WO2018101766A1 - 무선랜 시스템에서 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2018101766A1
WO2018101766A1 PCT/KR2017/013909 KR2017013909W WO2018101766A1 WO 2018101766 A1 WO2018101766 A1 WO 2018101766A1 KR 2017013909 W KR2017013909 W KR 2017013909W WO 2018101766 A1 WO2018101766 A1 WO 2018101766A1
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subcarriers
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PCT/KR2017/013909
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박은성
최진수
임동국
조한규
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엘지전자 주식회사
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    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present disclosure relates to a technique for performing low power communication in a WLAN system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting a wake-up packet by applying a OOK scheme and Manchester coding in a WLAN system.
  • next-generation WLANs 1) enhancements to the Institute of Electronics and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 physical physical access (PHY) and medium access control (MAC) layers in the 2.4 GHz and 5 GHz bands, and 2) spectral efficiency and area throughput. aims to improve performance in real indoor and outdoor environments, such as in environments where interference sources exist, dense heterogeneous network environments, and high user loads.
  • IEEE Institute of Electronics and Electronics Engineers
  • PHY physical physical access
  • MAC medium access control
  • next-generation WLAN The environment mainly considered in the next-generation WLAN is a dense environment having many access points (APs) and a station (STA), and improvements in spectral efficiency and area throughput are discussed in such a dense environment.
  • next generation WLAN there is an interest in improving practical performance not only in an indoor environment but also in an outdoor environment, which is not much considered in a conventional WLAN.
  • next-generation WLAN there is a great interest in scenarios such as wireless office, smart home, stadium, hotspot, building / apartment, and AP based on the scenario.
  • STA are discussing about improving system performance in a dense environment with many STAs.
  • next-generation WLAN In addition, in the next-generation WLAN, there will be more discussion about improving system performance in outdoor overlapping basic service set (OBSS) environment, improving outdoor environment performance, and cellular offloading, rather than improving single link performance in one basic service set (BSS). It is expected.
  • the directionality of these next-generation WLANs means that next-generation WLANs will increasingly have a technology range similar to that of mobile communications. Considering the recent situation in which mobile communication and WLAN technology are discussed together in the small cell and direct-to-direct (D2D) communication area, the technical and business convergence of next-generation WLAN and mobile communication is expected to become more active.
  • D2D direct-to-direct
  • the present specification proposes a method and apparatus for transmitting a wake-up packet by applying a OOK scheme and Manchester coding in a WLAN system.
  • An example of the present specification proposes a method and apparatus for transmitting a wake-up packet to a WLAN system.
  • This embodiment may be operated in a transmitter, the receiver may correspond to a low power wake-up receiver, and the transmitter may correspond to an AP.
  • the term “on signal” may correspond to a signal having an actual power value.
  • the off signal may correspond to a signal that does not have an actual power value.
  • the first information may correspond to information 0, and the second information may correspond to information 1.
  • the transmitter configures a wakeup packet.
  • the transmitter transmits the wakeup packet to the receiver.
  • the wake-up packet is subjected to On-Off Keying (OOK) and Manchester coding. Accordingly, the wakeup packet includes a sequence consisting of first information and second information.
  • OOK On-Off Keying
  • Manchester coding Accordingly, the wakeup packet includes a sequence consisting of first information and second information.
  • the first information and the second information are composed of an on signal and an off signal.
  • the first information may be configured in the order of an on signal and an off signal.
  • the second information may be configured in the order of the off signal and the on signal.
  • the on signal may indicate 1, and the off signal may indicate 0.
  • the first information may be represented by 10 and the second information may be represented by 01. This indicates that Manchester coding is applied so that the transition of the magnitude of the signal occurs in the middle of one symbol.
  • the first information and the second information may be reversed in order of an on signal and an off signal. That is, the first information may be represented by 01 and the second information may be represented by 10. However, in the present embodiment, it is assumed that the first information is 10 and the second information is 01.
  • first information and the second information respectively correspond to 1 bit information.
  • the on signal may correspond to a signal having a power value of beta * ones (1, K).
  • the off signal may correspond to a signal having a power value of zeros (1, K).
  • Beta is a power normalization factor. That is, the transmitting apparatus may first know the power values of the on signal and the off signal, and configure first information and second information. The receiver decodes the first information and the second information by using an envelope detector, thereby reducing power consumed in decoding.
  • the on signal is transmitted through a first symbol generated by applying a first sequence to 13 consecutive subcarriers in a 20 MHz band and performing a 64-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT).
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • one of the subcarriers with an even subcarrier index or the subcarriers with an odd subcarrier index is nulled.
  • a subcarrier with an even subcarrier index is nulled in the first sequence, a subcarrier with an odd subcarrier index may be set to a coefficient of 1 or -1. That is, a subcarrier having an odd subcarrier index may have a coefficient.
  • a subcarrier having an even subcarrier index may have a coefficient set to 1 or -1. That is, coefficients may exist in subcarriers having an even subcarrier index.
  • coefficients exist at intervals of two subcarrier indexes.
  • the off signal may be transmitted through a second symbol generated by applying a second sequence to 13 consecutive subcarriers in the 20 MHz band and performing a 64-point IFFT.
  • the coefficients of all subcarriers may be set to zero.
  • the thirteen subcarriers may correspond to subbands in the 20 MHz band.
  • 20 MHz is referred to as a reference band
  • 13 subcarriers may correspond to about 4.06 MHz band. That is, a specific sequence (first sequence or second sequence) is set only to 13 subcarriers selected as samples, and all other subcarriers except 13 subcarriers are set to 0. That is, it can be said that power is provided only for 4.06MHz in the 20MHz band in the frequency domain.
  • subcarrier spacing of each of the 13 subcarriers may be 312.5 KHz.
  • the transmitter applies IFFT by applying a first sequence having coefficients at intervals of two subcarrier indexes to 13 subcarriers, a 3.2us signal having a period of 1.6us is generated. Therefore, the first symbol and the second symbol may have a length of 1.6 us.
  • a 64-point IFFT is performed on 13 subcarriers to which the first sequence is applied, a first time signal having a 1.6us period may be generated. The first symbol may have a length of 1.6us by selecting one of the first time signals.
  • a second time signal having a 1.6us period may be generated.
  • the second symbol may have a length of 1.6us by selecting one of the second time signals.
  • the first symbol and the second symbol may correspond to sub-symbols of the symbol generated by performing IFFT.
  • CP cyclic prefix
  • ISI Inter Symbol Interference
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be different from each other.
  • the length of the first CP may be a us
  • the length of the second CP may be 0.8-a us.
  • a may be a rational number greater than 0 and less than 0.8.
  • the sum of the length of the first CP, the length of the first symbol, the length of the second CP, and the length of the second symbol may be fixed at 4 us. That is, a WUR symbol having the same length as one symbol of the existing Wi-Fi can be maintained.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be the same.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be rational numbers greater than zero.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be less than 0.4us.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be greater than 0.4us.
  • the sum of the length of the first CP, the length of the first symbol, the length of the second CP, and the length of the second symbol may be longer or shorter than 4 us. That is, it may have a WUR symbol shorter or longer than the length of one symbol of the existing Wi-Fi.
  • the wakeup packet is configured and transmitted by applying the OOK modulation scheme in the transmitter to reduce power consumption by using an envelope detector during wakeup decoding in the receiver. Therefore, the receiving device can decode the wakeup packet to the minimum power.
  • the transmitter configures the wake-up packet by applying Manchester coding, the problem of coexistence with an existing Wi-Fi device can be solved by preventing off symbols from being consecutive.
  • by inserting a CP in front of each sub-symbol it is possible to increase the effect of reducing the ISI even if the interference in the middle of the signal.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a PPDU used in the IEEE standard.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a HE PPDU.
  • FIG. 4 illustrates a low power wake-up receiver in an environment in which data is not received.
  • FIG. 5 illustrates a low power wake-up receiver in an environment in which data is received.
  • FIG. 6 shows an example of a wakeup packet structure according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows a signal waveform of a wakeup packet according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a principle in which power consumption is determined according to a ratio of 1 and 0 of bit values constituting binary sequence information using the OOK method.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a Manchester coding scheme according to the present embodiment.
  • FIG. 11 shows an example of inserting a CP into a symbol to which Manchester coding is applied according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of transmitting a signal by applying the OOK scheme and Manchester coding according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a wireless device to which the present embodiment can be applied.
  • WLAN wireless local area network
  • BSS infrastructure basic service set
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers
  • 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 STAs 103-1 and 105-2 that can be coupled to one AP 130.
  • the BSS may include at least one STA, APs 125 and 130 for providing a distribution service, and a distribution system (DS) 110 for connecting a plurality of APs.
  • STA STA
  • APs 125 and 130 for providing a distribution service
  • DS distribution system
  • 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 for connecting the WLAN network (IEEE 802.11) with another network (for example, 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).
  • a STA is any functional medium that includes medium access control (MAC) conforming to the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium. May be used to mean both an AP and a non-AP STA (Non-AP Station).
  • MAC medium access control
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • the STA may include a mobile terminal, a wireless device, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber unit ( It may also be called various names such as a mobile subscriber unit or simply a user.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UE mobile subscriber unit
  • It may also be called various names such as a mobile subscriber unit or simply a user.
  • the term "user” may be used in various meanings, for example, may also be used to mean an STA participating in uplink MU MIMO and / or uplink OFDMA transmission in wireless LAN communication. It is not limited to this.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a PPDU used in the IEEE standard.
  • PPDUs PHY protocol data units
  • LTF and STF fields included training signals
  • SIG-A and SIG-B included control information for the receiving station
  • data fields included user data corresponding to the PSDU.
  • This embodiment proposes an improved technique for the signal (or control information field) used for the data field of the PPDU.
  • the signal proposed in this embodiment may be applied on a high efficiency PPDU (HE PPDU) according to the IEEE 802.11ax standard. That is, the signals to be improved in the present embodiment may be HE-SIG-A and / or HE-SIG-B included in the HE PPDU. Each of HE-SIG-A and HE-SIG-B may also be represented as SIG-A or SIG-B.
  • the improved signal proposed by this embodiment is not necessarily limited to the HE-SIG-A and / or HE-SIG-B standard, and controls / control of various names including control information in a wireless communication system for transmitting user data. Applicable to data fields.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a HE PPDU.
  • the control information field proposed in this embodiment may be HE-SIG-B included in the HE PPDU as shown in FIG. 3.
  • the HE PPDU according to FIG. 3 is an example of a PPDU for multiple users.
  • the HE-SIG-B may be included only for the multi-user, and the HE-SIG-B may be omitted in the PPDU for the single user.
  • a HE-PPDU for a multiple user includes a legacy-short training field (L-STF), a legacy-long training field (L-LTF), a legacy-signal (L-SIG), High efficiency-signal A (HE-SIG-A), high efficiency-signal-B (HE-SIG-B), high efficiency-short training field (HE-STF), high efficiency-long training field (HE-LTF) It may include a data field (or MAC payload) and a PE (Packet Extension) field. Each field may be transmitted during the time period shown (ie, 4 or 8 ms, etc.).
  • the PPDU used in the IEEE standard is mainly described as a PPDU structure transmitted over a channel bandwidth of 20 MHz.
  • the PPDU structure transmitted on a bandwidth wider than the channel bandwidth of 20 MHz may be a structure in which linear scaling of the PPDU structure used in the channel bandwidth of 20 MHz is applied.
  • the PPDU structure used in the IEEE standard is generated based on 64 Fast Fourier Tranforms (FTFs), and a CP portion (cyclic prefix portion) may be 1/4.
  • FFTs Fast Fourier Tranforms
  • CP portion cyclic prefix portion
  • the length of the effective symbol interval (or FFT interval) may be 3.2us
  • the CP length is 0.8us
  • the symbol duration may be 4us (3.2us + 0.8us) plus the effective symbol interval and the CP length.
  • Wireless networks are ubiquitous, usually indoors and often installed outdoors. Wireless networks use various techniques to send and receive information. For example, but not limited to, two widely used technologies for communication are those that comply with IEEE 802.11 standards such as the IEEE 802.11n standard and the IEEE 802.11ac standard.
  • the IEEE 802.11 standard specifies a common Medium Access Control (MAC) layer that provides a variety of features to support the operation of IEEE 802.11-based wireless LANs (WLANs).
  • the MAC layer utilizes protocols that coordinate access to shared radios and improve communications over wireless media, such as IEEE 802.11 stations (such as a PC's wireless network card (NIC) or other wireless device or station (STA) and access point ( Manage and maintain communication between APs).
  • IEEE 802.11 stations such as a PC's wireless network card (NIC) or other wireless device or station (STA) and access point ( Manage and maintain communication between APs).
  • IEEE 802.11ax is the successor to 802.11ac and has been proposed to improve the efficiency of WLAN networks, especially in high density areas such as public hotspots and other high density traffic areas.
  • IEEE 802.11 can also use Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA).
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • the High Efficiency WLAN Research Group (HEW SG) within the IEEE 802.11 Work Group is dedicated to improving system throughput / area in high-density scenarios of APs (access points) and / or STAs (stations) in relation to the IEEE 802.11 standard. We are considering improving efficiency.
  • Wearable devices and small computing devices such as sensors and mobile devices are constrained by small battery capacities, but use wireless communication technologies such as Wi-Fi, Bluetooth®, and Bluetooth® Low Energy (BLE). Support, connect to and exchange data with other computing devices such as smartphones, tablets, and computers. Since these communications consume power, it is important to minimize the energy consumption of such communications in these devices.
  • One ideal strategy to minimize energy consumption is to power off the communication block as frequently as possible while maintaining data transmission and reception without increasing delay too much. That is, the communication block is transmitted immediately before the data reception, and only when there is data to wake up, the communication block is turned on and the communication block is turned off for the remaining time.
  • LP-WUR low-power wake-up receiver
  • the communication system (or communication subsystem) described herein includes a main radio (802.11) and a low power wake up receiver.
  • the main radio is used for transmitting and receiving user data.
  • the main radio is turned off if there are no data or packets to transmit.
  • the low power wake-up receiver wakes up the main radio when there is a packet to receive. At this time, the user data is transmitted and received by the main radio.
  • the low power wake-up receiver is not for user data. It is simply a receiver to wake up the main radio. In other words, the transmitter is not included.
  • the low power wake-up receiver is active while the main radio is off.
  • Low power wake-up receivers target a target power consumption of less than 1 mW in an active state.
  • low power wake-up receivers use a narrow bandwidth of less than 5 MHz.
  • the target transmission range of the low power wake-up receiver is the same as that of the existing 802.11.
  • 4 illustrates a low power wake-up receiver in an environment in which data is not received.
  • 5 illustrates a low power wake-up receiver in an environment in which data is received.
  • one way to implement an ideal transmission and reception strategy is a main radio such as Wi-Fi, Bluetooth® radio, or Bluetooth® Radio (BLE). Adding a low power wake-up receiver (LP-WUR) that can wake up.
  • LP-WUR low power wake-up receiver
  • the Wi-Fi / BT / BLE 420 is turned off and the low power wake-up receiver 430 is turned on without receiving data.
  • LP-WUR low power wake-up receiver
  • the low power wakeup receiver 530 may receive the entire Wi-Fi / BT / BLE radio 520 so that the data packet following the wakeup packet can be correctly received. Wake up). In some cases, however, actual data or IEEE 802.11 MAC frames may be included in the wakeup packet. In this case, it is not necessary to wake up the entire Wi-Fi / BT / BLE radio 520, but only a part of the Wi-Fi / BT / BLE radio 520 to perform the necessary process. This can result in significant power savings.
  • One example technique disclosed herein defines a method for a granular wakeup mode for Wi-Fi / BT / BLE using a low power wakeup receiver. For example, the actual data contained in the wakeup packet can be passed directly to the device's memory block without waking up the Wi-Fi / BT / BLE radio.
  • a wakeup packet contains an IEEE 802.11 MAC frame
  • only the MAC processor of the Wi-Fi / BT / BLE wireless device needs to wake up to process the IEEE 802.11 MAC frame included in the wakeup. That is, the PHY module of the Wi-Fi / BT / BLE radio can be turned off or kept in a low power mode.
  • Wi-Fi / BT / BLE radios that use low power wake-up receivers, requiring that the Wi-Fi / BT / BLE radio be powered on when a wake-up packet is received.
  • only necessary parts (or components) of the Wi-Fi / BT / BLE radio can be selectively woken up, thereby saving energy and reducing the waiting time.
  • Many solutions that use low-power wake-up receivers to receive wake-up packets wake up the entire Wi-Fi / BT / BLE radio.
  • One exemplary aspect discussed herein wakes up only the necessary portions of the Wi-Fi / BT / BLE radio required to process the received data, saving significant amounts of energy and reducing unnecessary latency in waking up the main radio. Can be.
  • the low power wake-up receiver 530 may wake up the main radio 520 based on the wake-up packet transmitted from the transmitter 500.
  • the transmitter 500 may be set to transmit a wakeup packet to the receiver 510.
  • the low power wake-up receiver 530 may be instructed to wake up the main radio 520.
  • FIG. 6 shows an example of a wakeup packet structure according to the present embodiment.
  • the wakeup packet may include one or more legacy preambles.
  • One or more legacy devices may decode or process the legacy preamble.
  • the wakeup packet may include a payload after the legacy preamble.
  • the payload may be modulated by a simple modulation scheme, for example, an On-Off Keying (OOK) modulation scheme.
  • OOK On-Off Keying
  • the transmitter may be configured to generate and / or transmit a wakeup packet 600.
  • the receiving device may be configured to process the received wakeup packet 600.
  • the wakeup packet 600 may include a legacy preamble or any other preamble 610 as defined by the IEEE 802.11 specification.
  • the wakeup packet 600 may include a payload 620.
  • Legacy preambles provide coexistence with legacy STAs.
  • the legacy preamble 610 for coexistence uses the L-SIG field to protect the packet.
  • the 802.11 STA may detect the start of a packet through the L-STF field in the legacy preamble 610.
  • the 802.11 STA can know the end of the packet through the L-SIG field in the legacy preamble 610.
  • a BPSK modulated symbol after the L-SIG a false alarm of an 802.11n terminal can be reduced.
  • One symbol (4us) modulated with BPSK also has a 20MHz bandwidth like the legacy part.
  • the legacy preamble 610 is a field for third party legacy STAs (STAs not including LP-WUR).
  • the legacy preamble 610 is not decoded from the LP-WUR.
  • the payload 620 may include a wakeup preamble 622.
  • Wake-up preamble 622 may include a sequence of bits configured to identify wake-up packet 600.
  • the wakeup preamble 622 may include, for example, a PN sequence.
  • the payload 620 may include a MAC header 624 including address information of a receiver receiving the wakeup packet 600 or an identifier of the receiver.
  • the payload 620 may include a frame body 626 that may include other information of the wakeup packet.
  • the frame body 626 may include length or size information of the payload.
  • the payload 620 may include a Frame Check Sequence (FCS) field 628 that includes a Cyclic Redundancy Check (CRC) value.
  • FCS Frame Check Sequence
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • it may include a CRC-8 value or a CRC-16 value of the MAC header 624 and the frame body 626.
  • FIG. 7 shows a signal waveform of a wakeup packet according to the present embodiment.
  • the wakeup packet 700 includes a legacy preamble (802.11 preamble, 710) and a payload modulated by OOK. That is, the legacy preamble and the new LP-WUR signal waveform coexist.
  • the legacy preamble 710 may be modulated according to the OFDM modulation scheme. That is, the legacy preamble 710 is not applied to the OOK method.
  • the payload may be modulated according to the OOK method.
  • the wakeup preamble 722 in the payload may be modulated according to another modulation scheme.
  • the payload may be transmitted on a channel bandwidth of about 4.06 MHz. This will be described later in the OOK pulse design method.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a principle in which power consumption is determined according to a ratio of 1 and 0 of bit values constituting binary sequence information using the OOK method.
  • OOK modulation can be performed. That is, in consideration of the bit values of the binary sequence information, it is possible to perform the communication of the OOK modulation method.
  • the light emitting diode is used for visible light communication
  • the light emitting diode is turned on when the bit value constituting the binary sequence information is 1, and the light emitting diode is turned off when the bit value is 0.
  • the light emitting diode can be made to blink.
  • the receiver receives and restores data transmitted in the form of visible light, thereby enabling communication using visible light.
  • the blinking of the light emitting diode cannot be perceived by the human eye, the person feels that the illumination is continuously maintained.
  • FIG. 8 information in the form of a binary sequence having 10 bit values is used.
  • FIG. 8 there is information in the form of a binary sequence having a value of '1001101011'.
  • the bit value is 1
  • the transmitter is turned on
  • the bit value is 0,
  • the transmitter is turned off
  • the symbol is turned on at 6 bit values out of 10 bit values.
  • the power consumption is 60% according to the duty cycle of FIG. 8.
  • the power consumption of the transmitter is determined according to the ratio of 1 and 0 constituting the binary sequence information.
  • the ratio of 1 and 0 which constitutes information in binary sequence form, must also be maintained.
  • the ratio of 1 and 0 constituting the information in the form of a binary sequence must also be maintained.
  • the receiver is mainly a wake-up receiver (WUR)
  • WUR wake-up receiver
  • the main reason for using OOK is that the power consumption is very low when decoding the received signal. Until the decoding is performed, there is no significant difference in power consumption in the main radio or WUR, but a large difference occurs in the decoding process. Below is the approximate power consumption.
  • the existing Wi-Fi power consumption is about 100mW.
  • power consumption of Resonator + Oscillator + PLL (1500uW)-> LPF (300uW)-> ADC (63uW)-> decoding processing (OFDM receiver) (100mW) may occur.
  • -WUR power consumption is about 1mW.
  • power consumption of Resonator + Oscillator (600uW)-> LPF (300uW)-> ADC (20uW)-> decoding processing (Envelope detector) (1uW) may occur.
  • the OFDM transmitter of 802.11 can be reused to generate OOK pulses.
  • the transmitter can generate a sequence having 64 bits by applying a 64-point IFFT as in 802.11.
  • the transmitter should generate the payload of the wakeup packet by modulating the OOK method.
  • the OOK method is applied to the ON-signal.
  • the on signal is a signal having an actual power value
  • the off signal corresponds to a signal having no actual power value.
  • the off signal is also applied to the OOK method, but the signal is not generated using the transmitter, and since no signal is actually transmitted, it is not considered in the configuration of the wakeup packet.
  • information (bit) 1 may be an on signal and information (bit) 0 may be an off signal.
  • information 1 may indicate a transition from an off signal to an on signal
  • information 0 may indicate a transition from an on signal to an off signal.
  • the information 1 may indicate the transition from the on signal to the off signal
  • the information 0 may indicate the transition from the off signal to the on signal. Manchester coding scheme will be described later.
  • the transmitter applies a sequence by selecting 13 consecutive subcarriers of a 20 MHz band as a reference band as a sample.
  • 13 subcarriers located among the subcarriers in the 20 MHz band are selected as samples. That is, a subcarrier whose subcarrier index is from -6 to +6 is selected from the 64 subcarriers.
  • the subcarrier index 0 may be nulled to 0 as the DC subcarrier.
  • subcarrier spacing is 312.5 KHz
  • 13 subcarriers have a channel bandwidth of about 4.06 MHz. That is, it can be said that power is provided only for 4.06MHz in the 20MHz band in the frequency domain.
  • SNR signal to noise ratio
  • the power consumption of the AC / DC converter of the receiver can be reduced.
  • the power consumption can be reduced by reducing the sampling frequency band to 4.06MHz.
  • the transmitter may generate one on-signal in the time domain by performing a 64-point IFFT on 13 subcarriers.
  • One on-signal has a size of 1 bit. That is, a sequence composed of 13 subcarriers may correspond to 1 bit.
  • the transmitter may not transmit the off signal at all.
  • IFFT a 3.2us symbol may be generated, and if a CP (Cyclic Prefix, 0.8us) is included, one symbol having a length of 4us may be generated. That is, one bit indicating one on-signal may be loaded in one symbol.
  • the reason for configuring and sending the bits as in the above-described embodiment is to reduce power consumption by using an envelope detector in the receiver. As a result, the receiving device can decode the packet with the minimum power.
  • the basic data rate for one information may be 125 Kbps (8us) or 62.5Kbps (16us).
  • each signal having a length of K in the 20 MHz band may be transmitted on K consecutive subcarriers of a total of 64 subcarriers. That is, K may correspond to the bandwidth of the OOK pulse by the number of subcarriers used to transmit a signal. All other coefficients of the K subcarriers are zero.
  • the indexes of the K subcarriers used by the signal corresponding to the information 0 and the information 1 are the same.
  • the subcarrier index used may be represented as 33-floor (K / 2): 33 + ceil (K / 2) -1.
  • the information 1 and the information 0 may have the following values.
  • the alpha is a power normalization factor and may be, for example, 1 / sqrt (K).
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a Manchester coding scheme according to the present embodiment.
  • Manchester coding is a type of line coding, and may indicate information as shown in the following table in a manner in which a transition of a magnitude value occurs in the middle of one bit period.
  • Manchester coding means a method of converting data from 1 to 01, 0 to 10, 1 to 10, and 0 to 01.
  • Table 1 shows an example in which data is converted from 1 to 10 and 0 to 01 using Manchester coding.
  • bit string to be transmitted As shown in Fig. 10, the bit string to be transmitted, the Manchester coded signal, the clock reproduced on the receiving side, and the data reproduced on the clock are shown in order from top to bottom.
  • the transmitting side transmits data using the Manchester coding scheme
  • the receiving side reads the data a little later on the basis of the transition point transitioning from 1 ⁇ 0 or 0 ⁇ 1 and recovers the data, and then transitions to 1 ⁇ 0 or 0 ⁇ 1.
  • the clock is recovered by recognizing the transition point as the clock transition point.
  • the symbol is divided based on the transition point, it can be simply decoded by comparing the power at the front and the back at the center of the symbol.
  • the bit string to be transmitted is 10011101
  • the Manchester coded signal is 0110100101011001
  • the clock reproduced on the receiving side recognizes the transition point of the Manchester coded signal as the transition point of the clock. Then, the data is recovered by using the reproduced clock.
  • this method can use the TXD pin for data transmission and the RXD pin for reception by using only the data transmission channel. Therefore, synchronized bidirectional transmission is possible.
  • This specification proposes various symbol types that can be used in the WUR and thus data rates.
  • a symbol coding based symbol coding technique and a symbol repetition technique may be used.
  • a symbol reduction technique may be used to obtain a high data rate.
  • each symbol may be generated using an existing 802.11 OFDM transmitter.
  • the number of subcarriers used to generate each symbol may be thirteen. However, it is not limited thereto.
  • each symbol may use OOK modulation formed of an ON-signal and an OFF-signal.
  • One symbol generated for the WUR may be composed of a CP (Cyclic Prefix or Guard Interval) and a signal part representing actual information. Symbols having various data rates may be designed by variously setting or repeating the lengths of the CP and the actual information signal.
  • CP Cyclic Prefix or Guard Interval
  • the basic WUR symbol may be represented as CP + 3.2us. That is, one bit is represented using a symbol having the same length as the existing Wi-Fi.
  • the transmitting apparatus applies a specific sequence to all available subcarriers (for example, 13 subcarriers) and then performs IFFT to form an information signal portion of 3.2 us.
  • a coefficient of 0 may be loaded on the DC subcarrier or the middle subcarrier index among all available subcarriers.
  • a 3.2us off signal can be generated by applying all coefficients to zero.
  • CP may be used by adopting a specific length from the rear of the information signal 3.2us immediately behind. At this time, CP may be 0.4us or 0.8us. This length is equal to the guard interval of 802.11ac.
  • one bit information corresponding to one basic WUR symbol may be represented as shown in the following table.
  • CP + 3.2us including CP may point to one 1-bit information. That is, the 3.2us on signal can be viewed as a (CP + 3.2us) on signal. A 3.2us off signal can be seen as a (CP + 3.2us) off signal.
  • a symbol to which Manchester coding is applied may be represented as CP + 1.6us + CP + 1.6us or CP + 1.6us + 1.6us.
  • the symbol to which the Manchester coding is applied may be generated as follows.
  • the time used for transmitting one bit (or symbol) except for the guard interval of the transmission signal is 3.2 us.
  • a signal size transition should occur at 1.6us. That is, each sub-information having a length of 1.6us should have a value of 0 or 1, and may configure a signal in the following manner.
  • Sub information 1 may have a value of beta * ones (1, K).
  • Beta is a power normalization factor and may be, for example, 1 / sqrt (ceil (K / 2)).
  • a specific sequence is applied in units of two squares to all available subcarriers (eg, 13 subcarriers) to generate a symbol to which Manchester coding is applied. That is, even-numbered subcarriers of a particular sequence are nulled to zero. That is, in a particular sequence, coefficients may exist at intervals of two cells.
  • a particular sequence with coefficients spaced two spaces apart is ⁇ a 0 b 0 c 0 d 0 e 0 f 0 g ⁇ , ⁇ 0 a 0 b 0 c 0 d 0 e 0 f 0 ⁇ or ⁇ a 0 b 0 c 0 0 0 d 0 e 0 method.
  • a, b, c, d, e, f, g is 1 or -1.
  • the transmitter maps a specific sequence to K consecutive subcarriers of 64 subcarriers (for example, 33-floor (K / 2): 33 + ceil (K / 2) -1) and the remaining subcarriers.
  • IFFT is performed by setting the coefficient to 0.
  • signals in the time domain can be generated.
  • the signal in the time domain is a 3.2us long signal having a 1.6us period because coefficients exist at intervals of two spaces in the frequency domain.
  • One of the first or second 1.6us period signals can be selected and used as sub information 1.
  • the sub information 0 may have a value of zeros (1, K).
  • the transmitter maps a specific sequence to K consecutive subcarriers of 64 subcarriers (eg, 33-floor (K / 2): 33 + ceil (K / 2) -1) and performs IFFT.
  • the signal in the time domain can be generated.
  • the sub information 0 may correspond to a 1.6us off signal.
  • the 1.6us off signal can be generated by setting all coefficients to zero.
  • One of the first or second 1.6us periodic signals of the signal in the time domain may be selected and used as the sub information 0. You can simply use the zeros (1,32) signal as subinformation zero.
  • information 1 is also divided into the first 1.6us (sub information 0) and the second 1.6us (sub information 1), a signal corresponding to each sub information may be configured in the same manner as the information 0 is generated.
  • the coexistence problem is a problem caused by transmitting a signal by determining that another device is a channel idle state due to a continuous off symbol. If only OOK modulation is used, for example, the off-symbol may be contiguous with the sequence 100001 or the like, but if Manchester coding is used, the off-symbol cannot be contiguous with the sequence 100101010110.
  • the sub information may be referred to as a 1.6us information signal.
  • the 1.6us information signal may be a 1.6us on signal or a 1.6 off signal.
  • the 1.6us on signal and the 1.6 off signal may have different sequences applied to each subcarrier.
  • CP can be used by adopting a specific length from the back of the 1.6us of the information signal immediately after. At this time, CP may be 0.4us or 0.8us. This length is equal to the guard interval of 802.11ac.
  • one bit information corresponding to one Manchester coded symbol may be represented as shown in the following table.
  • CP + 1.6us + CP + 1.6us or CP + 1.6us + 1.6us including CP may indicate one 1-bit information. That is, in the former case, the 1.6us on signal and the 1.6us off signal may be regarded as the (CP + 1.6us) on signal and the (CP + 1.6us) off signal.
  • 11 shows an example of inserting a CP into a symbol to which Manchester coding is applied according to the present embodiment.
  • 12 shows another example of inserting a CP into a symbol to which Manchester coding is applied according to the present embodiment.
  • Signals may be transmitted by inserting CPs (or guard intervals) into symbols to which Manchester coding is applied.
  • CPs or guard intervals
  • the configuration or insertion of the CP can be proposed in four options.
  • Option 1 0.8us CPs 1110 and 1120 may be inserted in front of the signal as shown in FIG.
  • the CP may be inserted before using the last 0.8us signal in the time domain signal of the first or second sub information.
  • the CP 1110 at the front of the signal is configured using the last 0.8us signal of the first sub information in information 0.
  • the CP 1120 at the front of the signal is configured using the last 0.8us signal of the first sub information.
  • 0.4us CPs 1210, 1220, 1230, and 1240 may be inserted in front of each sub-symbol as shown in FIG. 12.
  • the CP may use the last 0.4us signal of each subsymbol.
  • the CP 1210 in front of the first sub information is configured by using the last 0.4us signal of the first sub information in information 0.
  • the CP 1220 in front of the second sub information is configured by using the last 0.4us signal of the second sub information in the information 0.
  • the CP 1230 before the first sub information is configured using the last 0.4us signal of the first sub information.
  • the CP 1240 in front of the second sub information is configured using the last 0.4us signal of the second sub information in the information 0.
  • Option 3 You can use the same 0.8us CP (or guard interval) before each sub information. As a result, the actual length of one symbol is 4.8us, which increases the overhead of 0.8us compared to the conventional art.
  • Each sub information can be used equal to the length of one symbol. That is, since each sub symbol is used as 0.8 us (CP or guard interval) + 3.2 us, the actual length of one symbol may be 8 us. This has the disadvantage of increasing the overhead by twice as much as the conventional.
  • the option 3 and option 4 has an advantage of increasing the overhead but reducing the effect of reducing the Inter Symbol Interference (ISI).
  • ISI Inter Symbol Interference
  • a method of adjusting the length of a CP inserted into a symbol to which Manchester coding is applied according to the present embodiment is described as follows.
  • the method of adjusting the length of the CP can be proposed in two options.
  • Option 1 Keep the WUR symbol of the same length as one symbol of the existing Wi-Fi (one symbol is fixed to 4us in length), but the length of the CP before each subsymbol is different. 12 may be described as a case where the length of the CP is not fixed.
  • the length of the CP can be from 0 to 0.8us.
  • the last a length of the subsymbol is used as a CP signal.
  • the last 0.8-a length of the subsymbol is used as the CP signal.
  • a 0 or 0.8us may be undesirable in indoor or outdoor situations, and 0.4us may be most desirable.
  • Option 2 It has a WUR symbol that is shorter or longer than the length of one symbol of the existing Wi-Fi (the length of one symbol is not fixed), and the length of the CP before each subsymbol is the same. 12 may be described as a case where the length of the CP is not fixed. That is, the lengths of the CP 1210 and the CP 1220 are the same, and the lengths of the CP 1230 and the CP 1240 are the same.
  • Each CP length is 0us or more
  • the performance is guaranteed to some extent even if the CP is small, but in the outdoor situation, the long CP may be required to guarantee the target performance.
  • the case where the CP length is 0.4us may be most preferable.
  • the length of the CP before each subsymbol may be 0.4us.
  • the length of CP before each subsymbol may be 0.8us.
  • CP can be used in various cases, signaling for CP length is needed.
  • Such signaling may be indicated in the preamble of the WUR packet, in which case, the preamble may be a general OOK scheme or Manchester coding using a specific CP length (0.4us or 0.8us).
  • one bit may be used to indicate two CP lengths, an indoor CP length (0.4us (or 0.1us or 0.2us or 0.3us)) and an outdoor CP length (0.8us (or more)). .
  • each CP As another example, it is proposed to indicate the length of each CP as 0.1, 0.2, 0.4, 0.8us using 2 bits as shown in Table 7 below.
  • each CP As another example, it is proposed to indicate the length of each CP as 0.2, 0.4, 0.8us using 2 bits as shown in Table 8 or Table 9 below.
  • option 1 or option 2 may be indicated by adjusting the length of CP using 1 bit as shown in Table 10 or Table 11 below.
  • each CP is indicated as 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 0.7, 0.8us using the remaining 3 bits as shown in Table 12 below. can do. If option 1 is indicated through 1 bit, the remaining 3 bits may indicate the value of a (CP length of the first subsymbol).
  • Table 13 As another example, as shown in Table 13, Table 14, Table 15, Table 16, and Table 17, two options for adjusting the length of the CP described above using three bits and various case for the indicated options are shown. Suggest to direct.
  • option 1 or option 2 may be indicated by adjusting the length of the CP using 1 bit as shown in Table 13 or Table 14 below.
  • each CP may be indicated as 0.1, 0.2, 0.4, or 0.8us using the remaining 2 bits as shown in Table 15 below. If option 1 is indicated through 1 bit, the remaining 2 bits may indicate the value of a (CP length of the first subsymbol).
  • each CP may be indicated as 0.2, 0.4, or 0.8us using the remaining 2 bits as shown in Table 16 or Table 17 below. If option 1 is indicated through 1 bit, the remaining 2 bits may indicate the value of a (CP length of the first subsymbol).
  • the transmitted signal may correspond to a wakeup packet, and a method of decoding the wakeup packet can be largely divided into two types.
  • the first is non-coherent detection and the second is coherent detection.
  • non-coherent detection the phase relationship between the transmitter and receiver signals is not fixed.
  • the receiver does not need to measure and adjust the phase of the received signal.
  • the coherent detection method requires that the phase of the signal between the transmitter and the receiver be aligned.
  • the receiver includes the low power wake-up receiver described above.
  • the low power wake-up receiver may decode a packet (wake-up packet) transmitted using an OOK modulation scheme using an envelope detector to reduce power consumption.
  • the envelope detector measures and decodes the power or magnitude of the received signal.
  • the receiver sets a threshold based on the power or magnitude measured by the envelope detector. When decoding the symbol to which the OOK is applied, it is determined as information 1 if it is greater than or equal to the threshold value, and as information 0 when it is smaller than the threshold value.
  • the method of decoding a symbol to which Manchester coding is applied is as follows.
  • the receiver classifies the received signal into a signal corresponding to each bit (or symbol).
  • a signal corresponding to each bit (or symbol) is classified into a sub information signal.
  • the norm or power of a signal corresponding to each sub information is calculated to estimate the transmitted information after the comparison. For example, if the norm value or power of the signal corresponding to the first sub information is greater than the norm value or power of the signal corresponding to the second sub information, the transmitted information may be determined as information 0 (that is, sub information 10). Can be.
  • the transmitted information may be determined as information 1 (ie, sub information 0 1). have.
  • the norm value represents a magnitude measure of a vector and may correspond to a magnitude measure of a signal.
  • the receiver knows the power information actually sent by the transmitter. Accordingly, the receiver may simply compare the power or norm values for the first sub information and the second sub information to determine the transmitted information. However, since the channel condition is not considered in the above scheme, actual performance may be greatly degraded.
  • a signal corresponding to sub information may be generated and a guard interval (or CP) may be applied by the transmitter as described above.
  • the receiver may perform decoding by simply comparing a norm value or power with respect to the received signal.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of transmitting a signal by applying the OOK scheme and Manchester coding according to the present embodiment.
  • FIG. 13 An example of FIG. 13 is performed in a transmitter, the receiver may correspond to a low power wake-up receiver, and the transmitter may correspond to an AP.
  • the term “on signal” may correspond to a signal having an actual power value.
  • the off signal may correspond to a signal that does not have an actual power value.
  • the first information may correspond to information 0, and the second information may correspond to information 1.
  • step S1310 the transmitter configures a wakeup packet.
  • the transmitter transmits the wakeup packet to the receiver.
  • the wake-up packet is subjected to On-Off Keying (OOK) and Manchester coding. Accordingly, the wakeup packet includes a sequence consisting of first information and second information.
  • OOK On-Off Keying
  • Manchester coding Accordingly, the wakeup packet includes a sequence consisting of first information and second information.
  • the first information and the second information are composed of an on signal and an off signal.
  • the first information may be configured in the order of an on signal and an off signal.
  • the second information may be configured in the order of the off signal and the on signal.
  • the on signal may indicate 1, and the off signal may indicate 0.
  • the first information may be represented by 10 and the second information may be represented by 01. This indicates that Manchester coding is applied so that the transition of the magnitude of the signal occurs in the middle of one symbol.
  • the first information and the second information may be reversed in order of an on signal and an off signal. That is, the first information may be represented by 01 and the second information may be represented by 10. However, in the present embodiment, it is assumed that the first information is 10 and the second information is 01.
  • first information and the second information respectively correspond to 1 bit information.
  • the on signal may correspond to a signal having a power value of beta * ones (1, K).
  • the off signal may correspond to a signal having a power value of zeros (1, K).
  • Beta is a power normalization factor. That is, the transmitting apparatus may first know the power values of the on signal and the off signal, and configure first information and second information. The receiver decodes the first information and the second information by using an envelope detector, thereby reducing power consumed in decoding.
  • the on signal is transmitted through a first symbol generated by applying a first sequence to 13 consecutive subcarriers in a 20 MHz band and performing a 64-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT).
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • one of the subcarriers with an even subcarrier index or the subcarriers with an odd subcarrier index is nulled.
  • a subcarrier with an even subcarrier index is nulled in the first sequence, a subcarrier with an odd subcarrier index may be set to a coefficient of 1 or -1. That is, a subcarrier having an odd subcarrier index may have a coefficient.
  • a subcarrier having an even subcarrier index may have a coefficient set to 1 or -1. That is, coefficients may exist in subcarriers having an even subcarrier index.
  • coefficients exist at intervals of two subcarrier indexes.
  • the off signal may be transmitted through a second symbol generated by applying a second sequence to 13 consecutive subcarriers in the 20 MHz band and performing a 64-point IFFT.
  • the coefficients of all subcarriers may be set to zero.
  • the thirteen subcarriers may correspond to subbands in the 20 MHz band.
  • 20 MHz is referred to as a reference band
  • 13 subcarriers may correspond to about 4.06 MHz band. That is, a specific sequence (first sequence or second sequence) is set only to 13 subcarriers selected as samples, and all other subcarriers except 13 subcarriers are set to 0. That is, it can be said that power is provided only for 4.06MHz in the 20MHz band in the frequency domain.
  • subcarrier spacing of each of the 13 subcarriers may be 312.5 KHz.
  • the transmitter applies IFFT by applying a first sequence having coefficients at intervals of two subcarrier indexes to 13 subcarriers, a 3.2us signal having a period of 1.6us is generated. Therefore, the first symbol and the second symbol may have a length of 1.6 us.
  • a 64-point IFFT is performed on 13 subcarriers to which the first sequence is applied, a first time signal having a 1.6us period may be generated. The first symbol may have a length of 1.6us by selecting one of the first time signals.
  • a second time signal having a 1.6us period may be generated.
  • the second symbol may have a length of 1.6us by selecting one of the second time signals.
  • the first symbol and the second symbol may correspond to sub-symbols of the symbol generated by performing IFFT.
  • CP cyclic prefix
  • ISI Inter Symbol Interference
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be different from each other.
  • the length of the first CP may be a us
  • the length of the second CP may be 0.8-a us.
  • a may be a rational number greater than 0 and less than 0.8.
  • the sum of the length of the first CP, the length of the first symbol, the length of the second CP, and the length of the second symbol may be fixed at 4 us. That is, a WUR symbol having the same length as one symbol of the existing Wi-Fi can be maintained.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be the same.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be rational numbers greater than zero.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be less than 0.4us.
  • the length of the first CP and the length of the second CP may be greater than 0.4us.
  • the sum of the length of the first CP, the length of the first symbol, the length of the second CP, and the length of the second symbol may be longer or shorter than 4 us. That is, it may have a WUR symbol shorter or longer than the length of one symbol of the existing Wi-Fi.
  • the CP can be inserted before each sub-symbol to increase the effect of reducing the ISI even if the interference is in the middle of the signal.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a wireless device to which the present embodiment can be applied.
  • a wireless device may be an AP or a non-AP station (STA) that may implement the above-described embodiment.
  • the wireless device may correspond to the above-described user or may correspond to a transmission device for transmitting a signal to the user.
  • the AP 1400 includes a processor 1410, a memory 1420, and an RF unit 1430.
  • the RF unit 1430 may be connected to the processor 1410 to transmit / receive a radio signal.
  • the processor 1410 may implement the functions, processes, and / or methods proposed herein. For example, the processor 1410 may perform an operation according to the above-described embodiment. That is, the processor 1410 may perform an operation that may be performed by the AP during the operations disclosed in the embodiments of FIGS. 1 to 13.
  • the non-AP STA 1450 may include a processor 1460, a memory 1470, and an RF unit 1480.
  • the RF unit 1480 may be connected to the processor 1460 to transmit / receive a radio signal.
  • the processor 1460 may implement the functions, processes, and / or methods proposed in this embodiment.
  • the processor 1460 may be implemented to perform the non-AP STA operation according to the present embodiment described above.
  • the processor may perform the operation of the non-AP STA in the embodiment of FIGS. 1 to 13.
  • Processors 1410 and 1460 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, data processing devices, and / or converters for interconverting baseband signals and wireless signals.
  • the memories 1420 and 1470 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and / or other storage devices.
  • the RF unit 1430 and 1480 may include one or more antennas for transmitting and / or receiving 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 the memories 1420 and 1470 and executed by the processors 1410 and 1460.
  • the memories 1420 and 1470 may be inside or outside the processors 1410 and 1460, and may be connected to the processors 1410 and 1460 by various well-known means.

Abstract

무선랜 시스템에 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치가 제안된다. 구체적으로, 송신장치는 웨이크업 패킷을 구성하고, 웨이크업 패킷을 수신장치로 송신한다. 웨이크업 패킷은 OOK 방식 및 맨체스터 코딩이 적용된다. 웨이크업 패킷은 제1 정보와 제2 정보로 구성되는 시퀀스를 포함한다. 제1 정보 및 제2 정보는 온 신호와 오프 신호로 구성된다. 온 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제1 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제1 심벌을 통해 전달된다. 오프 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제2 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제2 심벌을 통해 전달된다. 제1 심벌 앞에 제1 CP가 삽입되고, 제2 심벌 앞에 제2 CP가 삽입된다.

Description

무선랜 시스템에서 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선랜 시스템에서 저전력 통신을 수행하는 기법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선랜 시스템에서 OOK 방식 및 맨체스터 코딩을 적용하여 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
차세대 WLAN(wireless local area network)를 위한 논의가 진행되고 있다. 차세대 WLAN에서는 1) 2.4GHz 및 5GHz 대역에서 IEEE(institute of electronic and electronics engineers) 802.11 PHY(physical) 계층과 MAC(medium access control) 계층의 향상, 2) 스펙트럼 효율성(spectrum efficiency)과 영역 쓰루풋(area through put)을 높이는 것, 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 시키는 것을 목표로 한다.
차세대 WLAN에서 주로 고려되는 환경은 AP(access point)와 STA(station)이 많은 밀집 환경이며, 이러한 밀집 환경에서 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)과 공간 전송률(area throughput)에 대한 개선이 논의된다. 또한, 차세대 WLAN에서는 실내 환경뿐만 아니라, 기존 WLAN에서 많이 고려되지 않던 실외 환경에서의 실질적 성능 개선에 관심을 가진다.
구체적으로 차세대 WLAN에서는 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 STA이 많은 밀집 환경에서의 시스템 성능 향상에 대한 논의가 진행되고 있다.
또한, 차세대 WLAN에서는 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 등에 대한 논의가 활발할 것으로 예상된다. 이러한 차세대 WLAN의 방향성은 차세대 WLAN이 점점 이동 통신과 유사한 기술 범위를 갖게 됨을 의미한다. 최근 스몰셀 및 D2D(Direct-to-Direct) 통신 영역에서 이동 통신과 WLAN 기술이 함께 논의되고 있는 상황을 고려해 볼 때, 차세대 WLAN과 이동 통신의 기술적 및 사업적 융합은 더욱 활발해질 것으로 예측된다.
본 명세서는 무선랜 시스템에서 OOK 방식 및 맨체스터 코딩을 적용하여 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치를 제안한다.
본 명세서의 일례는 무선랜 시스템에 웨이크업 패킷을 송신하는 방법 및 장치를 제안한다.
본 실시예는 송신장치에서 동작될 수 있고, 수신장치는 저전력 웨이크업 수신기에 대응할 수 있고, 송신장치는 AP에 대응할 수 있다.
먼저 용어를 정리하면, 온 신호(on signal)는 실제 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 오프 신호(off signal)는 실제 전력 값을 가지지 않는 신호에 대응할 수 있다. 제1 정보는 정보 0에 대응할 수 있고, 제2 정보는 정보 1에 대응할 수 있다.
송신장치는 웨이크업 패킷을 구성한다.
송신장치는 상기 웨이크업 패킷을 수신장치로 송신한다.
상기 웨이크업 패킷이 어떻게 구성되는지는 다음과 같다.
상기 웨이크업 패킷은 OOK(On-Off Keying) 방식 및 맨체스터 코딩(manchester coding)이 적용된다. 이에 따라, 상기 웨이크업 패킷은 제1 정보와 제2 정보로 구성되는 시퀀스를 포함한다.
상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는 온 신호(on signal)와 오프 신호(off signal)로 구성된다. 구체적으로, 상기 제1 정보는 온 신호와 오프 신호의 순서로 구성될 수 있다. 상기 제2 정보는 오프 신호와 온 신호의 순서로 구성될 수 있다. 상기 온 신호는 1을 지시하고, 상기 오프 신호는 0을 지시할 수 있다. 따라서, 상기 제1 정보는 10으로 나타낼 수 있고, 상기 제2 정보는 01로 나타낼 수 있다. 이는 맨체스터 코딩이 적용되어 하나의 심벌의 중간에서 신호의 크기(magnitude)의 전이가 일어나는 것을 나타낸다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 온 신호와 오프 신호의 순서가 바뀔 수도 있다. 즉, 상기 제1 정보는 01로 나타낼 수 있고, 상기 제2 정보는 10으로 나타낼 수도 있다. 다만, 본 실시예는 상기 제1 정보는 10으로, 상기 제2 정보는 01으로 가정하여 설명한다.
또한, 제1 정보와 제2 정보는 각각 1비트 정보에 대응한다.
또한, 상기 온 신호는 beta*ones(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 상기 오프 신호는 zeros(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 상기 beta는 전력 정규화 요소(power normalization factor)이다. 즉, 송신장치는 온 신호와 오프 신호의 전력 값을 먼저 알고 제1 정보와 제2 정보를 구성할 수 있다. 수신장치는 제1 정보와 제2 정보를 포락선 검출기(envelope detector)를 사용하여 복호함으로써, 복호 시 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
상기 온 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제1 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 생성된 제1 심벌을 통해 전달된다. 즉, 온 신호는 하나의 비트는 IFFT를 수행하여 생성된 하나의 심벌을 통해 송신될 수 있다.
상기 제1 시퀀스에서, 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어 또는 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어 중 하나는 널링(nulling)된다. 구체적으로, 상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어는 계수(coefficient)가 1 또는 -1로 설정될 수 있다. 즉, 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어는 계수(coefficient)가 존재할 수 있다.
또는, 상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어는 계수가 1 또는 -1로 설정될 수 있다. 즉, 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어는 계수가 존재할 수 있다.
즉, 상기 제1 시퀀스는 서브캐리어 인덱스 두 칸 간격으로 계수가 존재한다.
또한, 상기 오프 신호는 상기 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제2 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제2 심벌을 통해 전달될 수 있다. 상기 제2 시퀀스에서, 모든 서브캐리어의 계수는 0으로 설정될 수 있다.
상기 13개의 서브캐리어는 상기 20MHz 대역 내 서브밴드(subband)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 20MHz를 기준 대역이라 하면, 64개의 서브캐리어(또는 비트 시퀀스)를 사용할 수 있음에도 13개의 서브캐리어만 샘플링하여 IFFT를 수행하므로, 13개의 서브캐리어는 약 4.06MHz 대역에 대응할 수 있다. 즉, 샘플로 선택한 13개의 서브캐리어에만 특정 시퀀스(제1 시퀀스 또는 제2 시퀀스)를 설정하고, 13개의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어는 모두 0으로 설정한다. 즉, 주파수 영역에서 20MHz 대역 중 4.06MHz에 대해서만 전력이 있다고 볼 수 있다.
또한, 상기 13개의 서브캐리어 각각의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 312.5KHz일 수 있다.
송신장치가 13개의 서브캐리어에 서브캐리어 인덱스 두 칸 간격으로 계수가 존재하는 제1 시퀀스를 적용하어 IFFT를 수행하므로 1.6us의 주기를 갖는 3.2us의 신호가 생성된다. 따라서, 상기 제1 심벌 및 상기 제2 심벌은 1.6us의 길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 시퀀스가 적용되는 13개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제1 시간 신호가 생성될 수 있다. 상기 제1 심벌은 상기 제1 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가질 수 있다.
상기 제2 시퀀스가 적용되는 K개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제2 시간 신호가 생성될 수 있다. 상기 제2 심벌은 상기 제2 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가질 수 있다.
즉, 제1 심벌 및 제2 심벌은 IFFT를 수행하여 생성된 심벌의 서브 심벌에 대응할 수 있다.
또한, 각 심벌 앞에 CP(Cyclic Prefix)를 삽입시켜 ISI(Inter Symbol Interference)의 발생을 감소시키거나 방지할 수 있다. 상기 제1 심벌 앞에 제1 CP(Cyclic Prefix)가 삽입되고, 상기 제2 심벌 앞에 제2 CP가 삽입된다.
일례로, 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 다를 수 있다. 상기 제1 CP의 길이가 a us이고, 상기 제2 CP의 길이는 0.8-a us일 수 있다. 이때, 상기 a는 0보다 크고 0.8보다는 작은 유리수일 수 있다. 이 경우,상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 4us로 고정되어 있을 수 있다. 즉, 기존 Wi-Fi의 한 심벌과 동일한 길이의 WUR 심벌을 유지할 수 있다.
다른 예로, 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0보다 큰 유리수일 수 있다. 상기 무선 랜 시스템이 실내(indoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 작을 수 있다. 상기 무선 랜 시스템이 실외(outdoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 클 수 있다. 이를 통해, 실내 환경에서는 CP가 작아도 어느 정도 성능이 보장되지만, 실외 환경에서는 CP가 길어야 필요한 성능이 보장될 수 있다. 다만, CP 길이가 길수록 성능은 좋아질 수 있어도 오버헤드는 커질 수 있다. 이 경우,상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 4us보다 길거나 짧을 수 있다. 즉, 기존 Wi-Fi의 한 심벌의 길이보다 짧거나 긴 WUR 심벌을 가질 수 있다.
본 명세서의 일례에 따르면 송신장치에서 OOK 변조 방식을 적용하여 웨이크업 패킷을 구성하여 송신함으로써 수신장치에서 웨이크업 복호 시 포락선 검출기(envelope detector)를 사용하여 전력 소모를 적게 할 수 있다. 따라서, 수신장치는 웨이크업 패킷을 최소 전력으로 복호할 수 있다. 또한, 송신장치가 맨체스터 코딩도 적용하여 웨이크업 패킷을 구성하므로 오프 심벌이 연속되는 것을 방지하여 기존 Wi-Fi 장치와의 공존 문제를 해결할 수 있다. 또한, 각 서브 심벌 앞에 CP를 삽입하여 신호의 중간에서도 간섭의 영향이 있어도 ISI를 감소시키는 효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 IEEE 규격에서 사용되는 PPDU의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 HE PPDU의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 데이터가 수신되지 않는 환경에서의 저전력 웨이크업 수신기를 도시한 도면이다.
도 5는 데이터가 수신되는 환경에서 저전력 웨이크업 수신기를 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 웨이크업 패킷 구조의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 실시에에 따른 웨이크업 패킷의 신호 파형을 나타낸다.
도 8은 OOK 방식을 이용해 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 비트 값의 1과 0의 비율에 따라 소비 전력이 결정되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 OOK 펄스의 설계 방법을 나타낸다.
도 10은 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩 기법에 대한 설명도이다.
도 11은 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 CP를 삽입하는 일례를 나타낸다.
도 12는 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 CP를 삽입하는 다른 예를 나타낸다.
도 13은 본 실시예에 따른 OOK 방식 및 맨체스터 코딩을 적용하여 신호를 송신하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
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, 무선랜 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 무선랜 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.
STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(medium access control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리 계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비-AP STA(Non-AP Station)을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 유저(user) 등의 다양한 명칭으로도 불릴 수 있다.
한편 사용자(user)라는 용어는, 다양한 의미로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 무선랜 통신에 있어서 상향링크 MU MIMO 및/또는 및 상향링크 OFDMA 전송에 참여하는 STA을 의미하는 것으로도 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 IEEE 규격에서 사용되는 PPDU의 일례를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, IEEE a/g/n/ac 등의 규격에서는 다양한 형태의 PPDU(PHY protocol data unit)가 사용되었다. 구체적으로, LTF, STF 필드는 트레이닝 신호를 포함하였고, SIG-A, SIG-B 에는 수신 스테이션을 위한 제어정보가 포함되었고, 데이터 필드에는 PSDU에 상응하는 사용자 데이터가 포함되었다.
본 실시예는 PPDU의 데이터 필드를 위해 사용되는 시그널(또는 제어정보 필드)에 관한 개선된 기법을 제안한다. 본 실시예에서 제안하는 시그널은 IEEE 802.11ax 규격에 따른 HE PPDU(high efficiency PPDU) 상에 적용될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 개선하는 시그널은 HE PPDU에 포함되는 HE-SIG-A 및/또는 HE-SIG-B일 수 있다. HE-SIG-A 및 HE-SIG-B 각각은 SIG-A, SIG-B로도 표시될 수 있다. 그러나 본 실시예가 제안하는 개선된 시그널이 반드시 HE-SIG-A 및/또는 HE-SIG-B 규격에 제한되는 것은 아니며, 사용자 데이터를 전달하는 무선통신시스템에서 제어정보를 포함하는 다양한 명칭의 제어/데이터 필드에 적용 가능하다.
도 3은 HE PPDU의 일례를 도시한 도면이다.
본 실시예에서 제안하는 제어정보 필드는 도 3에 도시된 바와 같은 HE PPDU 내에 포함되는 HE-SIG-B일 수 있다. 도 3에 따른 HE PPDU는 다중 사용자를 위한 PPDU의 일례로, HE-SIG-B는 다중 사용자를 위한 경우에만 포함되고, 단일 사용자를 위한 PPDU에는 해당 HE-SIG-B가 생략될 수 있다.
도시된 바와 같이, 다중 사용자(Multiple User; MU)를 위한 HE-PPDU는 L-STF(legacy-short training field), L-LTF(legacy-long training field), L-SIG(legacy-signal), HE-SIG-A(high efficiency-signal A), HE-SIG-B(high efficiency-signal-B), HE-STF(high efficiency-short training field), HE-LTF(high efficiency-long training field), 데이터 필드(또는 MAC 페이로드) 및 PE(Packet Extension) 필드를 포함할 수 있다. 각각의 필드는 도시된 시간 구간(즉, 4 또는 8 ㎲ 등) 동안에 전송될 수 있다.
IEEE 규격에서 사용되는 PPDU는 주로20MHz의 채널 대역폭 상에서 전송되는 PPDU 구조로 설명된다. 20MHz의 채널 대역폭보다 넓은 대역폭(예를 들어, 40MHz, 80MHz) 상에서 전송되는 PPDU 구조는 20MHz의 채널 대역폭에서 사용되는 PPDU 구조에 대한 선형적인 스케일링을 적용한 구조일 수 있다.
IEEE 규격에서 사용되는 PPDU 구조는 64 FFT(Fast Fourier Tranform)를 기반으로 생성되고, CP 부분(cyclic prefix portion)은 1/4일 수 있다. 이러한 경우, 유효 심볼 구간(또는 FFT 구간)의 길이가 3.2us, CP 길이가 0.8us, 심볼 듀레이션은 유효 심볼 구간 및 CP 길이를 더한 4us(3.2us+0.8us)일 수 있다.
무선 네트워크는 유비쿼터스(ubiquitous)이며 실내에 보통 있고 실외에 자주 설치되고 있다. 무선 네트워크는 다양한 기술을 사용하여 정보를 송신 및 수신한다. 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 통신에 사용되는 2 가지의 널리 보급 된 기술은 IEEE 802.11n 표준 및 IEEE 802.11ac 표준과 같은 IEEE 802.11 표준을 준수하는 기술이다.
IEEE 802.11 표준은 IEEE 802.11 기반 무선 LAN (WLAN)의 작동을 지원하는 다양한 기능을 제공하는 공통 MAC(Medium Access Control) 계층을 지정한다. MAC 계층은 공유 라디오에 대한 액세스를 조정하고 무선 매체를 통한 통신을 향상시키는 프로토콜을 활용하여 IEEE 802.11 스테이션(예 : PC의 무선 네트워크 카드 (NIC) 또는 다른 무선 장치 또는 스테이션 (STA) 및 액세스 포인트 (AP)) 간의 통신을 관리하고 유지한다.
IEEE 802.11ax는 802.11ac의 후속 제품으로, 특히 공공 핫스팟 및 기타 고밀도 트래픽 영역과 같은 고밀도 영역에서 WLAN 네트워크의 효율성을 높이기 위해 제안되었다. IEEE 802.11은 또한 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA)을 사용할 수 있다. IEEE 802.11 작업 그룹(Work Group) 내의 High Efficiency WLAN 연구 그룹 (HEW SG)은 IEEE 802.11 표준과 관련하여 AP (액세스 포인트) 및 / 또는 STA (스테이션)의 고밀도 시나리오에서 시스템 처리량 / 면적을 향상시키기 위해 스펙트럼 효율 향상을 고려하고 있다.
웨어러블 장치(wearable device) 및 센서, 모바일 장치 등과 같은 소형 컴퓨팅 장치(small computing device)는 소규모 배터리 용량으로 인해 제약을 받지만 Wi-Fi, Bluetooth®, BLE (Bluetooth® Low Energy) 등과 같은 무선 통신 기술을 지원하고, 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 다른 컴퓨팅 장치에 연결하고 데이터를 교환해야 한다. 이러한 통신은 전력을 소비하므로 이러한 장치에서 이러한 통신의 에너지 소비를 최소화하는 것이 중요하다. 에너지 소비를 최소화하기 위한 하나의 이상적인 전략은 지연을 너무 많이 증가시키지 않고 데이터 송신 및 수신을 유지하면서 통신 블록에 대한 전원을 가능한 빈번하게 끄는 것이다. 즉, 데이터 수신 직전에 통신 블록을 송신하고 웨이크 업할 데이터가 있을 때만 통신 블록을 켜고 나머지 시간 동안 통신 블록의 전원을 끈다.
이하에서는, 저전력 웨이크업 수신기(Low-Power Wake-Up Receiver; LP-WUR)를 설명한다.
본 명세서에서 기술하는 통신 시스템(또는 통신 서브 시스템)은 메인 라디오(802.11)과 저전력 웨이크업 수신기를 포함한다.
메인 라디오는 사용자 데이터의 송수신을 위해 사용된다. 메인 라디오는 송신할 데이터 또는 패킷이 있지 않으면 꺼진다. 저전력 웨이크업 수신기는 수신할 패킷이 있을 때 메인 라디오를 깨운다. 이때, 사용자 데이터는 메인 라디오에 의해 송수신된다.
저전력 웨이크업 수신기는 사용자 데이터를 위함이 아니다. 단순히 메인 라디오를 깨우기 위한 수신기이다. 즉, 송신기는 포함하지 않는다. 저전력 웨이크업 수신기는 메인 라디오가 꺼져있는 동안 활성화된다. 저전력 웨이크업 수신기는 활성화 상태에서 1mW 미만의 타겟 전력 소비를 목표로 한다. 또한, 저전력 웨이크업 수신기는 5MHz 미만의 좁은 대역폭을 사용한다. 또한, 저전력 웨이크업 수신기의 타겟 송신 범위(target transmission range)는 기존 802.11의 타겟 송신 범위와 동일하다.
도 4는 데이터가 수신되지 않는 환경에서의 저전력 웨이크업 수신기를 도시한 도면이다. 도 5는 데이터가 수신되는 환경에서 저전력 웨이크업 수신기를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 송수신할 데이터가 있는 경우, 이상적인 송수신 전략을 구현하는 한 가지 방법은 Wi-Fi, Bluetooth® 라디오, BLE (Bluetooth® Radio)와 같은 메인 라디오(Main radio)를 웨이크업 할 수 있는 저전력 웨이크업 수신기(LP-WUR)를 추가하는 것이다.
도 4를 참조하면, Wi-Fi / BT / BLE(420)가 꺼져 있고 저전력 웨이크업 수신기(430)는 데이터가 수신되지 않는 상태로 켜져 있다. 일부 연구에 따르면 이러한 저전력 웨이크업 수신기(LP-WUR)의 전력 소비는 1mW 미만일 수 있다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이크업 패킷이 수신되면, 저전력 웨이크업 수신기(530)는 웨이크업 패킷 다음에 오는 데이터 패킷이 정확하게 수신될 수 있도록 전체 Wi-Fi / BT / BLE 라디오(520)를 웨이크업 한다. 그러나 어떤 경우에는 실제 데이터 또는 IEEE 802.11 MAC 프레임이 웨이크업 패킷에 포함될 수도 있다. 이 경우 전체 Wi-Fi / BT / BLE 라디오(520)를 깨울 필요는 없지만 Wi-Fi / BT / BLE 라디오(520)의 일부만 깨우쳐 필요한 프로세스를 수행해야 한다. 이는 상당한 절전을 가져올 수 있다.
본 명세서에 개시된 하나의 예시적인 기술은 저전력 웨이크업 수신기를 이용하는 Wi-Fi / BT / BLE에 대한 세분화된 웨이크업 모드에 대한 방법을 정의한다. 예를 들어, 웨이크업 패킷에 포함 된 실제 데이터는 Wi-Fi / BT / BLE 라디오를 깨우지 않고도 장치의 메모리 블록으로 직접 전달할 수 있다.
다른 예로서, 웨이크업 패킷에 IEEE 802.11 MAC 프레임이 포함 된 경우 웨이크업에 포함 된 IEEE 802.11 MAC 프레임을 처리하기 위해 Wi-Fi / BT / BLE 무선 장치의 MAC 프로세서만 깨우면 된다. 즉, Wi-Fi / BT / BLE 라디오의 PHY 모듈의 전원을 끄거나 저전력 모드로 유지할 수 있다.
저전력 웨이크업 수신기를 사용하는 Wi-Fi / BT / BLE 라디오에 대해 다수의 세분화된 웨이크업 모드가 정의되어, 웨이크업 패킷이 수신될 때 Wi- -Fi / BT / BLE 라디오의 전원을 켜야 한다. 그러나, 상기 실시예에 따르면, Wi-Fi / BT / BLE 라디오의 필요한 파트(또는 구성 요소)만 선택적으로 깨어나게 되어 에너지를 절약하고 대기 시간을 줄일 수 있다. 웨이크업 패킷 수신 시 저전력 웨이크업 수신기를 사용하는 많은 솔루션이 전체 Wi-Fi / BT / BLE 라디오를 웨이크업 한다. 본 명세서에서 논의된 하나의 예시적인 양태는 수신된 데이터를 처리하는데 필요한 Wi-Fi / BT / BLE 라디오의 필요한 부분만을 깨우므로 상당한 양의 에너지를 절약하고 메인 라디오를 깨우는 데 있어 불필요한 대기 시간을 줄일 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 저전력 웨이크업 수신기(530)는 송신장치(500)로부터 송신된 웨이크업 패킷에 기초하여 메인 라디오(520)를 웨이크업 할 수 있다.
또한, 송신장치(500)은 수신장치로(510)로 웨이크업 패킷을 송신하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 메인 라디오(520)가 웨이크업 되도록 저전력 웨이크업 수신기(530)에 지시할 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 웨이크업 패킷 구조의 일례를 나타낸다.
웨이크업 패킷은 하나 이상의 레거시 프리앰블(legacy preamble)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 레거시 장치는 상기 레거시 프리앰블을 디코딩하거나 처리할 수 있다.
또한, 웨이크업 패킷은 레거시 프리앰블 뒤에 페이로드를 포함할 수 있다. 페이로드는 간단한 변조 방식, 예를 들어, 온오프 키잉(On-Off Keying; OOK) 변조 방식에 의해 변조될 수 있다.
도 6을 참조하면, 송신장치는 웨이크업 패킷(600)을 생성 및/또는 송신하도록 구성될 수 있다. 수신장치는 수신된 웨이크업 패킷(600)을 처리하도록 구성될 수 있다.
또한, 웨이크업 패킷(600)은 IEEE 802.11 스펙에 의해 정의된 레거시 프리앰블 또는 임의의 다른 프리앰블(610)을 포함할 수 있다. 또한, 웨이크업 패킷(600)은 페이로드(620)을 포함할 수 있다.
레거시 프리앰블은 레거시 STA과의 공존을 제공한다. 공존을 위한 레거시 프리앰블(610)은 패킷을 보호하기 위해 L-SIG 필드를 사용한다. 레거시 프리앰블(610) 내 L-STF 필드를 통해 802.11 STA은 패킷의 시작을 검출할 수 있다. 레거시 프리앰블(610) 내 L-SIG 필드를 통해 802.11 STA은 패킷의 마지막을 알 수 있다. 또한 L-SIG 다음에 BPSK로 변조한 하나의 심볼을 추가함으로써 802.11n 단말의 잘못된 알람(false alarm)을 줄일 수 있다. BPSK로 변조한 하나의 심볼(4us) 또한 레거시 파트와 같이 20MHz 대역폭을 가진다. 레거시 프리앰블(610)은 써드 파티(third party) 레거시 STA(LP-WUR을 포함하지 않은 STA)을 위한 필드이다. 레거시 프리앰블(610)은 LP-WUR로부터 복호되지 않는다.
페이로드(620)는 웨이크업 프리앰블(622)을 포함할 수 있다. 웨이크업 프리앰블(Wake-Up preamble, 622)은 웨이크업 패킷(600)을 식별하도록 구성된 비트들의 시퀀스를 포함할 수 있다. 웨이크업 프리앰블(622)는 예를 들어, PN 시퀀스를 포함할 수 있다.
또한, 페이로드(620)는 웨이크업 패킷(600)을 수신하는 수신장치의 어드레스 정보 또는 수신장치의 식별자를 포함하는 MAC 헤더(624)를 포함할 수 있다.
또한, 페이로드(620)는 웨이크업 패킷의 다른 정보를 포함할 수 있는 프레임 바디(Frame Body, 626)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 바디(626)에는 페이로드의 길이 또는 사이즈 정보가 포함될 수 있다.
또한, 페이로드(620)는 Cyclic Redundancy Check (CRC) 값을 포함하는 Frame Check Sequence (FCS) 필드(628)를 포함 할 수 있다. 예를 들어 MAC 헤더(624) 및 프레임 바디(626)의 CRC-8 값 또는 CRC-16 값을 포함 할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 웨이크업 패킷의 신호 파형을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 웨이크업 패킷(700)은 레거시 프리앰블(802.11 프리앰블, 710)과 OOK로 변조된 페이로드를 포함한다. 즉, 레가시 프리앰블과 새로운 LP-WUR 신호 파형이 공존하는 형태이다.
또한, 레거시 프리앰블(710)은 OFDM 변조 방식에 따라 변조될 수 있다. 즉, 레거시 프리앰블(710)은 OOK 방식이 적용되지 않는다. 이에 반해 페이로드는 OOK 방식에 따라 변조될 수 있다. 다만, 페이로드 내 웨이크업 프리앰블(722)은 다른 변조 방식에 따라 변조될 수도 있다.
레거시 프리앰블(710)이 64 FFT가 적용되는 20MHz의 채널 대역폭 상에서 송신된다고 하면, 페이로드는 약 4.06MHz의 채널 대역폭 상에서 송신될 수 있다. 이는 후술하는 OOK 펄스(pulse) 설계 방법에서 설명하도록 한다.
먼저, OOK 방식을 이용한 변조 기법과 맨체스터 코딩(manchester coding) 기법에 대해 설명한다.
도 8은 OOK 방식을 이용해 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 비트 값의 1과 0의 비율에 따라 소비 전력이 결정되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 1 또는 0을 비트 값으로 갖는 이진 수열 형태의 정보를 표현하고 있다. 이와 같은 이진 수열 형태의 정보가 갖는 1 또는 0의 비트 값을 이용하면, OOK 변조 방식의 통신을 수행할 수 있다. 즉, 이진 수열 형태의 정보가 갖는 비트 값들을 고려하여, OOK 변조 방식의 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드를 가시광 통신에 이용하는 경우, 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 비트 값이 1인 경우 발광 다이오드를 온(on) 시키고, 비트 값이 0인 경우 발광 다이오드를 오프(off) 시킴으로써 발광 다이오드를 점멸하게 할 수 있다. 이와 같은 발광 다이오드의 점멸에 따라 가시광 형태로 전송된 데이터를 수신장치가 수신하여 복원함으로써, 가시광을 이용한 통신이 가능하게 된다. 다만, 이와 같은 발광 다이오드의 점멸을 사람의 눈은 인지할 수 없으므로, 사람은 조명이 계속하여 유지되는 것으로 느껴진다.
설명의 편의상 도 8에 도시된 바와 같이 10개의 비트 값을 갖는 이진 수열 형태의 정보를 이용한다. 도 8을 참조하면, '1001101011'의 값을 가지는 이진 수열 형태의 정보가 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 비트 값이 1인 경우 송신장치를 온(on) 시키고, 비트 값이 0인 경우 송신장치를 오프(off) 시키면, 10개의 비트 값 중 6개의 비트 값에서 심볼이 온(on) 된다. 따라서, 10개의 비트 값 모두에서 심볼이 온 되는 경우, 100%의 소비 전력을 가진다고 하면, 도 8의 듀티 사이클(duty cycle)에 따르는 경우, 소비 전력은 60% 가 된다고 할 수 있다.
즉, 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 1 과 0의 비율에 따라 송신기의 소비 전력이 결정된다고 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 송신기의 소비 전력을 특정한 값으로 유지하여야 한다는 제약 조건이 있는 경우, 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 1 과 0의 비율 또한 유지되어야 한다. 예를 들어, 조명 기기의 경우, 사람들이 원하는 특정 휘도 값으로 조명이 유지되어야 하므로, 이진 수열 형태의 정보를 구성하는 1 과 0의 비율 또한 유지되어야 한다.
다만, 웨이크업 수신기(WUR)에 대해서는 수신장치가 주체이므로 송신 전력은 크게 중요하지 않다. OOK를 사용하는 가장 큰 이유는 수신 신호의 복호 시 소모전력이 굉장히 적다는 데에 있다. 복호를 수행하기 전까지는 메인 라디오나 WUR에서 전력 소모가 크게 차이가 없지만 복호 과정으로 가면서 큰 차이가 발생한다. 아래는 대략적인 소모 전력이다.
- 기존 Wi-Fi 전력 소모는 약 100mW가 된다. 구체적으로, Resonator + Oscillator + PLL (1500uW) -> LPF (300uW) -> ADC (63uW) -> decoding processing (OFDM receiver) (100mW)의 전력 소모가 발생할 수 있다.
- 다만, WUR 전력 소모는 약 1mW가 된다. 구체적으로, Resonator + Oscillator (600uW) -> LPF (300uW) -> ADC(20uW) -> decoding processing (Envelope detector) (1uW)의 전력 소모가 발생할 수 있다.
도 9는 본 실시예에 따른 OOK 펄스의 설계 방법을 나타낸다.
OOK 펄스를 생성하기 위해 802.11의 OFDM 송신장치를 재사용할 수 있다. 상기 송신장치는 기존 802.11과 같이 64-point IFFT를 적용하여 64개의 비트를 가지는 시퀀스를 생성할 수 있다.
송신장치는 웨이크업 패킷의 페이로드를 OOK 방식으로 변조하여 생성해야 한다. 다만, 웨이크업 패킷은 저전력 통신을 위한 것이므로 온 신호(ON-signal)에 대해서 OOK 방식을 적용한다. 온 신호는 실제 전력 값을 가지는 신호이고, 오프 신호(OFF-signal)는 실제 전력 값을 가지지 않는 신호에 대응한다. 오프 신호 또한, OOK 방식이 적용되나 송신장치를 이용하여 신호가 발생된 것이 아니라, 실제 송신되는 신호가 없으므로 웨이크업 패킷의 구성에서 고려하지 않는다.
OOK 방식에서는 정보(비트) 1은 온 신호이고, 정보(비트) 0은 오프 신호가 될 수 있다. 이와 달리, 맨체스터 코딩 방식을 적용하면, 정보 1은 오프 신호에서 온 신호로 천이되는 것을 나타내고, 정보 0은 온 신호에서 오프 신호로 천이되는 것을 나타낼 수 있다. 또는 반대로, 정보 1은 온 신호에서 오프 신호로 천이되는 것을 나타내고, 정보 0은 오프 신호에서 온 신호로 천이되는 것을 나타낼 수도 있다. 맨체스터 코딩 방식은 후술하도록 한다.
도 9를 참조하면, 오른쪽 주파수 영역 그래프(920)와 같이, 송신장치는 기준 대역인 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어를 샘플로 선택하여 시퀀스를 적용한다. 도 9에서는, 20MHz 대역의 서브캐리어 중 가운데 위치한 13개의 서브캐리어를 샘플로 선택한다. 즉, 64개의 서브캐리어 중 서브캐리어 인덱스가 -6부터 +6까지인 서브캐리어를 선택한다. 이때, 서브캐리어 인덱스 0은 DC 서브캐리어로 0으로 널링될 수 있다. 샘플로 선택한 13개의 서브캐리어에만 특정 시퀀스를 설정하고, 13개의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어(서브캐리어 인덱스 -32부터 -7까지 및 서브캐리어 인덱스 +7부터 +31까지)는 모두 0으로 설정한다.
또한, 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 312.5KHz이므로 13개의 서브캐리어는 약 4.06MHz의 채널 대역폭을 가진다. 즉, 주파수 영역에서 20MHz 대역 중 4.06MHz에 대해서만 전력이 있다고 볼 수 있다. 이렇게 전력을 가운데로 몰아줌으로써 SNR(Signal to Noise Ratio)이 커질 수 있고 수신장치의 AC/DC 컨버터에서 전력 소모가 적어질 수 있다는 장점이 있다. 또한, 샘플링 주파수 대역을 4.06MHz로 감소시켰으므로 전력 소모가 줄어들 수 있다.
또한, 도 9의 왼쪽 시간 영역 그래프(910)와 같이, 송신장치는 13개의 서브캐리어에 대해 64-point IFFT를 수행하여 시간 영역에서 하나의 온 신호를 생성할 수 있다. 하나의 온 신호는 1비트의 크기를 가진다. 즉, 13개의 서브캐리어로 구성된 시퀀스가 1비트에 대응할 수 있다. 반면에, 송신장치는 오프 신호는 아예 송신하지 않을 수 있다. IFFT를 수행하면 3.2us의 심벌을 생성할 수 있고, CP(Cyclic Prefix, 0.8us)를 포함한다면, 4us의 길이를 가지는 하나의 심벌을 생성할 수 있다. 즉, 하나의 온 신호를 지시하는 1비트를 하나의 심벌에 실을 수 있다.
상술한 실시예와 같이 비트를 구성하여 보내는 이유는 수신장치에서 포락선 검출기(envelope detector)를 사용하여 전력 소모를 적게 하기 위함이다. 이로써, 수신장치는 패킷을 최소 전력으로 복호할 수 있다.
다만, 하나의 정보에 대한 기본적인 데이터 레이트(data rate)는 125Kbps(8us) 또는 62.5Kbps(16us)가 될 수 있다.
상기 내용을 일반화시켜 주파수 영역에서 송신되는 신호는 다음과 같다. 즉, 20MHz 대역에서 길이가 K인 각각의 신호는 총 64개의 서브캐리어 중 연속된 K개의 서브캐리어에 실려 송신될 수 있다. 즉, K는 신호를 송신하기 위해 사용되는 서브캐리어의 개수로 OOK 펄스의 대역폭에 대응할 수 있다. K개 이외의 서브캐리어의 계수(coefficient)는 모두 0이다. 이때, 정보 0과 정보 1에 해당하는 신호가 사용하는 K개의 서브캐리어의 인덱스는 동일하다. 예를 들어, 사용되는 서브캐리어 인덱스는 33-floor(K/2) : 33+ceil(K/2)-1로 나타낼 수 있다.
이때, 정보 1과 정보 0은 다음의 값을 가질 수 있다.
- 정보 0 = zeros(1,K)
- 정보 1 = alpha*ones(1,K)
상기 alpha는 전력 정규화 요소(power normalization factor)이고, 예를 들어, 1/sqrt(K)가 될 수 있다.
도 10은 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩 기법에 대한 설명도이다.
맨체스터 코딩은 라인 코딩(line coding)의 일종으로 하나의 비트 구간(bit period)의 중간에서 크기(magnitude) 값의 전이가 일어나는 방식으로 아래의 표와 같이 정보를 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017013909-appb-T000001
즉, 맨체스터 코딩 기법이란 1은 01로 0은 10으로 또는 1은 10로 0은 01로 데이터를 변환하는 방법을 말한다. 상기 표 1은 맨체스터 코딩을 사용하여 1은 10로 0은 01로 데이터가 변환되는 일례를 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이, 송신할 비트열, 맨체스터 코딩된 신호, 수신측에서 재생한 클럭 및 클럭에서 재생한 데이터를 위에서 아래로 순서대로 나타낸다.
상기 맨체스터 코딩 기법을 이용하여 송신측에서 데이터를 송신하면 수신측에서는 1→0 또는 0→1로 천이하는 천이점을 기준으로 조금 뒤에 데이터를 읽어 데이터를 복구하고, 1→0 또는 0→1로 천이하는 천이점을 클럭의 천이점으로 인식하여 클럭을 복구한다. 또는 천이점을 기준으로 심벌을 나누었을 때 심벌의 중심에서 앞부분과 뒷부분의 전력 비교로 간단히 복호할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 송신할 비트열는 10011101이고, 송신할 비트열을 맨체스터 코딩한 신호는 0110100101011001이며, 수신측에서 재생한 클럭은 맨체스터 코딩된 신호의 천이점을 클럭의 천이점으로 인식하여 구하며, 이렇게 재생된 클럭을 이용하여 데이터를 복구한다.
이와 같은 맨체스터 코딩 기법을 이용하면, 별도의 클럭을 사용하지 않고 데이터 송신 채널만을 이용하여 동기 방식으로 통신을 할 수 있다.
또한, 이와 같은 방식은 데이터 송신 채널만을 이용함으로써 TXD 핀을 데이터 송신을 위해서 RXD 핀은 수신을 위해서 사용할 수 있다. 그러므로, 동기화된 양방향의 송신을 할 수 있는 것이다.
본 명세서는 WUR에서 사용될 수 있는 다양한 심벌 유형과 이에 따른 데이터 레이트에 대해 제안한다.
Robust한 성능이 필요한 STA와 AP로부터 강한 신호를 받는 STA들이 섞여 있기 때문에 상황에 따라 효율적인 데이터 레이트를 지원하는 것이 필요하다. 신뢰성(reliable) 있고 robust한 성능을 얻기 위해서는 심벌 기반 맨체스터 코딩(machester coding based symbol) 기법과 심벌 반복(symbol repetition) 기법이 사용될 수 있다. 또한, 높은 데이터 레이트를 얻기 위해서는 심벌 감소(symbol reduction) 기법이 사용될 수 있다.
이때, 각 심벌은 기존 802.11 OFDM 송신이기를 이용하여 생성될 수 있다. 또한, 각 심벌을 생성하기 위해 사용되는 서브캐리어 개수는 13개일 수 있다. 다만, 이에 국한되지는 않는다.
또한, 각 심벌은 온 신호(ON-signal) 및 오프 신호(OFF-signal)로 형성되는 OOK 변조를 사용할 수 있다.
WUR을 위해 생성된 하나의 심벌은 CP(Cyclic Prefix 또는 Guard Interval) 및 실제 정보를 나타내는 신호 부분으로 구성될 수 있다. CP 및 실제 정보 신호의 길이를 다양하게 설정하거나 반복하여 다양한 데이터 레이트를 갖는 심벌을 설계할 수 있다.
아래는 심벌 유형에 간한 다양한 일례를 나타낸다.
일례로, 기본 WUR 심벌은 CP+3.2us로 나타낼 수 있다. 즉, 기존 Wi-Fi와 동일한 길이를 갖는 심벌을 이용해 1비트를 나타낸다. 구체적으로, 송신장치는 이용 가능한 모든 서브캐리어(예를 들어, 13개의 서브캐리어)에 특정 시퀀스를 적용한 후 IFFT를 수행하여 3.2us의 정보 신호 부분을 형성한다. 이때, 이용 가능한 모든 서브캐리어 중 DC 서브캐리어 또는 가운데 서브캐리어 인덱스에는 0의 계수(coefficient)가 실릴 수 있다.
3.2us 온 신호와 3.2us 오프 신호에 따라 이용 가능한 서브캐리어에 서로 다른 시퀀스가 적용될 수 있다. 3.2us 오프 신호는 모든 계수를 0으로 적용하여 생성될 수 있다.
CP는 바로 뒤의 정보 신호 3.2us 중 뒤에서 특정 길이만큼을 채택하여 사용할 수 있다. 이때, CP는 0.4us 또는 0.8us일 수 있다. 이 길이는 802.11ac의 가드 인터벌(guard interval)과 동일한 길이이다.
따라서, 하나의 기본 WUR 심벌에 대응하는 1비트 정보는 아래 표와 같이 나타낼 수 있다.
Information ‘0’ Information ‘1’
3.2us OFF-signal 3.2us ON-signal
상기 표 2는 CP는 따로 표시하지 않았다. 실제로, CP를 포함한 CP+3.2us가 하나의 1비트 정보를 가리킬 수 있다. 즉, 3.2us 온 신호는 (CP+3.2us) 온 신호로 볼 수 있다. 3.2us 오프 신호는 (CP+3.2us) 오프 신호로 볼 수 있다.
다른 예로, 맨체스터 코딩이 적용된 심벌은 CP+1.6us+CP+1.6us 또는 CP+1.6us+1.6us로 나타낼 수 있다. 맨체스터 코딩이 적용된 심벌은 다음과 같이 생성될 수 있다.
Wi-Fi 송신장치를 사용하는 OOK 송신에서 송신 신호의 가드 인터벌을 제외한 하나의 비트(또는 심벌) 송신에 사용되는 시간은 3.2us이다. 이때, 맨체스터 코딩까지 적용된다면 1.6us에서 신호 크기의 전이가 일어나야 한다. 즉, 1.6us 길이를 갖는 각 서브 정보(sub-information)는 0 또는 1의 값을 가져야 하고, 다음과 같은 방식으로 신호를 구성할 수 있다.
* 정보 0 -> 1 0 (각각을 서브 정보 1 0 또는 서브 심벌 1(ON) 0(OFF)라 할 수 있다)
- 첫 번째 1.6us (서브 정보 1 또는 서브 심벌 1): 서브 정보 1은 beta*ones(1,K)의 값을 가질 수 있다. 상기 beta는 전력 정규화 요소이고 예를 들어, 1/sqrt(ceil(K/2))가 될 수 있다.
또한, 맨체스터 코딩이 적용된 심벌을 생성하기 위해 이용 가능한 모든 서브캐리어(예를 들어, 13개 서브캐리어)에 두 칸 단위로 특정 시퀀스를 적용한다. 즉, 특정 시퀀스의 짝수 번째 서브캐리어는 0으로 널링한다. 즉, 특정 시퀀스는 두 칸 간격으로 계수가 존재할 수 있다. 예를 들어, 13개의 서브캐리어를 사용하여 온 신호를 구성한다고 가정하면, 두 칸 간격으로 계수가 존재하는 특정 시퀀스는 {a 0 b 0 c 0 d 0 e 0 f 0 g}, {0 a 0 b 0 c 0 d 0 e 0 f 0} 또는 {a 0 b 0 c 0 0 0 d 0 e 0 f}일 수 있다. 이때, a,b,c,d,e,f,g는 1 또는 -1이다.
즉, 송신장치는 64개의 서브캐리어 중 연속된 K개의 서브캐리어에 특정 시퀀스를 매핑시키고(예를 들어, 33-floor(K/2) : 33+ceil(K/2)-1) 나머지 서브캐리어에는 0으로 계수를 설정하여 IFFT를 수행시킨다. 이로써, 시간 영역의 신호가 생성될 수 있다. 상기 시간 영역의 신호는 주파수 영역에서 두 칸 간격으로 계수가 존재하므로 1.6us 주기를 갖는 3.2us 길이의 신호이다. 첫 번째 또는 두 번째 1.6us 주기 신호 중 하나를 선택하여 서브 정보 1로 사용할 수 있다.
- 두 번째 1.6us (서브 정보 0 또는 서브 심벌 0): 서브 정보 0은 zeros(1,K)의 값을 가질 수 있다. 마찬가지로, 송신장치는 64개의 서브캐리어 중 연속된 K개의 서브캐리어에 특정 시퀀스를 매핑시키고(예를 들어, 33-floor(K/2) : 33+ceil(K/2)-1) IFFT를 수행시켜 시간 영역의 신호가 생성될 수 있다. 서브 정보 0은 1.6us 오프 신호에 대응할 수 있다. 1.6us 오프 신호는 모든 계수를 0으로 설정하여 생성될 수 있다.
상기 시간 영역의 신호의 첫 번째 또는 두 번째 1.6us 주기 신호 중 하나를 선택하여 서브 정보 0으로 사용할 수 있다. 간단히 zeros(1,32) 신호를 서브 정보 0으로 사용할 수도 있다.
* 정보 1 -> 0 1(각각을 서브 정보 '0', '1' 또는 서브 심벌 0(OFF) 1(ON)라 할 수 있다)
- 정보 1도 첫 번째 1.6us(서브 정보 0)와 두 번째 1.6us(서브 정보 1)로 나누어지므로, 정보 0을 생성하는 방식과 동일하게 각 서브 정보에 해당하는 신호를 구성할 수 있다.
맨체스터 코딩을 사용하여 정보 0과 정보 1을 생성하는 기법을 사용하게 되면, 기존에 비해 오프 심벌이 연속되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기존 Wi-Fi 장치와의 공존(coexistence) 문제가 발생하지 않을 수 있다. 공존 문제란 연속된 오프 심벌로 인해 다른 장치가 채널 유휴(channel idle) 상태로 판단하여 신호를 송신하여 발생되는 문제이다. OOK 변조만을 사용하면 예를 들어, 시퀀스가 100001 등으로 오프 심벌이 연속될 수 있지만, 맨체스터 코딩을 사용하면 시퀀스가 100101010110으로 오프 심벌이 연속될 수 없다.
상술한 내용에 따르면, 서브 정보는 1.6us 정보 신호라고 부를 수 있다. 1.6us 정보 신호는 1.6us 온 신호 또는 1.6 오프 신호가 될 수 있다. 1.6us 온 신호와 1.6 오프 신호는 각 서브캐리어에 다른 시퀀스가 적용될 수 있다.
CP는 바로 뒤의 정보 신호 1.6us 중 뒤에서 특정 길이만큼을 채택하여 사용할 수 있다. 이때, CP는 0.4us 또는 0.8us일 수 있다. 이 길이는 802.11ac의 가드 인터벌(guard interval)과 동일한 길이이다.
따라서, 하나의 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 대응하는 1비트 정보는 아래 표와 같이 나타낼 수 있다.
Information ‘0’ Information ‘1’
1.6us ON-signal + 1.6us OFF-signal 1.6us OFF-signal + 1.6us ON-signal
혹은 1.6us OFF-signal + 1.6us ON-signal 혹은 1.6us ON-signal + 1.6us OFF-signal
상기 표 3은 CP는 따로 표시하지 않았다. 실제로, CP를 포함한 CP+1.6us+CP+1.6us 또는 CP+1.6us+1.6us가 하나의 1비트 정보를 가리킬 수 있다. 즉, 전자의 경우 1.6us 온 신호, 1.6us 오프 신호는 (CP+1.6us) 온 신호, (CP+1.6us) 오프 신호로 볼 수 있다.
도 11은 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 CP를 삽입하는 일례를 나타낸다. 도 12는 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 CP를 삽입하는 다른 예를 나타낸다.
맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 CP(또는 가드 인터벌)을 삽입하여 신호를 송신할 수 있다. 이러한, CP의 구성 또는 삽입은 4가지 option으로 제안할 수 있다.
- Option 1: 도 11과 같이 신호의 가장 앞에 0.8us의 CP(1110, 1120)를 삽입시킬 수 있다. CP는 첫 번째 또는 두 번째 서브 정보의 시간 영역 신호에서 마지막 0.8us의 신호를 사용하여 앞에 삽입시킬 수 있다. 도 11에 따르면, 정보 0에서 첫 번째 서브 정보의 마지막 0.8us 신호를 사용하여 신호의 가장 앞에 있는 CP(1110)를 구성한다. 정보 1에서도 첫 번째 서브 정보의 마지막 0.8us 신호를 사용하여 신호의 가장 앞에 있는 CP(1120)를 구성한다.
- Option 2: 도 12와 같이 각 서브 심벌 앞에 0.4us의 CP(1210, 1220, 1230, 1240)를 삽입시킬 수 있다. CP는 각 서브 심벌의 마지막 0.4us 신호를 사용할 수 있다. 도 12에 따르면, 정보 0에서 첫 번째 서브 정보의 마지막 0.4us 신호를 사용하여 첫 번째 서브 정보 앞에 있는 CP(1210)를 구성한다. 또한, 정보 0에서 두 번째 서브 정보의 마지막 0.4us 신호를 사용하여 두 번째 서브 정보 앞에 있는 CP(1220)를 구성한다. 정보 1에서 첫 번째 서브 정보의 마지막 0.4us 신호를 사용하여 첫 번째 서브 정보 앞에 있는 CP(1230)를 구성한다. 또한, 정보 0에서 두 번째 서브 정보의 마지막 0.4us 신호를 사용하여 두 번째 서브 정보 앞에 있는 CP(1240)를 구성한다.
- Option 3: 각 서브 정보 앞에 기존과 동일한 0.8us 길이의 CP(또는 가드 인터벌)을 사용할 수 있다. 이로써, 실제 하나의 심벌의 길이는 4.8us로 기존보다 0.8us 만큼의 오버헤드가 증가하는 단점이 있다.
- Option 4: 각 서브 정보를 하나의 심벌의 길이와 동일하게 사용할 수 있다. 즉, 각 서브 심벌을 0.8us(CP 또는 가드 인터벌)+3.2us로 사용하므로 실제 하나의 심벌의 길이는 8us가 될 수 있다. 이는, 기존보다 2배만큼의 오버헤드가 증가하는 단점이 있다.
상기 option 3과 option 4는 오버헤드는 커지지만 ISI(Inter Symbol Interference)를 줄이는 효과를 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에 따른 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 삽입된 CP의 길이를 조정하는 방식은 다음과 같이 기술한다. CP의 길이를 조정하는 방식은 2가지 option으로 제안할 수 있다.
●Option 1 : 기존 Wi-Fi의 한 심벌과 동일한 길이의 WUR 심벌을 유지하되(한 심벌이 4us의 길이로 고정됨) 각 서브심벌 앞에 붙는 CP의 길이가 다르다. 도 12에서 CP의 길이가 고정되지 않은 경우로 설명할 수 있다.
CP의 길이는 0부터 0.8us까지 가능하다.
* 첫 번째 서브심벌의 CP(1210, 1230) 길이 = a
서브심벌의 마지막 a 길이만큼의 신호를 CP 신호로 사용한다.
* 두 번째 서브심벌의 CP(1220, 1240) 길이 = 0.8-a
서브심벌의 마지막 0.8-a 길이만큼의 신호를 CP 신호로 사용한다.
* 성능 상 실내, 실외(indoor, outdoor) 상황에서 a=0 혹은 0.8us인 경우는 바람직하지 않을 수 있고 0.4us인 경우 가장 바람직할 수 있다.
●Option 2 : 기존 Wi-Fi의 한 심벌 길이보다 짧거나 긴 WUR 심벌을 가지며(한 심벌의 길이가 고정되지 않음) 각 서브심벌 앞에 붙는 CP의 길이가 동일하다. 도 12에서 CP의 길이가 고정되지 않은 경우로 설명할 수 있다. 즉, CP(1210)과 CP(1220)의 길이가 동일하고, CP(1230)과 CP(1240)의 길이가 동일하다.
각 CP 길이는 0us 이상
* CP 길이가 길수록 성능은 좋아지지만 오버헤드는 커짐
* 실내 상황에서는 CP가 작아도 어느 정도 성능이 보장되지만 실외 상황에서는 CP가 길어야 타겟 성능 보장이 가능할 수 있음
마찬가지로, CP 길이가 0.4us인 경우가 가장 바람직할 수 있다.
또한, 이하에서는 본 실시예에 따른 OOK 방식 및/또는 맨체스터 코딩이 적용된 심벌에 삽입된 CP의 길이를 시그널링하는 방법을 제안한다.
CP가 특정한 case에서만 사용된다면 CP 길이에 대한 시그널링이 필요없다.
오버헤드와 성능의 트레이드 오프를 고려하면 각 서브심벌 앞에 붙는 CP의 길이는 0.4us가 바람직할 수 있다. 가장 안 좋은 case를 고려하면 각 서브심벌 앞에 붙는 CP의 길이는 0.8us가 바람직할 수 있다.
CP가 다양한 case에서 사용될 수 있으면 CP 길이에 대한 시그널링이 필요하다. 이러한 시그널링은 WUR 패킷의 프리앰블에서 지시할 수 있으며, 이때, 프리앰블은 일반적인 OOK 방식이나 특정 CP 길이(0.4us 또는 0.8us)가 사용된 맨체스터 코딩이 적용될 수 있다.
일례로, 아래 표 4와 같이 한 비트를 사용하여 CP 길이를 지시하는 제안한다. 즉, 1 비트를 사용하여 실내용 CP 길이(0.4us(혹은 0.1us 혹은 0.2us 혹은 0.3us))와 실외용 CP 길이(0.8us(혹은 그 이상의 값))의 2가지 CP 길이를 지시할 수 있다.
0.4us(혹은 0.1us 혹은 0.2us 혹은 0.3us) 0.8us(혹은 그 이상의 값)
0 1
다른 예로, 아래 표 5 또는 표 6과 같이 1 비트를 사용하여 실외 상황 고려 없이 CP 길이를 0.2us 또는 0.4us로 지시하는 것을 제안한다.
0.2us 0.4us
0 1
0.4us 0.2us
0 1
또 다른 예로, 아래 표 7과 같이 2 비트를 사용하여 각 CP의 길이를 0.1, 0.2, 0.4, 0.8us로 지시하는 것을 제안한다.
0.1us 0.2us 0.4us 0.8us
00 01 10 11
또 다른 예로, 아래 표 8 또는 표 9와 같이 2 비트를 사용하여 각 CP의 길이를 0.2, 0.4, 0.8us로 지시하는 것을 제안한다.
0.2us 0.4us 0.8us reserved
00 01 10 11
reserved 0.2us 0.4us 0.8us
00 01 10 11
또 다른 예로, 아래 표 10, 표 11 및 표 12와 같이 4 비트를 사용하여 앞서 기술한 CP의 길이를 조정하는 방식에 대한 2가지 option과 지시된 option에 대한 다양한 case를 지시하는 것을 제안한다.
먼저, 아래 표 10 또는 표 11과 같이 1 비트를 사용하여 CP의 길이를 조정하는 방식으로 option 1 또는 option 2를 지시할 수 있다.
Option 1 Option 2
0 1
Option 2 Option 1
0 1
상기 표 10 또는 표 11에 의해 option 1 또는 option 2가 지시되면, 아래 표 12와 같이 남은 3 비트를 이용하여 각 CP의 길이를 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 0.7, 0.8us로 지시할 수 있다. 만약, 1 비트를 통해 option 1이 지시되었다면, 남은 3 비트로 a의 값(첫 번째 서브심벌의 CP 길이)을 지시할 수 있다.
0.1us 0.2us 0.3us 0.4us 0.5us 0.6us 0.7us 0.8us
000 001 010 011 100 101 110 111
또 다른 예로, 아래 표 13, 표 14, 표 15, 표 16 및 표 17과 같이 3 비트를 사용하여 앞서 기술한 CP의 길이를 조정하는 방식에 대한 2가지 option과 지시된 option에 대한 다양한 case를 지시하는 것을 제안한다.
먼저, 아래 표 13 또는 표 14와 같이 1 비트를 사용하여 CP의 길이를 조정하는 방식으로 option 1 또는 option 2를 지시할 수 있다.
Option 1 Option 2
0 1
Option 2 Option 1
0 1
상기 표 13 또는 표 14에 의해 option 1 또는 option 2가 지시되면, 아래 표 15와 같이 남은 2 비트를 이용하여 각 CP의 길이를 0.1, 0.2, 0.4, 0.8us로 지시할 수 있다. 만약, 1 비트를 통해 option 1이 지시되었다면, 남은 2 비트로 a의 값(첫 번째 서브심벌의 CP 길이)을 지시할 수 있다.
0.1 0.2 0.4 0.8
00 01 10 11
또는, 상기 표 13 또는 표 14에 의해 option 1 또는 option 2가 지시되면, 아래 표 16 또는 표 17과 같이 남은 2 비트를 이용하여 각 CP의 길이를 0.2, 0.4, 0.8us로 지시할 수 있다. 만약, 1 비트를 통해 option 1이 지시되었다면, 남은 2 비트로 a의 값(첫 번째 서브심벌의 CP 길이)을 지시할 수 있다.
0.2 0.4 0.8 reserved
00 01 10 11
reserved 0.2 0.4 0.8
00 01 10 11
이하에서는, 송신장치에서 맨체스터 코딩을 적용하여 송신한 신호를 수신장치가 복호하는 방법을 설명한다.
송신된 신호는 웨이크업 패킷에 대응할 수 있고, 웨이크업 패킷을 복호하는 방법은 크게 2가지로 나눌 수 있다. 첫째는 non-coherent 검출 방식이고, 두 번째는 coherent 검출 방식이다. non-coherent 검출 방식은 송신장치와 수신장치의 신호 간에 위상 관계가 고정되지 않는 것이다. 따라서, 수신장치는 수신된 신호의 위상을 측정하여 조정할 필요가 없다. 이와 반대로, coherent 검출 방식은 송신장치와 수신장치의 신호 간에 위상이 맞춰줘야 한다.
수신장치는 앞서 설명한 저전력 웨이크업 수신기를 포함한다. 저전력 웨이크업 수신기는 전력 소모를 줄이기 위해 OOK 변조 방식을 사용하여 송신된 패킷(웨이크업 패킷)을 포락선 검출기(envelope detector)를 이용하여 복호할 수 있다.
포락선 검출기는 수신된 신호의 전력 또는 크기(magnitude)를 측정하여 복호하는 방식이다. 수신장치는 포락선 검출기를 통해 측정한 전력 또는 크기를 기반으로 임계값(threshold)를 정해놓는다. 그리고, OOK가 적용된 심벌에 대한 복호를 할 때 임계값보다 크거나 같으면 정보 1로 판단하고, 임계값보다 작으면 정보 0으로 판단한다.
맨체스터 코딩이 적용된 심벌을 복호하는 방법은 다음과 같다. 수신장치는 수신된 신호를 각각의 비트(또는 심벌)에 해당하는 신호로 분류한다. 각 비트(또는 심벌)에 해당하는 신호를 서브 정보 신호로 분류한다. 각 서브 정보에 해당하는 신호의 놈(norm) 값 또는 전력을 계산하여 비교 후 송신된 정보를 추정한다. 예를 들어, 첫 번째 서브 정보에 해당하는 신호의 놈 값 또는 전력이 두 번째 서브 정보에 해당하는 신호의 놈 값 또는 전력보다 크면 송신된 정보는 정보 0(즉, 서브 정보 1 0)으로 판단할 수 있다. 반대로, 첫 번째 서브 정보에 해당하는 신호의 놈 값 또는 전력이 두 번째 서브 정보에 해당하는 신호의 놈 값 또는 전력보다 작으면 송신된 정보는 정보 1(즉, 서브 정보 0 1)로 판단할 수 있다. 놈 값은 벡터의 크기 척도를 나타내는 것으로 여기서는, 신호의 크기 척도에 대응할 수 있다.
또한, 채널 영향에 대한 고려 없이 단순히 놈 값 또는 전력을 비교하여 복호할 수도 있다. 즉, 수신장치는 송신장치에서 실제로 보내는 전력 정보를 알고 있다. 따라서, 수신장치는 간단하게 첫 번째 서브 정보와 두 번째 서브 정보에 대한 전력 또는 놈(norm) 값을 비교하여 송신된 정보를 판단할 수 있다. 다만, 상기 방식은 채널 상황이 고려되지 않아 실제 성능은 크게 열화될 수 있다.
맨체스터 코딩뿐만 아니라 비슷한 계열의 라인 코딩을 적용하는 경우에도 상술한 것처럼 송신장치에서 서브 정보에 해당하는 신호를 생성하고 가드 인터벌(또는 CP)를 적용할 수 있다. 또한, 수신장치에서는 수신된 신호에 대해 단순히 놈 값 또는 전력을 비교하여 복호를 수행할 수 있다.
도 13은 본 실시예에 따른 OOK 방식 및 맨체스터 코딩을 적용하여 신호를 송신하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 13의 일례는 송신장치에서 수행되고, 수신장치는 저전력 웨이크업 수신기에 대응할 수 있고, 송신장치는 AP에 대응할 수 있다.
먼저 용어를 정리하면, 온 신호(on signal)는 실제 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 오프 신호(off signal)는 실제 전력 값을 가지지 않는 신호에 대응할 수 있다. 제1 정보는 정보 0에 대응할 수 있고, 제2 정보는 정보 1에 대응할 수 있다.
S1310 단계에서, 송신장치는 웨이크업 패킷을 구성한다.
S1320 단계에서, 송신장치는 상기 웨이크업 패킷을 수신장치로 송신한다.
상기 웨이크업 패킷이 어떻게 구성되는지는 다음과 같다.
상기 웨이크업 패킷은 OOK(On-Off Keying) 방식 및 맨체스터 코딩(manchester coding)이 적용된다. 이에 따라, 상기 웨이크업 패킷은 제1 정보와 제2 정보로 구성되는 시퀀스를 포함한다.
상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는 온 신호(on signal)와 오프 신호(off signal)로 구성된다. 구체적으로, 상기 제1 정보는 온 신호와 오프 신호의 순서로 구성될 수 있다. 상기 제2 정보는 오프 신호와 온 신호의 순서로 구성될 수 있다. 상기 온 신호는 1을 지시하고, 상기 오프 신호는 0을 지시할 수 있다. 따라서, 상기 제1 정보는 10으로 나타낼 수 있고, 상기 제2 정보는 01로 나타낼 수 있다. 이는 맨체스터 코딩이 적용되어 하나의 심벌의 중간에서 신호의 크기(magnitude)의 전이가 일어나는 것을 나타낸다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 온 신호와 오프 신호의 순서가 바뀔 수도 있다. 즉, 상기 제1 정보는 01로 나타낼 수 있고, 상기 제2 정보는 10으로 나타낼 수도 있다. 다만, 본 실시예는 상기 제1 정보는 10으로, 상기 제2 정보는 01으로 가정하여 설명한다.
또한, 제1 정보와 제2 정보는 각각 1비트 정보에 대응한다.
또한, 상기 온 신호는 beta*ones(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 상기 오프 신호는 zeros(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응할 수 있다. 상기 beta는 전력 정규화 요소(power normalization factor)이다. 즉, 송신장치는 온 신호와 오프 신호의 전력 값을 먼저 알고 제1 정보와 제2 정보를 구성할 수 있다. 수신장치는 제1 정보와 제2 정보를 포락선 검출기(envelope detector)를 사용하여 복호함으로써, 복호 시 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
상기 온 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제1 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 생성된 제1 심벌을 통해 전달된다. 즉, 온 신호는 하나의 비트는 IFFT를 수행하여 생성된 하나의 심벌을 통해 송신될 수 있다.
상기 제1 시퀀스에서, 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어 또는 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어 중 하나는 널링(nulling)된다. 구체적으로, 상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어는 계수(coefficient)가 1 또는 -1로 설정될 수 있다. 즉, 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어는 계수(coefficient)가 존재할 수 있다.
또는, 상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어는 계수가 1 또는 -1로 설정될 수 있다. 즉, 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어는 계수가 존재할 수 있다.
즉, 상기 제1 시퀀스는 서브캐리어 인덱스 두 칸 간격으로 계수가 존재한다.
또한, 상기 오프 신호는 상기 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제2 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제2 심벌을 통해 전달될 수 있다. 상기 제2 시퀀스에서, 모든 서브캐리어의 계수는 0으로 설정될 수 있다.
상기 13개의 서브캐리어는 상기 20MHz 대역 내 서브밴드(subband)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 20MHz를 기준 대역이라 하면, 64개의 서브캐리어(또는 비트 시퀀스)를 사용할 수 있음에도 13개의 서브캐리어만 샘플링하여 IFFT를 수행하므로, 13개의 서브캐리어는 약 4.06MHz 대역에 대응할 수 있다. 즉, 샘플로 선택한 13개의 서브캐리어에만 특정 시퀀스(제1 시퀀스 또는 제2 시퀀스)를 설정하고, 13개의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어는 모두 0으로 설정한다. 즉, 주파수 영역에서 20MHz 대역 중 4.06MHz에 대해서만 전력이 있다고 볼 수 있다.
또한, 상기 13개의 서브캐리어 각각의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 312.5KHz일 수 있다.
송신장치가 13개의 서브캐리어에 서브캐리어 인덱스 두 칸 간격으로 계수가 존재하는 제1 시퀀스를 적용하어 IFFT를 수행하므로 1.6us의 주기를 갖는 3.2us의 신호가 생성된다. 따라서, 상기 제1 심벌 및 상기 제2 심벌은 1.6us의 길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 시퀀스가 적용되는 13개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제1 시간 신호가 생성될 수 있다. 상기 제1 심벌은 상기 제1 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가질 수 있다.
상기 제2 시퀀스가 적용되는 K개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제2 시간 신호가 생성될 수 있다. 상기 제2 심벌은 상기 제2 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가질 수 있다.
즉, 제1 심벌 및 제2 심벌은 IFFT를 수행하여 생성된 심벌의 서브 심벌에 대응할 수 있다.
또한, 각 심벌 앞에 CP(Cyclic Prefix)를 삽입시켜 ISI(Inter Symbol Interference)의 발생을 감소시키거나 방지할 수 있다. 상기 제1 심벌 앞에 제1 CP(Cyclic Prefix)가 삽입되고, 상기 제2 심벌 앞에 제2 CP가 삽입된다.
일례로, 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 다를 수 있다. 상기 제1 CP의 길이가 a us이고, 상기 제2 CP의 길이는 0.8-a us일 수 있다. 이때, 상기 a는 0보다 크고 0.8보다는 작은 유리수일 수 있다. 이 경우,상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 4us로 고정되어 있을 수 있다. 즉, 기존 Wi-Fi의 한 심벌과 동일한 길이의 WUR 심벌을 유지할 수 있다.
다른 예로, 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0보다 큰 유리수일 수 있다. 상기 무선 랜 시스템이 실내(indoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 작을 수 있다. 상기 무선 랜 시스템이 실외(outdoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 클 수 있다. 이를 통해, 실내 환경에서는 CP가 작아도 어느 정도 성능이 보장되지만, 실외 환경에서는 CP가 길어야 필요한 성능이 보장될 수 있다. 다만, CP 길이가 길수록 성능은 좋아질 수 있어도 오버헤드는 커질 수 있다. 이 경우,상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 4us보다 길거나 짧을 수 있다. 즉, 기존 Wi-Fi의 한 심벌의 길이보다 짧거나 긴 WUR 심벌을 가질 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 각 서브 심벌 앞에 CP를 삽입하여 신호의 중간에서도 간섭의 영향이 있어도 ISI를 감소시키는 효과를 증대시킬 수 있다.
도 14는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 14를 참조하면, 무선 장치는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 STA로서, AP또는 비AP STA(non-AP station)일 수 있다. 상기 무선 장치는 상술한 사용자에 대응되거나, 상기 사용자에 신호를 송신하는 송신 장치에 대응될 수 있다.
AP(1400)는 프로세서(1410), 메모리(1420) 및 RF부(radio frequency unit, 1430)를 포함한다.
RF부(1430)는 프로세서(1410)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1410)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1410)는 전술한 본 실시예에 따른 동작을 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(1410)는 도 1 내지 13의 실시예에서 개시된 동작 중 AP가 수행할 수 있는 동작을 수행할 수 있다.
비AP STA(1450)는 프로세서(1460), 메모리(1470) 및 RF부(radio frequency unit, 1480)를 포함한다.
RF부(1480)는 프로세서(1460)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1460)는 본 실시예에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1460)는 전술한 본 실시예에 따른 non-AP STA동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는 도 1 내지 13의 실시예에서 non-AP STA의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1410, 1460)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(1420, 1470)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1430, 1480)는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1420, 1470)에 저장되고, 프로세서(1410, 1460)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1420, 1470)는 프로세서(1410, 1460) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1410, 1460)와 연결될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 랜(wireless LAN) 시스템에서 웨이크업 패킷(wake-up packet)을 송신하는 방법에 있어서,
    송신장치가, 웨이크업 패킷을 구성하는 단계; 및
    송신장치가, 상기 웨이크업 패킷을 수신장치로 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 웨이크업 패킷은 OOK(On-Off Keying) 방식 및 맨체스터 코딩(manchester coding)이 적용되고,
    상기 웨이크업 패킷은 제1 정보와 제2 정보로 구성되는 시퀀스를 포함하고,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는 온 신호(on signal)와 오프 신호(off signal)로 구성되고,
    상기 온 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제1 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 생성된 제1 심벌을 통해 전달되고,
    상기 제1 시퀀스에서, 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어 또는 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어 중 하나는 널링(nulling)되고,
    상기 오프 신호는 상기 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제2 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제2 심벌을 통해 전달되고,
    상기 제1 심벌 앞에 제1 CP(Cyclic Prefix)가 삽입되고, 상기 제2 심벌 앞에 제2 CP가 삽입되는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 다르고,
    상기 제1 CP의 길이가 a us이고, 상기 제2 CP의 길이는 0.8-a us이고,
    상기 a는 0보다 크고 0.8보다는 작은 유리수인
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 고정되어 있는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 동일하고,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0보다 큰 유리수이고,
    상기 무선 랜 시스템이 실내(indoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 작고,
    상기 무선 랜 시스템이 실외(outdoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 큰
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 가변적인
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정보는 상기 온 신호와 상기 오프 신호의 순서로 구성되고,
    상기 제2 정보는 상기 오프 신호와 상기 온 신호의 순서로 구성되는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 온 신호는 1을 지시하고,
    상기 오프 신호는 0을 지시하는
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온 신호는 beta*ones(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응하고,
    상기 오프 신호는 zeros(1,K)의 전력 값을 가지는 신호에 대응하고,
    상기 beta는 전력 정규화 요소(power normalization factor)인
    방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어는 계수(coefficient)가 1 또는 -1로 설정되고,
    상기 제1 시퀀스에서 상기 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어가 널링되면, 상기 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어는 계수가 1 또는 -1로 설정되는
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 시퀀스에서, 모든 서브캐리어의 계수는 0으로 설정되는
    방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 13개의 서브캐리어는 상기 20MHz 대역 내 서브밴드(subband)에 대응하고,
    상기 13개의 서브캐리어의 각각의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 312.5KHz이고,
    상기 제1 시퀀스가 적용되는 13개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제1 시간 신호가 생성되고,
    상기 제1 심벌은 상기 제1 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가지고,
    상기 제2 시퀀스가 적용되는 13개의 서브캐리어에 64-point IFFT를 수행하면 1.6us 주기를 갖는 제2 시간 신호가 생성되고,
    상기 제2 심벌은 상기 제2 시간 신호 중 하나를 선택하여 1.6us 길이를 가지는
    방법.
  12. 무선 랜(wireless LAN) 시스템에서 웨이크업 패킷(wake-up packet)을 송신하는 송신장치에 있어서,
    무선 신호를 송신하거나 수신하는 RF부; 및
    상기 RF부를 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
    웨이크업 패킷을 구성하고, 및
    상기 웨이크업 패킷을 수신장치로 송신하되,
    상기 웨이크업 패킷은 OOK(On-Off Keying) 방식 및 맨체스터 코딩(manchester coding)이 적용되고,
    상기 웨이크업 패킷은 제1 정보와 제2 정보로 구성되는 시퀀스를 포함하고,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는 온 신호(on signal)와 오프 신호(off signal)로 구성되고,
    상기 온 신호는 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제1 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 생성된 제1 심벌을 통해 전달되고,
    상기 제1 시퀀스에서, 서브캐리어 인덱스가 짝수인 서브캐리어 또는 서브캐리어 인덱스가 홀수인 서브캐리어 중 하나는 널링(nulling)되고,
    상기 오프 신호는 상기 20MHz 대역의 연속된 13개의 서브캐리어에 제2 시퀀스를 적용하고 64-point IFFT를 수행하여 생성된 제2 심벌을 통해 전달되고,
    상기 제1 심벌 앞에 제1 CP(Cyclic Prefix)가 삽입되고, 상기 제2 심벌 앞에 제2 CP가 삽입되는
    송신장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 다르고,
    상기 제1 CP의 길이가 a us이고, 상기 제2 CP의 길이는 0.8-a us이고,
    상기 a는 0보다 크고 0.8보다는 작은 유리수인
    방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 고정되어 있는
    방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 서로 동일하고,
    상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0보다 큰 유리수이고,
    상기 무선 랜 시스템이 실내(indoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 작고,
    상기 무선 랜 시스템이 실외(outdoor) 환경에 있는 경우 상기 제1 CP의 길이와 상기 제2 CP의 길이는 0.4us보다 큰
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 CP의 길이, 상기 제1 심벌의 길이, 상기 제2 CP의 길이, 상기 제2 심벌의 길이의 합은 가변적인
    방법.
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