수 있다.
이때, Activity start time(1160)은 예를 들어, 도 9의 데이터(940)이 전송되기 시작하는 시간일 수 있다.
한편, 채널 별 링크 마진 정보를 전송하기 위한 프레임 구조는 도 7에 도시된 방식과 같이 information element 형태로 정의될 수 있다.
또한, 채널 별 링크 마진 정보는 도 9의 비콘(910) 또는 NDPA(930)에 삽입되어 전송될 수 도 있다.
또한, 채널 별 링크 마진 정보는 도 8에 도시된 NDP의 SIG(830)에 삽입될 수 도 있다. 예를 들어, 복수의 채널들 각각에 대한 링크 마진 정보는 NDP(Null Data Packet) 패킷을 통해 전송될 수 있다.
한편, 사운딩 과정에서 사용되는 NDP 패킷은 2MHz 대역폭을 사용하는 2MHz 모드로 전송될 수 있다. 이때, AP의 커버리지 내에서 1MHz 모드로 전송되는 패킷을 수신할 수 있으나, 2MHz 모드로 전송되는 패킷을 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 1MHz 모드는 신호대 잡음비가 낮아서 가장 먼 거리까지 신호를 전송할 수 있는 모드이다.
따라서, 사운딩 과정에서 사용되는 NDP 패킷은 2MHz 모드 뿐만 아니라, 1MHz 모드로 전송될 필요가 있다. 도 13은 2MHz 모드 NDP 패킷 구조 및 1MHz 모드 NDP 패킷 구조의 예를 나타낸다.
여기서, 도 13a는 2MHz 모드 NDP 패킷의 예를 나타내고, 도 13(b)는 1MHz 모드 NDP 패킷의 예를 나타낸다.
2MHz 모드 NDP 패킷의 SIG 필드(1310) 및 1MHz 모드 NDP 패킷의 SIG 필드(1320)는 각각 사운딩을 위한 NDP 패킷임을 나타내는 정보인 NDP indication 및 대역별 링크 마진 정보인 LM을 포함할 수 있다.
도 13a에서 LTF(1330)는 DGI (Double Guard Interval) 및 LTS (Long Training Symbol)을 포함할 수 있다.
도 2, 도 4 및 도 9를 참조하면, 부채널 선택을 위한 통신 방법은 다중 대역폭들을 지원하는 통신 장치가, 제1 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제1 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 과정, 제2 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제2 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 과정 및 '상기 제1 대역폭의 링크 마진 정보 및 상기 제2 대역폭의 링크 마진 정보를 포함하는 제1 프레임' 또는 '상기 제1 채널의 링크 마진 정보 및 상기 제2 채널의 링크 마진 정보를 포함하는 제2 프레임'을 구성하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 통신 장치가 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임을 네트워크 내의 단말로 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선랜 시스템의 통신 장치를 나타내는 도면이다.
도 12에 도시된 장치는 스테이션 일 수 있다.
스테이션(1200)은 수신부(1210), 제어부(1220) 및 전송부(1230)를 포함한다.
수신부(1210)는 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신한다.
수신부(1210)는 무선랜 시스템의 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신할 수 있다.
제어부(1220)는 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정한다.
제어부(1220)는 상태 정보 확인부(1221) 및 채널 선택부(1223)를 포함할 수 있다.
상태 정보 확인부(1221)는 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인한다.
채널 선택부(1223)는 상기 링크 마진 정보 및 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 선택한다.
전송부(1230)는 상기 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 전송 장치가, 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신하는 단계;
    상기 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링크 마진 정보는 상기 수신 장치의 전송 전력(transmission power) 및 상기 수신 장치의 최소 수신 감도의 합인
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호대 잡음비의 여유값은 상기 전송 장치의 전송 전력, 상기 링크 마진 정보 및 상기 전송 장치의 수신 신호 세기에 대한 정보에 기초하여 결정되는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용할 대역폭을 결정하는 단계는,
    제1 대역폭의 제1 신호대 잡음비의 여유값과 제2 대역폭의 제2 신호대 잡음비 여유값을 비교하는 것; 및
    상기 제1 신호대 잡음비의 여유값과 상기 제2 신호대 잡음비의 여유값의 차가 기 설정된 값보다 크면 상기 상기 제1 대역폭을 사용할 대역폭으로 결정하는 것
    을 포함하는 개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용할 대역폭은 상기 복수의 대역폭들에 모두 동일한 MCS를 적용하는 경우, 상기 신호대 잡음비의 여유 값이 가장 작은 대역폭으로 결정되는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 링크 마진 정보의 전송을 위한 정보요소(information element)는 '제1 대역폭의 제1 링크 마진' 및 '상기 제1 링크 마진과 제2 대역폭의 제2 링크 마진과의 차이 값'을 포함하는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보는 NDP(Null Data Packet) 패킷을 통해 전송되는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  8. 무선랜 시스템의 통신 장치가 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신하는 단계;
    상기 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인하는 단계; 및
    상기 링크 마진 정보 및 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 선택하는 단계
    를 포함하는 개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 채널을 선택하는 단계는,
    '상기 채널 상태 정보' 및 '상기 링크 마진 정보로부터 획득된 간섭 정보'를 고려하여 채널 특성이 가장 좋은 채널을 결정하는 것을 포함하는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 링크 마진 정보의 전송을 위한 프레임은 활용 가능한 채널 비트맵(Channel activity bitmap), 최대 선택 가능한 대역폭을 나타내는 필드, 활용 가능한 채널들 각각의 링크 마진 값을 나타내는 필드들을 포함하는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 채널들 각각에 대한 링크 마진 정보는 NDP(Null Data Packet) 패킷을 통해 전송되는
    개루프 링크를 이용한 통신 방법.
  12. 다중 대역폭(multi bandwidth)을 지원하는 무선랜 시스템의 수신 장치로부터 복수의 대역폭들 각각에 대한 링크 마진 정보를 수신하는 수신부;
    상기 링크 마진 정보에 기초하여 신호대 잡음비의 여유 값을 획득하고, 상기 신호대 잡음비의 여유값에 기초하여 변조 및 부호 방식(MCS: modulation and Coding scheme)과 사용할 대역폭을 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 MCS 및 대역폭을 이용하여 상기 수신 장치로 데이터를 전송하는 전송부
    를 포함하는 무선랜 시스템의 통신 장치.
  13. 무선랜 시스템의 엑세스 포인트(Access Point, AP)로부터 복수의 채널들 각각의 링크 마진 정보를 수신하는 수신부;
    상기 AP로부터 수신된 패킷들에 기초하여 상기 복수의 채널들 각각의 채널상태정보를 확인하는 상태 정보 확인부; 및
    상기 링크 마진 정보 및 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 선택하는 채널 선택부
    를 포함하는 무선랜 시스템의 통신 장치.
  14. 다중 대역폭들을 지원하는 통신 장치가, 제1 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제1 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 단계;
    제2 대역폭의 링크 마진 정보 또는 제2 채널의 링크 마진 정보를 획득하는 단계;
    '상기 제1 대역폭의 링크 마진 정보 및 상기 제2 대역폭의 링크 마진 정보를 포함하는 제1 프레임' 또는 '상기 제1 채널의 링크 마진 정보 및 상기 제2 채널의 링크 마진 정보를 포함하는 제2 프레임'을 구성하는 단계; 및
    상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임을 네트워크 내의 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 무선랜 시스템의 통신 방법.
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