WO2017048091A1 - 빔포밍 훈련을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 훈련을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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조경태
조한규
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엘지전자 주식회사
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    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method for performing beamforming training and an apparatus using the same.
  • the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11ad standard is a high-speed wireless communications standard that operates in the band above 60 GHz.
  • the reach of the signal is around 10 meters, but the throughput can support more than 6 Gbps. Since operating at higher frequency bands, signal propagation is dominated by ray-like propagation.
  • Signal quality may be improved as the TX (remit) or RX (receive) antenna beam is aligned to face a strong spatial signal path.
  • IEEE 802.11ad provides a beamforming training process for antenna beam alignment. Based on IEEE 802.11ad, the next generation of standards being developed with a target of 20 Gbps or higher is IEEE 802.11ay.
  • IEEE 802.11ay One of the requirements discussed in IEEE 802.11ay is to support outdoor as well as indoor environments. Compared to indoor environments, outdoor environments have a very large number of devices. As many devices attempt channel access at the same time, frequent collisions can occur and delay beamforming training or connection processes.
  • the present invention provides a method and apparatus for performing beamforming training.
  • a method for beamforming training in a WLAN receives a plurality of beacon frames for sector sweep at a beacon transmission interval (BTI) from an access point (AP), wherein at least one of the plurality of beacon frames indicates an overloaded state And determining, by the STA, whether to initiate random backoff in association beamforming training (A-BFT) subsequent to the BTI based on the overload indicator.
  • BTI beacon transmission interval
  • A-BFT random backoff in association beamforming training
  • the determining of whether to initiate the random backoff comprises: when the overload indicator indicates an overload state, selecting, by the STA, a random value and the STA by the A-BFT based on the selected random value;
  • the method may include determining whether to initiate the random backoff.
  • an apparatus for beamforming training in a WLAN includes a transceiver for transmitting and receiving wireless signals and a processor coupled to the transceiver.
  • the processor receives a plurality of beacon frames for sector sweep at a beacon transmission interval (BTI) from an access point, wherein at least one of the plurality of beacon frames includes an overload indicator indicating an overload condition, Based on the overload indicator, it is determined whether to initiate random backoff in association beamforming training (A-BFT) subsequent to the BTI.
  • BTI beacon transmission interval
  • A-BFT association beamforming training
  • the capacity of the system may be increased by adjusting the number of devices that attempt beamforming training according to the degree of congestion.
  • FIG. 3 shows BF training according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example of a control field included in a beacon frame.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an apparatus in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the following describes by way of example a wireless communication system operating in a frequency band of 60 GHz or 45 GHz or higher. Multiple channels may be provided, for example one channel may have a bandwidth of 2.16 GHz.
  • a station may be called various names such as a wireless device, a mobile station (MS), a network interface device, a wireless interface device, or simply a user.
  • a basic service set is a building block of a wireless local area network (WLAN) based on the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard.
  • the BSS includes a plurality of STAs capable of directly communicating with each other.
  • WLAN provides two types of independent BSS (IBSS) and personal BSS (PBSS).
  • IBSS is a basic type.
  • PBSS is an ad hoc network and is a type of wireless local area network (WLAN) in which each STA can directly communicate with each other.
  • One STA in the PBSS may serve as a PBSS control point (PCP).
  • the PCP may provide beacon transmission, service period (SP) allocation, and the like.
  • SP service period
  • An access point is an entity that provides access between multiple BSSs.
  • One STA in the BSS may serve as an AP, and STAs belonging to different BSSs may communicate through the AP.
  • the AP manages beacon transmission and association.
  • the AP and the PCP are referred to as APs, not separately.
  • the STA may include a non-AP STA or an AP, unless the STA distinguishes a function from the AP.
  • 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.
  • FIG. 1 shows a BF training process according to the prior art. It may be referred to section 9.35 of the IEEE 802.11ad standard.
  • STA1 is an initiator that initiates beamforming (BF) training.
  • STA2 participating in BF training is a responder.
  • the BF training is to provide signaling required for each STA to determine the appropriate antenna system settings and transmission of a BF training frame using a sector sweep.
  • the BF training course may include a sector level sweep (SLS) process and a beam refinement protocol (BRP) process.
  • SLS process for sector sweep is to enable communication to such a degree that a control PHY (physical layer) between STAs is provided.
  • BRP process is to provide refinement of the antenna weight vector between the transmitter and the receiver.
  • the BF training begins with the SLS by the initiator.
  • the SLS process includes an initiator sector sweep (ISS) for training the initiator link, a responder sector sweep (RSS) for training the responder link, a sector sweep (SSW) feedback, and an SSW ACK.
  • ISS initiator sector sweep
  • RSS responder sector sweep
  • SSW sector sweep
  • SSW SSW ACK
  • the initiator transmits a frame (beacon frame or SSW frame), respectively, over its sectors.
  • the Responder sends SSW frames, respectively, across its sectors.
  • SSW feedback the initiator sends an SSW feedback frame to the responder.
  • the SSW feedback frame may include information about the sector and antenna selected by the initiator.
  • the SSW ACK frame is sent by the responder via the sector and antenna included in the SSW feedback most recently received by the initiator.
  • the sector may correspond to a specific antenna beam or pattern.
  • the TX (transmit) sector is the sector for the TX antenna
  • the RX (receive) sector is the sector for the RX antenna.
  • the SLS process determines the sector (TX sector and / or RX sector) with the best quality for the initiator and the sector (TX sector and / or RX sector) that is best for the responder.
  • the BRP process may include a BRP setup subphase, a multiple sector ID detection (MID) subphase, a beam combining (BC) subphase, and the like.
  • MID multiple sector ID detection
  • BC beam combining
  • the beacon interval is a period during which the beacon frame is transmitted.
  • the beacon transmission interval is the time interval between the first beacon frame transmission and the last beacon frame transmission by the AP within the beacon interval.
  • Association beamforming training (A-BFT) is a time interval including RSS and SSW feedback of the SLS process for BF.
  • Announcement transmission interval (ATI) is a time interval for request-response based management between the AP and the STA.
  • the data transfer interval (DTI) is a time interval for data exchange.
  • A-BFT is performed in units of SSW slots, and the length of the A-BFT is defined as an integer multiple of the SSW slot.
  • A-BFT length information about the length of the A-BFT may be included in the beacon frame.
  • the SSW slot has a length of aSSSlotTime.
  • aSSSlotTime aAirPropagationTime + aSSDuration + MBIFS + aSSFBDuration + MBIFS.
  • aAirPropagationTime is a parameter considering propagation delay between the initiator and the responder.
  • aSSDuration is the time for the responder to transmit M SSW frames in the SSW slot.
  • M Medium Beamforming Interframe Spacing (MBIFS) represents an interval between BTI and A-BFT or an interval between ISS, RSS, SSW feedback, and SSW ACK.
  • MIFS Medium Beamforming Interframe Spacing
  • the responder STA initiates a random backoff process to initiate or resume RSS.
  • the STA randomly selects the backoff count from the uniform distribution [0, (A-BFT length-1)].
  • the STA decrements the backoff count by one at the end of each SSW slot.
  • the STA initiates RSS in the SSW slot when the value of the backoff count is 0 at the start of the SSW slot.
  • the STA may transmit up to M SSW frames. If there are more SSW frames to be sent by the STA, RSS can be restarted in the next SSW slot if A-BFT is not over. If RSS is not completed before A-BFT is terminated, the backoff process is performed again before restarting RSS at the next A-BFT.
  • the AP may send SSW feedback before the SSW slot is terminated.
  • Information included in the SSW feedback may be based on the SSW frame received in the SSW slot through which the SSW feedback is transmitted.
  • SSW feedback may include information about the sector and antenna selected by the AP.
  • the STA has an RSS fail count.
  • the RSS failure count is the continuous number of times RSS was performed during A-BFT (s) but did not receive SSW feedback as a response. For example, suppose that one A-BFT has 8 SSW slots, and the STA transmits an SSW frame in 4 SSW slots over 2 A-BFTs. If the STA has not received the SSW feedback in the 3 SSW slots of the 4 SSW slots, the RSS failure count has a value of 3.
  • the STA selects the random value selected from the uniform distribution [0, RSSBackoff) as the backoff count.
  • the STA decrements the backoff count by one, one at the end of each A-BFT.
  • the STA can restart RSS in A-BFT.
  • the STA may set the RSS failure count to zero.
  • a plurality of STAs may simultaneously initiate a BF training process. This means that a plurality of STAs simultaneously attempt a random backoff process during A-BFT.
  • the current A-BFT length is up to eight within the beacon interval. This means that there is a maximum of 8 SSW slots during one A-BFT. Since multiple STAs initiate random backoff at the same time, the probability of a collision occurring is high and causes a delay in RSS. This can delay data communication.
  • FIG. 3 shows BF training according to an embodiment of the present invention.
  • the AP transmits one or more beacon frames to the STA through all available sectors.
  • the beacon frame may include a down-counter (CDOWN) field, a duration field, a sector field and / or an antenna field.
  • the DOWN field indicates the total number of beacon transmissions remaining until the end of the TX ISS.
  • the DOWN field of the last beacon frame of the TX ISS is set to zero.
  • the interval field indicates the time remaining until the end of the current BTI.
  • the sector field indicates the sector in which the beacon frame having this field is transmitted.
  • the antenna field indicates the antenna for which the beacon frame having this field is used.
  • the beacon frame may further include an overload indicator indicating the overload state.
  • the AP may check whether it is an overloaded situation in consideration of generating SSW feedback, the number of connected STAs, and the like.
  • the overload indicator may have 1 bit, but this is only an example. For example, if the overload indicator is set to '0', it is not an overload state and thus may instruct the STA to backoff described in the example of FIG. 2. When the overload indicator is set to '1', the STA may instruct the STA to perform the following backoff in an overload state.
  • the STA may determine whether to initiate a random backoff in the A-BFT subsequent to the current BTI based on the overload indicator. For example, if the overload indicator indicates an overload state, the STA obtains a random value. If the random value exceeds the threshold, the A-BFT initiates a random backoff process for RSS. If the random value does not exceed the threshold, the random backoff process for RSS is omitted in the corresponding A-BFT. The opposite is also possible.
  • the threshold may be predetermined or generated from an overload indicator. Alternatively, the threshold information may be included in a beacon frame having an overload indicator. If the degree of congestion is severe, only a certain number of STAs may access the current A-BFT, thereby reducing the collision.
  • the RSS failure count may be increased by one.
  • RSS retry limit and / or RSS backoff parameters for RSS backoff.
  • FIG. 4 shows an example of a control field included in a beacon frame.
  • control field has a total of 48 bits by way of example, the name or number of bits of each subfield in the control field is only an example.
  • the A-BFT length subfield indicates the length of the A-BFT defined in SSW slot units. The value of this field ranges from 0 to 8.
  • the FSS subfield indicates the number of SSW frames allowed per SSW slot. The value of the FSS subfield is in the range of 1 to 16.
  • the overload information indicates the overload indicator, the RSS retry limit, and the RSS backoff.
  • the following table shows examples of use when bits B44 and B45 are used as overload information.
  • RSS retry limits and RSS backoffs use predefined values. 0 One Overload state.
  • RSS retry limit 6
  • RSS backoff 12
  • RSS retry limit 4
  • RSS backoff 16
  • RSS retry limit 2
  • Overload information may be included in the beacon frame, and has an 8-bit size.
  • the overload indicator has 1 bit
  • the RSS backoff has 4 bits
  • the RSS retry limit has 3 bits.
  • the number of bits of the overload information, the name of the subfield, and the number of bits are merely examples.
  • the following table shows an example of a 4-bit RSS backoff.
  • the following table shows an example of a 3-bit RSS retry limit.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an apparatus in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the device 100 includes a processor 110, a memory 120, and a transceiver 130.
  • the memory 120 is connected to the processor 110 to store various instructions executed by the processor 110.
  • the transceiver 130 is connected to the processor 110 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor 110 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the STA (initiator or responder) may be implemented by the processor 110. When the above-described embodiments are implemented as software instructions, the instructions may be stored in the memory 120 and executed by the processor 110 to perform the above-described operations.
  • 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

빔포밍 훈련을 위한 방법 및 이를 이용한 장치가 제공된다. 상기 장치는 AP(access point)로부터 BTI(beacon transmission interval)에서 섹터 스윕을 위한 복수의 비콘 프레임을 수신한다. 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나는 오버로드 상태를 나타내는 오버로드 지시자를 포함한다. 상기 장치는 상기 오버로드 지시자를 기반으로 상기 BTI에 연속하는 A-BFT(association beamforming training)에서 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단한다.

Description

빔포밍 훈련을 위한 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔포밍 훈련을 수행하는 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11ad 표준은 60 GHz 이상의 대역에서 동작하는 초고속 무선 통신 규격이다. 신호의 도달 범위는 10 미터 정도이지만, 처리량(throughput)은 6 Gbps 이상을 지원할 수 있다. 높은 주파수 대역에서 동작하므로, 신호 전파(signal propagation)은 광선-형태 전파(ray-like propagation)에 의해 지배된다(dominate). TX(transmit) 또는 RX(receive) 안테나 빔이 강한 공간 시그널 경로(strong spatial signal path)를 향하도록 정렬될수록 신호 품질이 향상될 수 있다.
IEEE 802.11ad 표준은 안테나 빔 정렬을 위한 빔포밍 훈련(beamforming training) 과정을 제공하고 있다. IEEE 802.11ad를 기반으로 20 Gbps 이상의 처리량을 목표로 개발 중인 차세대 표준이 IEEE 802.11ay이다.
IEEE 802.11ay에서 논의되고 있는 요구 사항 중 하나는 실내 환경 뿐만 아니라 실외(outdoor) 환경을 지원하는 것이다. 실내 환경과 비교하여 실외 환경은 매우 많은 수의 기기가 존재한다. 많은 기기가 동시에 채널 액세스를 시도함으로 인해, 빈번한 충돌이 발생하고 빔포밍 훈련이나 연결 과정이 지연될 수 있다.
빈번한 충돌이 예상되는 상황에서 더 많은 기기의 접속을 지원할 수 있는 빔포밍 훈련이 요구된다.
본 발명은 빔포밍 훈련을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
일 양태에서, 무선랜에서 빔포밍 훈련을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 STA(station)이 AP(access point)로부터 BTI(beacon transmission interval)에서 섹터 스윕을 위한 복수의 비콘 프레임을 수신하되, 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나는 오버로드 상태를 나타내는 오버로드 지시자를 포함하는 단계, 와 상기 STA이 상기 오버로드 지시자를 기반으로 상기 BTI에 연속하는 A-BFT(association beamforming training)에서 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계는 상기 오버로드 지시자가 오버로드 상태를 지시하면, 상기 STA이 랜덤 값을 선택하는 단계와 상기 STA이 상기 선택된 랜덤 값을 기반으로 상기 A-BFT에서 상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 무선랜에서 빔포밍 훈련을 위한 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기와 상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 AP(access point)로부터 BTI(beacon transmission interval)에서 섹터 스윕을 위한 복수의 비콘 프레임을 수신하되, 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나는 오버로드 상태를 나타내는 오버로드 지시자를 포함하고, 상기 오버로드 지시자를 기반으로 상기 BTI에 연속하는 A-BFT(association beamforming training)에서 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단한다.
많은 수의 기기가 존재하는 환경에서, 혼잡의 정도에 따라 빔포밍 훈련을 시도하는 기기의 수를 조절하여 시스템의 용량(Capacity)을 증가할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 BF 훈련 과정을 나타낸다.
도 2는 SLS 과정의 일 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BF 훈련을 보여준다.
도 4는 비콘 프레임에 포함되는 제어 필드의 일 예를 보여준다.
도 5는 오버로드 정보의 다른 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예가 구현되는 장치를 나타낸 블록도이다.
이하는 60 GHz 또는 45 GHz 이상의 주파수 대역에서 동작하는 무선 통신 시스템을 예시적으로 기술한다. 복수의 채널이 제공될 수 있으며, 예를 들어, 하나의 채널은 2.16 GHz의 대역폭을 가질 수 있다.
STA(station)은 무선기기, MS(mobile station), 네트워크 인터페이스 기기, 무선 인터페이스 기기 또는 단순히 사용자(user) 등 다양한 명칭으로 불릴 수 있다.
BSS(basic service set)는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준에 기반하는 WLAN(wireless local area network)의 작성 블록(building block)이다. BSS는 서로 직접 통신이 가능한 복수의 STA을 포함한다. WLAN은 IBSS(independent BSS)와 PBSS(personal BSS)의 2가지 타입을 제공한다. IBSS는 기본적인 타입이다. PBSS은 애드혹(ad hoc) 네트워크로써, 각 STA이 서로 직접 통신할 수 있는 WLAN(wireless local area network)의 타입이다. PBSS 내 하나의 STA은 PCP(PBSS control point)의 역할을 수행할 수 있다. PCP는 비콘 전송, SP(service period) 할당 등을 제공할 수 있다.
AP(access point)는 다중 BSS 간의 접속을 제공하는 엔티티(entity)이다. BSS 내 하나의 STA이 AP의 역할을 수행할 수 있으며, 서로 다른 BSS에 속하는 STA은 AP를 통해 통신할 수 있다. AP는 비콘 전송 및 연결(association)을 관리한다. 이하에서, AP와 PCP는 별도로 구분하지 않고, AP 라고 한다.
STA은 별도로 AP와의 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 종래 기술에 따른 BF 훈련 과정을 나타낸다. 이는 IEEE 802.11ad 표준의 9.35절을 참조할 수 있다.
STA1은 BF(beamforming) 훈련(training)을 개시하는 개시자(initiator)이다. BF 훈련에 참여하는 STA2은 응답자(responder)이다.
BF 훈련은 섹터 스윕(sector sweep)을 사용한 BF 훈련 프레임의 전송과 적절한 안테나 시스템 셋팅을 결정하기 위해 각 STA에게 필요한 시그널링을 제공하는 것이다. BF 훈련 과정은 SLS(sector level sweep) 과정과 BRP(beam refinement protocol) 과정을 포함할 수 있다. 섹터 스윕을 위한 SLS 과정은 STA간 제어(control) PHY(physical layer)가 제공될 정도의 통신을 가능케하도록 하기 위함이다. BRP 과정은 전송기와 수신기 간 안테나 가중치 벡터(antenna weight vector)의 개선(refinement)을 제공하기 위함이다.
BF 훈련은 개시자에 의해 SLS 부터 시작된다. SLS 과정은 개시자 링크를 훈련하기 위한 ISS(initiator sector sweep)와 응답자 링크를 훈련하기 위한 RSS(responder sector sweep), SSW(sector sweep) 피드백, SSW ACK을 포함한다.
ISS 동안 개시자는 자신이 가진 섹터들에 걸쳐 각각 프레임(비콘 프레임 또는 SSW 프레임)을 전송한다. RSS 동안 응답자는 자신이 가진 섹터들에 걸쳐 각각 SSW 프레임을 전송한다. SSW 피드백 동안 개시자는 응답자에게 SSW 피드백 프레임을 보낸다. SSW 피드백 프레임은 개시자가 선택한 섹터와 안테나에 관한 정보를 포함할 수 있다. SSW ACK 프레임은 응답자가 개시자에게 가장 최근에 수신된 SSW 피드백에 포함된 섹터와 안테나를 통해 전송한다.
섹터(sector)는 특정 안테나 빔 또는 패턴에 대응될 수 있다. TX(transmit) 섹터는 TX 안테나를 위한 섹터이고, RX(receive) 섹터는 RX 안테나를 위한 섹터이다.
SLS 과정을 통해 개시자에게 가장 좋은 품질을 갖는 섹터(TX 섹터 및/또는 RX 섹터)와 응답자에게 가장 좋은 섹터(TX 섹터 및/또는 RX 섹터)가 결정된다.
SLS 과정이 완료되면, RX 안테나 배열(array)과 TX 안테나 배열을 훈련하기 위한 BRP 과정이 개시될 수 있다. BRP 과정은 BRP 셋업 서브페이즈(subphase), MID(multiple sector ID detection) 서브페이즈, BC(beam combining) 서브페이즈 등을 포함할 수 있다.
도 2는 SLS 과정의 일 예를 보여준다.
개시자가 AP이고, 응답자가 non-AP STA이면, ISS 동안 비콘 프레임이 전송된다. 비콘 인터벌은 비콘 프레임이 전송되는 주기이다.
BTI(beacon transmission interval)는 비콘 인터벌 내에서 AP가 첫번째 비콘 프레임 전송과 마지막 비콘 프레임 전송 간의 시간 인터벌이다. A-BFT(association beamforming training)은 BF을 위한 SLS 과정의 RSS와 SSW 피드백을 포함하는 시간 인터벌이다. ATI(announcement transmission interval)는 AP와 STA 간 요청-응답 기반 관리를 위한 시간 인터벌이다. DTI(data transfer interval)은 데이터 교환을 위한 시간 인터벌이다.
A-BFT은 SSW 슬롯 단위로 수행되고, A-BFT의 길이는 SSW 슬롯의 정수배로 정의된다. A-BFT의 길이에 관한 A-BFT 길이(length) 정보는 비콘 프레임에 포함될 수 있다.
SSW 슬롯은 aSSSlotTime의 길이를 가진다. aSSSlotTime = aAirPropagationTime + aSSDuration + MBIFS + aSSFBDuration + MBIFS 로 정의된다. aAirPropagationTime은 개시자와 응답자 간의 전파 지연(propagation delay)을 고려한 파라미터이다. aSSDuration은 응답자가 SSW 슬롯 내에서 M SSW 프레임을 전송하기 위한 시간이다. SSW 슬롯당 허용되는 SSW 프레임의 수 M에 관한 정보는 비콘 프레임에 포함될 수 있다. 도 2는 M=8인 경우를 나타낸다. MBIFS(Medium Beamforming Interframe Spacing)는 BTI와 A-BFT 사이의 인터벌 또는 ISS, RSS, SSW 피드백, SSW ACK 사이의 인터벌을 나타낸다.
각 A-BFT의 시작에, 응답자인 STA은 RSS를 시작 또는 재시작하기(resume) 위한 랜덤 백오프 과정을 개시한다(invoke). A-BFT의 시작에 STA은 균일 분포(uniform distribution) [0, (A-BFT 길이-1)]로부터 랜덤하게 백오프 카운트를 선택한다. STA은 각 SSW 슬롯의 마지막에 백오프 카운트를 하나씩 감소시킨다. STA은 SSW 슬롯의 시작에 백오프 카운트의 값이 0이면 해당 SSW 슬롯에서 RSS를 개시한다. 해당 SSW 슬롯에서 STA은 최대 M 개의 SSW 프레임을 전송할 수 있다. 만약 STA가 보낼 더 많은 SSW 프레임이 있다면, A-BFT가 종료되기 전이라면 다음 SSW 슬롯에서 RSS를 재시작 할 수 있다. A-BFT가 종료되기 전에 RSS가 완료되지 못하면, 다음 A-BFT에서 RSS를 재시작하기 전에 백오프 과정을 다시 수행한다.
AP는 SSW 슬롯이 종료되기 전에 SSW 피드백을 전송할 수 있다. SSW 피드백에 포함되는 정보는 SSW 피드백이 전송되는 SSW 슬롯에서 수신되는 SSW 프레임을 기반으로 할 수 있다. SSW 피드백은 AP가 선택한 섹터와 안테나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
STA은 RSS 실패 카운트(fail count)를 가진다. RSS 실패 카운트는 A-BFT(s) 동안 RSS를 수행했지만 응답으로써 SSW 피드백을 수신하지 못한 연속적인 횟수이다. 예를 들어, 하나의 A-BFT가 8 SSW 슬롯을 가지고 있고, STA이 2 A-BFT에 걸쳐 4 SSW 슬롯에서 STA이 SSW 프레임을 전송했다고 하자. 4 SSW 슬롯 중 3 SSW 슬롯에서 SSW 피드백을 STA가 수신하지 못했다면 RSS 실패 카운트의 값은 3이 된다.
RSS 실패 카운트의 값이 RSS 재시도 한계(retry limit)를 초과하면, STA은 균일 분포 [0, RSSBackoff) 로부터 선택된 랜덤 값을 백오프 카운트로써 선택한다. STA은 각 A-BFT의 마지막에 하나씩 백오프 카운트를 1씩 감소시킨다. 백오프 카운트가 0이 되면, STA은 A-BFT에서 RSS를 재시작할 수 있다. STA은 A-BFT 동안 SSW 피드백을 수신하면, RSS 실패 카운트를 0으로 설정할 수 있다.
실외 환경에서 다수의 STA가 동시에 BF 훈련과정을 개시할 수 있다. 이는 A-BFT 동안 다수의 STA이 동시에 랜덤 백오프 과정을 시도하는 것을 의미한다.
현재 비콘 인터벌 내에서 A-BFT 길이는 최대 8이다. 이는 하나의 A-BFT 동안 최대 8 SSW 슬롯이 존재함을 의미한다. 다수의 STA이 동시에 랜덤 백오프를 개시함으로써, 충돌이 발생할 수 있는 확률이 높아지고 RSS의 지연을 초래한다. 이는 데이터 통신을 지연시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BF 훈련을 보여준다.
하나 또는 그 이상의 BTI 동안 AP는 가용한 모든 섹터를 통해 하나 또는 그 이상의 비콘 프레임을 STA에게 전송한다. 비콘 프레임은 CDOWN(down-counter) 필드, 구간(duration) 필드, 섹터 필드 및/또는 안테나 필드를 포함할 수 있다. DOWN 필드는 TX ISS의 종료까지 남아있는 비콘 전송의 총 갯수를 나타낸다. TX ISS의 마지막 비콘 프레임의 DOWN 필드는 0 으로 설정된다. 구간 필드는 현재 BTI의 종료까지 남아있는 시간을 나타낸다. 섹터 필드는 이 필드를 갖는 비콘 프레임이 전송되는 섹터를 지시한다. 안테나 필드는 이 필드를 갖는 비콘 프레임이 사용되는 안테나를 지시한다.
비콘 프레임은 오버로드 상태를 지시하는 오버로드 지시자를 더 포함할 수 있다. AP는 SSW 피드백 생성, 연결된 STA의 수 등을 고려하여 오버로드(overload) 상황인지 여부를 체크할 수 있다.
오버로드 지시자는 매 비콘 프레임에 포함될 수 있으나, 특정 CDOWN (예, CDOWN=0) 값을 갖는 비콘 프레임에만 포함될 수도 있다. 오버로드 지시자는 1비트를 가질 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 예를 들어, 오버로드 지시자가 '0'으로 설정되면 오버로드 상태가 아니므로 STA에게 도 2의 예에서 기술된 백오프를 지시할 수 있다. 오버로드 지시자가 '1'으로 설정되면 오버로드 상태로 STA에게 다음과 같은 백오프를 지시할 수 있다.
STA은 오버로드 지시자를 기반으로 현재 BTI에 연속하는 A-BFT에서 랜덤 백오프를 개시(invoke)할지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 오버로드 지시자가 오버로드 상태를 지시하면, STA은 랜덤 값을 획득한다. 랜덤 값이 한계치를 넘으면 해당 A-BFT에서 RSS를 위한 랜덤 백오프 과정을 개시한다. 랜덤 값이 한계치를 넘지 않으면, 해당 A-BFT에서 RSS를 위한 랜덤 백오프 과정을 생략한다. 반대도 가능하다. 상기 한계치는 미리 정해지거나, 오버로드 지시자로부터 생성될 수 있다. 또는, 상기 한계치에 관한 정보가 오버로드 지시자를 갖는 비콘 프레임에 포함될 수 있다. 혼잡(congestion)의 정도가 심하면, 일정 수의 STA 만 현재 A-BFT에 액세스 하도록 하여, 충돌을 줄일 수 있다.
랜덤 백오프 과정이 생략되면 RSS 실패 카운트를 1만큼 증가시킬 수 있다.
비콘 프레임은 RSS 재시도를 위한 파라미터(RSS 재시도 한계(retry limit) 및/또는 RSS 백오프(RSSBackoff))에 관한 정보를 포함할 수 있다. RSS 백오프를 위한 파라미터를 동적으로 조절하여 충돌을 줄일 수 있다. 이 정보는 매 비콘 프레임에 포함될 수 있으나, 특정 CDOWN (예, CDOWN=0) 값을 갖는 비콘 프레임에만 포함될 수도 있다. 혼잡의 정도에 따라 동적으로 RSS 재시도를 조절하여 충돌을 줄일 수 있다.
도 4는 비콘 프레임에 포함되는 제어 필드의 일 예를 보여준다.
제어 필드가 총 48비트인 것을 예시적으로 보여주고 있으나, 제어 필드 내 각 서브필드의 명칭이나 비트 수는 예시에 불과하다.
A-BFT 길이 서브필드는 SSW 슬롯 단위로 정의되는 A-BFT의 길이를 나타낸다. 이 필드의 값은 0 부터 8의 범위를 가진다. FSS 서브필드는 SSW 슬롯 당 허용되는 SSW 프레임의 개수를 나타낸다. FSS 서브필드의 값은 1 부터 16의 범위를 가진다.
오버로드 정보는 오버로드 지시자, RSS 재시도 한계(retry limit)와 RSS 백오프를 가리킨다. 다음 표는 B44, B45 비트가 오버로드 정보로 사용될 때, 사용 예를 보여준다.
B44 B45 내용
0 0 오버로드 상태가 아님. RSS 재시도 한계와 RSS 백오프는 미리 정의된 값을 사용.
0 1 오버로드 상태. RSS 재시도 한계=6 , RSS 백오프=12
1 0 오버로드 상태. RSS 재시도 한계=4 , RSS 백오프=16
1 1 오버로드 상태. RSS 재시도 한계=2 , RSS 백오프=24
도 5는 오버로드 정보의 다른 예를 보여준다.
오버로드 정보는 비콘 프레임에 포함될 수 있으며, 8비트 크기를 가진다. 오버로드 지시자는 1비트를 가지고, RSS 백오프는 4비트를 가지고, RSS 재시도 한계는 3비트를 가진다. 오버로드 정보의 비트 수, 서브필드의 명칭이나 비트 수는 예시에 불과하다.
다음 표는 4비트 RSS 백오프의 예시를 보여준다.
비트 RSS 백오프의 값
0000 8
0001 10
0010 12
0011 14
0100 16
0101 18
0110 20
0111 22
1000 24
1001 26
1010 28
1011 30
1100 32
1101 - 1111 reservded
다음 표는 3비트 RSS 재시도 한계의 예시를 보여준다.
비트 RSS 재시도 한계의 값
000 8
001 7
010 6
011 5
100 4
101 3
110 2
111 1
도 6은 본 발명의 실시예가 구현되는 장치를 나타낸 블록도이다.
장치(100)는 프로세서(processor, 110), 메모리(memory, 120) 및 송수신기(transceiver, 130)를 포함한다.
메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되어, 프로세서(110)에 의해 실행되는 다양한 명령어(instructions)를 저장한다. 송수신기(130)는 프로세서(110)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(110)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 STA(개시자 또는 응답자)의 동작은 프로세서(110)에 의해 구현될 수 있다. 전술한 실시예가 소프트웨어 명령어로 구현될 때, 명령어는 메모리(120)에 저장되고, 프로세서(110)에 의해 실행되어 전술한 동작이 수행될 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 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 무선랜에서 빔포밍 훈련을 위한 방법에 있어서,
    STA(station)이 AP(access point)로부터 BTI(beacon transmission interval)에서 섹터 스윕을 위한 복수의 비콘 프레임을 수신하되, 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나는 오버로드 상태를 나타내는 오버로드 지시자를 포함하는 단계; 및
    상기 STA이 상기 오버로드 지시자를 기반으로 상기 BTI에 연속하는 A-BFT(association beamforming training)에서 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 오버로드 지시자가 오버로드 상태를 지시하면, 상기 STA이 랜덤 값을 선택하는 단계;
    상기 STA이 상기 선택된 랜덤 값을 기반으로 상기 A-BFT에서 상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버로드 지시자가 상기 오버로드 상태를 지시하면, 상기 STA이 RSS(responder sector sweep) 실패 카운트를 1 만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 RSS 실패 카운트가 RSS 재시도 한계를 초과하면, 상기 STA이 다음 A-BFT에서 상기 랜덤 백오프를 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 랜덤 값은 RSS 백오프를 기반으로 랜덤하게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RSS 재시도 한계 및 상기 RSS 백오프 중 적어도 어느 하나에 관한 정보는 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 A-BFT는 복수의 SSW(sector sweep) 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버로드 지시자를 갖는 비콘 프레임은 CDOWN(down-counter) 필드의 값이 0인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 무선랜에서 빔포밍 훈련을 위한 장치에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기;와
    상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    AP(access point)로부터 BTI(beacon transmission interval)에서 섹터 스윕을 위한 복수의 비콘 프레임을 수신하되, 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나는 오버로드 상태를 나타내는 오버로드 지시자를 포함하고;
    상기 오버로드 지시자를 기반으로 상기 BTI에 연속하는 A-BFT(association beamforming training)에서 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 오버로드 지시자가 오버로드 상태를 지시하면, 랜덤 값을 선택하고;
    상기 선택된 랜덤 값을 기반으로 상기 A-BFT에서 상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하여,
    상기 랜덤 백오프를 개시할지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오버로드 지시자가 상기 오버로드 상태를 지시하면, 상기 프로세서는 RSS(responder sector sweep) 실패 카운트를 1 만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 RSS 실패 카운트가 RSS 재시도 한계를 초과하면, 상기 프로세서는 다음 A-BFT에서 상기 랜덤 백오프를 개시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 상기 RSS 재시도 한계 및 상기 RSS 백오프 중 적어도 어느 하나에 관한 정보는 상기 복수의 비콘 프레임 중 적어도 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
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