WO2016017946A1 - 무선 통신 시스템의 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템의 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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transmission
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이욱봉
최진수
박은성
류기선
임동국
조한규
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엘지전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for allocating a resource block during signal processing in a wireless communication system and a signal processing method and apparatus for an allocated resource block.
  • Wi-Fi is a Wireless Local Area Network (WLAN) technology that allows devices to access the Internet in the 2.4 GHz, 5 GHz, or 6 GHz frequency bands.
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • WLANs are based on the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11 standard.
  • IEEE 802.11 The Wireless Next Generation Standing Committee (WNG SC) of IEEE 802.11 is an ad hoc committee that considers the next generation wireless local area network (WLAN) in the medium to long term.
  • WNG SC Wireless Next Generation Standing Committee
  • IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT), which provides up to 600 Mbps data rate, and also supports both transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology using multiple antennas.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • IEEE 802.11ac supports data processing speeds of 1 Gbps and higher via 80 MHz bandwidth transmission and / or higher bandwidth transmission (eg 160 MHz) and operates primarily in the 5 GHz band.
  • IEEE 802.11ax often discussed in the next-generation WLAN study group called IEEE 802.11ax or High Efficiency (HEW) WLAN, is: 1) 802.11 physical layer and MAC in the 2.4 GHz and 5 GHz bands. (medium access control) layer enhancement, 2) spectral efficiency and area throughput improvement, 3) environments with interference sources, dense heterogeneous network environments, and high user loads. Such as improving performance in real indoor environments and outdoor environments, such as the environment.
  • IEEE 802.11ax High Efficiency
  • IEEE 802.11ax Scenarios considered mainly in IEEE 802.11ax are dense environments with many access points (APs) and stations (STAs), and IEEE 802.11ax discusses spectral efficiency and area throughput improvement in such a situation. . In particular, there is an interest in improving the performance of the indoor environment as well as the outdoor environment, which is not much considered in the existing WLAN.
  • IEEE 802.11ax we are interested in scenarios such as wireless office, smart home, stadium, hotspot, and building / apartment. There is a discussion about improving system performance in dense environments with many STAs.
  • IEEE 802.11ax improves system performance in outdoor basic service set (OBSS) environment, outdoor environment performance, and cellular offloading rather than single link performance in one basic service set (BSS). Discussion is expected to be active.
  • the directionality of IEEE 802.11ax means that next-generation WLANs will increasingly have a technology range similar to that of mobile communication. Considering the situation where mobile communication and WLAN technology are recently discussed in the small cell and direct-to-direct communication area, the technical and business of next-generation WLAN and mobile communication based on IEEE 802.11ax Convergence is expected to become more active.
  • Next-generation WLAN systems consider applying increased Fast Fourier Transform (FFT) sizes over legacy WLAN systems at a given system bandwidth to improve the throughput of the system or to improve the robustness against intersymbol interference in outdoor environments. Doing. However, as the FFT size increases, various system parameters must be added according to the increased number of subcarriers. Accordingly, the present invention proposes a method for improving data processing and system throughput while minimizing system change even when OFDMA is performed on data having an increased FFT size. In addition, the present invention proposes the use of a plurality of resource units in order to optimize the performance when using OFDMA for increased FFT size and maintain compatibility with the existing WLAN system, and to allocate and use the interleaver according to such resource units Suggest.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • a data transmission method of a station (STA) device includes: performing FEC encoding on transmission data; Interleaving the transmission data; Mapping the transmitted data to constellations; Performing an IDFT on the transmission data; And upconverting the transmission data to transmit a transmission signal, performing an IDFT using different FFT sizes for a first portion of the transmission signal and a second portion of the transmission signal, and transmitting the transmission signal.
  • the second portion of is assigned to at least one STA in units of at least one resource unit.
  • the first portion of the transmission signal is a Legacy-Short Training Field (L-STF), a Legacy-Long Traning Field (L-LTF), and a Legacy Signaling (L-SIG). Field), and the second portion of the transmission signal includes a data portion.
  • the IDFT / DFT period of the second portion of the transmission signal is four times the IDFT / DFT period of the first portion of the transmission signal to be.
  • the at least one resource unit includes a first resource unit of 26 tons, the first resource unit of 26 tones using an interleaving scheme for 1MHz band Interleaved.
  • the at least one resource unit includes a 52 ton second resource unit, the 52 ton first resource unit using a 20 MHz band interleaving scheme Interleaved.
  • the at least one resource unit includes a third resource unit of 114 tons, the third resource unit of 114 tons using an interleaving scheme for the 40 MHz band Interleaved.
  • the at least one resource unit includes a fourth resource unit of 242 tons, the fourth resource unit of 242 tones using an interleaving scheme for the 80 MHz band Interleaved.
  • the at least one resource unit includes a fifth resource unit of 484 tons, the fifth resource unit of 484 tons using the interleaving scheme for the 80MHz band Interleaved.
  • the symbol interval per symbol of the second portion of the transmission signal may be four times the symbol interval per symbol of the first portion.
  • An STA (Station) device of a wireless local area nework (WLAN) system includes an FEC encoder for FEC encoding transmission data, an interleaver for interleaving the transmission data, a mapper for constellation mapping of the transmission data, and an IDFT for the transmission data.
  • An IDFT unit to perform and an analog / RF unit to upconvert the transmission data to transmit a transmission signal, wherein the first portion of the transmission signal and the second portion of the transmission signal are performed by an IFFT using different FFT sizes.
  • the second portion of the transmission signal may be allocated to at least one STA in units of at least one resource unit.
  • the first portion of the transmission signal includes a legacy-short training field (L-STF), a legacy-long transcription field (L-LTF), and a legacy signaling field (L-SIG).
  • L-STF legacy-short training field
  • L-LTF legacy-long transcription field
  • L-SIG legacy signaling field
  • the second portion of the transmission signal comprises a data portion.
  • the IDFT / DFT period of the second portion of the transmission signal is four times the IDFT / DFT period of the first portion of the transmission signal.
  • the interleaver includes a first interleaver for 1 MHz band, a second interleaver for 20 MHz band, a third interleaver for 40 MHz band, and a fourth interleaver for 80 MHz band.
  • the at least one resource unit includes a first resource unit of 26 tons, STA device.
  • the 26 ton first resource unit is interleaved using the first interleaver.
  • the at least one resource unit includes a 52 ton second resource unit, and the 52 ton second resource unit is interleaved using the second interleaver.
  • some of the signals use a constant FFT size, while others use larger FFT sizes to improve system throughput and improve robustness to intersymbol interference in outdoor environments.
  • the present invention can fully utilize the existing interleaver of the existing FFT size by segmenting and interleaving data according to the increased FFT size.
  • the present invention can optimize resource allocation by using a plurality of resource units to optimize performance when using OFDMA for increased FFT size and maintain compatibility with the existing WLAN system.
  • the plurality of resource units may reduce system complexity by minimizing the additional system configuration by setting the unit of the existing WLAN system in the tone unit that can make the best use of the parameters.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a layer architecture of an IEEE 802.11 system to which the present invention may be applied.
  • FIG. 3 illustrates a non-HT format PPDU and a HT format PPDU of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 illustrates a VHT format PPDU format of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a constellation for distinguishing a format of a PPDU of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a Frame Control field in a MAC frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 illustrates the HT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 6.
  • FIG. 9 illustrates the VHT format of the HT Control field in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a general link setup procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an arbitrary backoff period and a frame transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a hidden node and an exposed node in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 is a view for explaining the RTS and CTS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 illustrates HE PPDU formats according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a subblock allocation method according to OFDMA application according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a STA apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 shows a part of the STA apparatus according to an embodiment of the present invention in more detail.
  • 18 is a flowchart illustrating a method of transmitting data by an STA according to an embodiment of the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented with wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 structure may be composed of a plurality of components, and a wireless communication system supporting a station (STA) mobility that is transparent to a higher layer may be provided by their interaction.
  • STA station
  • a basic service set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 system.
  • FIG. 1 there are three BSSs (BSS 1 to BSS 3) and two STAs are included as members of each BSS (STA 1 and STA 2 are included in BSS 1, and STA 3 and STA 4 are BSS 2. Included in, and STA 5 and STA 6 are included in BSS 3) by way of example.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 system is an independent BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • BSS 3 of FIG. 1, which is the simplest form and other components are omitted, may correspond to a representative example of the IBSS. This configuration is possible when STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, the STA entering or exiting the BSS region, or the like.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association may be set up dynamically and may include the use of a Distribution System Service (DSS).
  • DSS Distribution System Service
  • the direct STA-to-STA distance in an 802.11 system may be limited by physical layer (PHY) performance. In some cases, this distance limit may be sufficient, but in some cases, communication between STAs over longer distances may be required.
  • a distribution system (DS) may be configured to support extended coverage.
  • the DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. Specifically, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended type component of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the characteristics of the Distribution System Medium (DSM).
  • DSM Distribution System Medium
  • the IEEE 802.11 standard logically distinguishes between wireless medium (WM) and distribution system medium (DSM). Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media are logically different, and thus the flexibility of the structure of the IEEE 802.11 system (DS structure or other network structure) can be described. That is, the IEEE 802.11 system structure can be implemented in various ways, the corresponding system structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support mobile devices by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • the AP means an entity that enables access to the DS through the WM to the associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA 2 and STA 3 illustrated in FIG. 1 have a functionality of STA, and provide a function of allowing associated STAs STA 1 and STA 4 to access the DS.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities.
  • the address used by the AP for communication on the WM and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily be the same.
  • Data transmitted from one of the STAs associated with an AP to the STA address of that AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.1X port access entity.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • a wireless network of arbitrary size and complexity may be composed of DS and BSSs.
  • this type of network is referred to as an extended service set (ESS) network.
  • the ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. However, the ESS does not include a DS.
  • the ESS network is characterized by what appears to be an IBSS network at the Logical Link Control (LLC) layer. STAs included in the ESS may communicate with each other, and mobile STAs may move from one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is the form generally used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one or more ESS networks. This may be necessary if the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, if the IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or if two or more different access and security policies are required at the same location. It may correspond to an ESS network type in a case.
  • an STA is a device that operates according to Medium Access Control (MAC) / PHY regulations of IEEE 802.11. As long as the function of the STA is not distinguished from the AP individually, the STA may include an AP STA and a non-AP STA. However, when communication is performed between the STA and the AP, the STA may be understood as a non-AP STA. In the example of FIG. 1, STA 1, STA 4, STA 5, and STA 6 correspond to non-AP STAs, and STA 2 and STA 3 correspond to AP STAs.
  • MAC Medium Access Control
  • Non-AP STAs generally correspond to devices that users directly handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • a non-AP STA includes a wireless device, a terminal, a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, and a wireless terminal.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • MTC machine-type communication
  • M2M machine-to-machine
  • the AP is a base station (BS), Node-B (Node-B), evolved Node-B (eNB), and Base Transceiver System (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • Node-B Node-B
  • eNB evolved Node-B
  • BTS Base Transceiver System
  • downlink means communication from the AP to the non-AP STA
  • uplink means communication from the non-AP STA to the AP.
  • the transmitter may be part of an AP and the receiver may be part of a non-AP STA.
  • a transmitter may be part of a non-AP STA and a receiver may be part of an AP.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a layer architecture of an IEEE 802.11 system to which the present invention may be applied.
  • the layer architecture of the IEEE 802.11 system may include a MAC sublayer and a PHY sublayer.
  • the PHY sublayer may be divided into a Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) entity and a Physical Medium Dependent (PMD) entity.
  • PLCP Physical Layer Convergence Procedure
  • PMD Physical Medium Dependent
  • the PLCP entity plays a role of connecting a data frame with a MAC sublayer
  • the PMD entity plays a role of wirelessly transmitting and receiving data with two or more STAs.
  • Both the MAC sublayer and the PHY sublayer may include a management entity, which may be referred to as a MAC sublayer management entity (MLME) and a PHY sublayer management entity (PLME), respectively.
  • MLME MAC sublayer management entity
  • PLME PHY sublayer management entity
  • These management entities provide layer management service interfaces through the operation of layer management functions.
  • the MLME may be connected to the PLME to perform management operations of the MAC sublayer, and likewise the PLME may be connected to the MLME to perform management operations of the PHY sublayer.
  • a Station Management Entity may be present in each STA.
  • the SME is a management entity independent of each layer.
  • the SME collects layer-based state information from MLME and PLME or sets values of specific parameters of each layer.
  • the SME can perform these functions on behalf of general system management entities and implement standard management protocols.
  • the XX-GET.request primitive is used to request the value of a Management Information Base attribute (MIB attribute), and the XX-GET.confirm primitive, if the status is 'SUCCESS', returns the value of that MIB attribute. Otherwise, it returns with an error indication in the status field.
  • MIB attribute Management Information Base attribute
  • the XX-SET.request primitive is used to request that a specified MIB attribute be set to a given value. If the MIB attribute is meant for a particular action, this request requests the execution of that particular action. And, if the state is 'SUCCESS' XX-SET.confirm primitive, it means that the specified MIB attribute is set to the requested value. In other cases, the status field indicates an error condition. If this MIB attribute means a specific operation, this primitive can confirm that the operation was performed.
  • MIB attribute Management Information Base attribute
  • XX-GET.confirm primitive if the status is 'SUCCESS', returns the value of that MIB attribute. Otherwise, it returns with
  • the MAC sublayer includes a MAC header and a frame check sequence (FCS) in a MAC Service Data Unit (MSDU) or a fragment of an MSDU received from an upper layer (eg, an LLC layer).
  • FCS frame check sequence
  • MSDU MAC Service Data Unit
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • A-MSDU aggregated MSDU
  • a plurality of MSDUs may be merged into a single A-MSDU (aggregated MSDU).
  • the MSDU merging operation may be performed at the MAC upper layer.
  • the A-MSDU is delivered to the PHY sublayer as a single MPDU (if not fragmented).
  • the PHY sublayer generates a physical protocol data unit (PPDU) by adding an additional field including information required by a physical layer transceiver to a physical service data unit (PSDU) received from the MAC sublayer. . PPDUs are transmitted over wireless media.
  • PPDU physical protocol data unit
  • the PSDU is substantially the same as the MPDU since the PHY sublayer is received from the MAC sublayer and the MPDU is transmitted by the MAC sublayer to the PHY sublayer.
  • A-MPDU aggregated MPDU
  • a plurality of MPDUs may be merged into a single A-MPDU.
  • the MPDU merging operation may be performed at the MAC lower layer.
  • A-MPDUs may be merged with various types of MPDUs (eg, QoS data, Acknowledge (ACK), Block ACK (BlockAck), etc.).
  • the PHY sublayer receives the A-MPDU as a single PSDU from the MAC sublayer. That is, the PSDU is composed of a plurality of MPDUs.
  • A-MPDUs are transmitted over the wireless medium in a single PPDU.
  • PPDU Physical Protocol Data Unit
  • IEEE 802.11 WLAN system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 illustrates a non-HT format PPDU and a HT format PPDU of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • Non-HT PPDUs may also be referred to as legacy PPDUs.
  • the non-HT format PPDU includes an L-STF (Legacy (or Non-HT) Short Training field), L-LTF (Legacy (or, Non-HT) Long Training field) and It includes a legacy format preamble and a data field composed of an L-SIG (Legacy (or Non-HT) SIGNAL) field.
  • L-STF Legacy (or Non-HT) Short Training field
  • L-LTF Legacy (or, Non-HT) Long Training field
  • L-SIG Legacy (or Non-HT) SIGNAL
  • the L-STF may include a short training orthogonal frequency division multiplexing symbol (OFDM) symbol.
  • L-STF can be used for frame timing acquisition, automatic gain control (AGC), diversity detection, and coarse frequency / time synchronization. .
  • the L-LTF may include a long training orthogonal frequency division multiplexing symbol.
  • L-LTF may be used for fine frequency / time synchronization and channel estimation.
  • the L-SIG field may be used to transmit control information for demodulation and decoding of the data field.
  • the L-SIG field may include information about a data rate and a data length.
  • FIG. 3B illustrates an HT-mixed format PPDU (HTDU) for supporting both an IEEE 802.11n system and an IEEE 802.11a / g system.
  • HTDU HT-mixed format PPDU
  • the HT mixed format PPDU includes a legacy format preamble including an L-STF, L-LTF, and L-SIG fields, an HT-SIG (HT-Signal) field, and an HT-STF (HT Short). Training field), HT-formatted preamble and data field including HT-LTF (HT Long Training field).
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG fields mean legacy fields for backward compatibility, they are the same as non-HT formats from L-STF to L-SIG fields.
  • the L-STA may interpret the data field through the L-LTF, L-LTF, and L-SIG fields even when receiving the “HT” mixed “PPDU”.
  • the L-LTF may further include information for channel estimation to be performed to receive the HT-STA HT HT mixed PPDU and to demodulate the L-SIG field and the HT-SIG field.
  • the HT-STA may know that it is an HT-mixed format PPDU using the HT-SIG field following the legacy field, and may decode the data field based on the HT-STA.
  • the HT-LTF field may be used for channel estimation for demodulation of the data field. Since IEEE 802.11n supports Single-User Multi-Input and Multi-Output (SU-MIMO), a plurality of HT-LTF fields may be configured for channel estimation for each data field transmitted in a plurality of spatial streams.
  • SU-MIMO Single-User Multi-Input and Multi-Output
  • the HT-LTF field contains data HT-LTF, which is used for channel estimation for spatial streams, and extension HT-LTF, which is additionally used for full channel sounding. It can be configured as. Accordingly, the plurality of HT-LTFs may be equal to or greater than the number of spatial streams transmitted.
  • the L-STF, L-LTF, and L-SIG fields are transmitted first in order to receive the L-STA and acquire data. Then, the HT-SIG field is transmitted for demodulation and decoding of data transmitted for HT-STA.
  • the HT-SIG field is transmitted without performing beamforming so that the L-STA and HT-STA receive the corresponding PPDU to acquire data, and then the HT-STF, HT-LTF and data fields are precoded. Wireless signal transmission is performed through.
  • the HT-STF field is transmitted in order to allow the STA to perform precoding to take into account a portion in which the power due to precoding is variable, and then transmit a plurality of HT-LTF and data fields thereafter.
  • FIG. 3 (c) illustrates an HT-GF file format PPDU (HT-GF) format PPDU for supporting only the IEEE 802.11n system.
  • the HT-GF format PPDU includes a HT-GF-STF, HT-LTF1, HT-SIG field, a plurality of HT-LTF2, and a data field.
  • HT-GF-STF is used for frame timing acquisition and AGC.
  • HT-LTF1 is used for channel estimation.
  • the HT-SIG field is used for demodulation and decoding of the data field.
  • HT-LTF2 is used for channel estimation for demodulation of data fields. Similarly, since HT-STA uses SU-MIMO, channel estimation is required for each data field transmitted in a plurality of spatial streams, and thus HT-LTF2 may be configured in plural.
  • the plurality of 'HT-LTF2' may be composed of a plurality of Data 'HT-LTF' and a plurality of extended 'HT-LTF' similarly to the HT-LTF field of 'HT' mixed 'PPDU.
  • the data field is a payload, and includes a service field, a SERVICE field, a scrambled PSDU field, tail bits, and padding bits. It may include. All bits of the data field are scrambled.
  • 3D illustrates a service field included in a data field.
  • the service field has 16 bits. Each bit is assigned from 0 to 15, and transmitted sequentially from bit 0. Bits 0 to 6 are set to 0 and used to synchronize the descrambler in the receiver.
  • the IEEE 802.11ac WLAN system supports downlink multi-user multiple input multiple output (MU-MIMO) transmission in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to efficiently use a wireless channel.
  • MU-MIMO downlink multi-user multiple input multiple output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • DL MU transmission (downlink multi-user transmission) refers to a technology in which an AP transmits a PPDU to a plurality of non-AP STAs through the same time resource through one or more antennas.
  • the MU PPDU refers to a PPDU that delivers one or more PSDUs for one or more STAs using MU-MIMO technology or OFDMA technology.
  • the SU PPDU means a PPDU having a format in which only one PSDU can be delivered or in which no PSDU exists.
  • control information transmitted to the STA may be relatively large compared to the size of 802.11n control information for MU-MIMO transmission.
  • An example of control information additionally required for MU-MIMO support includes information indicating the number of spatial streams received by each STA, information related to modulation and coding of data transmitted to each STA, and the like. Can be.
  • the size of transmitted control information may be increased according to the number of receiving STAs.
  • control information required for MU-MIMO transmission is required separately for common control information common to all STAs and specific STAs.
  • the data may be transmitted by being divided into two types of information of dedicated control information.
  • FIG. 4 illustrates a VHT format PPDU format of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • VHT format PPDU VHT format PPDU
  • the VHT format PPDU includes a legacy format preamble including L-STF, L-LTF, and L-SIG fields, a VHT-SIG-A (VHT-Signal-A) field, and VHT-STF (VHT Short Training). Field), VHT Long Training Field (VHT-LTF), and VHT-SIG-B (VHT-Signal-B) field.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG indicate legacy fields for backward compatibility
  • the L-STF to L-SIG fields are the same as non-HT formats.
  • the L-LTF may further include information for channel estimation to be performed to demodulate the L-SIG field and the VHT-SIG-A field.
  • the L-STF, L-LTF, L-SIG field, and VHT-SIG-A field may be repeatedly transmitted in 20 MHz channel units. For example, when a PPDU is transmitted on four 20 MHz channels (i.e. 80 MHz bandwidth), the L-STF, L-LTF, L-SIG field, and VHT-SIG-A field are repeated on every 20 MHz channel. Can be sent.
  • the VHT-STA may know that it is a VHT format PPDU using the VHT-SIG-A field following the legacy field, and may decode the data field based on the VHT-STA.
  • the L-STF, L-LTF, and L-SIG fields are transmitted first in order to receive the L-STA and acquire data. Thereafter, the VHT-SIG-A field is transmitted for demodulation and decoding of data transmitted for the VHT-STA.
  • the VHT-SIG-A field is a field for transmitting control information common to the AP and MIMO paired VHT STAs, and may include control information for interpreting the received VHT format PPDU.
  • the VHT-SIG-A field may include a VHT-SIG-A1 field and a VHT-SIG-A2 field.
  • the VHT-SIG-A1 field includes information on channel bandwidth (BW) used, whether space time block coding (STBC) is applied, and group identification information for indicating a group of STAs grouped in MU-MIMO.
  • Group ID Group Identifier
  • NSTS space-time streams
  • Partial AID Partial Association Identifier
  • Transmit power save forbidden information can do.
  • the Group ID means an identifier assigned to the STA group to be transmitted to support MU-MIMO transmission, and may indicate whether the currently used MIMO transmission method is MU-MIMO or SU-MIMO.
  • the VHT-SIG-A2 field contains information on whether a short guard interval (GI) is used, forward error correction (FEC) information, information on modulation and coding scheme (MCS) for a single user, and multiple information.
  • GI short guard interval
  • FEC forward error correction
  • MCS modulation and coding scheme
  • Information on the type of channel coding for the user beamforming-related information, redundancy bits for cyclic redundancy checking (CRC), tail bits of convolutional decoder, and the like. Can be.
  • VHT-STF is used to improve the performance of AGC estimation in MIMO transmission.
  • VHT-LTF is used by the VHT-STA to estimate the MIMO channel. Since the VHT WLAN system supports MU-MIMO, the VHT-LTF may be set as many as the number of spatial streams in which a PPDU is transmitted. In addition, if full channel sounding is supported, the number of VHT-LTFs may be greater.
  • the VHT-SIG-B field includes dedicated control information required for a plurality of MU-MIMO paired VHT-STAs to receive a PPDU and acquire data. Accordingly, the VHT-STA may be designed to decode the VHT-SIG-B only when the common control information included in the VHT-SIG-A field indicates the MU-MIMO transmission currently received. On the other hand, if the common control information indicates that the currently received PPDU is for a single VHT-STA (including SU-MIMO), the STA may be designed not to decode the VHT-SIG-B field.
  • the VHT-SIG-B field may include information on modulation, encoding, and rate-matching of each VHT-STA.
  • the size of the VHT-SIG-B field may vary depending on the type of MIMO transmission (MU-MIMO or SU-MIMO) and the channel bandwidth used for PPDU transmission.
  • information indicating a bit size of a data field constituting the PPDU and / or indicating a bit stream size constituting a specific field May be included in the VHT-SIG-A field.
  • the L-SIG field may be used to effectively use the PPDU format.
  • a length field and a rate field included in the L-SIG field and transmitted may be used to provide necessary information.
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • A-MPDU Aggregate MAC Protocol Data Unit
  • the data field is a payload and may include a service field, a scrambled PSDU, tail bits, and padding bits.
  • the STA Since the formats of various PPDUs are mixed and used as described above, the STA must be able to distinguish the formats of the received PPDUs.
  • the meaning of distinguishing a PPDU may have various meanings.
  • the meaning of identifying the PPDU may include determining whether the received PPDU is a PPDU that can be decoded (or interpreted) by the STA.
  • the meaning of distinguishing the PPDU may mean determining whether the received PPDU is a PPDU supported by the STA.
  • the meaning of distinguishing the PPDU may also be interpreted to mean what information is transmitted through the received PPDU.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a constellation for distinguishing a format of a PPDU of a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5A illustrates a constellation of an L-SIG field included in a non-HT format PPDU
  • FIG. 5B illustrates a phase rotation for HT mixed format PPDU detection
  • 5C illustrates phase rotation for VHT format PPDU detection.
  • Phase is used. That is, the STA may distinguish the PPDU format based on the phase of the constellation of the OFDM symbol transmitted after the L-SIG field and / or the L-SIG field of the received PPDU.
  • binary phase shift keying (BPSK) is used for an OFDM symbol constituting an L-SIG field.
  • the STA determines whether it is an L-SIG field. That is, the STA attempts to decode based on the constellation as illustrated in (a) of FIG. 5. If the STA fails to decode, it may be determined that the corresponding PPDU is an HT-GF format PPDU.
  • the phase of the constellation of OFDM symbols transmitted after the L-SIG field may be used. That is, the modulation method of OFDM symbols transmitted after the L-SIG field may be different, and the STA may distinguish the PPDU format based on the modulation method for the field after the L-SIG field of the received PPDU.
  • the phase of two OFDM symbols transmitted after the L-SIG field in the HT mixed format PPDU may be used.
  • the phases of OFDM symbol # 1 and OFDM symbol # 2 corresponding to the HT-SIG field transmitted after the L-SIG field in the HT mixed format PPDU are rotated by 90 degrees in the counterclockwise direction. That is, quadrature binary phase shift keying (QBPSK) is used as a modulation method for OFDM symbol # 1 and OFDM symbol # 2.
  • QBPSK constellation may be a constellation rotated by 90 degrees in a counterclockwise direction based on the BPSK constellation.
  • the STA attempts to decode the first OFDM symbol and the second OFDM symbol corresponding to the HT-SIG field transmitted after the L-SIG field of the received PPDU based on the properties as shown in FIG. If the STA succeeds in decoding, it is determined that the corresponding PPDU is an HT format PPDU.
  • the phase of the constellation of the OFDM symbol transmitted after the L-SIG field may be used.
  • the phase of two OFDM symbols transmitted after the L-SIG field in the VHT format PPDU may be used.
  • phase of the OFDM symbol # 1 corresponding to the VHT-SIG-A field after the L-SIG field in the VHT format PPDU is not rotated, but the phase of the OFDM symbol # 2 is rotated by 90 degrees counterclockwise. . That is, BPSK is used for the modulation method for OFDM symbol # 1 and QBPSK is used for the modulation method for OFDM symbol # 2.
  • the STA attempts to decode the first OFDM symbol and the second OFDM symbol corresponding to the VHT-SIG field transmitted after the L-SIG field of the received PPDU based on the properties as shown in the example of FIG. If the STA succeeds in decoding, it may be determined that the corresponding PPDU is a VHT format PPDU.
  • the STA may determine that the corresponding PPDU is a non-HT format PPDU.
  • FIG. 6 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • a MAC frame (ie, an MPDU) includes a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • FCS frame check sequence
  • MAC Header includes Frame Control field, Duration / ID field, Address 1 field, Address 2 field, Address 3 field, Sequence control It is defined as an area including a Control field, an Address 4 field, a QoS Control field, and an HT Control field.
  • the Frame Control field includes information on the MAC frame characteristic. A detailed description of the Frame Control field will be given later.
  • the Duration / ID field may be implemented to have different values depending on the type and subtype of the corresponding MAC frame.
  • the Duration / ID field is an AID (association identifier) of the STA that transmitted the frame. It may be set to include. Otherwise, the Duration / ID field may be set to have a specific duration value according to the type and subtype of the corresponding MAC frame.
  • the Duration / ID fields included in the MAC header may be set to have the same value.
  • the Address 1 to Address 4 fields include a BSSID, a source address (SA), a destination address (DA), a transmission address (TA) indicating a transmission STA address, and a reception address indicating a destination STA address (TA).
  • SA source address
  • DA destination address
  • TA transmission address
  • TA reception address indicating a destination STA address
  • RA It is used to indicate Receiving Address.
  • the address field implemented as a TA field may be set to a bandwidth signaling TA value, in which case, the TA field may indicate that the corresponding MAC frame contains additional information in the scrambling sequence.
  • the bandwidth signaling TA may be represented by the MAC address of the STA transmitting the corresponding MAC frame, but the Individual / Group bit included in the MAC address may be set to a specific value (for example, '1'). Can be.
  • the Sequence Control field is set to include a sequence number and a fragment number.
  • the sequence number may indicate a sequence number allocated to the corresponding MAC frame.
  • the fragment number may indicate the number of each fragment of the corresponding MAC frame.
  • the QoS Control field contains information related to QoS.
  • the QoS Control field may be included when indicating a QoS data frame in a subtype subfield.
  • the HT Control field includes control information related to the HT and / or VHT transmission / reception schemes.
  • the HT Control field is included in the Control Wrapper frame. In addition, it exists in the QoS data frame and the management frame in which the order subfield value is 1.
  • the frame body is defined as a MAC payload, and data to be transmitted in a higher layer is located, and has a variable size.
  • the maximum MPDU size may be 11454 octets
  • the maximum PPDU size may be 5.484 ms.
  • FCS is defined as a MAC footer and is used for error detection of MAC frames.
  • the first three fields (Frame Control field, Duration / ID field and Address 1 field) and the last field (FCS field) constitute the minimum frame format and are present in every frame. Other fields may exist only in a specific frame type.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a Frame Control field in a MAC frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the Frame Control field includes a Protocol Version subfield, a Type subfield, a Subtype subfield, a To DS subfield, a From DS subfield, and more fragments.
  • the Protocol Version subfield may indicate the version of the WLAN protocol applied to the corresponding MAC frame.
  • the Type subfield and the Subtype subfield may be set to indicate information for identifying a function of a corresponding MAC frame.
  • the type of the MAC frame may include three frame types: a management frame, a control frame, and a data frame.
  • Each frame type may be further divided into subtypes.
  • control frames include request to send (RTS) frames, clear-to-send (CTS) frames, acknowledgment (ACK) frames, PS-Poll frames, content free (End) frames, CF End + CF-ACK frame, Block Acknowledgment request (BAR) frame, Block Acknowledgment (BA) frame, Control Wrapper (Control + HTcontrol) frame, VHT null data packet notification (NDPA) It may include a Null Data Packet Announcement and a Beamforming Report Poll frame.
  • Management frames include beacon frames, announcement traffic indication message (ATIM) frames, disassociation frames, association request / response frames, reassociation requests / responses Response frame, Probe Request / Response frame, Authentication frame, Deauthentication frame, Action frame, Action No ACK frame, Timing Advertisement It may include a frame.
  • ATIM announcement traffic indication message
  • disassociation frames association request / response frames
  • reassociation requests / responses Response frame Probe Request / Response frame
  • Authentication frame Deauthentication frame
  • Action frame Action No ACK frame
  • Timing Advertisement It may include a frame.
  • the To DS subfield and the From DS subfield may include information necessary to interpret the Address 1 field or the Address 4 field included in the corresponding MAC frame header.
  • both the To DS subfield and the From DS subfield are set to '0'.
  • the To DS subfield and the From DS subfield are set to '1' and '0' in order if the frame is a QoS Management frame (QMF), and in order if the frame is not QMF. Both can be set to '0', '0'.
  • QMF QoS Management frame
  • the More Fragments subfield may indicate whether there is a fragment to be transmitted following the corresponding MAC frame. If there is another fragment of the current MSDU or MMPDU, it may be set to '1', otherwise it may be set to '0'.
  • the Retry subfield may indicate whether the corresponding MAC frame is due to retransmission of a previous MAC frame. In case of retransmission of the previous MAC frame, it may be set to '1', otherwise it may be set to '0'.
  • the power management subfield may indicate a power management mode of the STA. If the value of the Power Management subfield is '1', it may indicate that the STA switches to the power save mode.
  • the More Data subfield may indicate whether there is an additional MAC frame to be transmitted. In addition, if there is a MAC frame to be transmitted, it may be set to '1', otherwise it may be set to '0'.
  • the Protected Frame subfield may indicate whether the frame body field is encrypted. If the Frame Body field includes information processed by an encrypted encapsulation algorithm, it may be set to '1', otherwise it may be set to '0'.
  • each field described above corresponds to an example of fields that may be included in the MAC frame, but is not limited thereto. That is, each field described above may be replaced with another field or additional fields may be further included, and all fields may not be necessarily included.
  • FIG. 8 illustrates the HT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 6.
  • the HT Control field includes a VHT subfield, an HT Control Middle subfield, an AC Constraint subfield, and a Reverse Direction Grant (RDG) / More PPDU (More PPDU). It may consist of subfields.
  • RDG Reverse Direction Grant
  • More PPDU More PPDU
  • the HT Control Middle subfield may be implemented to have a different format according to the indication of the VHT subfield. A more detailed description of the HT Control Middle subfield will be given later.
  • the AC Constraint subfield indicates whether a mapped AC (Access Category) of a reverse direction (RD) data frame is limited to a single AC.
  • the RDG / More PPDU subfield may be interpreted differently depending on whether the corresponding field is transmitted by the RD initiator or the RD responder.
  • the RDG / More PPDU field is set to '1' if the RDG exists, and set to '0' if the RDG does not exist.
  • the RDG responder When transmitted by the RD responder, it is set to '1' if the PPDU including the corresponding subfield is the last frame transmitted by the RD responder, and set to '0' when another PPDU is transmitted.
  • the HT Control Middle subfield of the HT Control field for the HT includes a link adaptation subfield, a calibration position subfield, a calibration sequence subfield, a reserved subfield, and channel state information. And / or (CSI / Steering: Channel State Information / Steering) subfield, HT NDP Announcement (HT NDP Announcement) subfield, and Reserved subfield.
  • the Link Adaptation subfield is a training request (TRQ) subfield, an MCS request or antenna selection indication (MAI: MCS (Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL (Antenna Selection) Indication) subfield, and an MCS feedback sequence indication (MFSI).
  • MCS Feedback and Antenna Selection Command / data (MFB / ASELC) subfields are training requests (TRQ) subfields, an MCS request or antenna selection indication (MAI: MCS (Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL (Antenna Selection) Indication) subfield, and an MCS feedback sequence indication (MFSI).
  • MCS Feedback and Antenna Selection Command / data (MFB / ASELC) subfields MCS Feedback and Antenna Selection Command / data
  • the TRQ subfield is set to 1 when the responder requests sounding PPDU transmission and is set to 0 when the responder does not request sounding PPDU transmission.
  • the MAI subfield is set to 14, this indicates an ASEL indication, and the MFB / ASELC subfield is interpreted as an antenna selection command / data. Otherwise, the MAI subfield indicates an MCS request and the MFB / ASELC subfield is interpreted as MCS feedback.
  • the MAI subfield When the MAI subfield indicates an MCS Request (MRQ: MCS Request), it is interpreted that the MAI subfield is composed of an MRQ (MCS request) and an MSI (MRQ sequence identifier).
  • MCS request MCS request
  • MSI MRQ sequence identifier
  • the MRQ subfield is set to '1' if MCS feedback is requested and set to '0' if MCS feedback is not requested.
  • the MSI subfield When the MRQ subfield is '1', the MSI subfield includes a sequence number for specifying an MCS feedback request.
  • the MSI subfield When the MRQ subfield is '0', the MSI subfield is set to a reserved bit.
  • Each of the above-described subfields corresponds to an example of subfields that may be included in the HT control field, and may be replaced with another subfield or may further include additional subfields.
  • FIG. 9 illustrates the VHT format of the HT Control field in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the HT Control field includes a VHT subfield, a HT Control Middle subfield, an AC Constraint subfield, and a Reverse Direction Grant (RDG) / More PPDU (More PPDU). It may consist of subfields.
  • RDG Reverse Direction Grant
  • More PPDU More PPDU
  • VHT 1
  • VHT Control field 1
  • the HT Control Middle subfield may be implemented to have a different format according to the indication of the VHT subfield.
  • the HT Control Middle subfield of the HT Control field for VHT includes a reserved bit, a Modulation and Coding Scheme feedback request (MRQ) subfield, and an MRQ Sequence Identifier (MSI).
  • STBC Space-time block coding
  • MCS MCS feedback sequence identifier
  • LSB Least Significant Bit
  • MSB MCS Feedback
  • MSB Group ID Most Significant Bit
  • Coding Type Subfield Feedback Transmission Type (FB Tx Type: Feedback transmission type) subfield and a voluntary MFB (Unsolicited MFB) subfield.
  • the MFB subfield may include a VHT number of space time streams (NUM_STS) subfield, a VHT-MCS subfield, a bandwidth (BW) subfield, and a signal to noise ratio (SNR). It may include subfields.
  • NUM_STS VHT number of space time streams
  • BW bandwidth
  • SNR signal to noise ratio
  • the NUM_STS subfield indicates the number of recommended spatial streams.
  • the VHT-MCS subfield indicates a recommended MCS.
  • the BW subfield indicates bandwidth information related to the recommended MCS.
  • the SNR subfield indicates the average SNR value on the data subcarrier and spatial stream.
  • each field described above corresponds to an example of fields that may be included in the MAC frame, but is not limited thereto. That is, each field described above may be replaced with another field or additional fields may be further included, and all fields may not be necessarily included.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a general link setup procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a STA In order for an STA to set up a link and transmit / receive data with respect to a network, a STA must first undergo a scanning procedure, an authentication procedure, an association procedure, and the like for discovering the network.
  • the link setup procedure may also be referred to as session initiation procedure and session setup procedure.
  • the linking procedure may be collectively referred to as the scanning, authentication, and association procedure of the link setup procedure.
  • a scanning procedure includes a passive scanning procedure and an active scanning procedure.
  • FIG. 10 (a) illustrates a link setup procedure according to passive scanning
  • FIG. 10 (b) illustrates a link setup procedure according to active scanning.
  • a passive scanning procedure is performed through a beacon frame broadcasted periodically by the AP.
  • a beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11, which informs the existence of a wireless network and periodically (eg, allows a non-AP STA that performs scanning to find a wireless network and participate in the wireless network). , 100msec intervals).
  • the beacon frame contains information about the current network (for example, information about the BSS).
  • the non-AP STA passively moves channels and waits for reception of a beacon frame.
  • the non-AP STA that receives the beacon frame may store information about a network included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • the non-AP STA receives the beacon frame to obtain information about the network, thereby completing the scanning procedure on the corresponding channel.
  • the passive scanning procedure has the advantage that the overall overhead is small since the procedure is completed only when the non-AP STA receives the beacon frame without having to transmit another frame.
  • the scanning execution time of the non-AP STA increases in proportion to the transmission period of the beacon frame.
  • the non-AP STA broadcasts a probe request frame while actively moving channels to discover which AP exists in the periphery, thereby receiving all of them. Request network information from the AP.
  • the responder In response to receiving the probe request frame, the responder waits for a random time in order to prevent frame collision, and transmits network information in a probe response frame to the corresponding non-AP STA.
  • the STA may store network related information included in the received probe response frame and move to the next channel to perform scanning in the same manner. The scanning procedure is completed by the non-AP STA receiving the probe response frame to obtain network information.
  • the active scanning procedure has an advantage that scanning can be completed in a relatively quick time compared to the passive scanning procedure. However, since an additional frame sequence is required, the overall network overhead is increased.
  • the non-AP STA After completing the scanning procedure, the non-AP STA selects a network according to its own criteria and performs an authentication procedure with the corresponding AP.
  • the authentication procedure is a process in which a non-AP STA transmits an authentication request frame to the AP, and in response, the AP transmits an authentication response frame to the non-AP STA, that is, 2-way. This is done by handshaking.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a Robust Security Network, and a finite cyclic group. Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • the non-AP STA may transmit an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the non-AP STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the non-AP STA through an authentication response frame.
  • the non-AP STA and the AP authenticate each other and then establish an association.
  • the association process is a process in which a non-AP STA transmits an association request frame to an AP, and in response, the AP transmits an association response frame to a non-AP STA, that is, 2-way. This is done by handshaking.
  • the association request frame includes information related to various capabilities of the non-AP STA, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, and mobility. It may include information on domain, supported operating classes, TIM Broadcast Indication Map Broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • the AP determines whether support for the corresponding non-AP STA is possible. After the determination, the AP transmits information on whether to accept the association request, the reason for the association request, and capability information that can be supported in the association response frame to the non-AP STA.
  • Association response frames include information related to various capabilities, status codes, association IDs (AIDs), support rates, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter sets, Received Channel Power Indicators (RCPI), Received Signal to Noise Indicators (RSNI), mobility Information such as a domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a Quality of Service (QoS) map may be included.
  • AIDs association IDs
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RCPI Received Channel Power Indicators
  • RSNI Received Signal to Noise Indicators
  • mobility Information such as a domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a Quality of Service (QoS) map may be included.
  • the information that may be included in the aforementioned association request / response frame corresponds to an example, may be replaced with other information, or may further include additional information.
  • the non-AP STA If the non-AP STA successfully establishes an association with the AP, normal transmission / reception is performed. On the other hand, if the association is not successfully established with the AP, based on the reason, the non-AP STA may attempt to reassociate or attempt to associate with another AP.
  • IEEE 802.11 communication is fundamentally different from the wired channel environment because the communication takes place over a shared wireless medium.
  • CSMA / CD carrier sense multiple access / collision detection
  • the channel environment does not change so much that the receiver does not experience significant signal attenuation.
  • detection was possible. This is because the power sensed by the receiver is instantaneously greater than the power transmitted by the transmitter.
  • a variety of factors e.g., large attenuation of the signal depending on distance, or instantaneous deep fading
  • the transmitter cannot accurately perform carrier sensing.
  • a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism is introduced as a basic access mechanism of a MAC.
  • the CAMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a “listen before talk” access mechanism.
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium during a predetermined time interval (eg, DCF Inter-Frame Space (DIFS)) prior to starting transmission.
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • CCA Clear Channel Assessment
  • the AP and / or STA does not start its own transmission and assumes that several STAs are already waiting to use the medium.
  • the frame transmission may be attempted after waiting longer for a delay time (eg, a random backoff period) for access.
  • the STAs are expected to have different backoff period values, so that they will wait for different times before attempting frame transmission. This can minimize collisions.
  • HCF hybrid coordination function
  • the PCF refers to a polling-based synchronous access scheme in which polling is performed periodically so that all receiving APs and / or STAs can receive data frames.
  • the HCF has an Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) and an HCF Controlled Channel Access (HCCA).
  • EDCA is a competition-based approach for providers to provide data frames to a large number of users
  • HCCA is a non-competition-based channel access scheme using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an arbitrary backoff period and a frame transmission procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and may be determined as one of values uniformly distributed in the range of 0 to a contention window (CW).
  • CW is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given CWmin as an initial value, but may take a double value when transmission fails (eg, when an ACK for a transmitted frame is not received).
  • the CW parameter value is CWmax, data transmission can be attempted while maintaining the CWmax value until the data transmission is successful. If the data transmission is successful, the CW parameter value is reset to the CWmin value.
  • the STA When the random backoff process begins, the STA counts down the backoff slot according to the determined backoff count value and continuously monitors the medium during the countdown. If the medium is monitored as occupied, it stops counting down and waits, and resumes counting down when the medium is idle.
  • the STA 3 may confirm that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately.
  • each STA monitors and wait for the medium to be busy.
  • data may be transmitted in each of STA 1, STA 2, and STA 5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored in an idle state, and then backoff slots according to a random backoff count value selected by each STA. Counts down.
  • STA 2 selects the smallest backoff count value and STA 1 selects the largest backoff count value. That is, at the time when STA 2 finishes the backoff count and starts frame transmission, the remaining backoff time of STA 5 is shorter than the remaining backoff time of STA 1.
  • STA 1 and STA 5 stop counting and wait while STA 2 occupies the medium.
  • the STA 1 and the STA 5 resume the stopped backoff count after waiting for DIFS. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of STA 5 is shorter than that of STA 1, frame transmission of STA 5 is started.
  • STA 2 occupies the medium
  • data to be transmitted may also occur in STA 4.
  • the STA 4 waits for DIFS and then counts down the backoff slot according to the random backoff count value selected by the STA.
  • the remaining backoff time of STA 5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA 4, and in this case, a collision may occur between STA 4 and STA 5. If a collision occurs, neither STA 4 nor STA 5 receive an ACK, and thus data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 select a random backoff count value after doubling the CW value and perform countdown of the backoff slot.
  • the STA 1 may wait while the medium is occupied due to the transmission of the STA 4 and the STA 5, wait for DIFS when the medium is idle, and then start frame transmission after the remaining backoff time passes.
  • the CSMA / CA mechanism also includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • the MAC of the WLAN system uses a Network Allocation Vector (NAV).
  • the NAV is a value that indicates to the other AP and / or STA how long the AP and / or STA currently using or authorized to use the medium remain until the medium becomes available. Therefore, the value set to NAV corresponds to a period in which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set according to a value of a duration field of the MAC header of the frame.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a hidden node and an exposed node in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • STA A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and STA C has information to transmit.
  • STA A may be transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending data to STA B. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C.
  • STA B since STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, a collision occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 12 (b) is an example of an exposed node, where STA B has information to be transmitted from STA D in a situation in which
  • FIG. 13 is a view for explaining the RTS and CTS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • short signaling packets such as request to send (RTS) and clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs.
  • the RTS frame and the CTS frame include information indicating a time interval in which a wireless medium required for transmission and reception of an ACK frame is reserved when substantial data frame transmission and acknowledgment (ACK) are supported.
  • the other STA that receives the RTS frame transmitted from the AP and / or the STA to which the frame is to be transmitted or receives the CTS frame transmitted from the STA to which the frame is to be transmitted during the time period indicated by the information included in the RTS / CTS frame Can be set to not access the medium. This may be implemented by setting the NAV during the time interval.
  • FIG. 13A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that STA A and STA C both attempt to transmit data to STA B.
  • STA A sends the RTS to STA B
  • STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it.
  • STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • FIG. 13B illustrates an example of a method for solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B, so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • STA C receives only RTS and not STA A's CTS
  • next generation WLAN system is a next generation WIFI system, and may be described as an example of IEEE 802.11ax as an embodiment of the next generation WIFI system.
  • HE High Efficiency
  • frames, PPDUs, and the like of the system may be referred to as HE frames, HE PPDUs, HE-SIG fields, HE-STFs, and HE-LTFs. have.
  • the description of the existing WLAN system such as the above-described VHT system may be applied to the HE system, which is not further described below.
  • VHT-SIG A field VHT-STF, VHT-LTF and HE-SIG-B fields described above for the HE-SIG A field, HE-STF, HE-LTF and HE-SIG-B fields. Description may apply.
  • the HE frame and the preamble of the proposed HE system may be used only for other wireless communication or cellular systems.
  • the HE STA may be a non-AP STA or an AP STA as described above. Although referred to as STA in the following specification, such a STA device may represent an HE STA device.
  • the HE-SIG A field may include common control information transmitted in common to STAs receiving a PPDU.
  • the HE-SIG A field may be transmitted in one to three OFDM symbols.
  • the HE-SIG A field is copied in units of 20 MHz and includes the same information.
  • the HE-SIG-A field informs the total bandwidth information of the system.
  • the HE-SIG A field may include bandwidth information, group ID information, stream information, UL indication information, guard interval indication information, allocation information, and transmission power. It may include at least one of the information.
  • the HE-SIG B field may include user-specific information required for each STA to receive its own data (eg, PSDU).
  • PSDU user-specific information required for each STA to receive its own data
  • the HE-SIG B field may be transmitted in one or two OFDM symbols.
  • the HE-SIG B field may include information on the modulation and coding scheme (MCS) of the corresponding PSDU and the length of the corresponding PSDU.
  • MCS modulation and coding scheme
  • an OFDMA scheme may be used to simultaneously transmit and receive more data to a plurality or a plurality of STAs.
  • Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) is a multi-user version of an OFDM digital modulation scheme.
  • the OFDMA scheme represents a scheme in which a plurality of users are assigned and used a subset of subcarriers, rather than a single user monopolizing multiple carriers or subcarriers according to the OFDM scheme.
  • the HE system intends to use an FFT size four times larger than that of a conventional WLAN system for average throughput enhancement and outdoor robust transmission of outdoor devices.
  • the 4x FFT scheme cannot be used for all parts of the frame, and the 4x FFT is only applied after the part including the legacy part in the preamble.
  • the symbol period of the symbol to which the 4x FFT scheme is applied is quadrupled.
  • the 1x FFT size which is the basis of the 4x FFT size, may be the FFT size of the VHT system (IEEE 802.11ac). Accordingly, the 1x FFT size, which is a reference of the 4x FFT size, may correspond to the FFT size of the legacy preamble portions L-STF, L-LTF, and L-SIG of the frame.
  • the period of one preamble for 1x FFT can be expressed by adding IDFT / DFT period 3.2us and guard interval symbol period, 4us (3.2 + 0.8) for long guard interval period (Long GI symbol interval), short guard interval In the case of a short GI symbol interval, it may be 3.6us (3.2 + 0,4). Since the symbol period of the data portion is 3.2us, if the 4x FFT scheme is applied in the HE system, one symbol period may be 12.8us. Alternatively, the symbol period of the data portion may be represented as 12.8us at 4 times the IDFT / DFT period.
  • FIG. 14 illustrates HE PPDU formats according to an embodiment of the present invention.
  • the 4x FFT scheme can be applied only to the part after the part of the frame. This is to maintain backward compatibility with legacy systems.
  • 14 shows embodiments using a 4x FFT scheme on a portion of a frame.
  • FIG. 14 (a) shows a case of using a 1x FFT size up to the HE-Sig A field of a frame, and the subsequent part uses a 4x FFT scheme.
  • the HE PPDU format may include an HE-SIG-A field of 12.8 us, an HE-STF, an HE-LTF, and an HE-SIGB field of 1 symbol, respectively.
  • FFTs of 256, 512, 1024, and 2048 sizes may be applied to the part after the HE-STF of the frame. .
  • FIG. 14 (b) shows a case where a 1x FFT size is used up to legacy preambles (L-STF, L-LTF and L-SIG) of a frame, and the subsequent part uses a 4x FFT scheme.
  • L-STF, L-LTF and L-SIG legacy preambles
  • FIG. 14 (b) when the 4x FFT is applied, when the transmission bands of the HE PPDU are 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz, respectively, the FFTs of 256, 512, 1024, and 2048 sizes are HE- of the frame. It can be applied after the STF.
  • FIG. 14 (c) uses a 1x FFT size up to the legacy preambles (L-STF, L-LTF and L-SIG) of the frame, and the subsequent part shows the case of using a 4x FFT scheme.
  • the 4x FFT when the 4x FFT is applied, when the transmission bands of the HE PPDU are 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz, respectively, the FFTs of 256, 512, 1024, and 2048 sizes are HE- of the frame. It can be applied after the STF.
  • the HE-LTF or reference signal may not be included in the frame, and the HE-STF may be precoded using the same precoder used in the data symbol.
  • Neutrality can represent numbers that are the processing units of data in the system. For example, the following numbers can be used as system neutrals.
  • N_SD number of complex data numbers per frequency segment
  • N_SP number of pilot values per frequency segment
  • N_ST total number of subcarriers per frequency segment
  • N_SR highest data subcarrier index per frequency segment
  • N_SD may be represented by the number of data subcarriers per symbol.
  • system neutral will be described as N_SD as an example.
  • application of specific neuralology refers to application of a system configuration used for a specific N_SD, and may mean, for example, use of an interleaver for a specific N_SD.
  • the present invention proposes a method of minimizing addition of a new system configuration by using an already included system configuration while using a 4x FFT.
  • the HE system may include basic system blocks for processing an existing WLAN frame.
  • the HE STA may include interleaver blocks of the existing system to process the frames of the legacy system.
  • the HE STA of the present invention may include interleavers of the existing 802.11 system, such interleavers 1MHz interleaver corresponds to the interleaver of the IEEE 802.11ah system, 20MHz interleaver, 40MHz interleaver and 80MHz interleaver It may correspond to an interleaver of an 802.11ac system. However, the 20 MHz interleaver and the 40 MHz interleaver may correspond to the interleaver of the 802.11n system. Examples and parameters of these interleavers are shown in Table 1.
  • Table 1 below shows an embodiment of the interleavers and the parameters of the interleavers included in the HE system of the present invention.
  • N_SS ⁇ 4 x N_BPSCS 6 x N_BPSCS 9 x N_BPSCS N_ROT (N_SS ⁇ 4) 2 11 29 58 N_ROT (N_SS> 4) 6 13 28
  • Table 1 shows the interleaver that enters data in rows and reads out data in columns, which are interleaver for 1 MHz band, interleaver for 20 MHz band, interleaver for 40 MHz band, and 80 MHz band, respectively.
  • N_COL is the number of columns in the interleaver
  • N_ROW is the number of rows in the interleaver
  • N_BPSCS is the number of coded bits per subcarrier per spatial stream
  • N_ROT is the frequency rotation parameter
  • N_SS is the spatial stream. The number of each is shown.
  • the HE STA When transmitting a 20MHz band signal, the HE STA uses the above-described 80MHz interleaver.
  • the FFT size is 256, which is the same as the FFT size for the 80 MHz band signal transmission of the VHT system. Therefore, in this case, the STA may perform interleaving using the 80 MHz interleaver of the VHT system of Table 1.
  • the HE STA may use 160MHz of neuralgear of the VHT system. That is, the HE STA may use an 80 MHz interleaver for each of the signals by dividing the signal into two segments using a segment parser as in the VHT system.
  • the HE STA may divide the signal into two segments (two 40 MHz bandwidth frames), and each segment may follow the above-described method for processing a 40 MHz band signal. That is, the HE STA may further divide the divided 40MHz signal into two 20MHz signals and apply the 80MHz interleaver of the VHT system to each of the divided 20MHz signals.
  • the HE STA may divide the signal into two segments (two 80 MHz bandwidth frames), and each segment may follow the above-described method for processing the 80 MHz band signal.
  • the HE STA When transmitting a 20 MHz signal, the HE STA uses a segment parser to divide the 20 MHz signal into four sub-blocks, and for each sub-block the IEEE 802.11ac (VHT) or IEEE 802.11n (HT) or IEEE 802.11a You can use 20MHz of neutral. As an embodiment, the HE STA may apply the 20 MHz interleaver of Table 1 to each subblock.
  • VHT IEEE 802.11ac
  • HT IEEE 802.11n
  • IEEE 802.11a You can use 20MHz of neutral.
  • the HE STA may apply the 20 MHz interleaver of Table 1 to each subblock.
  • the HE STA may apply the above-described 20 MHz signal processing method to each segment by dividing the signal into two segments using a segment parser.
  • the HE STA may apply the above-described 40 MHz signal processing method to each segment by dividing the signal into two segments using a segment parser.
  • the HE STA may apply the above-described processing method of the 80 MHz signal for each of the signals by dividing the signal into two segments using a segment parser.
  • the first option described above is an embodiment mainly using the 80 MHz interleaver of Table 1
  • the second option described above is an embodiment mainly using the 20 MHz interleaver of Table 1.
  • the STA may divide the bandwidth into a plurality of subblocks and allocate at least one subblock to at least one STA.
  • STA DATA and the channel estimation LTF may be included in at least one subblock.
  • a 20 MHz band may be allocated to up to 4 STAs.
  • the 20 MHz band may be divided into four subblocks, and at least one subblock may be allocated to the STA.
  • the subblocks may be adjusted to be allocated as continuously as possible even when allocating a plurality of non-contiguous subblocks.
  • the STA may allocate two or four consecutive subblocks in succession and perform interleaving in the allocated subblocks.
  • the STA may perform segment parsing to obtain a maximum diversity gain in the frequency axis. Segment parsing may be performed using a method similar to the method used by the VHT STA in a 160MHz or 80MHz + 80MHz transmission.
  • the resources may be allocated in the above-described manner even at 40 MHz / 80 MHz / 80 + 80 MHz / 160 MHz.
  • the STA can reduce the complexity or overhead of the HE-SIG by fixing the maximum number of STAs to 4 or 8, and the like.
  • the assigned STAs may be allocated by assigning contiguous resource-subblocks or using a specific pattern (using a permutation or interleaving scheme) for a set of two or four subblocks.
  • the STA may always allocate resources in multiples of 20 MHz (ie, 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 80 + 80 MHz, 160 MHz) with respect to the target STAs. That is, as in the above-described embodiment, the STA allocates 4, 8, 16, 16 + 16, and 32 contiguous subbands, but in this case, a set of 2 or 4 subbands grouped together is mixed. Certain patterns may not apply. This is because, unlike the DL, each STA transmits only a portion allocated to the UL, so that coexistence with the existing system can be ensured that legacy STAs can deferral after CCA only if they match the existing transmission bandwidth. .
  • the STA may divide the 20 MHz band into a plurality of subblocks and allocate the divided subblocks to at least one STA.
  • the STA may place a pilot signal in the divided subblocks.
  • the STA may deploy pilots like the common portion of the DL OFDMA.
  • the STA may arrange pilots in the same manner as the above-described option of the VHT system according to the bandwidth option of each subblock (subband).
  • the neurality N_SD, N_SP, N_ST of each subblock may be set to be the same as the bandwidth option of the VHT system.
  • the HE STA may use 20 MHz neutral of VHT for one subblock, 40 MHz neutral for two subblocks, and 80 MHz neutral for VHT in four subblocks.
  • 20 MHz neutral of VHT for one subblock
  • 40 MHz neutral for two subblocks
  • 80 MHz neutral for VHT in four subblocks.
  • FIG. 15 illustrates a subblock allocation method according to OFDMA application according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a method in which an HE STA divides a 20 MHz resource into four subblocks and allocates the divided subblocks to at least one STA as an example.
  • the STA may divide a 20 MHz band into four subblocks, and allocate the upper two subblocks to the first STA and the lower two subblocks to the second STA.
  • the STA may allocate subcarrier indexes 6 to 122 to the first STA, and may place pilots on the 117th, 89th, 75th, 53th, 39th, and 11th subcarriers.
  • no data is transmitted to the subcarrier indexes 63, 64, and 65 without being transmitted.
  • Subcarrier indexes (-6) to (-122) are allocated to the lower second STA, and pilots may be arranged at -117, -89, -75, -53, -39, and -11.
  • the subcarrier indexes -63, -64, and -65 can be sent empty without sending any data.
  • the STA divides the 20 MHz band into four subblocks, of which the upper two subblocks are assigned to the first STA, the lower one subblock to the second STA, and the lower one subblock. May be allocated to the third STA.
  • Subcarrier indexes 6 to 122 are allocated to the first STA, and pilots are located at 117, 89, 75, 53, 39, and 11, and no data is transmitted to the subcarrier indexes 63, 64, and 65 without being transmitted. Can be sent.
  • Subcarrier indexes (-4) to (-60) are allocated to the second STA of the lower first 5 MHz, and pilots may be allocated to the -53, -39, -25, and -11 subcarriers.
  • subcarrier index -32 can be empty without sending any data.
  • Subcarrier indices (-68) to (-124) are allocated to the third STA of the lower second 5MHz, and pilots may be arranged in the -75, -89, -103, and -117th subcarrier indexes.
  • subcarrier index -96 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • the STA divides the 20 MHz band into four subblocks, of which the upper one subblock is assigned to the first STA, the lower two subblocks are assigned to the second STA, and the lower one subblock is May be allocated to the third STA.
  • the first STA of the upper 5 MHz is allocated up to subcarrier indexes 68 to 124, and the pilots are located at 117, 103, 89, and 75.
  • the subcarrier index 96 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • the second STA of the intermediate 10 MHz is allocated up to subcarrier indexes -58 to 58, and pilots may be arranged at 53, 25, 11, -11, -25, and -53.
  • the subcarrier indexes 1, 0, and -1 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • Subcarrier indexes (-68) to (-124) are allocated to the third STA of the last 5 MHz, and pilots may be arranged at subcarrier positions of -75, -89, -103, and -117.
  • subcarrier index -96 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • the STA divides the 20 MHz band into four subblocks, of which the upper one subblock is assigned to the first STA, the lower one subblock is assigned to the second STA, and the lower two subblocks. May be allocated to the third STA.
  • Subcarrier indexes 68 through 124 are allocated to the first STA of the upper first 5 MHz, and pilots may be arranged in subcarriers 75, 89, 103, and 117.
  • the subcarrier index 96 may be transmitted empty without transmitting any data.
  • Subcarrier indexes (4) to (60) are allocated to the second STA of the upper second 5 MHz, and pilots may be arranged in subcarriers 53, 39, 25, and 11 of them.
  • Subcarrier index 32 may be transmitted empty without transmitting any data.
  • Subcarrier indexes (-6) to (-122) are allocated to the third STA of the lower 10 MHz, and pilots are allocated to subcarriers of -117, -89, -75, -53, -39, and -11. Can be.
  • subcarrier indexes -63, -64, and -65 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • the STA may divide a 20 MHz band into four subblocks and allocate each of the four subblocks to four STAs.
  • Subcarrier indexes 68 through 124 are allocated to the STA of the upper first 5 MHz, and pilots may be arranged in subcarriers 75, 89, 103, and 117.
  • the subcarrier index 96 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • STAs of the upper second 5 MHz are allocated subcarrier indices (4) to (60), and pilots may be arranged in subcarriers 53, 39, 25, and 11 of them.
  • subcarrier index 32 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • Subcarrier indexes (-4) to (-60) are allocated to the STA of the lower first 5 MHz, and pilots may be allocated to subcarriers of -53, -39, -25, and -11.
  • the subcarrier index -32 can also be sent empty without transmitting any data.
  • Subcarrier indexes (-68) to (-124) are allocated to the STA of the lower second 5MHz, and pilots may be arranged in subcarriers of -75, -89, -103, and -117.
  • subcarrier index -96 may be transmitted by emptying without transmitting any data.
  • the STA may divide subcarriers within a unit bandwidth into a plurality of subgroups and allocate the same to a plurality of users, that is, STAs.
  • a subgroup may be configured in units of subblocks as described above.
  • a method of configuring a subblock will be described below.
  • a unit of a frequency axis of resource allocation through OFDMA may be referred to as a subblock or a resource unit below.
  • the system can be designed such that the subblock size corresponds to the size of the resource unit of an existing Wi-Fi system such as VHT.
  • the subblock may be configured in units of 26 tons, 56 tons, 114 tons, 242 tons, 484 tons, or 14 (or 13) tons including the pilot. If the subblocks are configured in such tone units, the structure of the existing Wi-Fi system, that is, the encoding / interleaving structure can be used, thereby minimizing the additional system configuration.
  • MCS9 cannot be used for Number Spatial Streams (NSS) 1,2,4,5,7 and 8 for 56-ton resource units, for NSS6 for 242 tones and for NSS3 for 484 tons. .
  • NSS6 cannot be used for NSS3 and NSS7 for 242 tone resource units.
  • MCS9 is critical in supporting throughput maximization.
  • the HE STA may configure a subblock with a minimum granularity including predetermined tones and allocate subblocks by an integer multiple of this subblock. Pilots may or may not be included in a resource unit depending on whether they are common / dedicated or not. Using this method has the advantage of being able to flexibly apply good minimum granularity to most data units. In addition, easy resource unit allocation and scheduling for various traffic volumes and various bandwidths is possible without remaining tones for a given bandwidth.
  • a diversity mode and a band-selection mode may be used.
  • the STA may signal the allocation mode to be used as one bit in the HE-SIG field.
  • subcarriers can be assigned to a distributed manner.
  • the STA can assign a plurality of resource units as non-contiguous physical resource units.
  • target STAs may be allocated to different 20 MHz frequency channels, in which case the STA may use an 802.11 BCC interleaver with appropriate interleaver parameters.
  • Diversity mode performs well in dynamic interference environments with different levels of interference for different frequency channels.
  • band selection mode STAs may be assigned to a specific band showing the best performance. For example, a STA can assign consecutive physical resource units to a particular STA. In this case, an additional interleaver for resource units may be unnecessary. Band selection mode shows good performance in static channel environment.
  • the HE STA may perform additional processing.
  • the STA may distribute encoded bits of the plurality of resource units using a segment parser and interleave the distributed bits within the resource unit.
  • other interleaver may be designed and used according to the number of resource units.
  • interleavers corresponding to a specific integer multiple of resource units may be configured, and resource units exceeding the integer multiple may be divided into resource units to perform interleaving.
  • a K times interleaver may be used, or as described above, bits distributed by the segmentant parser may be interleaved with the K times interleaver.
  • N 4
  • a 56 tone allocation pattern e.g. 20 MHz neutral of 802.11ac
  • N 32
  • a 484 tone allocation pattern (e.g., 160MHz neutral of 802.11ac) can be used.
  • N 1, use 26 tone allocation pattern (e.g. 802.11ah pattern),
  • N 2
  • a 56 tone allocation pattern e.g., 20 MHz neutrals of 802.11ac
  • N 32
  • a 484 tone allocation pattern (e.g., 160MHz neutral of 802.11ac) can be used.
  • the pattern of 802.11ah and the neurality for each frequency band of 801.11ac may represent the interleaving parameters and patterns shown in Table 1. For example, if the resource unit is 26 tons, use 1 MHz interleaver in Table 1, if 56 tons use 20 MHz interleaver, if 114 tons use 40 MHz interleaver, if 242 tons use 80 MHz interleaver, if 484 tons use segment Parsing can be done using two 80 MHz interleavers.
  • the STA may divide the allocated resource unit into at least two parts, each part consisting of the tonnage described above and may include at least one pilot. For example, 26, 56, 114, and 242 tons of resource units may be divided into 13, 28, 57, and 121 tones of sub-resource units, respectively.
  • the BCC interleaver of 802.11 may be used.
  • N_COL and N_ROW are optimized parameters, and the values of Table 1 may be used.
  • FIG. 16 illustrates a STA apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the STA apparatus may include a memory 16010, a processor 1620, and an RF unit 1630.
  • the STA device may be an AP or a non-AP STA as an HE STA device.
  • the RF unit 1630 may be connected to the processor 1620 to transmit / receive a radio signal.
  • the RF unit 1630 may up-convert data received from the processor into a transmission / reception band to transmit a signal.
  • the processor 1620 may be connected to the RF unit 1630 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802.11 system.
  • the processor 1630 may be configured to perform operations according to various embodiments of the present disclosure according to the above-described drawings and descriptions.
  • a module that implements the operation of the TA according to various embodiments of the present disclosure described above may be stored in the memory 16010 and executed by the processor 1620.
  • the memory 16010 is connected to the processor 1620 and stores various information for driving the processor 1620.
  • the memory 16010 may be included in the processor 16020 or may be installed outside the processor 16020 and connected to the processor 16020 by known means.
  • the STA apparatus may include a single antenna or multiple antennas.
  • the specific configuration of the STA apparatus of FIG. 16 may be implemented such that the above-described matters described in various embodiments of the present invention are applied independently or two or more embodiments are simultaneously applied.
  • FIG. 17 shows a part of the STA apparatus according to an embodiment of the present invention in more detail.
  • the STA apparatus includes an FEC encoder 1710, an interleaver 1720, a segment parser 1730, a mapper 17040, an IDFT unit 1750, and an analog / RF unit 17060.
  • an FEC encoder 1710, an interleaver 1720, a segment parser 1730, a mapper 17040, and an IDFT unit 117050 may be included in the processor 1620 of FIG. 16, and may include an analog / RF unit ( 17060 may correspond to the RF unit 1630 of FIG. 16.
  • the STA device of FIG. 17 may perform the above-described operation of the HE STA.
  • the Forward Error Correction (FEC) encoder 17010 may output the encoded data bits by encoding the data bits according to a predetermined encoding scheme.
  • the FEC encoder 17010 may be implemented as a convolutional encoder, a turbo encoder, or a low density parity check encoder (LDPC) as an error correction code.
  • the FEC encoder 17010 may perform binary convolutional code (BCC) encoding as a convolutional encoder.
  • BCC binary convolutional code
  • the segment parser 1720 may divide the received data into a plurality of frequency subblocks and output the divided data. In an embodiment, the segment parser 1720 may divide the 160MHz input data into two 80MHz bandwidth subblocks and output the divided data. As described above, the segment parser 1720 may be used to divide resource units allocated for OFDMA performance into specific interleaving units. However, when the data does not need to be divided into specific interleaving units, the segment parser 1720 may bypass the data.
  • the interleaver 1730 may perform interleaving on encoded data.
  • the interleaver 1730 may operate only when the FEC encoder 17010 performs BCC encoding and may bypass the LDPC encoding.
  • the interleaver 1730 may include a plurality of interleaving blocks, and interleaving parameters of the plurality of interleaving blocks are shown in Table 1 below. Each of the plurality of interleaving blocks may be referred to as a sub interleaver or interleaver.
  • the mapper 17040 may perform constellation mapping. In other words, the mapper 17040 may output a modulation symbol (that is, a constellation point) by modulating the data bit according to a predetermined modulation scheme. That is, the encoded data bits are divided into bit blocks by the mapper 1705, and each bit block may be embedded with modulation symbols representing positions according to constellations having amplitudes and phases. There is no restriction on a modulation scheme in the mapper 3803, and m-Phase Shift Keying (m-PSK) or m-Quardrature Amplitude Modulation (m-QAM) may be used.
  • m-PSK m-Phase Shift Keying
  • m-QAM m-Quardrature Amplitude Modulation
  • the IDFT unit 1750 may perform IDFT on the data.
  • the IDFT unit 1750 may output an OFDM symbol in a time domain by performing IFFT or IDFT on the modulation symbols output from the mapper 17040.
  • the IDFT unit 1750 may apply an FFT of a different size to the first part and the second part of the transmission signal, and in particular, the second part may be applied four times the FFT of the first part. have.
  • the symbol period of the second part may be four times the symbol period of the first part. This may be represented by a 4x IDFT / DFT period.
  • the analog / RF unit 17060 may up-convert the complex baseband waveform to transmit an RF signal. In other words, the analog / RF unit 17060 may transmit the transmission signal by upconverting the data / signal processed in the baseband.
  • 18 is a flowchart illustrating a method of transmitting data by an STA according to an embodiment of the present invention.
  • the STA may FEC encode transmission data using the FEC encoder (18010).
  • the STA may interleave transmission data using the interleaver (18020).
  • the STA may also map constellations using the mapper (18030).
  • the STA may perform IDFT or IFFT processing on the transmission data using the IDFT unit (18040).
  • the STA may transmit the transmission signal by upconverting the transmission data using the analog / RF unit (S18050). 18 and the description above with reference to FIG. 17 do not overlap. 18 can be naturally applied to FIG. 17.
  • the STA may perform IDFT / IFFT by applying different FFT sizes to the first portion and the second portion of the signal, respectively.
  • the first part and the second part of the signal are as described with reference to FIG. 14.
  • a legacy preamble portion (L-STF, L-LTF, L-SIG) of the signal may be included in the first portion of the signal, and the data portion may be included in the second portion of the signal.
  • IDFT / IFFT may be performed on the second portion of the signal with a FFT size four times that of the first portion.
  • the spacing of the subcarriers is reduced by increasing the FFT size, thereby increasing the symbol period. Therefore, the IDFT / DFT period or the symbol period of the second part may be four times the IDFT / DFT period or the symbol period of the first part.
  • the STA may segment data according to the interleaver size by performing segment parsing prior to interleaving.
  • the division and interleaving of data according to each signal bandwidth and subblock allocation through OFDMA are as described above in the present specification.
  • a unit of data to be allocated through OFDMA is set to a plurality of resource units.
  • the STA may set resource units in units of 26, 52, 114, 242, and 484 tons, and allocate subcarriers to the user / STA in units of such resource units.
  • the interleaver shown in Table 1 may be used for each tone unit.
  • the data transmission and reception method has been described with reference to the example applied to the IEEE 802.11 system, but it is possible to apply to various wireless communication systems in addition to the IEEE 802.11 system.

Abstract

LAN(Wireless Local Area Network) 시스템에서 STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 방법은, 전송 데이터를 FEC 인코딩하는 단계; 상기 전송 데이터를 인터리빙하는 단계; 상기 전송 데이터를 성상도 매핑하는 단계; 상기 전송 데이터에 대해 IDFT를 수행하는 단계; 및 상기 상기 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 전송 신호의 제 1 부분 및 상기 전송 신호의 제 2 부분에 대해 상이한 FFT 사이즈를 사용하여 IDFT를 수행하며, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 적어도 하나의 리소스 유닛 단위로 적어도 하나의 STA에게 할당된다.

Description

무선 통신 시스템의 송수신 장치 및 방법
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서의 신호 처리 시 리소스 블록 할당 방법 및 할당된 리소스 블록에 대한 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
와이파이(Wi-Fi)는 2.4GHz, 5GHz 또는 6 GHz 주파수 대역에서 기기가 인터넷에 접속 가능하게 하는 WLAN(Wireless Local Area Network) 기술이다.
WLAN은 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11 표준에 기반한다. IEEE 802.11의 WNG SC(Wireless Next Generation Standing Committee)는 차세대 WLAN(wireless local area network)을 중장기적으로 고민하는 애드혹 위원회(committee)이다.
IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 최대 600Mbps 데이터 처리 속도(data rate)를 제공하는 고처리율(HT: High Throughput)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 초고처리율(VHT: Very High Throughput)를 지원하는 차세대 WLAN 시스템은 IEEE 802.11n WLAN 시스템의 다음 버전으로서, IEEE 802.11ac가 새롭게 제정되었다. IEEE 802.11ac는 80MHz 대역폭 전송 및/또는 더 높은 대역폭 전송(예를 들어, 160MHz)을 통해 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하고, 주로 5 GHz 대역에서 동작한다.
최근에는 IEEE 802.11ac이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다.
일명 IEEE 802.11ax 또는 고효율(HEW: High Efficiency) WLAN라고 불리는 차세대 WLAN 스터디 그룹에서 주로 논의되는 IEEE 802.11ax의 범위(scope)는 1) 2.4GHz 및 5GHz 등의 대역에서 802.11 PHY(physical) 계층과 MAC(medium access control) 계층의 향상, 2) 스펙트럼 효율성(spectrum efficiency)과 영역 쓰루풋(area throughput) 향상, 3) 간섭 소스가 존재하는 환경, 밀집한 이종 네트워크(heterogeneous network) 환경 및 높은 사용자 부하가 존재하는 환경과 같은 실제 실내 환경 및 실외 환경에서 성능을 향상 등을 포함한다.
IEEE 802.11ax에서 주로 고려되는 시나리오는 AP(access point)와 STA(station)이 많은 밀집 환경이며, IEEE 802.11ax는 이러한 상황에서 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)과 공간 전송률(area throughput) 개선에 대해 논의한다. 특히, 실내 환경뿐만 아니라, 기존 WLAN에서 많이 고려되지 않던 실외 환경에서의 실질적 성능 개선에 관심을 가진다.
IEEE 802.11ax에서는 무선 오피스(wireless office), 스마트 홈(smart home), 스타디움(Stadium), 핫스팟(Hotspot), 빌딩/아파트(building/apartment)와 같은 시나리오에 관심이 크며, 해당 시나리오 기반으로 AP와 STA가 많은 밀집 환경에서의 시스템 성능 향상에 대한 논의가 수행되고 있다.
앞으로 IEEE 802.11ax에서는 하나의 BSS(basic service set)에서의 단일 링크 성능 향상보다는, OBSS(overlapping basic service set) 환경에서의 시스템 성능 향상 및 실외 환경 성능 개선, 그리고 셀룰러 오프로딩(cellular offloading) 등에 대한 논의가 활발할 것으로 예상된다. 이러한 IEEE 802.11ax의 방향성은 차세대 WLAN이 점점 이동 통신과 유사한 기술 범위를 갖게 됨을 의미한다. 최근 스몰 셀(small cell) 및 D2D(Direct-to-Direct) 통신 영역에서 이동 통신과 WLAN 기술이 함께 논의되고 있는 상황을 고려해 볼 때, IEEE 802.11ax를 기반한 차세대 WLAN과 이동 통신의 기술적 및 사업적 융합은 더욱 활발해질 것으로 예측된다.
차세대 WLAN 시스템에서는 시스템의 스루풋(throughput)을 향상시키거나 실외 환경에서의 심볼 간 간섭에 대한 강인성을 향상시키기 위하여 주어진 시스템 대역폭에서 레가시 WLAN 시스템보다 증가된 FFT(Fast Fourier Transform) 크기를 적용하는 것을 고려하고 있다. 다만 FFT 사이즈가 증가하면 증가된 서브캐리어의 수에 따라서 다양한 시스템 파라미터들이 추가되어야한 한다. 따라서 본 발명에서는 FFT 사이즈를 증가시킨 데이터에 대해 OFDMA를 수행하는 경우에도 시스템 변경을 최소화하면서 데이터 처리 및 시스템 스루풋 향상을 도모하는 방법을 제안하도록 한다. 또한, 본 발명은 늘어난 FFT 사이즈에 대해 OFDMA 사용시 성능을 최적화하고 기존의 WLAN 시스템과의 호환성을 유지하기 위해 복수의 리소스 유닛이 사용을 제안하고, 이러한 리소스 유닛에 따른 인터리버의 할당 및 사용 방법을 함께 제안한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 WLAN 시스템의 STA 장치 및 STA 장치의 데이터 전송 방법을 제안한다.
WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템에서 STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법은 전송 데이터를 FEC 인코딩하는 단계; 상기 전송 데이터를 인터리빙하는 단계; 상기 전송 데이터를 성상도 매핑하는 단계; 상기 전송 데이터에 대해 IDFT를 수행하는 단계; 및 상기 상기 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 전송 신호의 제 1 부분 및 상기 전송 신호의 제 2 부분에 대해 상이한 FFT 사이즈를 사용하여 IDFT를 수행하며, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 적어도 하나의 리소스 유닛 단위로 적어도 하나의 STA에게 할당된다.
또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 전송 신호의 제 1 부분은 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Traning Field) 및 L-SIG(Legacy Signaling) 필드를 포함하고, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 데이터 부분을 포함한다. 또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 전송 신호의 상기 제 2 부분의 IDFT/DFT 주기(period)는 상기 전송 신호의 상기 제 1 부분의 IDFT/DFT 주기(period)의 4배이다.
또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 26톤의 제 1 리소스 유닛을 포함하며, 상기 26톤의 상기 제 1 리소스 유닛은 1MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙된다. 또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 52톤의 제 2 리소스 유닛을 포함하며, 상기 52톤의 상기 제 1 리소스 유닛은 20MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙된다. 또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 114톤의 제 3 리소스 유닛을 포함하며, 상기 114톤의 상기 제 3 리소스 유닛은 40MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙된다. 또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 242톤의 제 4 리소스 유닛을 포함하며, 상기 242톤의 상기 제 4 리소스 유닛은 80MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙된다. 또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 484톤의 제 5 리소스 유닛을 포함하며, 상기 484톤의 상기 제 5 리소스 유닛은 상기 80MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙된다.
또한, STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 전송 신호의 제 2 부분의 심볼 당 심볼 인터벌은 상기 제 1 부분의 심볼당 심볼 인터벌의 4배가 될 수 있다.
WLAN(Wireless Local Area Nework) 시스템의 STA(Station) 장치는, 전송 데이터를 FEC 인코딩하는 FEC 인코더, 상기 전송 데이터를 인터리빙하는 인터리버, 상기 전송 데이터를 성상도 매핑하는 매퍼, 상기 전송 데이터에 대해 IDFT를 수행하는 IDFT 유닛 및 상기 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송하는 아날로그/RF 유닛을 포함하며, 상기 전송 신호의 제 1 부분 및 상기 전송 신호의 제 2 부분은 상이한 FFT 사이즈를 사용하여 IFFT가 수행되고, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 적어도 하나의 리소스 유닛 단위로 적어도 하나의 STA에게 할당될 수 있다.
또한, STA(Station) 장치에 있어서, 상기 전송 신호의 제 1 부분은 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Traning Field) 및 L-SIG(Legacy Signaling) 필드를 포함하고, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 데이터 부분을 포함한다.
또한, STA(Station) 장치에 있어서, 상기 전송 신호의 제 2 부분의 IDFT/DFT 주기(period)는 상기 전송 신호의 제 1 부분의 IDFT/DFT 주기(period)의 4배이다.
또한, STA(Station) 장치에 있어서, 상기 인터리버는 1MHz 대역용 제 1 인터리버, 20MHz 대역용 제 2 인터리버, 40MHz 대역용 제 3 인터리버, 80MHz 대역용 제 4 인터리버를 포함한다.
또한, STA(Station) 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 26톤의 제 1 리소스 유닛을 포함하며,STA 장치. 상기 26톤의 제 1 리소스 유닛은 상기 제 1 인터리버를 사용하여 인터리빙된다. 또한, STA(Station) 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 52톤의 제 2 리소스 유닛을 포함하며, 상기 52톤의 제 2 리소스 유닛은 상기 제 2 인터리버를 사용하여 인터리빙된다.
본 발명에 따르면, 신호의 일부는 일정 FFT 사이즈를 사용하고, 신호의 다른 일부는 더 큰 FFT 사이즈를 사용하여 시스템 스루풋을 향상하고 실외 환경에서의 심볼간 간섭에 대한 강인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 늘어난 FFT 사이즈에 따라 데이터를 세그먼트 파싱하여 인터리빙함으로써 기존 FFT 사이즈의 인터리버를 최대한 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 늘어난 FFT 사이즈에 대해 OFDMA 사용시 성능을 최적화하고 기존의 WLAN 시스템과의 호환성을 유지하기 위해 복수의 리소스 유닛이 사용함으로써 리소스 할당을 최적화할 수 있다.
또한, 복수의 리소스 유닛은 기존의 WLAN 시스템의 파라미터를 최대한 활용할 수 있는 톤 단위로 설정함으로써 추가되는 시스템 구성을 최소화하여 시스템 복잡도를 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 효과들에 대해서는 이하의 실시예들에서 추가로 설명하도록 한다.
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 계층 아키텍처(layer architecture)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 non-HT 포맷 PPDU 및 HT 포맷 PPDU를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 VHT 포맷 PPDU 포맷을 예시한다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 PPDU의 포맷을 구분하기 위한 성상(constellation)을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 프레임 내 프레임 제어(Frame Control) 필드를 예시하는 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 임의 백오프 주기와 프레임 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 HE PPDU 포맷들을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDMA 적용에 따른 서브블록 할당 방법을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA 장치를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA 장치의 일부를 더 상세하게 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA의 데이터 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
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.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.11 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
시스템 일반
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
IEEE 802.11 구조는 복수 개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트(transparent)한 스테이션(STA: Station) 이동성을 지원하는 무선 통신 시스템이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(BSS: Basic Service Set)는 IEEE 802.11 시스템에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다.
도 1 에서는 3개의 BSS(BSS 1 내지 BSS 3)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2개의 STA이 포함되는 것(STA 1 및 STA 2 는 BSS 1에 포함되고, STA 3 및 STA 4는 BSS 2에 포함되며, STA 5 및 STA 6은 BSS 3에 포함됨)을 예시적으로 도시한다.
도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 기본 서비스 영역(BSA: Basic Service Area)이라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.
IEEE 802.11 시스템에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(IBSS: Independent BSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS 3이 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.
STA의 켜지거나 꺼짐, STA가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA는 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반 구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA는 BSS에 연계(associated)되어야 한다. 이러한 연계(association)는 동적으로 설정될 수 있고, 분배 시스템 서비스(DSS: Distribution System Service)의 이용을 포함할 수 있다.
802.11 시스템에서 직접적인 STA-대-STA의 거리는 물리 계층(PHY: physical) 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 STA 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배 시스템(DS: Distribution System)이 구성될 수 있다.
DS는 BSS들이 상호 연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.
DS는 논리적인 개념이며 분배 시스템 매체(DSM: Distribution System Medium)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(WM: Wireless Medium)와 분배 시스템 매체(DSM: Distribution System Medium)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 시스템의 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 시스템 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 시스템 구조가 특정될 수 있다.
DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 장치를 지원할 수 있다.
AP는, 연계된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 도시하는 STA 2 및 STA 3은 STA의 기능성을 가지면서, 연계된 STA들(STA 1 및 STA 4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
AP에 연계된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 확장된 서비스 세트(ESS: Extended Service Set) 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 논리 링크 제어(LLC: Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트(transparent)하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로(동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.
IEEE 802.11 시스템에서는 도 1 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다.
구체적으로, BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시(redundancy)를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 또는 그 이상의 ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 ad-hoc 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.
WLAN 시스템에서 STA은 IEEE 802.11의 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control)/PHY 규정에 따라 동작하는 장치이다. STA의 기능이 AP와 개별적으로 구분되지 않는 한, STA는 AP STA과 비-AP STA(non-AP STA)를 포함할 수 있다. 다만, STA과 AP 간에 통신이 수행된다고 할 때, STA은 non-AP STA으로 이해될 수 있다. 도 1의 예시에서 STA 1, STA 4, STA 5 및 STA 6은 non-AP STA에 해당하고, STA 2 및 STA 3은 AP STA 에 해당한다.
Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 장치에 해당한다. 이하의 설명에서 non-AP STA는 무선 장치(wireless device), 단말(terminal), 사용자 장치(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 무선 단말(wireless terminal), 무선 송수신 유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 네트워크 인터페이스 장치(network interface device), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치 등으로 칭할 수도 있다.
또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(BS: Base Station), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(eNB: evolved Node-B), 기저 송수신 시스템(BTS: Base Transceiver System), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.
이하, 본 명세서에서 하향링크(DL: downlink)는 AP에서 non-AP STA로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 non-AP STA에서 AP로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 AP의 일부이고, 수신기는 non-AP STA의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 non-AP STA의 일부이고, 수신기는 AP의 일부일 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 계층 아키텍처(layer architecture)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, IEEE 802.11 시스템의 계층 아키텍처는 MAC 부계층(MAC sublayer)과 PHY 부계층(PHY sublayer)을 포함할 수 있다.
PHY sublayer은 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 개체(entity)와 PMD(Physical Medium Dependent) 개체로 구분될 수도 있다. 이 경우, PLCP 개체는 MAC sublayer와 데이터 프레임을 연결하는 역할을 수행하고, PMD 개체는 2개 또는 그 이상의 STA과 데이터를 무선으로 송수신하는 역할을 수행한다.
MAC sublayer과 PHY sublayer 모두 관리 개체(Management Entity)를 포함할 수 있으며, 각각 MAC 서브계층 관리 개체(MLME: MAC Sublayer Management Entity)과 PHY 서브계층 관리 개체(PLME: Physical Sublayer Management Entity)로 지칭할 수 있다. 이들 관리 개체은 계층 관리 함수의 동작을 통해 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다. MLME는 PLME와 연결되어 MAC sublayer의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있고, 마찬가지로 PLME도 MLME와 연결되어 PHY sublayer의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있다.
정확한 MAC 동작을 제공하기 위하여, SME(Station Management Entity)가 각 STA 내에 존재할 수 있다. SME는 각 계층과 독립적인 관리 개체로서, MLME와 PLME로부터 계층 기반 상태 정보를 수집하거나 각 계층의 특정 파라미터들의 값을 설정한다. SME는 일반 시스템 관리 개체들을 대신하여 이러한 기능을 수행할 수 있으며, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
MLME, PLME 및 SME은 프리미티브(primitive)를 기반의 다양한 방법으로 상호 작용(interact)할 수 있다. 구체적으로, XX-GET.request 프리미티브는 관리 정보 베이스 속성(MIB attribute: Management Information Base attribute)의 값을 요청하기 위해 사용되고, XX-GET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 해당 MIB 속성 값을 리턴(return)하고, 그 외의 경우에는 상태 필드에 오류 표시를 하여 리턴한다. XX-SET.request 프리미티브는 지정된 MIB 속성을 주어진 값으로 설정하도록 요청하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작으로 의미하고 있다면, 이 요청은 그 특정 동작의 실행을 요청한다. 그리고, XX-SET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 이는 지정된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 의미한다. 그 외의 경우에는, 상태 필드는 오류 상황을 나타낸다. 이 MIB 속성이 특정 동작을 의미한다면, 이 프리미티브는 해당 동작의 수행된 것을 확인해 줄 수 있다.
각 sublayer에서의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
MAC sublayer는 상위 계층(예를 들어, LLC 계층)으로부터 전달 받은 MAC 서비스 데이터 유닛(MSDU: MAC Service Data Unit) 또는 MSDU의 조각(fragment)에 MAC 헤더(header)와 프레임 체크 시퀀스(FCS: Frame Check Sequence)을 부착하여 하나 이상의 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU: MAC Protocol Data Unit)을 생성한다. 생성된 MPDU는 PHY sublayer로 전달된다.
A-MSDU(aggregated MSDU) 기법(scheme)이 사용되는 경우, 복수 개의 MSDU는 단일의 A-MSDU(aggregated MSDU)로 병합될 수 있다. MSDU 병합 동작은 MAC 상위 계층에서 수행될 수 있다. A-MSDU는 단일의 MPDU(조각화(fragment)되지 않는 경우)로 PHY sublayer로 전달된다.
PHY sublayer는 MAC sublayer으로부터 전달 받은 물리 서비스 데이터 유닛(PSDU: Physical Service Data Unit)에 물리 계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙여 물리 프로토콜 데이터 유닛(PPDU: Physical Protocol Data Unit)을 생성한다. PPDU는 무선 매체를 통해 전송된다.
PSDU는 PHY sublayer가 MAC sublayer로부터 수신한 것이고, MPDU는 MAC sublayer가 PHY sublayer로 전송한 것이므로, PSDU는 실질적으로 MPDU와 동일하다.
A-MPDU(aggregated MPDU) 기법(scheme)이 사용되는 경우, 복수의 MPDU(이때, 각 MPDU는 A-MSDU를 나를 수 있다.)는 단일의 A-MPDU로 병합될 수 있다. MPDU 병합 동작은 MAC 하위 계층에서 수행될 수 있다. A-MPDU는 다양한 타입의 MPDU(예를 들어, QoS 데이터, ACK(Acknowledge), 블록 ACK(BlockAck) 등)이 병합될 수 있다. PHY sublayer는 MAC sublayer로부터 단일의 PSDU로써 A-MPDU를 수신한다. 즉, PSDU는 복수의 MPDU로 구성된다. 따라서, A-MPDU는 단일의 PPDU 내에서 무선 매체를 통해 전송된다.
PPDU (Physical Protocol Data Unit) 포맷
PPDU(Physical Protocol Data Unit)은 물리 계층에서 발생되는 데이터 블록을 의미한다. 이하, 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 WLAN 시스템을 기초로 PPDU 포맷을 설명한다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 non-HT 포맷 PPDU 및 HT 포맷 PPDU를 예시한다.
도 3의 (a)는 IEEE 802.11a/g 시스템을 지원하기 위한 non-HT 포맷 PPDU을 예시한다. non-HT PPDU은 레거시(legacy) PPDU으로도 불릴 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, non-HT 포맷 PPDU은 L-STF(Legacy(또는, Non-HT) Short Training field), L-LTF(Legacy(또는, Non-HT) Long Training field) 및 L-SIG(Legacy(또는 Non-HT) SIGNAL) 필드로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 데이터 필드를 포함한다.
L-STF는 짧은 트레이닝 OFDM(short training orthogonal frequency division multiplexing symbol) 심볼을 포함할 수 있다. L-STF는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), 자동 이득 제어(AGC: Automatic Gain Control), 다이버시티 검출(diversity detection), 대략적인 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization)을 위해 사용될 수 있다.
L-LTF는 긴 트레이닝 OFDM 심볼(long training orthogonal frequency division multiplexing symbol)을 포함할 수 있다. L-LTF는 정밀한 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization) 및 채널 추정(channel estimation)을 위해 사용될 수 있다.
L-SIG 필드는 데이터 필드의 복조 및 디코딩을 위한 제어 정보를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. L-SIG 필드는 데이터율(data rate), 데이터 길이(data length)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 3의 (b)는 IEEE 802.11n 시스템 및 IEEE 802.11a/g 시스템을 모두 지원하기 위한 HT 혼합 포맷 PPDU(HT-mixed format PPDU)을 예시한다.
도 3의 (b)를 참조하면, HT 혼합 포맷 PPDU은 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 HT-SIG(HT-Signal) 필드, HT-STF(HT Short Training field), HT-LTF(HT Long Training field)로 구성되는 HT 포맷 프리앰블 및 데이터 필드를 포함하여 구성된다.
L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF부터 L-SIG 필드까지 non-HT 포맷과 동일하다. L-STA은　HT　혼합　PPDU를 수신하여도 L-LTF, L-LTF 및 L-SIG 필드를 통해 데이터 필드를 해석할 수 있다. 다만 L-LTF는　HT-STA이　HT　혼합　PPDU를 수신하고 L-SIG 필드 및　HT-SIG 필드를 복조하기 위하여 수행할 채널 추정을 위한 정보를 더 포함할 수 있다.
HT-STA는 레가시 필드 뒤에 오는 HT-SIG 필드 이용하여 HT-혼합 포맷 PPDU임을 알 수 있으며, 이를 기반으로 데이터 필드를 디코딩할 수 있다.
HT-LTF 필드는 데이터 필드의 복조를 위한 채널 추정에 사용될 수 있다. IEEE 802.11n은 SU-MIMO(Single-User Multi-Input and Multi-Output)를 지원하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 위해　HT-LTF 필드는 복수로 구성될 수 있다.
HT-LTF 필드는 공간 스트림에 대한 채널 추정을 위하여 사용되는 데이터　HT-LTF(data HT-LTF)와 풀 채널 사운딩(full channel sounding)을 위해 추가적으로 사용되는 확장　HT-LTF(extension　HT-LTF)로 구성될 수 있다. 따라서, 복수의　HT-LTF는 전송되는 공간 스트림의 개수보다 같거나 많을 수 있다.
HT-혼합　포맷 PPDU은 L-STA도 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위해 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드가 가장 먼저 전송된다. 이후　HT-STA을 위하여 전송되는 데이터의 복조 및 디코딩을 위해　HT-SIG 필드가 전송된다.
HT-SIG 필드까지는 빔포밍을 수행하지 않고 전송하여 L-STA 및　HT-STA이 해당 PPDU를 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하고, 이후 전송되는　HT-STF,　HT-LTF 및 데이터 필드는 프리코딩을 통한 무선 신호 전송이 수행된다. 여기서 프리코딩을 하여 수신하는 STA에서 프리코딩에 의한 전력이 가변 되는 부분을 감안할 수 있도록　HT-STF 필드를 전송하고 그 이후에 복수의　HT-LTF 및 데이터 필드를 전송한다.
도 3의 (c)는 IEEE 802.11n 시스템만을 지원하기 위한 HT-GF　포맷 PPDU(HT-greenfield format PPDU)을 예시한다.
도 3의 (c)를 참조하면, HT-GF　포맷 PPDU은　HT-GF-STF,　HT-LTF1,　HT-SIG 필드, 복수의　HT-LTF2 및 데이터 필드를 포함한다.
HT-GF-STF는 프레임 타이밍 획득 및 AGC를 위해 사용된다.
HT-LTF1는 채널 추정을 위해 사용된다.
HT-SIG 필드는 데이터 필드의 복조 및 디코딩을 위해 사용된다.
HT-LTF2는 데이터 필드의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다. 마찬가지로　HT-STA은 SU-MIMO를 사용하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 요하므로　HT-LTF2는 복수로 구성될 수 있다.
복수의　HT-LTF2는　HT　혼합　PPDU의 HT-LTF 필드와 유사하게 복수의 Data　HT-LTF와 복수의 확장　HT-LTF로 구성될 수 있다.
도 3의 (a) 내지 (c)에서 데이터 필드는 페이로드(payload)로서, 서비스 필드(SERVICE field), 스크램블링된 PSDU(scrambled PSDU) 필드, 테일 비트(Tail bits), 패딩 비트(padding bits)를 포함할 수 있다. 데이터 필드의 모든 비트는 스크램블된다.
도 3의 (d)는 데이터 필드에 포함되는 서비스 필드를 나타낸다. 서비스 필드는 16 비트를 가진다. 각 비트는 0번부터 15번까지 부여되며, 0번 비트부터 순차적으로 전송된다. 0번부터 6번 비트는 0으로 설정되고, 수신단 내 디스크램블러(descrambler)를 동기화하기 위하여 사용된다.
IEEE 802.11ac WLAN 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 하향링크 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
DL MU 전송(downlink multi-user transmission)은 하나 이상의 안테나를 통해 AP가 동일한 시간 자원을 통해 PPDU를 복수의 non-AP STA에게 전송하는 기술을 의미한다.
이하, MU PPDU는 MU-MIMO 기술 또는 OFDMA 기술을 이용하여 하나 이상의 STA을 위한 하나 이상의 PSDU를 전달하는 PPDU를 의미한다. 그리고, SU PPDU는 하나의 PSDU만을 전달할 수 있거나 PSDU가 존재하지 않는 포맷을 가진 PPDU를 의미한다.
MU-MIMO 전송을 위하여 802.11n 제어 정보의 크기에 비하여 STA에 전송되는 제어 정보의 크기가 상대적으로 클 수 있다. MU-MIMO 지원을 위해 추가적으로 요구되는 제어 정보의 일례로, 각 STA에 의해 수신되는 공간적 스트림(spatial stream)의 수를 지시하는 정보, 각 STA에 전송되는 데이터의 변조 및 코딩 관련 정보 등이 이에 해당될 수 있다.
따라서, 복수의 STA에 동시에 데이터 서비스를 제공하기 위하여 MU-MIMO 전송이 수행될 때, 전송되는 제어 정보의 크기는 수신하는 STA의 수에 따라 증가될 수 있다.
이와 같이 증가되는 제어 정보의 크기를 효율적으로 전송하기 위하여, MU-MIMO 전송을 위해 요구되는 복수의 제어 정보는 모든 STA에 공통으로 요구되는 공통 제어 정보(common control information)와 특정 STA에 개별적으로 요구되는 전용 제어 정보(dedicated control information)의 두 가지 타입의 정보로 구분하여 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 VHT 포맷 PPDU 포맷을 예시한다.
도 4는 IEEE 802.11ac 시스템을 지원하기 위한 VHT 포맷 PPDU(VHT format PPDU)를 예시한다.
도 4를 참조하면, VHT 포맷 PPDU는 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드를 포함하는 레가시 포맷 프리앰블과 VHT-SIG-A(VHT-Signal-A) 필드, VHT-STF(VHT Short Training Field), VHT-LTF(VHT Long Training Field), VHT-SIG-B(VHT-Signal-B) 필드로 구성되는 VHT 포맷 프리앰블 및 데이터 필드를 포함한다.
L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호완성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 나타내므로, L-STF 부터 L-SIG 필드까지 non-HT 포맷과 동일하다. 다만, L-LTF는 L-SIG 필드 및 VHT-SIG-A 필드를 복조하기 위하여 수행할 채널 추정을 위한 정보를 더 포함할 수 있다.
L-STF, L-LTF, L-SIG 필드 및 VHT-SIG-A 필드는 20MHz 채널 단위로 반복되어 전송될 수 있다. 예를 들어, PPDU가 4개의 20 MHz 채널(즉, 80 MHz 대역폭)을 통해 전송될 때, L-STF, L-LTF, L-SIG 필드 및 VHT-SIG-A 필드는 매 20MHz 채널에서 반복되어 전송될 수 있다.
VHT-STA는 레가시 필드 뒤에 오는 VHT-SIG-A 필드를 사용하여 VHT 포맷 PPDU임을 알 수 있으며, 이를 기반으로 데이터 필드를 디코딩할 수 있다.
VHT 포맷 PPDU는 L-STA도 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위해 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드가 가장 먼저 전송된다. 이후, VHT-STA을 위하여 전송되는 데이터의 복조 및 디코딩을 위해 VHT-SIG-A 필드가 전송된다.
VHT-SIG-A 필드는 AP와 MIMO 페어링된(paired) VHT STA들에게 공통되는 제어 정보 전송을 위한 필드로서, 이는 수신된 VHT 포맷 PPDU를 해석하기 위한 제어 정보를 포함할 수 있다.
VHT-SIG-A 필드는 VHT-SIG-A1 필드와 VHT-SIG-A2 필드를 포함할 수 있다.
VHT-SIG-A1 필드는 사용하는 채널 대역폭(BW: bandwidth) 정보, 시공간 블록 코딩(STBC: Space Time Block Coding)의 적용 여부, MU-MIMO에서 그룹핑된 STA들의 그룹의 지시하기 위한 그룹 식별 정보(Group ID: Group Identifier), 사용되는 스트림의 개수(NSTS: Number of space-time stream)/부분 AID(Partial AID(association Identifier))에 대한 정보 및 전송 파워 세이브 금지(Transmit power save forbidden) 정보를 포함할 수 있다. 여기서, Group ID는 MU-MIMO 전송을 지원하기 위해 전송 대상 STA 그룹에 대하여 할당되는 식별자를 의미하며, 현재 사용된 MIMO 전송 방법이 MU-MIMO인지 또는 SU-MIMO 인지 여부를 나타낼 수 있다.
VHT-SIG-A2 필드는 짧은 보호구간(GI: Guard Interval) 사용 여부에 대한 정보, 포워드 에러 정정(FEC: Forward Error Correction) 정보, 단일 사용자에 대한 MCS(Modulation and Coding Scheme)에 관한 정보, 복수 사용자에 대한 채널 코딩의 종류에 관한 정보, 빔포밍 관련 정보, CRC(Cyclic Redundancy Checking)를 위한 여분 비트(redundancy bits)와 컨벌루셔널 디코딩(convolutional decoder)의 테일 비트(tail bit) 등을 포함할 수 있다.
VHT-STF는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.
VHT-LTF는 VHT-STA이 MIMO 채널을 추정하는데 사용된다. VHT WLAN 시스템은 MU-MIMO를 지원하기 때문에, VHT-LTF는 PPDU가 전송되는 공간 스트림의 개수 만큼 설정될 수 있다. 추가적으로, 풀 채널 사운딩(full channel sounding)이 지원되는 경우, VHT-LTF의 수는 더 많아질 수 있다.
VHT-SIG-B 필드는 MU-MIMO 페어링된 복수의 VHT-STA이 PPDU를 수신하여 데이터를 획득하는데 필요한 전용 제어 정보를 포함한다. 따라서, VHT-SIG-A 필드에 포함된 공용 제어 정보가 현재 수신된 PPDU가 MU-MIMO 전송을 지시한 경우에만, VHT-STA은 VHT-SIG-B를 디코딩하도록 설계될 수 있다. 반면 공용 제어 정보가 현재 수신된 PPDU가 단일 VHT-STA을 위한 것(SU-MIMO를 포함)임을 지시한 경우 STA은 VHT-SIG-B 필드를 디코딩하지 않도록 설계될 수 있다.
VHT-SIG-B 필드는 각 VHT-STA 들의 변조, 인코딩 및 레이트 매칭(rate-matching)에 대한 정보를 포함할 수 있다. VHT-SIG-B 필드의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.
MU-MIMO를 지원하는 시스템에서 동일한 크기의 PPDU를 AP에 페어링된 STA들에게 전송하기 위하여, PPDU를 구성하는 데이터 필드의 비트 크기를 지시하는 정보 및/또는 특정 필드를 구성하는 비트 스트림 크기를 지시하는 정보가 VHT-SIG-A 필드에 포함될 수 있다.
다만, 효과적으로 PPDU 포맷을 사용하기 위하여 L-SIG 필드가 사용될 수도 있다. 동일한 크기의 PPDU가 모든 STA에게 전송되기 위하여 L-SIG 필드 내 포함되어 전송되는 길이 필드(length field) 및 레이트 필드(rate field)가 필요한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, MPDU(MAC Protocol Data Unit) 및/또는 A-MPDU(Aggregate MAC Protocol Data Unit)가 MAC 계층의 바이트(또는 옥텟(oct: octet)) 기반으로 설정되므로 물리 계층에서 추가적인 패딩(padding)이 요구될 수 있다.
도 4에서 데이터 필드는 페이로드(payload)로서, 서비스 필드(SERVICE field), 스크램블링된 PSDU(scrambled PSDU), 테일 비트(tail bits), 패딩 비트(padding bits)를 포함할 수 있다.
위와 같이 여러 가지의 PPDU의 포맷이 혼합되어 사용되기 때문에, STA은 수신한 PPDU의 포맷을 구분할 수 있어야 한다.
여기서, PPDU를 구분한다는 의미(또는, PPDU 포맷을 구분한다는 의미)는 다양한 의미를 가질 수 있다. 예를 들어, PPDU를 구분한다는 의미는 수신한 PPDU가 STA에 의해 디코딩(또는, 해석)이 가능한 PPDU인지 여부에 대하여 판단한다는 의미를 포함할 수 있다. 또한, PPDU를 구분한다는 의미는 수신한 PPDU가 STA에 의해 지원 가능한 PPDU인지 여부에 대하여 판단한다는 의미일 수도 있다. 또한, PPDU를 구분한다는 의미는 수신한 PPDU를 통해 전송된 정보가 어떠한 정보인지를 구분한다는 의미로도 해석될 수 있다.
이에 대하여 아래 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 PPDU의 포맷을 구분하기 위한 성상(constellation)을 예시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 non-HT 포맷 PPDU에 포함되는 L-SIG 필드의 성상(constellation)를 예시하고, 도 5의 (b)는 HT 혼합 포맷 PPDU 검출을 위한 위상 회전(phase rotation)을 예시하며, 도 5의 (c)는 VHT 포맷 PPDU 검출을 위한 위상 회전(phase rotation)을 예시한다.
STA이 non-HT 포맷 PPDU, HT-GF 포맷 PPDU, HT 혼합 포맷 PPDU 및 VHT 포맷 PPDU을 구분(classification)하기 위하여, L-SIG 필드 및 L-SIG 필드 이후에 전송되는 OFDM 심볼의 성상(constellation)의 위상(phase)이 사용된다. 즉, STA은 수신한 PPDU의 L-SIG 필드 및/또는 L-SIG 필드 이후에 전송되는 OFDM 심볼의 성상의 위상을 기반으로 PPDU 포맷을 구분할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, L-SIG 필드를 구성하는 OFDM 심볼은 BPSK(Binary Phase Shift Keying)가 이용된다.
먼저, HT-GF 포맷 PPDU를 구분하기 위하여, STA은 수신한 PPDU에서 최초의 SIG 필드가 감지되면, L-SIG 필드인지 여부를 판단한다. 즉, STA은 도 5의 (a)의 예시와 같은 성상을 기반으로 디코딩을 시도한다. STA이 디코딩에 실패하면 해당 PPDU가 HT-GF 포맷 PPDU라고 판단할 수 있다.
다음으로, non-HT 포맷 PPDU, HT 혼합 포맷 PPDU 및 VHT 포맷 PPDU을 구분(classification)하기 위하여, L-SIG 필드 이후에 전송되는 OFDM 심볼의 성상의 위상이 사용될 수 있다. 즉, L-SIG 필드 이후에 전송되는 OFDM 심볼의 변조 방법이 서로 다를 수 있으며, STA은 수신한 PPDU의 L-SIG 필드 이후의 필드에 대한 변조 방법을 기반으로 PPDU 포맷을 구분할 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, HT 혼합 포맷 PPDU를 구분하기 위하여, HT 혼합 포맷 PPDU에서 L-SIG 필드 이후에 전송되는 2개의 OFDM 심볼의 위상이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, HT 혼합 포맷 PPDU에서 L-SIG 필드 이후에 전송되는 HT-SIG 필드에 대응되는 OFDM 심볼 #1 및 OFDM 심볼 #2의 위상은 모두 반시계 방향으로 90도만큼 회전된다. 즉, OFDM 심볼 #1 및 OFDM 심볼 #2에 대한 변조 방법은 QBPSK(Quadrature Binary Phase Shift Keying)가 이용된다. QBPSK 성상은 BPSK 성상을 기준으로 반시계 방향으로 90도만큼 위상이 회전한 성상일 수 있다.
STA은 수신한 PPDU의 L-SIG 필드 다음에 전송되는 HT-SIG 필드에 대응되는 제1 OFDM 심볼 및 제2 OFDM 심볼을 도 5의 (b)의 예시와 같은 성상을 기반으로 디코딩을 시도한다. STA이 디코딩에 성공하면 해당 PPDU가 HT 포맷 PPDU라고 판단한다.
다음으로, non-HT 포맷 PPDU 및 VHT 포맷 PPDU을 구분하기 위하여, L-SIG 필드 이후에 전송되는 OFDM 심볼의 성상의 위상이 사용될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, VHT 포맷 PPDU를 구분(classification)하기 위하여, VHT 포맷 PPDU에서 L-SIG 필드 이후에 전송되는 2개의 OFDM 심볼의 위상이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, VHT 포맷 PPDU에서 L-SIG 필드 이후의 VHT-SIG-A 필드에 대응되는 OFDM 심볼 #1의 위상은 회전되지 않으나, OFDM 심볼 #2의 위상은 반시계 방향으로 90도만큼 회전된다. 즉, OFDM 심볼 #1에 대한 변조 방법은 BPSK가 이용되고, OFDM 심볼 #2에 대한 변조 방법은 QBPSK가 이용된다.
STA은 수신한 PPDU의 L-SIG 필드 다음에 전송되는 VHT-SIG 필드에 대응되는 제1 OFDM 심볼 및 제2 OFDM 심볼을 도 5의 (c)의 예시와 같은 성상을 기반으로 디코딩을 시도한다. STA이 디코딩에 성공하면 해당 PPDU가 VHT 포맷 PPDU이라고 판단할 수 있다.
반면, 디코딩에 실패하면, STA은 해당 PPDU가 non-HT 포맷 PPDU이라고 판단할 수 있다.
MAC 프레임 포맷
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 6을 참조하면, MAC 프레임(즉, MPDU)은 MAC 헤더(MAC Header), 프레임 몸체(Frame Body) 및 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence)로 구성된다.
MAC Header는 프레임 제어(Frame Control) 필드, 지속 시간/식별자(Duration/ID) 필드, 주소 1(Address 1) 필드, 주소 2(Address 2) 필드, 주소 3(Address 3) 필드, 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드, 주소 4(Address 4) 필드, QoS 제어(QoS Control) 필드 및 HT 제어(HT Control) 필드를 포함하는 영역으로 정의된다.
Frame Control 필드는 해당 MAC 프레임 특성에 대한 정보를 포함한다. Frame Control 필드에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
Duration/ID 필드는 해당 MAC 프레임의 타입 및 서브타입에 따른 다른 값을 가지도록 구현될 수 있다.
만약, 해당 MAC 프레임의 타입 및 서브타입이 파워 세이브(PS: power save) 운영을 위한 PS-폴(PS-Poll) 프레임의 경우, Duration/ID 필드는 프레임을 전송한 STA의 AID(association identifier)를 포함하도록 설정될 수 있다. 그 이외의 경우, Duration/ID 필드는 해당 MAC 프레임의 타입 및 서브타입에 따라 특정 지속시간 값을 가지도록 설정될 수 있다. 또한, 프레임이 A-MPDU(aggregate-MPDU) 포맷에 포함된 MPDU인 경우, MAC 헤더에 포함된 Duration/ID 필드는 모두 동일한 값을 가지도록 설정될 수도 있다.
Address 1 필드 내지 Address 4 필드는 BSSID, 소스 주소(SA: source address), 목적 주소(DA: destination address), 전송 STA 주소를 나타내는 전송 주소 (TA: Transmitting Address), 수신 STA 주소를 나타내는 수신 주소(RA: Receiving Address)를 지시하기 위하여 사용된다.
한편, TA 필드로 구현된 주소 필드는 대역폭 시그널링 TA(bandwidth signaling TA) 값으로 설정될 수 있으며, 이 경우 TA 필드는 해당 MAC 프레임이 스크램블링 시퀀스에 추가적인 정보를 담고 있음을 지시할 수 있다. 대역폭 시그널링 TA는 해당 MAC 프레임을 전송하는 STA의 MAC 주소로 표현될 수 있으나, MAC 주소에 포함된 개별/그룹 비트(Individual/Group bit)가 특정 값(예를 들어, ‘1’)으로 설정될 수 있다.
Sequence Control 필드는 시퀀스 넘버(sequence number) 및 조각 넘버(fragment number)를 포함하도록 설정된다. 시퀀스 넘버를 해당 MAC 프레임에 할당된 시퀀스 넘버를 지시할 수 있다. 조각 넘버는 해당 MAC 프레임의 각 조각의 넘버를 지시할 수 있다.
QoS Control 필드는 QoS와 관련된 정보를 포함한다. QoS Control 필드는 서브타입(Subtype) 서브필드에서 QoS 데이터 프레임을 지시하는 경우 포함될 수 있다.
HT Control 필드는 HT 및/또는 VHT 송수신 기법과 관련된 제어 정보를 포함한다. HT Control 필드는 제어 래퍼(Control Wrapper) 프레임에 포함된다. 또한, 오더(Order) 서브필드 값이 1인 QoS 데이터(QoS Data) 프레임, 관리(Management) 프레임에 존재한다.
Frame Body는 MAC 페이로드(payload)로 정의되고, 상위 계층에서 전송하고자 하는 데이터가 위치하게 되며, 가변적인 크기를 가진다. 예를 들어, 최대 MPDU의 크기는 11454 옥텟(octets)이고, 최대 PPDU 크기는 5.484 ms일 수 있다.
FCS는 MAC 풋터(footer)로 정의되고, MAC 프레임의 에러 탐색을 위하여 사용된다.
처음 세 필드(Frame Control 필드, Duration/ID 필드 및 Address 1 필드)와 제일 마지막 필드(FCS 필드)는 최소 프레임 포맷을 구성하며, 모든 프레임에 존재한다. 그 외의 필드는 특정 프레임 타입에서만 존재할 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 프레임 내 프레임 제어(Frame Control) 필드를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, Frame Control 필드는 프로토콜 버전(Protocol Version) 서브필드, 타입(Type) 서브필드, 서브타입(Subtype) 서브필드, To DS 서브필드, From DS 서브필드, 추가 조각(More Fragments) 서브필드, 재시도(Retry) 서브필드, 파워 관리(Power Management) 서브필드, 추가 데이터(More Data) 서브필드, 보호된 프레임(Protected Frame) 서브필드 및 오더(Order) 서브필드로 구성된다.
Protocol Version 서브필드는 해당 MAC 프레임에 적용된 WLAN 프로토콜의 버전을 지시할 수 있다.
Type 서브필드 및 Subtype 서브필드는 해당 MAC 프레임의 기능을 식별하는 정보를 지시하도록 설정될 수 있다.
MAC 프레임의 타입은 관리 프레임(Management Frame), 제어 프레임(Control Frame), 데이터 프레임(Data Frame) 3가지의 프레임 타입을 포함할 수 있다.
그리고, 각 프레임 타입들은 다시 서브타입으로 구분될 수 있다.
예를 들어, 제어 프레임(Control frames)은 RTS(request to send) 프레임, CTS(clear-to-send) 프레임, ACK(Acknowledgment) 프레임, PS-Poll 프레임, CF(contention free)-End 프레임, CF-End+CF-ACK 프레임, 블록 ACK 요청(BAR: Block Acknowledgment request) 프레임, 블록 ACK(BA: Block Acknowledgment) 프레임, 제어 래퍼(Control Wrapper(Control+HTcontrol)) 프레임, VHT 널 데이터 패킷 공지(NDPA: Null Data Packet Announcement), 빔포밍 보고 폴(Beamforming Report Poll) 프레임을 포함할 수 있다.
관리 프레임(Management frames)은 비콘(Beacon) 프레임, ATIM(Announcement Traffic Indication Message) 프레임, 연계해제(Disassociation) 프레임, 연계 요청/응답(Association Request/Response) 프레임, 재연계 요청/응답(Reassociation Request/Response) 프레임, 프로브 요청/응답(Probe Request/Response) 프레임, 인증(Authentication) 프레임, 인증해제(Deauthentication) 프레임, 동작(Action) 프레임, 동작 무응답(Action No ACK) 프레임, 타이밍 광고(Timing Advertisement) 프레임을 포함할 수 있다.
To DS 서브필드 및 From DS 서브필드는 해당 MAC 프레임 헤더에 포함된 Address 1 필드 내지 Address 4 필드를 해석하기 위하여 필요한 정보를 포함할 수 있다. Control 프레임의 경우, To DS 서브필드 및 From DS 서브필드는 모두 ‘0’로 설정된다. Management 프레임의 경우, To DS 서브필드 및 From DS 서브필드는 해당 프레임이 QoS 관리 프레임(QMF: QoS Management frame)이면 순서대로 ‘1’, ‘0’으로 설정되고, 해당 프레임이 QMF가 아니면 순서대로 모두 ‘0’, ‘0’로 설정될 수 있다.
More Fragments 서브필드는 해당 MAC 프레임에 이어 전송될 조각(fragment)이 존재하는지 여부를 지시할 수 있다. 현재 MSDU 또는 MMPDU의 또 다른 조각(fragment)가 존재하는 경우 ‘1’로 설정되고, 그렇지 않은 경우 ‘0’로 설정될 수 있다.
Retry 서브필드는 해당 MAC 프레임이 이전 MAC 프레임의 재전송에 따른 것인지 여부를 지시할 수 있다. 이전 MAC 프레임의 재전송인 경우 ‘1’로 설정되고, 그렇지 않은 경우 ‘0’으로 설정될 수 있다.
Power Management 서브필드는 STA의 파워 관리 모드를 지시할 수 있다. Power Management 서브필드 값이 ‘1’이면 STA이 파워 세이브 모드로 전환하는 것을 지시할 수 있다.
More Data 서브필드는 추가적으로 전송될 MAC 프레임이 존재하는지 여부를 지시할 수 있다. 추가적으로 전송될 MAC 프레임이 존재하는 경우 ‘1’로 설정되고, 그렇지 않은 경우 ‘0’으로 설정될 수 있다.
Protected Frame 서브필드는 프레임 바디(Frame Body) 필드가 암호화되었는지 여부를 지시할 수 있다. Frame Body 필드가 암호화된 인캡슐레이션 알고리즘(cryptographic encapsulation algorithm)에 의해 처리된 정보를 포함하는 경우 ‘1’로 설정되고, 그렇지 않은 경우 ‘0’으로 설정될 수 있다.
앞서 설명한 각 필드들에 포함되는 정보들은 IEEE 802.11 시스템의 정의를 따를 수 있다. 또한, 앞서 설명한 각 필드들은 MAC 프레임에 포함될 수 있는 필드들의 예시에 해당하며, 이에 한정되지 않는다. 즉, 앞서 설명한 각 필드가 다른 필드로 대체되거나 추가적인 필드가 더 포함될 수 있으며, 모든 필드가 필수적으로 포함되지 않을 수도 있다.
도 8은 도 6에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 8을 참조하면, HT Control 필드는 VHT 서브필드, HT 제어 미들(HT Control Middle) 서브필드, AC 제한(AC Constraint) 서브필드 및 역방향 승인(RDG: Reverse Direction Grant)/추가 PPDU(More PPDU) 서브필드로 구성될 수 있다.
VHT 서브필드는 HT Control 필드가 VHT를 위한 HT Control 필드의 포맷을 가지는지(VHT=1) 또는 HT를 위한 HT Control 필드의 포맷을 가지는지(VHT=0) 여부를 지시한다. 도 8에서는 HT를 위한 HT Control 필드(즉, VHT=0)를 가정하여 설명한다.
HT Control Middle 서브필드는 VHT 서브필드의 지시에 따라 다른 포맷을 가지도록 구현될 수 있다. HT Control Middle 서브필드에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
AC Constraint 서브필드는 역방향(RD: reverse direction) 데이터 프레임의 맵핑된 AC(Access Category)가 단일 AC에 한정된 것인지 여부를 지시한다.
RDG/More PPDU 서브필드는 해당 필드가 RD 개시자(initiator) 또는 RD 응답자(responder)에 의하여 전송되는지 여부에 따라 다르게 해석될 수 있다.
RD 개시자에 의하여 전송된 경우, RDG가 존재하는 경우 RDG/More PPDU 필드가 ‘1’로 설정되고, RDG가 존재하지 않는 경우 ‘0’으로 설정된다. RD 응답자에 의하여 전송된 경우, 해당 서브필드를 포함하는 PPDU가 RD 응답자에 의해 전송된 마지막 프레임이면 ‘1’로 설정되고, 또 다른 PPDU가 전송되면 ‘0’으로 설정된다.
HT를 위한 HT Control 필드의 HT Control Middle 서브필드는 링크 적응(Link Adaptation) 서브필드, 캘리브레이션 포지션(Calibration Position) 서브필드, 캘리브레이션 시퀀스(Calibration Sequence) 서브필드, 예비(Reserved) 서브필드, 채널 상태 정보/조정(CSI/Steering: Channel State Information/Steering) 서브필드, HT NDP 공지(HT NDP Announcement: HT Null Data Packet Announcement) 서브필드, 예비(Reserved) 서브필드를 포함할 수 있다.
Link Adaptation 서브필드는 트레이닝 요청(TRQ: Training request) 서브필드, MCS 요청 또는 안테나 선택 지시(MAI: MCS(Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL(Antenna Selection) Indication) 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시(MFSI: MCS Feedback Sequence Identifier) 서브필드, MCS 피드백 및 안테나 선택 명령/데이터(MFB/ASELC: MCS Feedback and Antenna Selection Command/data) 서브필드를 포함할 수 있다.
TRQ 서브필드는 응답자(responder)에게 사운딩 PPDU(sounding PPDU) 전송을 요청하는 경우 1로 설정되고, 응답자에게 사운딩 PPDU 전송을 요청하지 않는 경우 0으로 설정된다.
MAI 서브필드가 14로 설정되면 안테나 선택 지시(ASEL indication)를 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 안테나 선택 명령/데이터로 해석된다. 그렇지 않은 경우, MAI 서브필드는 MCS 요청을 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 MCS 피드백으로 해석된다.
MAI 서브필드가 MCS 요청(MRQ: MCS Request)을 나타내는 경우, MAI 서브필드는 MRQ(MCS request) 및 MSI(MRQ sequence identifier)로 구성된다고 해석된다. MRQ 서브필드는 MCS 피드백이 요청되면 '1'로 설정되고, MCS 피드백이 요청되지 않으면 '0'으로 설정된다. MRQ 서브필드가 '1'일 때, MSI 서브필드는 MCS 피드백 요청을 특정하기 위한 시퀀스 번호를 포함한다. MRQ 서브필드가 '0'일 때, MSI 서브필드는 예비(reserved) 비트로 설정된다.
앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 9를 참조하면, HT Control 필드는 VHT 서브필드, HT 제어 미들(HT Control Middle) 서브필드, AC 제한(AC Constraint) 서브필드 및 역방향 승인(RDG: Reverse Direction Grant)/추가 PPDU(More PPDU) 서브필드로 구성될 수 있다.
도 9에서는 VHT를 위한 HT Control 필드(즉, VHT=1)를 가정하여 설명한다. VHT를 위한 HT Control 필드를 VHT Control 필드로 지칭할 수 있다.
AC Constraint 서브필드 및 RDG/More PPDU 서브필드에 대한 설명은 앞서 도 8에서의 설명과 동일하므로 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, HT Control Middle 서브필드는 VHT 서브필드의 지시에 따라 다른 포맷을 가지도록 구현될 수 있다.
VHT를 위한 HT Control 필드의 HT Control Middle 서브필드는 예비 비트(Reserved bit), MCS 피드백 요청(MRQ: MCS(Modulation and Coding Scheme) feedback request) 서브필드, MRQ 시퀀스 식별자(MSI: MRQ Sequence Identifier)/시공간 블록 코딩(STBC: space-time block coding) 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 식별자(MFSI: MCS feedback sequence identifier)/그룹 ID 최하위 비트(GID-L: LSB(Least Significant Bit) of Group ID) 서브필드, MCS 피드백(MFB: MCS Feedback) 서브필드, 그룹 ID 최상위 비트(GID-H: MSB(Most Significant Bit) of Group ID) 서브필드, 코딩 타입(Coding Type) 서브필드, 피드백 전송 타입(FB Tx Type: Feedback Transmission type) 서브필드 및 자발적 MFB(Unsolicited MFB) 서브필드로 구성될 수 있다.
그리고, MFB 서브필드는 VHT 공간-시간 스트림 개수(NUM_STS: Number of space time streams) 서브필드, VHT-MCS 서브필드, 대역폭(BW: Bandwidth) 서브필드, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 서브필드를 포함할 수 있다.
NUM_STS 서브필드는 추천하는 공간 스트림의 개수를 지시한다. VHT-MCS 서브필드는 추천하는 MCS를 지시한다. BW 서브필드는 추천하는 MCS와 관련된 대역폭 정보를 지시한다. SNR 서브필드는 데이터 서브캐리어 및 공간 스트림 상의 평균 SNR 값을 지시한다.
앞서 설명한 각 필드들에 포함되는 정보들은 IEEE 802.11 시스템의 정의를 따를 수 있다. 또한, 앞서 설명한 각 필드들은 MAC 프레임에 포함될 수 있는 필드들의 예시에 해당하며, 이에 한정되지 않는다. 즉, 앞서 설명한 각 필드가 다른 필드로 대체되거나 추가적인 필드가 더 포함될 수 있으며, 모든 필드가 필수적으로 포함되지 않을 수도 있다.
링크 셋업 절차(Link Setup Procedure)
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 절차를 설명하기 위한 도면이다.
STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하기 위한 스캐닝(Scanning) 절차, 인증(authentication) 절차, 연계(association) 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 절차를 세션 개시 절차, 세션 셋업 절차라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 절차의 스캐닝, 인증, 연계 절차를 통칭하여 연계 절차라고 칭할 수도 있다.
WLAN에서 스캐닝 절차는 수동적 스캐닝(passive scanning) 절차와 능동적 스캐닝(active scanning) 절차가 있다.
도 10(a)는 수동적 스캐닝(passive scanning)에 따른 링크 셋업(link setup) 절차를 예시하고, 도 10(b)는 능동적 스캐닝(active scanning)에 따른 링크 셋업(link setup) 절차를 예시한다.
도 10(a)와 같이 수동적 스캐닝 절차는 AP가 주기적으로 브로드캐스트하는 비콘 프레임(beacon frame)을 통하여 수행된다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 non-AP STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로(예를 들어, 100msec 간격) 브로드캐스트된다. 비콘 프레임에는 현재의 네트워크에 대한 정보(예를 들어, BSS에 대한 정보)가 실려 있다.
네트워크에 대한 정보를 얻기 위하여 non-AP STA은 수동적으로 채널들을 옮기면서 비콘 프레임의 수신을 기다린다. 비콘 프레임을 수신한 non-AP STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 네트워크에 대한 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다. non-AP STA이 비콘 프레임을 수신하여 네트워크에 대한 정보를 획득함으로써 해당 채널에서의 스캐닝 절차가 완료된다.
이와 같이, 수동적 스캐닝 절차는 non-AP STA이 다른 프레임을 전송할 필요 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 절차가 완료되므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 다만, 비콘 프레임의 전송 주기에 비례하여 non-AP STA의 스캐닝 수행 시간이 늘어난다는 단점이 있다.
반면, 도 10(b)와 같은 능동적 스캐닝 절차는 non-AP STA이 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위하여 능동적으로 채널들을 옮기면서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트함으로써, 이를 수신한 모든 AP로부터 네트워크 정보를 요구한다.
프로브 요청 프레임을 수신한 응답자(responder)는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤(random) 시간 동안 기다린 후 프로브 응답 프레임(probe response frame)에 네트워크 정보를 실어 해당 non-AP STA에게 전송한다. 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 네트워크 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝을 수행할 수 있다. non-AP STA이 프로브 응답 프레임을 수신하여 네트워크 정보를 획득함으로써 스캐닝 절차가 완료된다.
능동적 스캐닝 절차는 수동적 스캐닝 절차에 비하여 상대적으로 빠른 시간 동안 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점이 있다. 그러나 추가적인 프레임 시퀀스(frame sequence)가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가하게 된다.
스캐닝 절차를 완료한 non-AP STA은 자신만의 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 해당 AP와 인증(authentication) 절차를 수행한다.
인증 절차는 non-AP STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하는 과정과 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 non-AP STA에게 전송하는 과정, 즉 2-way 핸드쉐이킹(handshaking)으로 수행된다.
인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
non-AP STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 non-AP STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 non-AP STA에게 제공할 수 있다.
인증 절차를 통해 non-AP STA과 AP는 서로에 대한 인증을 거친 후 연계(association)을 확립(establish)한다.
연계 과정은 non-AP STA이 연계 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하는 과정과 이에 응답하여 AP가 연계 응답 프레임(association response frame)을 non-AP STA에게 전송하는 과정, 즉 2-way 핸드쉐이킹(handshaking)으로 수행된다.
연계 요청 프레임은 non-AP STA의 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이를 기반으로 AP는 해당 non-AP STA에 대해 지원 가능 여부를 판단한다. 결정 후 AP는 연계 응답 프레임에 연계 요청에 대한 수락 여부와 그 이유, 자신이 지원 가능한 성능(Capability Information)에 대한 정보를 담아서 non-AP STA에게 전송한다.
연계 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연계 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS(Quality of Service) 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
앞서 기술한 연계 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들은 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
non-AP STA이 AP와 성공적으로 연계를 확립한 경우, 정상적인 송/수신이 이루어지게 된다. 반면, AP와 성공적으로 연계를 확립하지 못한 경우, 그 이유를 바탕으로 non-AP STA는 다시 연계 절차를 시도하거나 다른 AP로 연계를 시도할 수 있다.
매체 액세스 메커니즘
IEEE 802.11에서 통신은 공유된 무선 매체(shared wireless medium)에서 이루어지기 때문에 유선 채널(wired channel) 환경과는 근본적으로 다른 특징을 가진다.
유선 채널 환경에서는 CSMA/CD(carrier sense multiple access/collision detection) 기반으로 통신이 가능하다. 예를 들어 송신단에서 한번 시그널이 전송되면 채널 환경이 큰 변화가 없기 때문에 수신단까지 큰 신호 감쇄를 겪지 않고 전송이 된다. 이때 두 개 이상의 시그널이 충돌되면 감지(detection)가 가능했다. 이는 수신단에서 감지된 전력(power)이 순간적으로 송신단에서 전송한 전력보다 커지기 때문이다. 하지만, 무선 채널 환경은 다양한 요소들 (예를 들어, 거리에 따라 시그널의 감쇄가 크다거나 순간적으로 깊은 페이딩(deep fading)을 겪을 수 있음)이 채널에 영향을 주기 때문에 실제로 수신단에서 신호가 제대로 전송이 되었는지 혹은 충돌이 발생되었는지 송신단에서 정확히 캐리어 센싱(carrier sensing)을 할 수가 없다.
이에 따라, IEEE 802.11에 따른 WLAN 시스템에서, MAC의 기본 액세스 메커니즘으로서 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘을 도입하였다. CAMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(DCF: Distributed Coordination Function)이라고도 불리는데, 기본적으로 “listen before talk” 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘에 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간 구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space)) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행한다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고, 이미 여러 STA들이 해당 매체를 사용하기 위해 대기하고 있다는 가정하에 DIFS에 추가적으로 매체 액세스를 위한 지연 시간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period)) 동안 더 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다.
임의 백오프 주기를 적용함으로써, 프레임을 전송하기 위한 여러 STA들이 존재한다고 가정할 때 여러 STA들은 확률적으로 다른 백오프 주기 값을 가지게 되어 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 지점 조정 기능(PCF: Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 수행하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(CP: Contention Period)와 비경쟁 주기(CFP: Contention Free Period) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 임의 백오프 주기와 프레임 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
특정 매체가 점유(occupy 또는 busy) 상태에서 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트(random backoff count)를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간(slot time)만큼 대기한 후에 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 경쟁 윈도우(CW: Contention Window) 범위에서 균일 분포(uniform distribution)한 값 중 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기 값으로 CWmin이 주어지지만, 전송이 실패된 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, …)로 설정되는 것이 바람직하다.
임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하고, 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유 상태로 모니터링되면 카운트 다운을 중단하고 대기하게 되며, 매체가 유휴 상태가 되면 카운트 다운을 재개한다.
도 11의 예시에서 STA 3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA 3은 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다.
한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA 1, STA 2 및 STA 5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴 상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운한다.
도 11의 예시에서는 STA 2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA 1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타난다. 즉, STA 2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA 5의 잔여 백오프 시간은 STA 1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다.
STA 1 및 STA 5는 STA 2가 매체를 점유하는 동안에 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA 2의 매체 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA 1 및 STA 5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에서 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA 5의 잔여 백오프 시간이 STA 1보다 짧았으므로 STA 5의 프레임 전송을 시작하게 된다.
한편, STA 2가 매체를 점유하는 동안에서 STA 4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이때, STA 4 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS 만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행한다.
도 11의 예시에서는 STA 5의 잔여 백오프 시간이 STA 4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우 STA 4와 STA 5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA 4와 STA 5 모두 ACK을 수신하지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA 4와 STA 5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행한다.
한편, STA 1은 STA 4와 STA 5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS 만큼 대기한 후에, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다.
가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, WLAN 시스템의 MAC은 네트워크 할당 벡터(NAV: Network Allocation Vector)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간 동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 지속 기간(duration) 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 12(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
도 12(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
앞서 도 12과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다.
RTS 프레임 및 CTS 프레임은 실질적인 데이터 프레임 전송 및 수신 확인 응답(ACK)이 지원될 경우 ACK 프레임이 송수신 되는데 필요한 무선 매체가 접근 예약된 시간적인 구간을 지시하는 정보를 포함한다. 프레임을 전송하고자 하는 AP 및/또는 STA으로부터 전송된 RTS 프레임을 수신하거나, 프레임 전송 대상 STA으로부터 전송된 CTS 프레임을 수신한 다른 STA은 RTS/CTS 프레임에 포함되어 있는 정보가 지시하는 시간적인 구간 동안 매체에 접근하지 않도록 설정될 수 있다. 이는 시간 구간 동안 NAV가 설정됨을 통하여 구현될 수 있다.
도 13(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
도 13(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
HE 시스템
이하에서는 차세대 WLAN 시스템에 대해 설명한다. 차세대 WLAN 시스템은 차세대 WIFI 시스템으로서, 이러한 차세대 WIFI 시스템의 일 실시예로서 IEEE 802.11ax를 예로서 설명할 수도 있다. 본 명세서에서 이하의 차세대 WLAN 시스템을 HE(High Efficiency) 시스템이라고 명칭하고, 이 시스템의 프레임, PPDU 등을 HE 프레임, HE PPDU, HE-SIG 필드, HE-STF 및 HE-LTF 등으로 지칭할 수 있다.
HE 시스템에 대해 이하에서 추가로 기술하지 않는 내용에 대해서는 상술한VHT 시스템과 같은 기존의 WLAN 시스템에 대한 설명이 적용될 수 있다. 예를 들면, HE-SIG A 필드, HE-STF, HE-LTF 및 HE-SIG-B 필드에 대해서 상술한 VHT-SIG A 필드, VHT-STF, VHT-LTF 및 HE-SIG-B 필드에 대한 설명이 적용될 수 있다. 제안되는 HE 시스템의 HE 프레임 및 프리앰블 등은 다만 다른 무선 통신 또는 셀룰러 시스템에도 사용될 수 있는 것이다. HE STA는 상술한 바와 같이 non-AP STA 또는 AP STA이 될 수 있다. 이하의 명세서에서 STA라고 지칭하더라도, 이러한 STA 장치는 HE STA 장치를 나타낼 수도 있다.
HE-SIG A 필드는 PPDU를 수신하는 STA들에게 공통으로 전송되는 공용 제어 정보를 포함할 수 있다. HE-SIG A 필드는 1개 내지 3개의 OFDM 심볼에서 전송될 수 있다. HE-SIG A 필드는 20MHz 단위로 복사되어 동일한 정보를 포함한다. 또한, HE-SIG-A 필드는 시스템의 전체 대역폭 정보를 알려준다. 실시예로서, HE-SIG A 필드는 대역폭(Bandwidth) 정보, 그룹 식별자(Group ID) 정보, 스트림 정보, 상향링크 지시(UL indiciation) 정보, 가드 인터벌 지시 정보, 할당(allocation information) 정보 및 전송 파워 정보를 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
HE-SIG B 필드는 각 STA이 자신의 데이터(예를 들어, PSDU)를 수신하기 위하여 요구되는 사용자 특정(user-specific) 정보를 포함할 수 있다. HE-SIG B 필드는 하나 또는 두 개의 OFDM 심볼에서 전송될 수 있다. 예를 들어, HE-SIG B 필드는 해당 PSDU의 변조 및 코딩 기법(MCS) 및 해당 PSDU의 길이에 관한 정보를 포함할 수 있다.
HE 시스템에서는 복수 또는 다수의 STA에게 동시에 더 많은 데이터를 송수신하기 위해 OFDMA 스킴을 사용할 수 있다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는 OFDM 디지털 변조 스킴의 다중-사용자 버전이다. OFDMA 스킴은 OFDM 스킴에 따른 다중 반송파 즉 부반송파를 한 사용자가 독점하는 것이 아니라 복수의 사용자가 부반송파의 부분 집합을 각각 할당받아 사용하는 방식을 나타낸다.
또한, HE 시스템에서는 에버리지 쓰루풋 보강(average throughput enhancement) 및 아웃도어의 강인한 송신(outdoor robust transmission)을 위해 기존의 WLAN 시스템에 비해 4배 더 큰 FFT 사이즈를 사용하고자 한다. 다만, 이 경우에도 기존 시스템과의 역 호환성을 유지하려면 프레임의 모든 부분에 대해 4x FFT 스킴을 사용할 수는 없으며, 프리앰블에서 레거시 부분을 포함한 일부분 이후에 대해서만 4x FFT를 적용하고자 한다.
4x FFT 스킴을 적용하는 경우, 4x FFT 스킴이 적용된 심볼의 심볼 주기는 4배가 된다. 이는 4x FFT 사이즈를 사용하는 경우, 전체 대역폭은 일정하게 사용하고 부반송파간의 간격(subcarrier spacing)을 1/4배로 사용하게 되는 경우에 대한 실시예로서, 부반송파 간의 간격이 1/4가 되므로 한 심볼의 주기는 4배가 되는 것이다. 또한, 4배 FFT 사이즈의 기준이 되는 1x FFT 사이즈는 VHT 시스템(IEEE 802.11ac)의 FFT 사이즈가 될 수 있다. 따라서 4배 FFT 사이즈의 기준이 되는 1x FFT 사이즈는 프레임의 레거시 프리앰블 부분(L-STF, L-LTF 및 L-SIG)의 FFT 사이즈에 해당할 수도 있다. 1x FFT에 대한 한 프리앰블의 주기는 IDFT/DFT 주기 3.2us와 가드 인터벌 심볼의 주기를 더한 주기로 나타낼 수 있으며, 긴 가드 인터벌 주기(Long GI symbol interval)의 경우 4us(3.2+0.8), 짧은 가드 인터벌 주기(short GI symbol interval)의 경우 3.6us(3.2+0,4)가 될 수 있다. 데이터 부분의 심볼 주기는 3.2us이므로 HE 시스템에서 4x FFT 스킴을 적용하면 한 심볼 주기는 12.8us가 될 수 있다. 또는, 데이터 부분의 심볼 주기는 IDFT/DFT 주기의 4배로 12.8us로 표현할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 HE PPDU 포맷들을 나타낸다.
HE 시스템에서 4x FFT를 사용하는 경우, 4x FFT 스킴은 프레임의 일부분 이후의 부분에 대해서만 적용할 수 있다. 이는 레거시 시스템과의 역 호환성을 유지하기 위함이다. 도 14는 프레임의 일부에 4x FFT 스킴을 사용하는 실시예들을 나타낸다.
도 14(a)의 실시예는 프레임의 HE-Sig A 필드까지 1x FFT 사이즈를 사용하고, 그 후의 부분은 4x FFT 스킴을 사용하는 경우를 나타낸다. 도 14(a)에서, HE PPDU 포맷은 12.8 us의 HE-SIG-A 필드, 각각 1 심볼의 HE-STF, HE-LTF, 및 HE-SIGB 필드를 포함할 수 있다. 4x FFT를 적용하는 경우 HE PPDU의 전송 대역이 각각 20MHz, 40MHz, 80MHz, 및 160MHz인 경우 각각 256 사이즈, 512 사이즈, 1024 사이즈, 및 2048 사이즈의 FFT가 프레임의 HE-STF 이후 부분에 적용될 수 있다. 이러한 경우 HE PPDU의 프리앰블의 길이는 8(L-STF)+8(L-LTF)+4(L-SIG)+12.8(HE-SIG-A)+16(HE-STF)+16(HE-LTF)+16(HE-SIG-B) = 80.8us 가 된다.
도 14(b)의 실시예는 프레임의 레거시 프리앰블(L-STF, L-LTF 및 L-SIG)까지 1x FFT 사이즈를 사용하고, 그 후의 부분은 4x FFT 스킴을 사용하는 경우를 나타낸다. 도 14(b)에서, 4x FFT를 적용하는 경우 HE PPDU의 전송 대역이 각각 20MHz, 40MHz, 80MHz, 및 160MHz인 경우 각각 256 사이즈, 512 사이즈, 1024 사이즈, 및 2048 사이즈의 FFT가 프레임의 HE-STF 이후 부분에 적용될 수 있다. 이러한 경우 HE PPDU의 프리앰블의 길이는 8(L-STF)+8(L-LTF)+4(L-SIG)+16(HE-SIG)+16(HE-STF)+16(HE-LTF) = 68us 가 된다.
도 14(c)의 실시예는 프레임의 레거시 프리앰블(L-STF, L-LTF 및 L-SIG)까지 1x FFT 사이즈를 사용하고, 그 후의 부분은 4x FFT 스킴을 사용하는 경우를 나타낸다. 도 14(b)에서, 4x FFT를 적용하는 경우 HE PPDU의 전송 대역이 각각 20MHz, 40MHz, 80MHz, 및 160MHz인 경우 각각 256 사이즈, 512 사이즈, 1024 사이즈, 및 2048 사이즈의 FFT가 프레임의 HE-STF 이후 부분에 적용될 수 있다. 이러한 경우 HE PPDU의 프리앰블의 길이는 8(L-STF)+8(L-LTF)+4(L-SIG)+16(HE-STF)+16(HE-SIGA) = 52us 가 된다.
싱글 스트림 전송의 경우, HE-LTF 또는 레퍼런스 신호는 프레임에 포함되지 않을 수 있고, HE-STF는 데이터 심볼에서 사용된 동일한 프리코더를 사용하여 프리코딩될 수도 있다.
상술한 바와 같이 4x FFT 스킴을 사용하면 시스템의 뉴머럴러지(Numerology)가 변경된다. 뉴머럴러지는 시스템에서 데이터의 처리 단위가 되는 숫자들을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 아래의 숫자들이 시스템 뉴머럴로지로 사용될 수 있다.
N_SD: 주파수 세그먼트 당 컴플렉스 데이터 넘버들의 수
N_SP: 주파수 세그먼트 당 파일럿 값들의 수
N_ST: 주파수 세그먼트 당 부반송파의 총 수
N_SR: 주파수 세그먼트 당 최고 데이터 부반송파 인덱스
N_SD는 다시 표현하면 심볼당 데이터 부반송파의 수로 나타낼 수 있으며, 이하에서 시스템 뉴머럴러지는 N_SD를 예로서 설명하도록 한다. 이하에서 특정 뉴머럴러지를 적용한다고 함은 특정 N_SD에 대해 사용된 시스템 구성을 적용하는 것을 나타내며, 예를 들면 특정 N_SD에 대한 인터리버를 사용하는 것을 의미할 수도 있다.
4x FFT를 사용하면 N_SD가 변경되므로 이에 따른 많은 시스템 구성의 수정/변경이 필요해질 수 있다. 예를 들면, 기존에 20MHz 대역 신호를 인터리빙하는 경우에 비해 4배 큰 인터리버가 필요해질 수 있는 것이다. 다만, 이러한 시스템 구성의 수정/변경을 최소화하기 위해 본 발명은 4x FFT를 사용하면서도 이미 포함된 시스템 구성을 사용하여 새로운 시스템 구성의 추가를 최소화하는 방법을 제안한다.
본 발명의 HE 시스템은 기존 WLAN 시스템과의 호환을 지원하므로, 기존 WLAN 프레임을 처리하기 위한 기본 시스템 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들면, HE STA는 레거시 시스템의 프레임을 처리하기 위해 기존 시스템의 인터리버 블록들을 포함할 수 있다. 실시예로서, 본 발명의 HE STA는 기존의 802.11 시스템의 인터리버들을 포함할 수 있으며, 이러한 인터리버들은 예를 들면 1MHz 인터리버는 IEEE 802.11ah 시스템의 인터리버에 해당하고, 20MHz 인터리버, 40MHz 인터리버 및 80MHz 인터리버는 802.11ac 시스템의 인터리버에 해당할 수 있다. 다만 20MHz 인터리버 및 40MHz 인터리버는 802.11n 시스템의 인터리버에 해당할 수도 있다. 이러한 인터리버들의 실시예 및 파라미터는 표 1에서 나타낸다.
이하의 표 1은 본 발명 실시예의 HE 시스템이 포함하는 인터리버들의 실시예 및 각 인터리버들의 파라미터를 나타낸다.
파라미터 1 MHz 20 MHz 40 MHz 80 MHz
N_COL 8 13 18 26
N_ROW 3×N_BPSCS 4×N_BPSCS 6×N_BPSCS 9×N_BPSCS
N_ROT(N_SS≤4) 2 11 29 58
N_ROT(N_SS＞4) 6 13 28
표 1은 행(row)으로 데이터를 기입(enter)하고 열(column)로 데이터를 읽어내는(read out)하는 인터리버로서, 각각 1MHz 대역용 인터리버, 20MHz 대역용 인터리버, 40MHz 대역용 인터리버 및 80MHz 대역용 인터리버에 대한 인터리빙 파라미터를 나타낸다. 표 1에서 N_COL은 인터리버의 열의 수를, N_ROW는 인터리버의 행의 수를, N_BPSCS는 스페이셜(spatial) 스트림 당 부반송파 당 코딩된 비트들의 수를, N_ROT는 주파수 로테이션 파라미터를, N_SS는 스페이셜 스트림의 수를 각각 나타낸다.
이하에서는 프레임에서 4x FFT를 사용하는 부분에 대해 상술한 인터리버들을 사용하여 인터리빙을 수행하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
1. 4배 FFT를 적용함에 따른 인터리빙 방법
(1) 제 1 옵션:
20MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 상술한 80MHz 인터리버를 사용한다. HE 시스템에서 4x FFT를 사용하면 FFT 사이즈는 256이 되고, 이는 VHT 시스템의 80MHz 대역 신호 전송 경우의 FFT 사이즈와 같다. 따라서 이 경우 STA는 표 1의 VHT 시스템의 80MHz 인터리버를 사용하여 인터리빙을 수행할 수 있다. 실시예로서 이 경우의 뉴머럴러지는 각각 N_SD = 234, N_SP = 8, N_ST = 242, N_SR = 122가 될 수 있다.
40MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 VHT 시스템의 160MHz의 뉴머럴러지를 사용할 수 있다. 즉, HE STA는 VHT 시스템에서와같이 세그먼트 파서(segment parser)를 사용하여 신호를 2개의 세그먼트로 분할하여 각각에 대해 80MHz 인터리버를 사용할 수 있다.
80MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 신호를 두 개의 세그먼트(40MHz 대역폭 프레임 2개)로 분할하고, 각각의 세그먼트는 상술한 40MHz 대역 신호의 처리 방법을 따를 수 있다. 즉, HE STA는 분할한 40MHz 신호를 다시 2개의 20MHz 신호로 분할하고, 분할된 20MHz 신호 각각에 대해 VHT 시스템의 80MHz 인터리버를 적용할 수 있다.
160MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 신호를 두 개의 세그먼트(80MHz 대역폭 프레임 2개)로 분할하고, 각각의 세그먼트는 상술한 80MHz 대역 신호의 처리 방법을 따를 수 있다.
(2) 제 2 옵션
20MHz 신호를 전송하는 경우, HE STA는 세그먼트 파서를 사용하여 20MHz 신호를 4개의 서브 블록들로 분할하고, 각 서브블록에 대해 IEEE 802.11ac (VHT) 또는 IEEE 802.11n (HT) 또는 IEEE 802.11a의 20MHz의 뉴머럴러지를 사용할 수 있다. 실시예로서, HE STA는 각 서브블록에 대해 표 1의 20MHz 인터리버를 적용할 수도 있다.
40MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 세그먼트 파서(segment parser)를 사용하여 신호를 2개의 세그먼트로 분할하여 각각에 대해 상술한 20MHz 신호의 프로세싱 방법을 적용할 수 있다.
80MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 세그먼트 파서(segment parser)를 사용하여 신호를 2개의 세그먼트로 분할하여 각각에 대해 상술한 40MHz 신호의 프로세싱 방법을 적용할 수 있다.
160MHz 대역 신호를 전송하는 경우, HE STA는 세그먼트 파서(segment parser)를 사용하여 신호를 2개의 세그먼트로 분할하여 각각에 대해 상술한 80MHz 신호의 프로세싱 방법을 적용할 수 있다.
상술한 제 1 옵션은 표 1의 80MHz 인터리버를 주로 사용하는 실시예이며, 상술한 제 2 옵션은 표 1의 20MHz 인터리버를 주로 사용하는 실시예이다.
2. 4배 FFT와 함께 OFDMA를 고려하는 경우
OFDMA를 사용하는 경우, STA는 대역폭을 복수의 서브블록으로 나누고, 적어도 하나의 서브 블록을 적어도 1개의 STA에게 할당하여 사용할 수 있다. STA DATA 및 채널 추정용 LTF 등은 적어도 하나의 서브블록에 포함될 수 있다.
일 실시예로서, 20MHz 대역을 최대 4 STA들에게 할당할 수 있다. 이러한 경우, 20MHz 대역을 4개의 서브블록들로 나누고, 적어도 하나의 서브블록을 STA에게 할당할 수 있다. STA에게 할당되는 연속한 서브블록들의 수에 따라서, HE STA는 연속하는 서브블록의 수가 1개인 경우 VHT의 20MHz (N_SD = 52), 2개인 경우 VHT의 40MHz (N_SD = 108), 4개인 경우 VHT의 80MHz (N_SD = 234)의 뉴머럴러지 즉 인터리버를 사용할 수 있다.
서브블록들은 연속되지 않은 복수의 서브블록을 할당하는 경우에도 최대한 연속하여 할당하도록 조정할 수 있다. 다시 말하면, STA는 가능하면 연속하는 2개 또는 4개의 연속하는 서브블록로 할당하고, 할당한 서브 블록들 안에서 인터리빙을 수행할 수 있다. 연속하는 서브블록들의 사이즈에 따라서, STA는 세그먼트 파싱을 수행하여 주파수 축에서 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 세그먼트 파싱은 VHT STA가 160MHz 또는 80MHz+80MHz 전송에서 사용하는 방법과 유사한 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
40MHz/80MHz/80+80MHz/160MHz에서도 상술한 방법으로 자원을 할당할 수 있다. 또한, STA는 최대로 할당하는 STA의 수를 4 또는 8 등으로 고정함으로써 HE-SIG의 복잡도 또는 오버헤드를 저감할 수 있다. 할당된 STA들은 연속된 자원-서브블록들을 할당하거나 2개 또는 4개로 묶은 서브블록들의 집합을 특정 패턴을 이용(permutation 또는 인터리빙 스킴 사용)하여 할당될 수도 있다.
업링크 데이터 송수신의 경우 STA는 타겟 STA들에 대해 항상 20MHz의 배수 단위 (즉, 20MHz, 40MHz, 80MHz, 80+80MHz, 160MHz)로 리소스를 할당할 수도 있다. 즉 상술한 실시예와 같이, STA는 연속된 서브밴드 4개, 8개, 16개, 16+16개, 32 개를 할당하지만, 이 경우 상술한 2개 또는 4개로 묶은 서브밴드들의 집합을 섞는 특정한 패턴은 적용하지 않을 수 있다. 이는, UL의 경우 DL과 달리 각 STA가 할당 받은 부분만 전송을 하므로, 기존 시스템과의 공존(coexistence)을 보장하려면, 기존의 전송 대역폭과 일치해야 레거시 STA들이 CCA 후 deferral을 할 수 있기 때문이다.
3. 서브블록의 할당 및 그에 따른 파일럿의 배치
STA는 20MHz 대역을 복수의 서브블록들로 분할하고, 분할된 서브블록들을 적어도 하나의 STA에게 할당할 수 있다. STA는 분할된 서브블록들에 파일럿 신호를 배치할 수 있다. 일 실시예로서, STA는 DL OFDMA의 커먼(common) 부분과 같이 파일럿을 배치할 수 있다. 다른 실시예로서, STA는 각 서브블록(서브밴드)의 대역폭 옵션에 따라서 상술한 VHT 시스템의 옵션과 동일하게 파일럿을 배치할 수 있다. 이 경우 각 서브블록의 뉴머럴러지(N_SD, N_SP, N_ST)는 VHT 시스템의 대역폭 옵션과 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들면, HE STA는 1개의 서브블록의 경우 VHT의 20MHz 뉴머럴러지를, 2개의 서브블록의 경우 40MHz 뉴머럴러지를, 4개 서브블록의 경우 VHT의 80MHz 뉴머럴러지를 사용할 수 있다. 이하에서 도면을 참조하여 이 실시예에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDMA 적용에 따른 서브블록 할당 방법을 나타낸다.
설명의 편의를 위해, 도 15는 HE STA가 20MHz의 리소스를 4개의 서브블록으로 분할하고, 분할된 서브블록들을 적어도 하나의 STA에게 할당하는 방법을 예로서 나타낸다.
도 15(a)에서와 같이, STA는 20MHz 대역을 4개의 서브블록으로 분할하고, 이중 상위 2개의 서브블록을 제 1 STA에게, 하위 2개의 서브블록을 제 2 STA에게 할당할 수 있다. 이 경우, STA는 제 1 STA에는 서브캐리어 인덱스 6~122를 할당하고, 이 중 117, 89, 75, 53, 39, 11번째 서브캐리어에 파일럿을 배치할 수 있다. 그리고 서브캐리어 인덱스 63, 64, 65에는 아무런 데이터도 전송되지 않고 비어서 전송될 수 있다. 하위 제 2 STA에게는 서브케리어 인덱스 (-6)~(-122)까지가 할당되고, 그 중에 -117, -89, -75, -53, -39, -11에 파일럿이 배치될 수 있다. 서브캐리어 인덱스 -63, -64, -65에는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 보낼 수 있다.
도 15(b)에서와 같이, STA는 20MHz 대역을 4개의 서브블록으로 분할하고, 이중 상위 2개의 서브블록을 제 1 STA에게, 하위 1개의 서브블록을 제 2 STA에게, 하위 1개의 서브블록을 제 3 STA에게 할당할 수 있다. 제 1 STA에는 서브케리어 인덱스 6~122까지가 할당되고, 이중 117, 89, 75, 53, 39, 11에 파일럿이 위치되며, 또한 서브캐리어 인덱스 63, 64, 65에는 아무런 데이터도 전송되지 않고 비워서 전송될 수 있다. 하위 첫 5MHz의 제 2 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-4)~(-60)까지가 할당되고, 그 중에 -53, -39, -25, -11번째 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -32에는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 보낼 수 있다. 하위 두번째 5MHz의 제 3 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-68)~(-124)까지가 할당되고, 그 중에 -75, -89, -103, -117번째 서브캐리어 인덱스에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다.
도 15(c)에서와 같이, STA는 20MHz 대역을 4개의 서브블록으로 분할하고, 이중 상위 1개의 서브블록을 제 1 STA에게, 하위 2개의 서브블록을 제 2 STA에게, 하위 1개의 서브블록을 제 3 STA에게 할당할 수 있다. 상위 5MHz의 제 1 STA에는 서브캐리어 인덱스 68~124까지 할당해 주고, 그 중에 117, 103, 89, 75에 pilot을 위치 시킨다. 또한 서브캐리어 인덱스 96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 중간 10MHz의 제 2 STA에는 서브캐리어 인덱스 -58~58까지 할당되고, 그 중에 53, 25, 11, -11, -25, -53에 파일럿이 배치될 수 있다. 서브캐리어 인덱스 1, 0, -1는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 하위 마지막 5MHz의 제 3 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-68)~(-124)까지가 할당되고, 그 중에 -75, -89, -103, -117의 서브캐리어 위치에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다.
도 15(d)에서와 같이, STA는 20MHz 대역을 4개의 서브블록으로 분할하고, 이중 상위 1개의 서브블록을 제 1 STA에게, 하위 1개의 서브블록을 제 2 STA에게, 하위 2개의 서브블록을 제 3 STA에게 할당할 수 있다. 상위 첫번째 5MHz의 제 1 STA에는 서브캐리어 인덱스 (68)~(124)까지가 할당되고, 그 중에 75, 89, 103, 117의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 서브캐리어 인덱스 96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 상위 두번째 5MHz의 제 2 STA에는 서브캐리어 인덱스 (4)~(60)까지가 할당되고, 그 중에 53, 39, 25, 11의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 서브캐리어 인덱스 32는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 하위 10MHz의 제 3 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-6)~(-122)까지가 할당되고, 그 중에 -117, -89, -75, -53, -39, -11의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -63, -64, -65는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다.
도 15(e)에서와 같이, STA는 20MHz 대역을 4개의 서브블록으로 분할하고, 4개의 서브블록 각각을 4 STA들에게 각각 할당할 수 있다. 상위 첫번째 5MHz의 STA에는 서브캐리어 인덱스 (68)~(124)까지가 할당되고, 그 중에 75, 89, 103, 117의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 상위 두번째 5MHz의 STA에는 서브캐리어 인덱스 (4)~(60)까지가 할당되고, 그 중에 53, 39, 25, 11의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 32는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 하위 첫 5MHz의 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-4)~(-60)까지가 할당되고, 그 중에 -53, -39, -25, -11의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -32는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다. 하위 두번째 5MHz의 STA에는 서브캐리어 인덱스 (-68)~(-124)까지가 할당되고, 그 중에 -75, -89, -103, -117의 서브캐리어에 파일럿이 배치될 수 있다. 또한 서브캐리어 인덱스 -96는 아무런 데이터도 전송하지 않고 비워서 전송될 수 있다.
4. OFDMA의 리소스 할당(allocation) 방법
이하에서는, 상술한 바과 같이 OFDMA를 사용하는 경우 복수의 STA들에 대해 리소스를 할당하는 방법에 대해 더욱 상세히 설명하도록 하다.
OFDMA를 사용하는 경우 STA는 단위 대역폭 내의 서브캐리어들을 복수의 서브그룹으로 분할하여 복수의 사용자 즉 STA에게 할당할 수 있다. 이러한 서브 그룹은 상술한 바와 같이 서브블록 단위로 구성될 수 있다. 그리고 서브블록을 구성하는 방법에 대해 아래에서 설명하도록 한다. OFDMA를 통한 자원할당의 주파수축의 단위를 이하에서 서브블록 또는 리소스 유닛이라고 지칭할 수 있다.
(1) 기설정된 리소스 유닛 사이즈를 사용하는 방법
서브블록 사이즈가 VHT 등의 기존 Wi-Fi 시스템의 리소소 유닛 사이즈에 해당하도록 시스템을 설계할 수 있다. 예를 들면, 파일럿을 포함하여 26톤, 56톤, 114톤, 242톤, 484톤 또는 14(또는 13)톤 단위로 서브블록을 구성할 수 있다. 이러한 톤단위로 서브블록을 구성하면, 기존의 Wi-Fi 시스템의 구조 즉 인코딩/인터리빙 구조를 사용할 수 있어, 추가되는 시스템 구성을 최소화할 수 있다.
다만, 이러한 경우 경우에 따라 다양한 수의 남은 톤들을 처리해야 할 수도 있다. 또한, 일부 서브블록들의 데이터 톤 사이즈는 6의 배수가 되지 않아 다양한 MCS를 지원하는 면에서 6톤들을 사용하는 이점을 취하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들면, MCS9는 56 톤 리소스 유닛의 경우 NSS(Number Spatial Streams)1,2,4,5,7 및 8에 대해서, 242 톤의 경우 NSS6에 대해서 그리고 484톤의 경우 NSS3에 대해서 사용될 수 없다. 또한, MCS6은 242 톤 리소스 유닛의 경우 NSS3 및 NSS7에 대해 사용될 수 없다. MCS9는 쓰루풋의 최대화를 지원하는데 있어 핵심적(crucial)이다.
(2) 최소 리소스 유닛 단위로 할당하는 방법
HE STA는 서브블록을 소정의 톤들을 포함하는 최소 분포(minimum granularity)로 구성하고, 이러한 서브블록의 정수배로 서브블록들을 할당할 수 있다. 파일럿들은 커먼/전용(common/dedicated) 사용 여부에 따라서 리소스 유닛 내에 포함되거나 그렇지 않을 수 있다. 이러한 방법을 사용하는 경우 양호한 최소 분포(minimum granularity)를 대부분의 데이터 유닛에게 플렉서블하게 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 주어진 대역폭에 대해 남은 톤들이 없이 다양한 트래픽 양 그리고 다양한 대역폭에 대해 쉬운 리소스 유닛 할당 및 스케줄링이 가능하다.
이 방법을 사용하는 경우, 확장성(scalability)로 인해 리소스 유닛의 확장이 매우 용이한 반면, 새로운 리소스 분포(granularity) 및 PHY 구조를 디자인해야 한다. 다만, 기존의 26톤 사이즈로 최소 리소스 유닛을 설정하는 경우, 기존의 PHY 디자인의 대부분을 사용할 수 있는 장점이 있다.
OFDMA로 서브캐리어를 할당하는 방법으로는 다이버시티 모드 및 밴드-셀렉션 모드를 사용할 수 있다. STA는 사용하는 할당 모드를 HE-SIG 필드에 1비트로 시그널링할 수 있다.
다이버시티 모드의 경우, 서브캐리어들은 분산된(distributed) 매너로 할당될 수 있다. 다시 말하면, STA는 복수의 리소스 유닛들을 비-연속(non-contiguous) 피지컬 리소스 유닛들로서 어싸인(assign)할 수 있다. 예를 들면, 각각 상이한 20MHz의 주파수 채널로 대상 STA들을 할당할 수 있으며, 이러한 경우 STA는 적절한 인터리버 파라미터와 함께 802.11 BCC 인터리버를 사용할 수 있다. 다이버시티 모드는 상이한 주파수 채널에 대해 간섭(interference) 레벨이 다른 다이나믹 간섭 환경에서 성능이 좋다.
밴드 셀렉션 모드의 경우, STA들은 최고의 성능을 보여주는 특정 밴드에 할당될 수 있다. 예를 들면, STA는 특정 STA에게 연속된 피지컬 리소스 유닛들을 어싸인할 수 있다. 이 경우에는 리소스 유닛들을 위한 추가적인 인터리버가 불필요할 수도 있다. 밴드 셀렉션 모드는 스태틱(static) 채널 환경에서 좋은 성능을 보여준다.
인터리버의 성능을 보강하기 위해, HE STA는 추가적인 프로세싱을 수행할 수 있다. 일 실시예로서, STA는 복수의 리소스 유닛들의 인코딩된 비트들을 세그먼트 파서를 사용하여 분산(distribute)하고, 분산된 비트들을 리소스 유닛 내에서 인터리빙할 수 있다. 다른 실시예로서, 리소스 유닛들의 수에 따라 다른 인터리버를 디자인하여 사용할 수도 있다. 또 다른 실시예로서, 리소스 유닛들의 특정 정수배에 해당하는 인터리버들을 구성하고, 그 정수배를 초과하는 리소스 유닛에 대해서는 리소스 유닛을 분할하여 인터리빙을 수행할 수 있다. 예를 들면, 서브블록의 1, 2, ...K 배에 해당하는 리소스 유닛들 각각에 대한 인터리버를 구성하고, 서브블록의 N배(N=M*K)인 리소스 유닛에 대해서는 리소스 유닛을 M개로 분할할 수 있다. M개의 K배 리소스 유닛들에 대해서는 K배 인터리버를 사용하거나, 상술한 바와 같이 세그만트 파서로 분산된 비트들을 K배 인터리버로 인터리빙할 수도 있다.
이하에서는 상술한 기설정된 리소스 유닛 사이즈를 사용하여 OFDMA의 리소스를 할당하는 방법에 추가로, 할당된 리소스를 인터리빙하는 방법에 대해 설명한다.
상술한 바와 같이, 13/14, 26, 56, 114, 242, 484 톤들의 단위로 서브캐리어를 할당할 수 있고, 이러한 경우 대역폭은 X*N(N=1, 2, 3, 4...)로 표현할 수 있다(X는 최소 리소스 유닛의 톤수).
일 실시예로서, 최소 리소스 유닛의 톤수가 14(또는 13)인 경우,
N=1이면 14(13) 톤 할당(allocation) 패턴을 사용하고,
N=2이면 26 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ah의 패턴)을 사용하고,
N=4이면 56 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 20MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=8이면 114 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 40MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=16이면 242 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 80MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=32이면 484 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 160MHz 뉴머럴러지)를 사용할 수 있다.
다른 실시예로서, 최소 리소스 유닛이 26톤인 경우,
N=1이면 26 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ah의 패턴)을 사용하고,
N=2이면 56 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 20MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=8이면 114 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 40MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=16이면 242 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 80MHz 뉴머럴러지)를 사용하고,
N=32이면 484 톤 할당 패턴(예를 들면, 802.11ac의 160MHz 뉴머럴러지)를 사용할 수 있다.
상술한 실시예들에서 802.11ah의 패턴 및 801.11ac의 각 주파수 대역에 대한 뉴머럴러지는 표 1에서 나타낸 인터리빙 파라미터 및 패턴을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 리소스 유닛이 26톤이면 표 1의 1MHz 인터리버를 사용하고, 56톤이면 20MHz 인터리버를 사용하고, 114톤이면 40MHz 인터리버를 사용하고, 242톤이면 80MHz 인터리버를 사용하고, 484톤이면 세그먼트 파싱을 수행하여 80MHz 인터리버 2개를 사용할 수 있다.
상술한 N=1, 2, 4, 8, 16 및 32인 경우 외에는 상술한 패턴들의 컴비네이션을 사용할 수 있다. 예를 들면 N=3인 경우는 N=1인 경우 및 N=2인 경우를 조합하고, N=5인 경우는 N=1인 경우와 N=4인 경우의 조합 또는 N=2와 N=3인 경우를 조합할 수 있다. 다시 말하면, N=1, 2, 4, 8, 16 및 32인 경우 외에는 N=1, 2, 4, 8, 16 및 32의 조합으로 세그먼트 파싱을 통해 리소스 유닛을 분할하여 위의 패턴들을 적용할 수 있다. N=7인 경우와 같이, 2개 초과의 할당이 필요한 N(예를 들면, N=7=1+2+4)은 사용하지 않을 수도 있다.
STA는 할당된 리소스 유닛을 적어도 2개의 파트들로 분할할 수 있으며, 각각 파트들은 상술한 톤수로 구성되며 적어도 하나의 파일럿을 포함할 수 있다. 예를 들면, 26, 56, 114, 242 톤의 리소스 유닛들을 각각 13, 28, 57, 121 톤의 서브-리소스 유닛 분할할 수 있다. 예를 들면, 리소스 유닛은 N=2인 경우 2개의 서브-리소스 유닛들(N=2의 반)로, N=3인 경우 3개의 서브-리소스 유닛들로((N=3)=(N=1)+2*(half of N=2)), N=4인 경우 2개의 서브-리소스 유닛들로((N=4)=2*(half of N=4)), N=5인 경우 3개의 서브-리소스 유닛들로((N=5)=(N=1)+2*(half of N=4)) 각각 분할될 수 있다.
이렇게 리소스 유닛을 서브-리소스 유닛들로 분할하는 경우, 802.11의 BCC 인터리버를 사용할 수 있다. 예를 들어, 총 8개 서브블록들로 구성되는 리소스 유닛(N=8)을 3개의 서브 리소스 유닛((N=2)+(N=4)+(N=2))으로 분할할 수 있다. 이 경우 STA는 먼저 리소스 유닛(n=8)을 반으로 분할하고(2*(half of N=2)+2*(half of N=4)+2*(half of N=2), 분할된 6개의 서브 리소스 유닛에 대해 아래 수학식 1 및 수학식 2 같이 각각 제 1 퍼뮤테이션(pertumation) 및 제 2 퍼뮤테이션을 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2015006834-appb-M000001
수학식 1에서, k=0,1,...,N_CBSSI-1이고, N은 서브-리소스 유닛들의 수를 나타낸다.
Figure PCTKR2015006834-appb-M000002
수학식 2에서, s=1이 될 수 있고, N_CBPSSI는 스페이셜 스트림 당 심볼당 코딩된 비트들의 수를 나타낸다.
수학식 1 및 수학식 2에서, N_COL 및 N_ROW는 최적화된 파라미터로서, 표 1의 값이 사용될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA 장치를 나타낸다.
도 16에서, STA 장치는 메모리(16010), 프로세서(16020) 및 RF 유닛(16030)을 포함할 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 STA 장치는 HE STA 장치로서, AP 또는 non-AP STA가 될 수 있다.
RF 유닛(16030)은 프로세서(16020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. RF 유닛(16030)은 프로세서로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송할 수 있다.
프로세서(16020)는 RF 유닛(16030)과 연결되어 IEEE 802.11 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(16030)는 상술한 도면 및 설명에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 TA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(16010)에 저장되고, 프로세서(16020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(16010)는 프로세서(16020)와 연결되어, 프로세서(16020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(16010)는 프로세서(16020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(16020)의 외부에 설치되어 프로세서(16020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
또한, STA 장치는 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 포함할 수 있다.
도 16의 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA 장치의 일부를 더 상세하게 나타낸다.
도 17에서, STA 장치는 FEC 인코더(17010), 인터리버(17020), 세그먼트 파서(17030), 매퍼(mapper; 17040), IDFT 유닛(17050) 및 아날로그/RF 유닛(17060)을 포함한다. 도 17에서 FEC 인코더(17010), 인터리버(17020), 세그먼트 파서(17030), 매퍼(mapper; 17040), IDFT 유닛(17050)는 도 16의 프로세서(16020)에 포함될 수 있으며, 아날로그/RF 유닛(17060)은 도 16의 RF 유닛(16030)에 해당될 수 있다. 도 17의 STA 장치는 상술한 HE STA의 동작을 수행할 수 있다.
FEC(Forward Error Correction) 인코더(17010)는 데이터 비트를 정해진 부호화 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터 비트를 출력할 수 있다. 여기서, FEC 인코더(17010)는 에러 정정 코드로서, 컨볼루셔널 인코더(Convolutional encoder), 터보 인코더(Turbo encoder) 또는 LDPC(Low Density Parity Check encoder) 등으로 구현될 수 있다. FEC 인코더(17010)는 컨볼루셔널 인코더로서 BCC(Binary Convolutional Code) 인코딩을 수행할 수 있다.
세그먼트 파서(17020)는 수신 데이터를 복수의 주파수 서브블록으로 분할하여 출력할 수 있다. 실시예로서, 세그먼트 파서(17020)는 160MHz 대역폭의 입력 데이터를 2개의 80MHz 대역폭의 서브블록들로 분할하여 출력할 수 있다. 세그먼트 파서(17020)는 상술한 바와 같이 OFDMA 수행을 위해 할당된 리소스 유닛들을 특정 인터리빙 단위로 분할하는데 사용될 수도 있다. 다만, 데이터를 특정 인터리빙 단위로 분할할 필요가 없는 경우에 세그먼트 파서(17020)는 데이터를 바이패스할 수도 있다.
인터리버(17030)는 인코딩된 데이터에 대해 인터리빙을 수행할 수 있다. 인터리버(17030)는 FEC 인코더(17010)가 BCC 인코딩을 수행한 경우에만 동작하고, LDPC 인코딩을 수행한 경우에는 바이패스할 수도 있다. 인터리버(17030)는 복수의 인터리빙 블록을 포함할 수 있으며, 복수의 인터리빙 블록의 인터리빙 파라미터는 표 1에서 나타낸 바와 같다. 복수의 인터리빙 블록 각각은 서브 인터리버 또는 인터리버로 지칭될 수도 있다.
맵퍼(17040)는 성상도 매핑을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 맵퍼(17040)는 데이터 비트를 정해진 변조 방식에 따라 변조하여 변조 심볼(즉, 성상점(constellation point))을 출력할 수 있다. 즉, 부호화된 데이터 비트는 맵퍼(17040)에 의해 비트 블록으로 구분되고, 각 비트 블록은 진폭과 위상을 가지는 성상점(Constellation)에 따른 위치를 표현하는 변조 심볼들로 매될 수 있다. 맵퍼(3803)에서의 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quardrature Amplitude Modulation) 등이 사용될 수 있다.
IDFT 유닛(17050)는 데이터에 IDFT를 수행할 수 있다. 다시 말하면 IDFT 유닛(17050)은 맵퍼(17040)에서 출력되는 변조 심볼들에 대해 IFFT 또는 IDFT를 수행하여 시간 영역(time domain)의 OFDM 심볼을 출력할 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, IDFT 유닛(17050)은 전송 신호의 제 1 부분과 제 2 부분에 대해 다른 사이즈의 FFT를 적용할 수 있으며, 특히 제 2 부분은 제 1 부분의 4배 FFT가 적용될 수 있다. 이러한 경우 제 2 부분의 심볼 주기는 제 1 부분의 심볼 주기의 4배가 될 수 있다. 이는 4배의 IDFT/DFT 주기(period)로 나타낼 수도 있다.
아날로그/RF 유닛(17060)은 컴플렉스 베이스밴드 웨이브폼을 업-컨버팅하여 RF 신호를 전송할 수 있다. 다시 말하면, 아날로그/RF 유닛(17060)은 베이스밴드에서 처리된 데이터/신호를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 STA의 데이터 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
도 18의 순서도에 포함된 단계들은 도 17의 STA 장치 설명과 같이 수행된다. STA는 FEC 인코더를 사용하여 전송 데이터를 FEC 인코딩할 수 있다(18010). 그리고 STA는 인터리버를 사용하여 전송 데이터를 인터리빙할 수 있다(18020). 그리고 STA는 맵퍼를 사용하여 전송 데이터를 성상도 매핑할 수 있다(18030). 그리고 STA는 전송데이터를 IDFT 유닛을 사용하여 IDFT 또는 IFFT 프로세싱할 수 있다(18040). 그리고 STA는 아날로그/RF 유닛을 사용하여 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송할 수 있다(S18050). 도 18에서 도 17과 관련하여 상술한 설명은 중복하지 않는다. 다만 도 18에서 하는 설명이 도 17에도 당연히 적용될 수 있다.
본 명세서에서 상술한 바와 같이 STA는 신호의 제 1 부분 및 제 2 부분에 대해 각각 다른 FFT 사이즈를 적용하여 IDFT/IFFT를 수행할 수 있다. 신호의 제 1 부분 및 제 2 부분은 도 14와 관련하여 설명한 바와 같다. 예를 들면, 신호의 레거시 프리앰블 부분(L-STF, L-LTF, L-SIG)이 신호의 제 1 부분에 포함되고, 데이터 부분이 신호의 제 2 부분에 포함될 수 있다. 신호의 제 2 부분은 제 1 부분의 4배 FFT 사이즈로 IDFT/IFFT가 수행될 수 있다. 이 경우 상술한 바와 같이 FFT 사이즈 증가로 서브캐리어의 스페이싱이 감소하여 심볼 주기가 증가하게 된다. 따라서 제 2 부분의 IDFT/DFT 주기 또는 심볼 주기는 제 1 부분의 IDFT/DFT 주기 또는 심볼 주기의 4배가 될 수 있다.
또한, 도 18에는 도시하지 않았지만 STA는 인터리빙에 앞서 세그먼트 파싱을 수행하여 인터리버 사이즈에 맞게 데이터를 분할할 수 있다. 각각의 신호 대역폭 및 OFDMA를 통한 서브블록 할당에 따른 데이터의 분할 및 인터리빙에 대해서는 본 명세서에서 상술한 바와 같다.
본 발명은 OFDMA를 통해 할당할 데이터의 단위를 복수의 리소스 유닛으로 설정한다. 예를 들면, STA는 26톤, 52톤, 114톤, 242톤, 484톤 단위로 리소스 유닛을 설정하고, 이러한 리소스 유닛 단위로 사용자/STA에게 서브캐리어를 할당할 수 있다. 이러한 경우 각 톤 단위에 대해 상술한 바와 같이 표 1에서 도시한 인터리버를 사용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 이해된다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 장치 및 방법 발명이 모두 언급되고, 장치 및 방법 발명 모두의 설명은 서로 보완하여 적용될 수 있다.
다양한 실시예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법은 IEEE 802.11 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템에서 STA(Station) 장치의 데이터 전송 방법에 있어서,
    전송 데이터를 FEC 인코딩하는 단계;
    상기 전송 데이터를 인터리빙하는 단계;
    상기 전송 데이터를 성상도 매핑하는 단계;
    상기 전송 데이터에 대해 IDFT를 수행하는 단계; 및
    상기 상기 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 전송 신호의 제 1 부분 및 상기 전송 신호의 제 2 부분에 대해 상이한 FFT 사이즈를 사용하여 IDFT를 수행되며,
    상기 전송 신호의 제 2 부분은 적어도 하나의 리소스 유닛 단위로 적어도 하나의 STA에게 할당되는, 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 신호의 제 1 부분은 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Traning Field) 및 L-SIG(Legacy Signaling) 필드를 포함하고, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 데이터 부분을 포함하는, 데이터 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송 신호의 상기 제 2 부분의 IDFT/DFT 주기(period)는 상기 전송 신호의 상기 제 1 부분의 IDFT/DFT 주기(period)의 4배인, 데이터 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 26톤의 제 1 리소스 유닛을 포함하며, 상기 26톤의 상기 제 1 리소스 유닛은 1MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙되는, 데이터 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 52톤의 제 2 리소스 유닛을 포함하며, 상기 52톤의 상기 제 2 리소스 유닛은 20MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙되는, 데이터 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 114톤의 제 3 리소스 유닛을 포함하며, 상기 114톤의 상기 제 3 리소스 유닛은 40MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙되는, 데이터 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 242톤의 제 4 리소스 유닛을 포함하며, 상기 242톤의 상기 제 4 리소스 유닛은 80MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙되는, 데이터 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 484톤의 제 5 리소스 유닛을 포함하며, 상기 484톤의 상기 제 5 리소스 유닛은 상기 80MHz 대역용 인터리빙 스킴을 사용하여 인터리빙되는, 데이터 전송 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송 신호의 제 2 부분의 심볼 당 심볼 인터벌은 상기 제 1 부분의 심볼당 심볼 인터벌의 4배인, 데이터 전송 방법.
  10. WLAN(Wireless Local Area Nework) 시스템의 STA(Station) 장치에 있어서,
    전송 데이터를 FEC 인코딩하는 FEC 인코더,
    상기 전송 데이터를 인터리빙하는 인터리버,
    상기 전송 데이터를 성상도 매핑하는 매퍼,
    상기 전송 데이터에 대해 IDFT를 수행하는 IDFT 유닛 및
    상기 전송 데이터를 업컨버팅하여 전송 신호를 전송하는 아날로그/RF 유닛을 포함하며,
    상기 전송 신호의 제 1 부분 및 상기 전송 신호의 제 2 부분은 상이한 FFT 사이즈를 사용하여 IFFT가 수행되고,
    상기 전송 신호의 제 2 부분은 적어도 하나의 리소스 유닛 단위로 적어도 하나의 STA에게 할당되는, STA 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송 신호의 제 1 부분은 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Traning Field) 및 L-SIG(Legacy Signaling) 필드를 포함하고, 상기 전송 신호의 제 2 부분은 데이터 부분을 포함하는, STA 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송 신호의 제 2 부분의 IDFT/DFT 주기(period)는 상기 전송 신호의 제 1 부분의 IDFT/DFT 주기(period)의 4배인, STA 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 인터리버는 1MHz 대역용 제 1 인터리버, 20MHz 대역용 제 2 인터리버, 40MHz 대역용 제 3 인터리버, 80MHz 대역용 제 4 인터리버를 포함하는, STA 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 26톤의 제 1 리소스 유닛을 포함하며,STA 장치. 상기 26톤의 제 1 리소스 유닛은 상기 제 1 인터리버를 사용하여 인터리빙되는, STA 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리소스 유닛은 52톤의 제 2 리소스 유닛을 포함하며, 상기 52톤의 제 2 리소스 유닛은 상기 제 2 인터리버를 사용하여 인터리빙되는, STA 장치.
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