WO2016027937A1 - 액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2016027937A1
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김서욱
류기선
천진영
이욱봉
김정기
최진수
조한규
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엘지전자 주식회사
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to wireless communications, and more particularly, to a method and apparatus for performing active scanning in a wireless communication system.
  • Wi-Fi is a wireless local area network (WLAN) technology that allows wireless devices to connect to the Internet in the 2.4 GHz, 5 GHz, or 60 GHz frequency bands.
  • WLANs are based on the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard.
  • the IEEE 802.11n standard supports multiple antennas and provides up to 600 Mbit / s data rates.
  • a system supporting IEEE 802.11n is called a high throughput system.
  • IEEE 802.11ac primarily operates in the 5GHz band and provides data rates of 1Gbit / s and higher.
  • IEEE 802.11ac supports DL MU-MIMO (downlink multi-user multiple input multiple output).
  • a system supporting IEEE 802.11ac is called a Very High Throughput (VHT) system.
  • VHT Very High Throughput
  • IEEE 802.11ax is being developed as the next generation WLAN to cope with higher data rates and higher user loads.
  • the scope of IEEE 802.11ax includes: 1) enhancements to the 802.11 physical layer (PHY) and medium access control (MAC) layers, 2) improvement of spectral efficiency and area throughput, and 3) interference sources. May include performance improvement in an environment in which the network exists, a heterogeneous network environment, and an environment in which a high user load exists.
  • the existing IEEE 802.11 standard only supports orthogonal frequency division multiplexing (OFDM).
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • next-generation WLANs are considering supporting orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) with multi-user access.
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • One aspect of the present invention proposes a method and apparatus for performing active scanning that performs active scanning.
  • an STA receives a trigger frame including information on a probing period in which a probe request can be transmitted from an access point (AP);
  • An STA may include transmitting a probe request frame to the AP during the probing period.
  • a method for forming an active scanning and association is provided.
  • a signal field is provided that is transmitted and received when forming active scanning and association in a WLAN.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a PPDU format according to the prior art.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a HE PPDU format.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating another example of the HE PPDU format.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating another example of the HE PPDU format.
  • FIG. 6 shows an example of phase rotation for PPDU classification.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an active scanning process according to the prior art.
  • FIG. 9 is a diagram exemplarily illustrating an IEEE 802.11ax network environment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • FIG 11 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • FIG 12 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • FIG 13 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates an example of a format of a trigger frame according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating another example of a format of a trigger frame according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates an example of a format of a probe request frame according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates an example of a format of a probe response frame according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an association establishment process according to another aspect of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates an example of a format of a trigger frame for an association process.
  • 20 is a diagram illustrating another example of a format of a trigger frame for an association process.
  • 21 is a diagram illustrating an example of a format of an association request frame.
  • 22 is a diagram illustrating another example of a format of an association response frame.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a wireless device in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • a wireless local area network (WLAN) system conforming to the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11n standard is called a high throughput (HT) system, and a system according to the IEEE 802.11ac standard is called a VHT (Very High Throughput) system.
  • a WLAN system supporting orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) is called a high efficiency WLAN (HEW) system or a high efficiency (HE) system.
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • HEW high efficiency WLAN
  • HE high efficiency
  • the proposed WLAN system can operate in the band below 6GHz or in the 60GHz band.
  • the band below 6 GHz may include at least one of a 2.4 GHz band and a 5 GHz band.
  • a station may be called various names such as a wireless device, a mobile station (MS), a network interface device, and a wireless interface device.
  • the STA may include a non-AP STA or an AP unless separately distinguishing a function from an access point (AP).
  • AP access point
  • the STA When described in communication with a STA to an AP, the STA may be interpreted as a non-AP STA.
  • the STA may be a non-AP STA or an AP if it is described in STA-to-STA communication or otherwise requires a function of the AP.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 1 shows the structure of an infrastructure BSS (Basic Service Set) of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11.
  • BSS Basic Service Set
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 802.11
  • the WLAN system may include one or more infrastructure BSSs 100 and 105 (hereinafter, BSS).
  • BSSs 100 and 105 are a set of APs and STAs such as an access point 125 and a STA1 (station 100-1) capable of successfully synchronizing and communicating with each other, and do not indicate a specific area.
  • the BSS 105 may include one or more joinable STAs 105-1 and 105-2 to one AP 130.
  • the BSS may include at least one STA, APs 125 and 130 that provide a distribution service, and a distribution system DS that connects a plurality of APs.
  • the distributed system 110 may connect several BSSs 100 and 105 to implement an extended service set (ESS) 140 which is an extended service set.
  • ESS 140 may be used as a term indicating one network in which one or several APs 125 and 230 are connected through the distributed system 110.
  • APs included in one ESS 140 may have the same service set identification (SSID).
  • the portal 120 may serve as a bridge that connects the WLAN network (IEEE 802.11) with another network (eg, 802.X).
  • a network between the APs 125 and 130 and a network between the APs 125 and 130 and the STAs 100-1, 105-1 and 105-2 may be implemented. However, it may be possible to perform communication by setting up a network even between STAs without the APs 125 and 130.
  • a network that performs communication by establishing a network even between STAs without APs 125 and 130 is defined as an ad-hoc network or an independent basic service set (BSS).
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an IBSS.
  • the IBSS is a BSS operating in an ad-hoc mode. Since IBSS does not contain an AP, there is no centralized management entity. That is, in the IBSS, the STAs 150-1, 150-2, 150-3, 155-4, and 155-5 are managed in a distributed manner. In the IBSS, all STAs 150-1, 150-2, 150-3, 155-4, and 155-5 may be mobile STAs, and access to a distributed system is not allowed, thus making a self-contained network. network).
  • the data (or frame) transmitted from the AP to the STA is downlink data (or downlink frame), and the data (or frame) transmitted from the STA to the AP is uplink data (or uplink frame).
  • the transmission from the AP to the STA may be expressed in terms of downlink transmission and the transmission from the STA to the AP in terms of uplink transmission.
  • the Physical Layer Protocol Data Unit is a data block generated in a physical (PHY) layer in the IEEE 802.11 standard.
  • the topmost PPDU format of FIG. 2 publishes for a non-HT (high throughput) PPDU (physical layer convergence procedure) protocol data unit (PLCP) format supporting IEEE 802.11a / g.
  • the non-HT PPDU format may also be expressed in terms of legacy PPDU format.
  • the non-HT PPDU format includes a legacy-short training field (L-STF) 300, a legacy-long training field (L-LTF) 320, a legacy signal field (L-SIG) 340, and data 350. It may include.
  • the L-STF 300 may include a short training orthogonal frequency division multiplexing symbol.
  • the L-STF 300 may be used for frame detection, automatic gain control (AGC), diversity detection, and coarse frequency / time synchronization.
  • AGC automatic gain control
  • the L-LTF 320 may include a long training orthogonal frequency division multiplexing symbol. L-LTF 320 may be used for fine frequency / time synchronization and channel prediction.
  • the L-SIG 340 may be used to transmit control information.
  • the L-SIG 340 may include information about a data rate and a data length.
  • the data 360 may include a service field as a payload, a scrambled scrambled PLCP service data unit (PSDU), tail bits, and padding bits.
  • PSDU scrambled scrambled PLCP service data unit
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a high throughput (DU) PPDU format.
  • the HT PPDU format of FIG. 2 represents an HT mixed format PPDU (HT-mixed format PPDU) for supporting both IEEE 802.11n and IEEE 802.11a / g.
  • the HT mixed format PPDU may further include an HT-SIG 400, an HT-STF 420, and an HT-LTF 440 in addition to the non-HT PPDU format.
  • the HT-SIG 400 may include information for interpreting the HT mixed format PPDU.
  • the HT-SIG 400 may include a modulation and coding scheme (MCS), PSDU length information, and space time block coding (STBC) information.
  • MCS modulation and coding scheme
  • STBC space time block coding
  • the HT-STF 420 may be used for improving AGC performance, timing synchronization, and frequency synchronization.
  • the total length of the HT-STF 420 is 4 us, which is the same as that of the L-STF, but the cyclic delay values may be different.
  • the HT-LTF 440 may be used for multiple input multiple output (MIMO) channel estimation and fine carrier frequency offset (CFO) estimation. Since the STA supporting IEEE 802.11n needs to estimate the channel by the number of space time streams (or spatial streams), the number of HT-LTFs 440 may increase according to the number of space time streams. Can be.
  • MIMO multiple input multiple output
  • CFO fine carrier frequency offset
  • VHT very high throughput
  • the VHT PPDU format may include L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTFs, VHT-SIG-B and data.
  • the L-STF field, L-LTF field, and L-SIG field are fields included in the non-HT PPDU format as described above.
  • the remaining VHT-SIG-A 500, VHT-STF 520, VHT-LTF 540 and VHT-SIG-B 560 may be included only in the VHT PPDU format.
  • the VHT-SIG-A 500 may include information for interpreting the VHT PPDU format.
  • the VHT-SIG-A 500 may include VHT-SIG-A1 and VHT-SIG-A2.
  • VHT-SIG-A1 is used for bandwidth information of a channel to be used, whether space time block coding is applied, a group identifier for indicating a group used for transmission of STAs grouped in multi-user (MIMO), and used. Information on the number of streams may be included.
  • the VHT-SIG-A2 provides information on whether to use a short guard interval (GI), forward error correction (FEC) information, information on a modulation and coding scheme (MCS) for a single user, and multiple users.
  • GI short guard interval
  • FEC forward error correction
  • MCS modulation and coding scheme
  • the VHT-STF 520 may be used to improve automatic gain control estimation in a MIMO environment.
  • the VHT-LTF 540 is used to estimate the channel in the MIMO environment.
  • the VHT-SIG-B 560 may include information about each STA, that is, information about the length of the PSDU and the MCS, tail bits, and the like.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a high efficiency (HE) PPDU format.
  • the PPDU may be transmitted through at least one 20 MHz channel.
  • an example in which an 80 MHz band is allocated to one receiving STA is shown.
  • Each 20MHz channel may be allocated to different receiving STAs.
  • L-STF, L-LTF and L-SIG may be the same as L-STF, L-LTF and L-SIG of the VHT PPDU.
  • the L-STF, L-LTF, and L-SIG may be transmitted in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol generated based on 64 fast Fourier transform (FFT) points (or 64 subcarriers) in each 20 MHz channel.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the HE-SIGA may include common control information commonly received by an STA receiving a PPDU.
  • the HE-SIGA may be transmitted in two or three OFDM symbols.
  • the following table illustrates information included in the HE-SIGA.
  • the field name and the number of bits are examples only, and not all fields are necessary.
  • HE-STF may be used to improve AGC estimation in MIMO transmission.
  • HE-LTF may be used to estimate the MIMO channel.
  • the HE-SIGB may include user specific information required for each STA to receive its own data (ie, physical layer service data unit (PSDU)).
  • PSDU physical layer service data unit
  • the HE-SIGB may be transmitted in one or two OFDM symbols.
  • the HE-SIGB may include information about a length of the PSDU and a modulation and coding scheme (MCS) of the PSDU.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the L-STF, L-LTF, L-SIG, and HE-SIGA may be transmitted redundantly in units of 20 MHz channels. That is, when PPDUs are transmitted on four 20 MHz channels, L-STF, L-LTF, L-STG, and HE-SIGA are repeatedly transmitted every 20 MHz channels.
  • the FFT size per unit frequency can be further increased. For example, 256 FFT in a 20 MHz channel, 512 FFT in a 40 MHz channel, and 1024 FFT in an 80 MHz channel may be used. Increasing the FFT size reduces the OFDM subcarrier spacing, thereby increasing the number of OFDM subcarriers per unit frequency, but may increase the OFDM symbol time. To increase the efficiency, the GI length after the HE-STF may be set equal to the GI length of the HE-SIGA.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating another example of the HE PPDU format.
  • the FFT size per unit frequency can be further increased.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating another example of the HE PPDU format.
  • HE-SIGB is placed after HE-SIGA. Each 20MHz channel is assigned to different STAs (STA1, STA2, STA3, STA4).
  • the HE-SIGB contains information specific to each STA, but is encoded over the entire band. That is, the HE-SIGB can be received by all STAs. From HE-STF (or after HE-SIGB), the FFT size per unit frequency can be further increased.
  • legacy STAs supporting legacy IEEE 802.11a / g / n / ac cannot decode the corresponding PPDU.
  • the L-STF, L-LTF, and L-SIG are transmitted through a 64 FFT on a 20 MHz channel so that the existing STA can be received.
  • L-SIG occupies one OFDM symbol, one OFDM symbol time is 4us, and GI has 0.8us.
  • the HE-SIGA includes information necessary for the HE STA to decode the HE PPDU, but may be transmitted through a 64 FFT in a 20 MHz channel so that both the legacy STA and the HE STA can be received. This is for the HE STA to receive not only the HE PPDU but also the existing HT / VHT PPDU. At this time, it is necessary for the legacy STA and the HE STA to distinguish between the HE PPDU and the HT / VHT PPDU.
  • FIG. 6 shows an example of phase rotation for PPDU classification.
  • the phase of constellation for OFDM symbols transmitted after L-STF, L-LTF, and L-SIG is used.
  • OFDM symbol # 1 is the first OFDM symbol after L-SIG
  • OFDM symbol # 2 is the OFDM symbol following OFDM symbol # 1
  • OFDM symbol # 3 is the OFDM symbol following OFDM symbol # 2.
  • the constellation phases used for the 1st OFDM symbol and the 2nd OFDM symbol are the same.
  • Binary phase shift keying (BPSK) is used for both the 1st OFDM symbol and the 2nd OFDM symbol.
  • the phases used in the OFDM symbol # 1 and the OFDM symbol # 2 are the same, and are rotated 90 degrees counterclockwise.
  • a modulation method having a 90 degree rotated constellation is called quadrature binary phase shift keying (QBPSK).
  • the phase in OFDM symbol # 1 is not rotated, but the phase in OFDM symbol # 2 is rotated 90 degrees counterclockwise in the same way as the HT PPDU. Since the VHT-SIGA is transmitted after the L-SIG and the VHT-SIGA is transmitted in 2 OFDM symbols, OFDM symbol # 1 and OFDM symbol # 2 are used for transmission of the VHT-SIGA.
  • the HE-PPDU may use the phase of three OFDM symbols transmitted after the L-SIG.
  • the phases of OFDM symbol # 1 and OFDM symbol # 2 are not rotated, but the phase of OFDM symbol # 3 is rotated 90 degrees counterclockwise.
  • OFDM symbols # 1 and # 2 use BPSK modulation, and OFDM symbols # 3 use QBPSK modulation.
  • the HE-SIGA is transmitted after the L-SIG and the HE-SIGA is transmitted in 3 OFDM symbols, all of the OFDM symbols # 1 / # 2 / # 3 may be used for transmission of the HE-SIGA.
  • OBSS overlapped basic service set
  • a scanning procedure includes passive scanning and active scanning.
  • 7 and 8 illustrate a process of forming a scanning and association according to the prior art.
  • FIG. 7 illustrates the passive scanning process of FIG. 7 and FIG. 8 illustrates the active scanning process.
  • Passive scanning occurs through a beacon frame that the AP broadcasts periodically.
  • the AP of the WLAN broadcasts a beacon frame every 100 msec (S710), and the beacon frame includes information on the current network. That is, to obtain information about the network, the non-AP STA passively waits for reception of a beacon frame on the corresponding channel.
  • the non-AP STA which has received information about the network through the beacon frame, finishes scanning on the channel. Passive scanning is advantageous because the non-AP STA only needs to receive a beacon frame without transmitting another frame, thereby reducing the overall overhead.
  • the scanning execution time increases in proportion to the beacon frame period.
  • the non-AP STA selects a network according to its own criteria and forms an authentication with the corresponding AP.
  • the certification process consists of two-way handshaking. That is, when the non-AP STA transmits an authentication request frame to the AP (S720), the AP receives the STS to transmit an authentication response frame to the non-AP STA (S730). This holds true.
  • the non-AP STA and the AP may form an association after authenticating with each other.
  • the association process is also a two-step handshaking.
  • the non-AP STA transmits an association request frame to the AP (S740).
  • the transmitted association request frame includes information on capability of the non-AP STA. Based on this, the AP may determine whether support for the corresponding non-AP STA is possible. After determining whether the AP can support the non-AP STA, the AP includes an association response frame with information about whether the association request is accepted, the reason for the request, and the capability information that the AP can support. Send to STA.
  • the non-AP STA actively transmits a probe request frame through a corresponding channel (S810).
  • the AP After receiving the probe request frame, the AP waits for a random time to prevent a frame collision, and then transmits a probe response frame including network information in the probe request frame to the corresponding non-AP STA (S820). The scanning process is completed by the non-AP STA receiving the probe response frame obtaining network information. Active scanning has the advantage of being able to finish scanning in a relatively fast time. However, an additional frame sequence is required, which increases the overall network overhead.
  • the post-scanning authentication and association process is the same as steps S720 to S750 of FIG. 7, and redundant descriptions are omitted.
  • the association is normally formed, then normal transmission / reception is performed. If the association is not established, the non-AP STA may try to associate with another AP or associate with another AP based on the reason.
  • IEEE 802.11ax which is currently under development, is actively discussing OFDMA technology.
  • MU-OFDMA Mobile User OFDMA
  • the STA may transmit data in a bandwidth smaller than the existing minimum transmission bandwidth of 20 MHz.
  • the transmission power of the STA does not change, the transmission distance of data increases.
  • the minimum UL transmission bandwidth is limited to 20 MHz when transmitting data in single user OFDM (SU-OFDM)
  • the transmission distance may be shorter than when transmitting data in the MU-OFDMA scheme.
  • the association process can be performed only in the SU-OFDM scheme. If there is no mobility of the STA, UL transmission by the MU-OFDMA scheme is possible only after the association process by the SU-OFDM scheme. This means that even if the STA wants to perform UL transmission in the MU-OFDMA scheme, a substantial transmission distance increase effect cannot be obtained.
  • 9 is a diagram exemplarily illustrating an IEEE 802.11ax network environment according to the present invention.
  • AP, STA1, and STA2 are wireless devices to which IEEE 802.11ax is applied
  • STA3 and STA4 are wireless devices to which legacy methods are applied.
  • the AP Since the AP has a larger transmission power than the STA, it has a longer transmission distance than the STA in the same band.
  • STA1 / STA2 supports OFDMA, it is assumed that STA1 / STA2 uses a bandwidth smaller than the 20MHz bandwidth (eg, 5MHz bandwidth). Considering the same transmission power, STA1 / STA2 may have a longer transmission distance than STA3 / STA4 using 20MHz bandwidth.
  • STA1 is located at a distance that can receive data from the AP, but can not transmit in the 20 MHz bandwidth. This means that STA1 can perform passive scanning but cannot find AP through active scanning. This is because the probe request frame for active scanning in the existing 802.11 system supports only a minimum 20MHz bandwidth. However, if STA1 can send a probe request with a bandwidth smaller than the 20 MHz bandwidth, the probe request can reach the AP.
  • the present invention proposes a method for performing scanning and association at a distance greater than a distance that an STA can transmit in a 20 MHz bandwidth in IEEE 802.11ax.
  • 20 MHz is used as the first bandwidth
  • 5 MHz is exemplarily described with a bandwidth smaller than the first bandwidth.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • the AP may periodically transmit a trigger frame 1010 including information on a probing duration to the STA.
  • the probing period indicates a time at which the STA can transmit a probe request frame, and starts immediately after the AP transmits a trigger frame and is valid for the time specified in the trigger frame.
  • a STA that receives a trigger frame and which is not yet formed with an association, that is to receive network information of the corresponding AP, or a STA that wants to form an association may transmit a probe request frame 1020 during a probing period. As shown, STA 1 and STA 2 may transmit a probe request frame to the AP through contending. At this time, STA 1 and STA 2 transmit the probe request frame in a 5 MHz bandwidth, and thus can be transmitted to the AP.
  • the AP which normally receives the probe request frame, may transmit an ACK signal 1030 to the STA that transmits the probe request frame.
  • the AP transmits a probe response frame 1040 including network information to STAs that have transmitted the probe request frame during the probing period.
  • the AP may transmit a trigger frame or a probe response frame to the STA using the MU-OFDMA scheme or the MU-MIMO technique.
  • the STA may also transmit the probe request frame to the AP through the MU-OFDMA scheme.
  • FIG 11 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • Frames can be transmitted and received at specific intervals.
  • the specific interval may include a short interframe space (SIFS).
  • SIFS short interframe space
  • PIFS point coordination function interframe space
  • Each frame may have a specific spacing of different size.
  • the STA1 / STA2 may arbitrarily determine the transmission order, and then transmit the corresponding probe request frame to the AP every SIFS interval according to the determined transmission order. At this time, STA 1 and STA 2 transmit the probe request frame in a 5 MHz bandwidth, and thus can be transmitted to the AP. If two or more STAs simultaneously transmit probe request frames, collisions may occur. Even if a collision occurs, since the AP transmits an ACK only for the received probe request frame, the STA1 / ST2 may check whether the collision occurs with respect to the probe request.
  • FIG 12 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • the AP shows that the trigger frame is transmitted again after the PIFS.
  • FIG 13 illustrates another example of an active scanning process according to an aspect of the present invention.
  • STA1 and STA2 transmit a probe request frame to the AP through the MU-OFDMA scheme.
  • STA1 and STA2 may transmit a probe request frame on a subchannel (eg, 5MHz channel) within a wideband channel (eg, 20MHz channel) where a trigger frame is received.
  • the subchannel may be arbitrarily determined by STA1 and STA2 or may provide STA1 and STA2 with information for the AP to determine the subchannel.
  • the transmission sequence-based transmission of FIG. 11, and the MU-OFDMA-based transmission of FIG. 13 collisions occur very frequently when the number of STAs to transmit a probe request frame is very large. Transmission of the request frame may be delayed. Therefore, the trigger frame may include information for the STA to perform scanning.
  • the following table illustrates the fields included in the trigger frame. Field names are examples only. Not all fields are required, some fields may be omitted.
  • the scanning grant field may include scanning grant information regarding an identifier of an STA or STA set to which a probe request frame is transmitted.
  • the scanning grant field may include a section of an identifier (eg, MAC address) of the STA.
  • the STA may transmit a probe request frame if its identifier is one of the identifiers specified by the scanning grant field.
  • the scanning permission field may include information on a permission value or a permission interval. For example, suppose the value of the scanning permission field contains 7 and 15. The STA first selects a value between 0 and 15. If the selected value is in the range of 7 to 15, the STA may transmit a probe request frame.
  • the trigger frame may be replaced with an existing beacon frame or included in the beacon frame. Even after scanning according to the reception of the beacon frame, the terminal may transmit an intention expression for additional scanning information request or association request to the AP. At this time, the AP may transmit an additional beacon frame to the terminal at the request of the terminal, and information that may be included in the proposed trigger frame may be included in the beacon frame.
  • the trigger frame information may not be included in all beacon frames but may be included only in a beacon frame of a specific period (for example, every time a beacon frame is transmitted three times).
  • the beacon frame may inform information about the transmission of the trigger frame.
  • the beacon frame may provide the STA with information regarding a period and / or a transmission time point at which the trigger frame is transmitted.
  • FIG. 14 shows an example of a format of a trigger frame. This shows that a trigger frame is generated based on the PPDU of FIG. 5.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format.
  • the HE-SIG B may include information of the aforementioned trigger frame.
  • HE-STF and HE-LTF are shown to be omitted, but may not be omitted.
  • FIG. 15 shows another example of a format of a trigger frame. This shows that a trigger frame is generated based on the legacy PPDU format of FIG. 3.
  • the trigger frame is sent as a MAC frame.
  • the MAC payload may include the aforementioned trigger frame information.
  • 16 shows an example of a format of a probe request frame.
  • the probe request frame may additionally include an association intent in the existing information.
  • the association intent may indicate that the STA has previously received the beacon frame and already knows information about the network to request an association from the AP.
  • the AP may transmit a trigger frame for an association request frame without transmitting a probe response to the corresponding STA.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format. Therefore, since both the HE STA and the legacy STA can decode, the transmission opportunity (TXOP) of the probe request frame can be protected.
  • TXOP transmission opportunity
  • STA2, STA3, and STA4 near STA1 may protect the TXOP of STA1, STA2, STA3, and STA4 until this field is decoded and ACK is received.
  • the HE-SIG A may include the fields of Table 1 described above.
  • the MAC payload may include information about the probe request frame.
  • the terminal receiving the trigger frame may transmit an association request frame directly instead of the probe request frame. The process for this will be described later.
  • L-STF / L-LTF / L-SIG / HE-SIG A is transmitted in a 20 MHz bandwidth, and HE-STF and HE- LTF, MAC payload may be transmitted at a smaller bandwidth (eg, 5 MHz bandwidth).
  • FIG. 17 shows an example of a format of a probe response frame.
  • the probe response frame may include a temporary identifier field and / or a temporary flag field.
  • the temporary identifier information includes information on a temporary identifier temporarily assigned to each STA that has transmitted a probe request frame by the AP.
  • the temporary identifier may include a temporary AID (Association ID).
  • the temporary AID may be an AID which is previously reserved or not used among the assignable AIDs.
  • Information about this temporary identifier may be transmitted in an ACK for a probe request frame.
  • the temporary flag field indicates to each terminal whether the assigned identifier is a temporary identifier.
  • the temporary flag field may be transmitted in an ACK for a probe request frame according to a situation.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format. Accordingly, since both the HE STA and the legacy STA can decode, the TXOP of the probe response frame can be protected.
  • the HE-SIG A and HE-SIG B may depend on the configuration of the HE PPDU.
  • the MAC payload includes information of the probe response frame.
  • the probe response frame may be transmitted to the plurality of STAs in the MU-OFDMA scheme and may be transmitted on the plurality of subchannels.
  • probe responses for STA1 and STA2 are transmitted on two 10MHz subchannels divided over a total bandwidth of 20MHz.
  • a trigger frame for an association request frame may be transmitted to the terminal instead of the probe response frame. Detailed operation after this is described below.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an association establishment process according to an aspect of the present invention.
  • the AP previously assigned a temporary AID to the STA that wants to associate through active scanning.
  • the AP may allocate resource information using the temporary AID and transmit a trigger frame 1810 including the allocated resource information to the STA.
  • the trigger frame 1810 may include information about subchannel 1 for STA1 and subchannel 2 for STA2.
  • Each STA that receives the trigger frame transmits an association request frame 1820 to the AP using each allocated resource using the MU-OFDMA technique.
  • the STA1 transmits an association request frame to the AP through subchannel 1
  • the STA2 transmits an association request frame to the AP through subchannel 2.
  • the AP may transmit an association response frame 1830 to the terminals to inform the STA of the association result.
  • the STA may transmit an association request frame to the AP in a SU-OFDM manner.
  • the trigger frame 1810 for the association process may include resource allocation information and / or frame type information.
  • the resource allocation information indicates a resource (eg, subchannel, bandwidth) allocated to the STA corresponding to each temporary AID for MU-OFDMA.
  • the frame type information is information for distinguishing whether a transmitted trigger frame is a trigger frame transmitted to an unspecified terminal for active scanning, a trigger frame for association request, or a trigger frame for UL MU-MIMO or UL MU-OFDMA. .
  • FIG. 19 shows an example of a format of a trigger frame for an association process.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format.
  • the HE-SIG B may include information of the aforementioned trigger frame.
  • FIG. 20 shows another example of a format of a trigger frame for an association process. This shows that a trigger frame is generated based on the legacy PPDU format of FIG. 3.
  • the trigger frame is sent as a MAC frame.
  • the MAC payload may include information of the aforementioned trigger frame.
  • 21 is a diagram illustrating an example of a format of an association request frame.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format.
  • the MAC payload contains information about the association request frame.
  • Association request frame may be transmitted to the AP by the MU-OFDMA scheme.
  • L-STF / L-LTF / L-SIG / HE-SIG A can be transmitted in 20 MHz bandwidth, and HE-STF, HE-LTF and MAC payloads can be transmitted in smaller bandwidths (e.g. 5 MHz bandwidth). have.
  • 22 is a diagram illustrating an example of a format of an association response frame.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG are the same as those of the existing PPDU format.
  • HE-SIG A and HE-SIG B may depend on the configuration of the HE PPDU.
  • the MAC payload contains the information of the association response frame.
  • the association response frame may be transmitted to the plurality of STAs in the MU-OFDMA scheme and may be transmitted on the plurality of subchannels.
  • an association response for STA1 and STA2 is transmitted on two 10MHz subchannels divided over a total bandwidth of 20MHz.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a wireless device in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device 50 includes a processor 51, a memory 52, and an RF unit 53.
  • the wireless device may be an AP or a non-AP STA in the above-described embodiment.
  • the RF unit 53 is connected to the processor 51 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the processor 51 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the AP or non-AP STA may be implemented by the processor 51.
  • the memory 52 may be connected to the processor 51 to store instructions for implementing an operation of the processor 51.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

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Abstract

무선 통신 시스템에서 액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치가 제공된다. 무선 통신 시스템에서 액티브 스캐닝을 수행하는 방법은 STA(station)이 프로브 요청이 전송 가능한 프로빙 기간에 관한 정보를 포함하는 트리거 프레임을 AP(access point)로부터 수신하는 단계와 상기 STA이 상기 프로빙 기간 중 상기 AP로 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
와이파이(Wi-Fi)는 무선기기가 2.4GHz, 5GHz 또는 60GHz 주파수 대역에서 인터넷에 연결되도록 하는 WLAN(Wireless local area network) 기술이다. WLAN은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준을 기반으로 한다.
IEEE 802.11n 표준은 다중 안테나를 지원하고, 최대 600 Mbit/s 데이터 레이트를 제공한다. IEEE 802.11n을 지원하는 시스템을 HT(High Throughput) 시스템이라 한다.
IEEE 802.11ac 표준은 주로 5GHz 대역에서 동작하며, 1Gbit/s 이상의 데이터 레이트를 제공한다. IEEE 802.11ac는 DL MU-MIMO(downlink multi-user multiple input multiple output)을 지원한다. IEEE 802.11ac을 지원하는 시스템을 VHT(Very High Throughput) 시스템이라 한다.
보다 높은 데이터 레이트와 높은 사용자 부하에 대응하기 위한 차세대 WLAN으로 IEEE 802.11ax가 개발되고 있다. IEEE 802.11ax의 범위(scope)는 1) 802.11 PHY(physical) 계층과 MAC(medium access control) 계층의 향상, 2) 스펙트럼 효율성(spectrum efficiency)과 영역 쓰루풋(area throughput)의 향상, 3) 간섭 소스가 존재하는 환경, 밀집한 이종 네트워크(heterogeneous network) 환경 및 높은 사용자 부하가 존재하는 환경 등에서 성능 향상 등을 포함할 수 있다.
기존 IEEE 802.11 표준은 단지 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 만을 지원한다. 하지만, 차세대 WLAN은 다중 사용자 접속이 가능한 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)을 지원하는 것을 고려하고 있다.
OFDMA 환경에서 액티브 스캐닝 및 어소시에이션 형성을 위한 방법이 필요하다.
본 발명의 일 측면은 액티브 스캐닝을 수행하는 액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 액티브 스캐닝을 수행하는 방법은 STA(station)이 프로브 요청이 전송 가능한 프로빙 기간에 관한 정보를 포함하는 트리거 프레임을 AP(access point)로부터 수신하는 단계와 상기 STA이 상기 프로빙 기간 중 상기 AP로 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 무선랜에서 대역폭에 따라 전송 거리가 증가한 경우, 액티브 스캐닝 및 어소시에이션을 형성하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 무선랜에서 액티브 스캐닝 및 어소시에이션어 형성할 때 송수신되는 시그널 필드가 제공된다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 PPDU 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 3은 HE PPDU 포맷의 일 예를 나타낸 개념도이다.
도 4는 HE PPDU 포맷의 다른 예를 나타낸 개념도이다.
도 5는 HE PPDU 포맷의 또 다른 예를 나타낸 개념도이다.
도 6은 PPDU 구분을 위한 위상 회전의 일 예를 보여준다.
도 7은 종래 기술에 따른 패시브 스캐닝 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 종래 기술에 따른 액티브 스캐닝 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명이 고려하는 IEEE 802.11ax 네트워크 환경을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 또 다른예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 측면에 따른 트리거 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 측면에 따른 트리거 프레임의 포맷의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 프로브 요청 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 측면에 따른 프로브 응답 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 측면에 따른 어소시에이션 확립 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 19는 어소시에이션 과정을 위한 트리거 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
도 20은 어소시에이션 과정을 위한 트리거 프레임의 포맷의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 21은 어소시에이션 요청 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
도 22는 어소시에이션 응답 프레임의 포맷의 일른 예를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 기기를 나타낸 블록도이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11n 표준에 따르는 WLAN(wireless local area network) 시스템을 HT(High Throughput) 시스템이라고 하고, IEEE 802.11ac 표준에 따른 시스템을 VHT(Very High Throughput) 시스템이라고 한다. 이에 비교하여, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)을 지원하는 WLAN 시스템을 HEW(High Efficiency WLAN) 시스템 또는 HE(High Efficiency) 시스템이라고 한다. HEW 또는 HE 라는 명칭은, 기존(conventional) WLAN과의 구분을 위한 것일 뿐, 어떠한 제한이 있는 것은 아니다.
제안되는 WLAN 시스템은 6GHz 이하의 대역 또는 60GHz 대역에서 동작할 수 있다. 6GHz 이하의 대역은 2.4GHz 대역 및 5GHz 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
STA(station)은 무선기기, MS(mobile station), 네트워크 인터페이스 기기, 무선 인터페이스 기기 등 다양한 명칭으로 불릴 수 있다. STA은 별도로 AP(access point)와의 기능을 구분하지 않는 한, non-AP STA 또는 AP를 포함할 수 있다. STA 대 AP와의 통신으로 기술되면, STA는 non-AP STA으로 해석될 수 있다. STA 대 STA 통신으로 기술되거나, 별도로 AP의 기능이 필요하지 않는다면 STA는 non-AP STA 또는 AP 일 수 있다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1의 상단은 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11의 인프라스트럭쳐 BSS(Basic Service Set)의 구조를 나타낸다.
도 1의 상단을 참조하면, WLAN 시스템은 하나 또는 그 이상의 인프라스트럭쳐 BSS(100, 105)(이하, BSS)를 포함할 수 있다. BSS(100, 105)는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 AP(access point, 125) 및 STA1(Station, 100-1)과 같은 AP와 STA의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS(105)는 하나의 AP(130)에 하나 이상의 결합 가능한 STA(105-1, 105-2)을 포함할 수도 있다.
BSS는 적어도 하나의 STA, 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(125, 130) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS, 110)을 포함할 수 있다.
분산 시스템(110)는 여러 BSS(100, 105)를 연결하여 확장된 서비스 셋인 ESS(extended service set, 140)를 구현할 수 있다. ESS(140)는 하나 또는 여러 개의 AP(125, 230)가 분산 시스템(110)을 통해 연결되어 이루어진 하나의 네트워크를 지시하는 용어로 사용될 수 있다. 하나의 ESS(140)에 포함되는 AP는 동일한 SSID(service set identification)를 가질 수 있다.
포털(portal, 120)은 WLAN 네트워크(IEEE 802.11)와 다른 네트워크(예를 들어, 802.X)와의 연결을 수행하는 브리지 역할을 수행할 수 있다.
도 1의 상단과 같은 BSS에서는 AP(125, 130) 사이의 네트워크 및 AP(125, 130)와 STA(100-1, 105-1, 105-2) 사이의 네트워크가 구현될 수 있다. 하지만, AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 것도 가능할 수 있다. AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 네트워크를 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc network) 또는 독립 BSS(independent basic service set, IBSS)라고 정의한다.
도 1의 하단은 IBSS를 나타낸 개념도이다.
도 1의 하단을 참조하면, IBSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 즉, IBSS에서 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)들은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 AP에서 STA으로 전송되는 데이터(또는 프레임)를 하향링크 데이터(또는 하향링크 프레임), STA에서 AP로 전송되는 데이터(또는 프레임)를 상향링크 데이터(또는 상향링크 프레임)이라는 용어로 표현할 수 있다. 또한, AP에서 STA으로의 전송을 하향링크 전송, STA에서 AP로의 전송을 상향링크 전송이라는 용어로 표현할 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 PPDU 포맷을 나타낸 개념도이다. PPDU(Physical layer Protocol Data Unit)은 IEEE 802.11 표준에서 PHY(physical) 계층에서 생성되는 데이터 블록이다.
도 2의 가장 상단의 PPDU 포맷은 IEEE 802.11a/g을 지원하는 non-HT(high throughput) PPDU(PLCP(physical layer convergence procedure) protocol data unit) 포맷에 대해 게시한다. non-HT PPDU 포맷은 레거시 PPDU 포맷이라는 용어로도 표현될 수 있다.
non-HT PPDU 포맷은 L-STF(legacy-short training field)(300), L-LTF(legacy-long training field)(320), L-SIG(legacy SIGNAL field)(340) 및 데이터(350)를 포함할 수 있다.
L-STF(300)는 짧은 트레이닝 OFDM 심볼(short training orthogonal frequency division multiplexing symbol)을 포함할 수 있다. L-STF(300)는 프레임 탐지(frame detection), AGC(automatic gain control), 다이버시티 탐지(diversity detection), 대략적인 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization)을 위해 사용될 수 있다.
L-LTF(320)는 긴 트레이닝 OFDM 심볼(long training orthogonal frequency division multiplexing symbol)을 포함할 수 있다. L-LTF(320)는 정밀한 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization) 및 채널 예측을 위해 사용될 수 있다.
L-SIG(340)는 제어 정보를 전송하기 위해 사용될 수 있다. L-SIG(340)는 데이터 전송률(rate), 데이터 길이(length)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
데이터(360)는 페이로드(payload)로써 서비스 필드(SERVICE field), 스크램블링된 PSDU(scrambled PLCP service data unit), 테일 비트(tail bits), 패딩 비트(padding bits)를 포함할 수 있다.
도 2의 가운데는 HT(high throughput) PPDU 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 2의 HT PPDU 포맷은 IEEE 802.11n 및 IEEE 802.11a/g를 모두 지원하기 위한 HT 혼합 포맷 PPDU (HT-mixed format PPDU)을 나타낸다.
HT 혼합 포맷 PPDU는 non-HT PPDU 포맷에 추가적으로 HT-SIG(400), HT-STF(420), HT-LTF(440)를 더 포함할 수 있다.
HT-SIG(400)는 HT 혼합 포맷 PPDU를 해석하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, HT-SIG(400)는 MCS(modulation and coding scheme), PSDU 길이 정보, STBC(space time block coding) 정보 등을 포함할 수 있다.
HT-STF(420)는 AGC 성능의 향상, 타이밍 동기화 및 주파수 동기화를 위해 사용될 수 있다. HT-STF(420)의 전체 길이는 4us로 L-STF와 동일하나 순환 지연 값은 서로 다를 수 있다.
HT-LTF(440)는 MIMO(multiple input multiple output) 채널 추정과 미세 CFO(carrier frequency offset) 추정을 위해 사용될 수 있다. IEEE 802.11n을 지원하는 STA은 시공간 스트림(space time stream)(또는 공간 스트림(spatial stream))의 개수만큼 채널을 추정해야 하기 때문에 시공간 스트림의 수에 따라 HT-LTF(440)의 개수가 증가할 수 있다.
도 2의 하단은 VHT(very high throughput) PPDU 포맷을 나타낸 개념도이다.
VHT PPDU 포맷은 L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTFs, VHT-SIG-B 및 데이터를 포함할 수 있다.
L-STF 필드, L-LTF 필드 및 L-SIG 필드는 전술한 바와 같이 non-HT PPDU 포맷에 포함된 필드이다. 나머지 VHT-SIG-A(500), VHT-STF(520), VHT-LTF(540) 및 VHT-SIG-B(560)는 VHT PPDU 포맷에만 포함될 수 있다.
VHT-SIG-A(500)는 VHT PPDU 포맷을 해석하기 위한 정보를 포함할 수 있다. VHT-SIG-A(500)는 VHT-SIG-A1 및 VHT-SIG-A2를 포함할 수 있다. VHT-SIG-A1는 사용하는 채널의 대역폭 정보, 공간 시간 블록 코딩의 적용 여부, MU(multi-user)-MIMO에서 그룹핑된 STA들의 전송에 사용되는 그룹을 지시하는 그룹 ID(identifier) 및 사용되는 스트림의 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
VHT-SIG-A2는 짧은 가드 인터벌(guard interval, GI) 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 디코더(convolutional decoder)의 테일 비트(tail bit) 등을 포함할 수 있다.
VHT-STF(520)는 MIMO 환경에서 자동 이득 제어 추정(automatic gain control estimation)을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
VHT-LTF(540)는 MIMO 환경에서 채널을 추정하기 위하여 사용된다.
VHT-SIG-B(560)는 각 STA에 대한 정보, 즉 PSDU의 길이와 MCS에 관한 정보, 테일 비트 등을 포함할 수 있다.
도 3은 HE (High Efficiency) PPDU 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
이는 4개의 2OMHz 채널을 통해 총 80MHz 대역폭에서 전송되는 PPDU를 보여준다. PPDU는 적어도 하나의 20MHz 채널을 통해 전송될 수 있다. 여기서는, 80MHz 대역이 하나의 수신 STA에게 할당된 예를 보여준다. 20MHz 채널 각각이 서로 다른 수신 STA에게 할당될 수 있다.
L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 VHT PPDU의 L-STF, L-LTF 및 L-SIG과 동일할 수 있다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 각 20MHz 채널에서 64 FFT(fast Fourier transform) point(또는 64 subcarrier)를 기반으로 생성된 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌에서 전송될 수 있다.
HE-SIGA는 PPDU를 수신하는 STA이 공통적으로 수신하는 공용 제어 정보(common control information)을 포함할 수 있다. HE-SIGA는 2개 또는 3개 OFDM 심벌에서 전송될 수 있다.
다음 표는 HE-SIGA에 포함되는 정보를 예시한다. 필드명이나 비트 수는 예시에 불과하며, 모든 필드가 필수적인 것이 아니다.
표 1
Figure PCTKR2014012242-appb-T000001
HE-STF는 MIMO 전송에서 AGC 추정을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. HE-LTF는 MIMO 채널을 추정하는데 사용될 수 있다.
HE-SIGB는 각 STA이 자신의 데이터(즉, PSDU(physical layer service data unit))를 수신하기 위해 필요한 사용자 특정 정보를 포함할 수 있다. HE-SIGB는 1개 또는 2개 OFDM 심벌에서 전송될 수 있다. 예를 들어, HE-SIGB는 해당 PSDU의 길이, 해당 PSDU의 MCS(Modulation and Coding Scheme)에 관한 정보를 포함할 수 있다.
L-STF, L-LTF, L-SIG 및 HE-SIGA는 20MHz 채널 단위로 중복되어(duplicately) 전송될 수 있다. 즉, 4개의 20MHz 채널로 PPDU가 전송될 때, L-STF, L-LTF, L-STG 및 HE-SIGA는 20MHz 채널 마다 중복적으로 전송된다.
HE-STF 부터(또는 HE-SIGA 이후)는 단위 주파수당 FFT 크기가 더 증가될 수 있다. 예를 들어, 20MHz 채널에서 256 FFT, 40MHz 채널에서 512 FFT, 80MHz 채널에서 1024 FFT가 사용될 수 있다. FFT 크기를 늘리게 되면, OFDM 부반송파 간격(spacing)이 줄어 단위 주파수당 OFDM 부반송파 수가 증가 하지만 반대로 OFDM 심벌 시간(symbol time)이 증가될 수 있다. 효율성을 높이기 위해, HE-STF 이후의 GI 길이는 HE-SIGA의 GI 길이와 동일하게 설정할 수 있다.
도 4는 HE PPDU 포맷의 다른 예를 나타낸 개념도이다.
HE-SIGB가 HE-SIGA 다음에 배치되는 것을 제외하고, 도 2의 PPDU 포맷과 동일하다. HE-STF 부터(또는 HE-SIGB 이후)는 단위 주파수당 FFT 크기가 더 증가될 수 있다.
도 5는 HE PPDU 포맷의 또 다른 예를 나타낸 개념도이다.
HE-SIGB가 HE-SIGA 다음에 배치된다. 각 20MHz 채널은 서로 다른 STA(STA1, STA2, STA3, STA4)에게 할당된다. HE-SIGB는 각 STA에게 특정적인 정보를 포함하지만, 전 대역에 걸쳐서 인코딩된다. 즉, HE-SIGB는 모든 STA이 수신 가능하다. HE-STF 부터(또는 HE-SIGB 이후)는 단위 주파수당 FFT 크기가 더 증가될 수 있다.
한편, FFT 크기를 증가시키면, 기존 IEEE 802.11a/g/n/ac를 지원하는 레거시 STA은 해당 PPDU를 디코딩할 수 없다. 레거시 STA과 HE STA의 공존을 위해 L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존 STA이 수신 가능하도록 20MHz 채널에서 64 FFT을 통해 전송된다. 예를 들어, L-SIG 는 하나의 OFDM 심벌을 차지하고, 상기 하나의 OFDM 심벌 시간은 4us, GI는 0.8us 을 가진다.
HE-SIGA 는 HE STA이 HE PPDU를 디코딩하는데 필요한 정보를 포함하지만, 레거시 STA과 HE STA 모두 수신 가능하도록 20MHz 채널에서 64 FFT을 통해 전송될 수 있다. 이는 HE STA이 HE PPDU 뿐만 아니라 기존 HT/VHT PPDU를 수신할 수 있도록 하기 위함이다. 이때, 레거시 STA과 HE STA이 HE PPDU와 HT/VHT PPDU를 구분할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
도 6은 PPDU 구분을 위한 위상 회전의 일 예를 보여준다.
PPDU 구분을 위해, L-STF, L-LTF, L-SIG 이후에 전송되는 OFDM 심벌들에 대한 성상(constellation)의 위상을 이용한다.
OFDM 심벌#1은 L-SIG 이후 첫번째 OFDM 심벌이고, OFDM 심벌#2은 OFDM 심벌#1에 후속하는 OFDM 심벌이고, OFDM 심벌#3은 OFDM 심벌#2에 후속하는 OFDM 심벌이다.
non-HT PPDU에서는, 1st OFDM 심벌과 2nd OFDM 심벌에 사용되는 constellation의 위상이 동일하다. 1st OFDM 심벌과 2nd OFDM 심벌 모두 BPSK(binary phase shift keying)이 사용된다.
HT PPDU에서는, OFDM 심벌#1과 OFDM 심벌#2에 사용되는 성상의 위상이 동일하고, 반시계 방향으로 90도 회전된다. 90도 회전된 성상을 갖는 변조 방식을 QBPSK(quadrature binary phase shift keying)라 한다.
VHT PPDU에서는, OFDM 심벌#1에서의 위상은 회전되지 않지만, OFDM 심벌#2에서의 위상은 HT PPDU와 동일하게 반시계 방향으로 90도 회전된다. L-SIG 이후 VHT-SIGA가 전송되고, VHT-SIGA는 2 OFDM 심벌에서 전송되므로, OFDM 심벌#1과 OFDM 심벌#2은 VHT-SIGA의 전송에 사용된다.
HT/VHT PPDU와 구분을 위해, HE-PPDU에서는 L-SIG 이후에 전송되는 3개의 OFDM 심벌의 위상을 이용할 수 있다. OFDM 심벌#1과 OFDM 심벌#2의 위상은 회전되지 않지만, OFDM 심벌#3의 위상은 반시계 방향으로 90도 회전된다. OFDM 심벌#1 및 #2은 BPSK 변조를 사용하고, OFDM 심벌#3은 QBPSK 변조를 사용한다.
L-SIG 이후 HE-SIGA가 전송되고, HE-SIGA가 3 OFDM 심벌에서 전송된다면, OFDM 심벌#1/#2/#3 모두는 HE-SIGA의 전송에 사용된다고 할 수 있다.
기존의 WLAN 시스템에서 다중 채널의 운용은 하나의 STA에서 더 넓은 대역폭을 제공하는데 사용되었다. 그리고, 주채널(primary channel)의 CCA(clear channel assessment) 결과에 따라 부채널(secondary channel)의 사용 여부도 결정되었다. 이는 부채널이 OBSS(overlapped basic service set) 환경에서 사용되는 것을 고려한 것이다.
한편, WLAN에서 스캐닝 절차(scanning procedure)는 패시브 스캐닝(passive scanning)과 액티브 스캐닝(active scanning)가 존재한다. 도 7과 도 8은 종래 기술에 따른 스캐닝 및 어소시에이션 형성 과정을 도시한 도면이다.
도 7은의 패시브 스캐닝 과정을 설명하고 있고, 도 8은 액티브 스캐닝 과정을 설명하고 있다.
패시브 스캐닝은 AP가 주기적으로 브로드캐스팅 하는 비콘 프레임(beacon frame)을 통하여 이루어진다. 보통 WLAN의 AP는 비콘 프레임을 100 msec 마다 브로드캐스트하며(S710), 비콘 프레임은 현재의 네트워크에 대한 정보를 포함한다. 즉, 네트워크에 대한 정보를 얻기 위하여 non-AP STA은 수동적으로 해당 채널에서 비콘 프레임의 수신을 기다리게 된다.
비콘 프레임을 통해 네트워크에 대한 정보를 얻게 된 non-AP STA은 해당 채널에서의 스캐닝을 마치게 된다. 패시브 스캐닝은 non-AP STA이 다른 프레임의 전송 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 이루어지므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 그러나 비콘 프레임 주기에 비례하여 스캐닝 수행시간이 늘어난다는 단점이 있다.
스캐닝 과정을 마친 non-AP STA은 자신만의 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 해당 AP와 인증(authentication)을 맺는다. 인증 과정은 2 단계 핸드세이킹(2-way handshaking)으로 이루어 진다. 즉, non-AP STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP로 전송하면(S720), 이를 수신한 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 non-AP STA으로 전송함으로써(S730) 인증 과정이 성립된다.
인증 과정을 통하여 non-AP STA과 AP는 서로에 대한 인증을 거친 후 어소시에이션을 형성할 수 있다.
어소시에이션 과정 역시 2 단계 핸드세이킹으로 이루어 진다. 먼저 non-AP STA이 AP에게 어소시에이션 요청 프레임(association request frame)을 전송한다(S740). 전송된 어소시에이션 요청 프레임에는 non-AP STA의 성능에 관한 정보(Capability Information)가 담겨 있다. 이를 기반으로 AP는 해당 non-AP STA에 대해 지원 가능 여부를 판단할 수 있다. AP는 non-AP STA에 대해 지원 가능 여부를 결정한 후 어소시에이션 응답 프레임(association response frame)에 어소시에이션 요청의 대한 수락 여부와 그 이유, 자신이 지원 가능한 성능(Capability Information)에 대한 정보를 담아서 non-AP STA에게 전송한다.
도 8의 액티브 스캐닝은 non-AP STA이 능동적으로 해당 채널을 통해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송한다(S810).
프로브 요청 프레임을 수신한 AP는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 기다린 후 프로브 요청 프레임에 네트워크 정보를 실은 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 해당 non-AP STA에게 전송한다(S820). 프로브 응답 프레임을 수신한 non-AP STA가 네트워크 정보를 얻음으로써 스캐닝 과정이 완료된다. 액티브 스캐닝은 상대적으로 빠른 시간 동안 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점이 있다. 그러나 추가적인 프레임 시퀀스(frame sequence)가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가한다.
스캐닝 후 인증 및 어소시에이션 과정은 도 7의 단계 S720 내지 S750과 동일하며, 중복된 설명은 생략된다.
만약 어소시에이션이 정상적으로 형성되었으면 이후에 정상적인 송/수신이 이루어지게 되며, 어소시에이션이 성립되지 않았을 경우 그 이유에 기초하여 non-AP STA는 다시 어소시에이션 과정을 시도하거나 다른 AP로 어소시에이션 과정을 시도할 수 있다.
상술한 바와 같이, 현재 개발 중인 IEEE 802.11ax는 OFDMA 기술에 대하여 활발히 논의 중이다. 상향링크(Uplink, UL) 전송시 MU-OFDMA (Muti User OFDMA) 기술을 적용할 경우 STA은 기존의 최소 전송 대역폭인 20 MHz보다 더 작은 대역폭에서 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우, STA의 전송 파워는 변하지 않으므로 데이터의 전송 거리는 증가한다. 이 상황에서, SU-OFDM(single user OFDM)으로 데이터를 전송할 때 기존과 같이 최소 UL 전송 대역폭을 20 MHz으로 제한한다면, MU-OFDMA 방식으로 데이터를 전송할 때 보다 전송 거리가 줄어드는 결과가 된다.
현재 IEEE 802.11 시스템의 구조 상, 어소시에이션 과정은 SU-OFDM 방식으로만 수행될 수 있다. STA의 이동성이 없다면 MU-OFDMA 방식에 의한 UL 전송은 SU-OFDM 방식에 의한 어소시에이션 과정 이후에만 가능하다. 이는 STA이 MU-OFDMA 방식으로 UL 전송을 수행하고 싶어도 실질적인 전송 거리 증대 효과를 얻을 수 없음을 의미한다.
도 9는 본 발명이 고려하는 IEEE 802.11ax 네트워크 환경을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 9의 AP와 STA1, STA2는 IEEE 802.11ax가 적용되는 무선 장치이고, STA3과 STA4는 레거시 방식이 적용되는 무선 장치이다.
AP는 STA 보다 더 큰 전송 파워를 가지므로, 동일 대역에서 STA 보다 더 긴전송 거리를 갖는다. STA1/STA2는 OFDMA를 지원한다고 할 때, STA1/STA2이 20MHz 대역폭 보다 더 작은 대역폭(예, 5MHz 대역폭)을 사용한다고 하자. 동일한 전송파워를 고려할 때, 20MHz 대역폭을 사용하는 STA3/STA4 보다 STA1/STA2가 더 긴 전송거리를 가질 수 있다.
STA1은 AP로부터 데이터 수신은 가능하나 20 MHz 대역폭으로는 전송할 수 없는 거리에 위치해 있다. 이는 STA1은 패시브 스캐닝은 가능하지만 액티브 스캐닝을 통해 AP를 찾을 수는 없음을 의미한다. 기존 802.11 시스템에서 액티브 스캐닝을 위한 프로브 요청 프레임은 최소 20MHz 대역폭만을 지원하기 때문이다. 그러나 STA1이 20MHz 대역폭보다 작은 대역폭으로 프르브 요청을 전송할 수있다면 프로브 요청은 AP에게 도달할 수 있다.
본 발명은 IEEE 802.11ax에서 STA이 20MHz 대역폭으로 전송 가능한 거리보다 먼 거리에서도 스캐닝 및 어소시에이션을 수행하는 방법을 제안한다. 이하에서는 20MHz을 제1 대역폭으로 하고, 상기 제1 대역폭 보다 작은 대역폭으로 5MHz을 예시적으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
AP는 프로빙 기간(Probing duration)에 대한 정보를 포함하는 트리거 프레임(Trigger frame, 1010)을 주기적으로 STA으로 전송할 수 있다. 프로빙 기간은 STA이 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있는 시간을 나타내며, AP가 트리거 프레임을 전송한 직후부터 시작하며 트리거 프레임에 명시된 시간 동안까지 유효하다.
트리거 프레임을 수신하고, 아직 어소시에이션이 형성되지 않은 STA 중 해당 AP의 네트워크 정보를 수신하려는 STA나 어소시에이션 형성을 원하는 STA는 프로빙 기간 동안 프로브 요청 프레임(Probe request frame, 1020)을 전송할 수 있다. 도시된 바와 같이, STA 1과 STA 2는 경쟁(contending)을 통하여 프로브 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 이 때 STA 1과 STA 2는 프로브 요청 프레임을 5 MHz 대역폭으로 전송하므로 AP까지 전송이 가능하다.
프로브 요청 프레임을 정상적으로 수신한 AP는 이에 대한 ACK 신호(1030)을 프로브 요청 프레임을 전송한 STA로 전송할 수 있다.
프로빙 기간이 끝난 후 AP는 프로빙 기간 동안 프로브 요청 프레임을 전송했던 STA들에게 네트워크 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임(probe response frame, 1040)을 전송한다.
AP는 MU-OFDMA 방식이나 MU-MIMO 기법을 사용하여 트리거 프레임이나 프로브 응답 프레임을 STA로 전송할 수 있다. STA 역시 MU-OFDMA 방식을 통하여 프로브 요청 프레임을 AP로 전송할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 다른 예를 도시한 도면이다.
프레임들은 특정 간격(interval)으로 송수신될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 간격은 SIFS(short interframe space)를 포함할 수 있다. AP의 트리거 프레임(1110) 전송 이후 SIFS 간격 후에 STA에 의한 프로브 요청 프레임(1120)이 AP로 전송될 수 있다. SIFS는 예시에 불과하고, 특정 간격은 PIFS(point coordination function (PCF) interframe space)) 또는 임의의 지정된 간격을 포함할 수 있다. 프레임 마다 서로 다른 크기의 특정 간격이 사용될 수도 있다.
STA1/STA2는 전송 순서를 임의로 정한 후 정해진 전송 순서에 따라 SIFS 간격마다 해당하는 프로브 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 이 때 STA 1과 STA 2는 프로브 요청 프레임을 5 MHz 대역폭으로 전송하므로 AP까지 전송이 가능하다. 만약, 두개 이상의 STA이 동시에 프로브 요청 프레임을 각각 전송하면 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하더라도 AP는 수신된 프로브 요청 프레임에 대해서만 ACK을 전송하므로, STA1/ST2은 프로브 요청에 대한 충돌 여부를 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11의 실시예와 비교하면, 트리거 프레임의 전송 후 SIFS 동안 어떠한 프로브 요청도 수신하지 못하면, AP는 PIFS 후에 다시 트리거 프레임을 전송하는 것을 보여준다.
도 13은 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 스캐닝 과정의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12의 실시예와 비교하면, STA1과 STA2가 MU-OFDMA 방식을 통하여 프로브 요청 프레임을 AP로 전송하는 것을 보여준다. STA1와 STA2은 트리거 프레임이 수신된 광대역 채널(예, 20MHz 채널) 내의 서브채널(예, 5MHz 채널)에서 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 상기 서브채널은 STA1와 STA2이 임의로 결정할 수도 있고, AP가 서브채널을 결정하기 위한 정보를 STA1와 STA2에게 제공할 수도 있다.
도 10의 경쟁 기반 전송, 도 11의 전송 순서 기반 전송 및 도 13의 MU-OFDMA 기반 전송 중 어느 실시예에 대해서도 프로브 요청 프레임을 전송하려는 STA의 수가 매우 많은 경우 충돌이 매우 빈번하게 발생하거나, 프로브 요청 프레임의 전송이 지연될 수 있다. 따라서, 트리거 프레임은 STA이 스캐닝을 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
다음 표는 트리거 프레임에 포함되는 필드를 예시한다. 필드 명은 예시에 불과하다. 모든 필드가 필수적인 것은 아니고, 어떤 필드는 생략될 수 있다.
표 2
Figure PCTKR2014012242-appb-T000002
상기 스캐닝 허여 필드는 프로브 요청 프레임의 전송이 허여되는 STA 또는 STA 집합의 식별자에 관한 스캐닝 허여 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 허여 필드는 STA의 식별자(예, MAC 어드레스)의 구간을 포함할 수 있다. STA은 자신의 식별자가 스캐닝 허여 필드에 의해 지정되는 식별자들 중 하나이면 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다.
상기 스캐닝 허여 필드는 허여값 또는 허여구간에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 허여 필드의 값이 7와 15을 포함한다고 하자. STA는 0~15 사이의 값를 먼저 선택한다. 선택한 값이 7~15 사이에 속하면 STA는 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다.
트리거 프레임은 기존의 비콘 프레임으로 대체되거나 비콘 프레임에 포함될 수 있다. 비콘 프레임 수신에 따른 스캐닝 후에도 단말은 추가적인 스캐닝 정보 요청 또는 어소시에이션 요청에 대한 의사 표현을 AP로 전송할 수 있다. 이 때, 단말의 요청에 따라 AP는 추가적인 비콘 프레임을 단말로 전송할 수 있고, 제안되는 트리거 프레임에 포함될 수 있는 정보가 이러한 비콘 프레임에 포함될 수 있다. 트리거 프레임 정보가 모든 비콘 프레임에 포함되는 것이 아니라 특정 주기의 비콘 프레임에만(예를 들어 비콘 프레임이 3번 전송될 때마다) 포함될 수 있다.
또는, 다른 실시 형태에 따르면 비콘 프레임이 트리거 프레임의 전송에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 비콘 프레임은 STA에게 트리거 프레임이 전송되는 주기 및/또는 전송 시점에 관한 정보를 제공할 수 있다.
이제 트리거 프레임, 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임의 포맷에 대해 기술한다.
도 14는 트리거 프레임의 포맷의 일 예를 보여준다. 이는 트리거 프레임이 도 5의 PPDU를 기반으로 생성되는 것을 보여준다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. HE-SIG B는 전술한 트리거 프레임의 정보를 포함할 수 있다. HE-STF, HE-LTF는 생략되는 것을 보여주나, 생략되지 않을 수도 있다.
도 15는 트리거 프레임의 포맷의 다른 예를 보여준다. 이는 트리거 프레임이 도 3의 레거시 PPDU 포맷을 기반으로 생성되는 것을 보여준다. 트리거 프레임이 MAC 프레임으로써 전송된다. MAC 페이로드(payload)는 전술한 트리거 프레임의 정보를 포함할 수 있다.
도 16은 프로브 요청 프레임의 포맷의 일 예를 보여준다.
프로브 요청 프레임은 기존의 정보에 어소시에이션 의도(Association intent)를 추가적으로 포함할 수 있다. 어소시에이션 의도는 STA이 이전에 비콘 프레임을 수신하여 이미 네트워크에 대한 정보를 알고 있어 AP에게 어소시에이션을 요청하는 것을 지시할 수 있다. 어소시에이션 의도를 수신한 AP는 해당 STA에게 프로브 응답을 전송하지 않고 어소시에이션 요청 프레임(association request frame)위한 트리거 프레임을 전송할 수 있다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. 따라서, HE STA, 레거시 STA 모두 디코딩이 가능하므로 프로브 요청 프레임의 TXOP(transmission opportunity)을 보호할 수 있다. 예를 들어 도 9에서 STA1 근처의 STA2, STA3, STA4 모두 이 필드를 디코딩하여 ACK 수신할 때까지 STA1, STA2, STA3, STA4의 TXOP을 보호해줄 수 있다.
HE-SIG A는 전술한 표 1의 필드를 포함할 수 있다. MAC 페이로드는 프로브 요청 프레임에 대한 정보를 포함할 수 있다.
트리거 프레임를 수신한 단말은 프로브 요청 프레임 대신 바로 어소시에이션 요청 프레임을 전송할 수도 있다. 이에 대한 과정은 후술된다.
도 13과 같이 단말이 MU-OFDMA 방식을 통하여 프로브 요청 프레임을 전송하는 경우, L-STF/L-LTF/L-SIG/HE-SIG A는 20 MHz 대역폭에서 전송되고, HE-STF, HE-LTF, MAC 페이로드는 더 작은 대역폭(예, 5 MHz 대역폭)에서 전송될 수 있다.
도 17은 프로브 응답 프레임의 포맷의 일 예를 나타낸다.
프로브 응답 프레임은 임시 식별자(Temporary identifier) 필드 및/또는 임시 플래그 필드를 포함할 수 있다.
임시 식별자 정보는 AP가 프로브 요청 프레임을 전송한 각 STA에게 임시로 할당한 임시 식별자에 관한 정보를 포함한다. 상기 임시 식별자는 임시 AID(Temporary AID(Association ID))를 포함할 수 있다. 임시 AID는 할당 가능한 AID들 중 미리 예약되거나 사용되지 않는 AID 일 수 있다. 이러한 임시 식별자에 관한 정보는 프로브 요청 프레임에 대한 ACK에 실려서 전송될 수도 있다.
임시 플래그 필드는 할당된 식별자가 임시 식별자 인지 아닌지를 각 단말에게 알려준다. 임시 플래그 필드는 상황에 따라 프로브 요청 프레임에 대한 ACK에 실려서 전송될 수도 있다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. 따라서, HE STA, 레거시 STA 모두 디코딩이 가능하므로 프로브 응답 프레임의 TXOP을 보호할 수 있다.
HE-SIG A 및 HE-SIG B는 HE PPDU의 구성에 따를 수 있다. MAC 페이로드는 프로브 응답 프레임의 정보를 포함한다.
프로브 응답 프레임은 MU-OFDMA 방식으로 복수의 STA로 전송될 수 있으며, 복수의 서브채널을 통해 전송될 수 있다. 여기서는, 전체 대역폭 20MHz 에서 나뉘진 2개 10MHz 서브 채널로 STA1과 STA2에 대한 프로브 응답이 전송되는 것을 보여준다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로브 응답 프레임 대신 바로 어소시에이션 요청 프레임을 위한 트리거 프레임이 단말로 전송될 수 있다. 이 후의 자세한 동작은 아래에서 서술된다.
STA이 어소시에이션 의도를 프로브 요청 프레임을 통해 명확하게 표시한 경우 기존의 프로브 응답 프레임에 대한 정보가 다시 단말로 전송될 필요가 없기 때문에 프로브 응답 프레임의 전송이 생략될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 측면에 따른 어소시에이션 확립 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
AP는 앞서 액티브 스캐닝을 통하여 어소시에이션을 원하는 STA에게 임시 AID를 할당하였다. AP는 임시 AID를 이용하여 자원 정보를 할당하고, 할당된 자원 정보를 포함하는 트리거 프레임(1810)을 STA으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 트리거 프레임(1810)은 STA1을 위한 서브채널1 및 STA2를 위한 서브채널2에 관한 정보를 포함할 수 있다.
트리거 프레임을 수신한 각 STA은 MU-OFDMA 기법을 이용하여 각각 할당된 자원으로 어소시에이션 요청 프레임(1820)을 AP로 전송한다. STA1는 서브채널1을 통해 어소시에이션 요청 프레임을 AP로 전송하고, STA2는 서브채널2을 통해 어소시에이션 요청 프레임을 AP로 전송한다.
이후 AP는 어소시에이션 응답 프레임(1830)을 단말들에게 전송하여 어소시에이션 결과를 STA에게 알려줄 수 있다.
패시브 스캐닝을 통하여 STA이 이미 네트워크 정보를 알고 있는 경우에는 액티브 스캐닝을 통하여 임시 AID를 할당할 필요가 없다. STA은 SU-OFDM 방식으로 AP로 어소시에이션 요청 프레임을 전송할 수 있다.
어소시에이션 과정을 위한 트리거 프레임(1810)은 자원 할당 정보(Resource allocation information) 및/또는 프레임 타입 정보를 포함할 수 있다. 자원 할당 정보는 MU-OFDMA를 위하여 각 임시 AID에 대응하는 STA에게 할당된 자원(예, 서브채널, 대역폭)을 나타낸다. 프레임 타입 정보는 전송되는 트리거 프레임이 액티브 스캐닝을 위하여 불특정 단말에게 전송되는 트리거 프레임인지, 어소시에이션 요청을 위한 트리거 프레임인지, UL MU-MIMO 또는 UL MU-OFDMA를 위한 트리거 프레임인지를 구분하기 위한 정보이다.
도 19는 어소시에이션 과정을 위한 트리거 프레임의 포맷의 일 예를 보여준다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. HE-SIG B는 전술한 트리거 프레임의 정보를 포함할 수 있다.
도 20은 어소시에이션 과정을 위한 트리거 프레임의 포맷의 다른 예를 보여준다. 이는 트리거 프레임이 도 3의 레거시 PPDU 포맷을 기반으로 생성되는 것을 보여준다. 트리거 프레임이 MAC 프레임으로써 전송된다. MAC 페이로드는 전술한 트리거 프레임의 정보를 포함할 수 있다.
도 21은 어소시에이션 요청 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. MAC 페이로드는 어소시에이션 요청 프레임에 대한 정보를 포함한다.
어소시에이션 요청 프레임은 MU-OFDMA 방식에 의하여 AP로 전송될 수 있다. L-STF/L-LTF/L-SIG/HE-SIG A는 20 MHz 대역폭에서 전송되고, HE-STF, HE-LTF, MAC 페이로드는 더 작은 대역폭(예, 5 MHz 대역폭)에서 전송될 수 있다.
도 22는 어소시에이션 응답 프레임의 포맷의 일 예를 도시한 도면이다.
L-STF, L-LTF, L-SIG는 기존의 PPDU 포맷의 구성과 동일하다. HE-SIG A 및 HE-SIG B는 HE PPDU의 구성에 따를 수 있다. MAC 페이로드는 어소시에이션 응답 프레임의 정보를 포함한다.
어소시에이션 응답 프레임은 MU-OFDMA 방식으로 복수의 STA로 전송될 수 있으며, 복수의 서브채널을 통해 전송될 수 있다. 여기서는, 전체 대역폭 20MHz 에서 나뉘진 2개 10MHz 서브 채널로 STA1과 STA2에 대한 어소시에이션 응답이 전송되는 것을 보여준다.
도 23은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 기기를 나타낸 블록도이다.
무선기기(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 53)을 포함한다. 무선기기는 전술한 실시예에서 AP 또는 non-AP STA일 수 있다. RF부(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 AP 또는 non-AP STA의 동작은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)의 동작을 구현하는 명령(instruction)을 저장할 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 액티브 스캐닝을 수행하는 방법에 있어서,
    STA(station)이 프로브 요청이 전송 가능한 프로빙 기간에 관한 정보를 포함하는 트리거 프레임을 AP(access point)로부터 수신하는 단계; 및
    상기 STA이 상기 프로빙 기간 중 상기 AP로 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 프레임은 상기 프로브 요청 프레임의 전송에 사용되는 자원에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로브 요청 프레임의 전송에 사용되는 자원은 상기 프로브 요청 프레임의 전송에 사용되는 서브채널을 포함하고, 상기 서브채널의 대역폭은 상기 트리거 프레임의 대역폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 프레임은 상기 프로브 기간 중 상기 프로브 요청 프레임의 전송이 허여되는 STA에 관한 스캐닝 허여 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 프레임은 상기 트리거 프레임이 전송되는 트리거 주기에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 프레임은 상기 트리거 프레임이 상기 액티브 스캐닝에 사용되는 것을 나타내는 프레임 타입 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 STA이 상기 AP로부터 상기 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로브 응답 프레임은 상기 STA에게 할당되는 임시 식별자에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 요청 프레임은 상기 트리거 프레임을 수신한 후 특정 간격 후에 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서의 무선기기에 있어서,
    무선신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부와
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는, 프로브 요청이 전송 가능한 프로빙 기간에 관한 정보를 포함하는 트리거 프레임을 AP(access point)로부터 수신하고, 상기 프로빙 기간 중 상기 AP로 프로브 요청 프레임을 전송하는 무선기기.
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