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KR20160132418A - 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20160132418A
KR20160132418A KR1020167027191A KR20167027191A KR20160132418A KR 20160132418 A KR20160132418 A KR 20160132418A KR 1020167027191 A KR1020167027191 A KR 1020167027191A KR 20167027191 A KR20167027191 A KR 20167027191A KR 20160132418 A KR20160132418 A KR 20160132418A
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KR
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frame
uplink
transmission
sta
stas
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KR1020167027191A
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천진영
이욱봉
류기선
최진수
임동국
조한규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Abstract

무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법은 STA이 상향링크 전송 지시 프레임을 AP로부터 수신하는 단계와 STA이 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 AP로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고, 제1 상향링크 프레임은 UIFS를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고, UIFS는 고정된 값일 수 있다.

Description

무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING FRAME IN WIRELESS LAN}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선랜 시스템에서 복수의 STA(station)은 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF(distributed coordination function)를 사용할 수 있다. DCF는 CSMA/CA(carrier sensing multiple access with collision avoidance)를 기반으로 한 채널 액세스 방법이다.
일반적으로 DCF 접속 환경 하에서 STA이 동작할 때, DIFS(DCF interframe space) 기간 이상으로 매체가 사용 중이지 않으면(즉, 아이들(idle)한 경우) STA은 전송이 임박한 MPDU(MAC(medium access control) protocol data unit)를 전송할 수 있다. 반송파 감지 메커니즘(carrier sensing mechanism)에 의해서 매체가 사용 중이라고 결정되었을 경우, STA은 랜덤 백오프 알고리즘(random backoff algorithm)에 의해서 CW(contention window)의 사이즈를 결정하고 백오프 절차를 수행할 수 있다. STA은 백오프 절차를 수행하기 위해 CW 내의 랜덤 값을 선택하고, 선택된 랜덤값을 기반으로 백오프 타임을 결정할 수 있다.
복수의 STA이 매체에 접속하고자 하는 경우, 복수의 STA 중 가장 짧은 백오프 타임을 가진 STA이 매체에 접속할 수 있고 나머지 STA들은 남은 백오프 타임을 중지하고 매체에 접속한 STA의 전송이 완료될 때까지 대기할 수 있다. 매체에 접속한 STA의 프레임 전송이 완료된 후에는 나머지 STA은 다시 남은 백오프 타임을 가지고 경쟁을 수행하여 전송 자원을 획득할 수 있다. 이러한 방식으로 기존의 무선랜 시스템에서는 채널에 액세스하고자 하는 복수의 STA 중 하나의 STA이 전체 전송 자원을 점유하여 AP와 통신을 수행하였다.
본 발명의 목적은 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법은 STA(station)이 상향링크 전송 지시 프레임을 AP(access point)로부터 수신하는 단계와 상기 STA이 상기 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 상기 AP로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 상기 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고, 상기 제1 상향링크 프레임은 UIFS(uplink interframe space)를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고, 상기 UIFS는 SIFS(short interframe space)의 최대값보다는 크거나 같고 PIFS(PCF(point coordination function) interframe space)의 최대값보다는 작은 범위에 포함되는 고정된 값일 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선랜에서 프레임을 전송하는 STA은 무선 신호를 송신 또는 수신하기 위해 구현되는 RF(radio frequency) 부와 상기 RF부와 동작 가능하게(operatively) 연결된 프로세서를 포함할 수 있되, 상기 프로세서는 상향링크 전송 지시 프레임을 AP(access point)로부터 수신하고, 상기 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 상기 AP로 전송하도록 구현될 수 있되, 상기 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 상기 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고, 상기 제1 상향링크 프레임은 UIFS(uplink interframe space)를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고, 상기 UIFS는 SIFS(short interframe space)의 최대값보다는 크거나 같고 PIFS(PCF(point coordination function) interframe space)의 최대값보다는 작은 범위에 포함되는 고정된 값일 수 있다.
AP로 수신되는 복수의 상향링크 프레임의 수신 타이밍을 제어하여 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 프레임 간 간격을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 전송 지시 프레임 기반의 UL MU 전송을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수신 타이밍 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10은 시간 차이(또는 수신 타이밍 차이)에 따른 SNR 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 차이 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12는 주파수 차이에 따른 SNR 성능을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 파워 차이 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 수신 파워 차이로 인한 성능 저하를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1은 프레임 간 간격을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 매체 상에서 전송되는 두 프레임 사이의 시간 간격은 IFS(interframe space)라고 할 수 있다. 서로 다른 길이의 IFS를 기반으로 무선 매체를 점유하는 STA의 우선권(priority)이 결정될 수 있다. 매체 상에 전송되는 프레임은 서로 다른 길이의 IFS를 기반으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 IFS가 매체 상에서 프레임의 전송을 위해 사용될 수 있다.
(1) SIFS(short inter frame symbol): RTS(request to send) 프레임/CTS(clear to send) 프레임, ACK(acknowledgement) 프레임의 전송을 위해 사용됨.
(2) PIFS(PCF(point coordination function) IFS): PCF 프레임(예를 들어, 채널 스위치 통보(channel switch announcement frame) 프레임, TIM(traffic indication map) 프레임 등)의 전송 및 PCF(point coordination function) 기반으로 채널 액세스를 수행하는 STA의 프레임 전송을 위해 사용됨.
(3) DIFS(DCF IFS): DCF 기반 채널 액세스를 수행하는 STA의 프레임전송을 위해 사용됨.
(4) EIFS(extended IFS): 프레임 전송 오류 발생시에만 사용하며, 고정 간격이 아님
각 IFS의 계산식은 아래의 수학식 1 내지 수학식 3과 같고, 각 파라메터 옆의 괄호 안의 수치는 각 파라메터에 대한 일반적인 수치 값일 수 있다. 각 파라메터의 값은 STA의 능력(capability) 또는 통신 환경에 따라 달라질 수 있다. 각 수식은 2013년 10월에 개시된 IEEE P802.11-REVmcTM/D2.0 문서의 9.3.7 DCF timing relation에 개시되어 있고, 각 수식에 사용되는 파라메터는 IEEE P802.11-REVmcTM/D2.0 문서의 6.5.4 PLME-CHARACTERISTICS.confirm 및 IEEE Std 802.11ac™-2013문서의 6.5 PLME SAP interface 등에 개시되어 있다.
<수학식 1>
SIFS(16μs)=aRxRFDelay(0.5)+aRxPLCPDelay(12.5)+aMACProcessingDelay(1 or <2)+aRxTxTurnaroundTime(<2)
aRxTxTurnaroundTime=aTxPLCPDelay(1)+aRxTxSwitchTime(0.25)+aTxRampOnTime(0.25)+aTxRFDelay(0.5)
수학식 1을 참조하면 SIFS는 RF(radio frequency)단 딜레이, PLCP(physical layer convergence protocol) 단의 딜레이, MAC(medium access control) 프로세싱 딜레이, Rx에서 Tx로의 전환 시간을 고려한 값일 수 있다. 예를 들어, SIFS는 STA의 수신 프레임의 마지막 심볼을 매체(medium)(또는 에어 인터페이스(air interface))로부터 수신하는 시간부터 STA의 송신 프레임의 첫번째 심볼이 매체(또는 에어 인터페이스)로 전송되는 시간까지일 수 있다.
<수학식 2>
PIFS(25 μs)=aSIFSTime + aSlotTime
aSlotTime=aCCATime(<4)+aRxTxTurnaroundTime(<2)+aAirPropagationTime(<1)+aMACProcessingDelay(<2)
여기서 aAirProgationTime은 통신 가능한 범위에서 가장 먼 거리의 슬롯 동기화된 STA간의 최대 거리 상에서 시그널 전송을 위한 프로파게이션 시간(또는 프로파게이션 딜레이)의 두 배일 수 있다. 여기서, aAirProgationTime은 1μs 이하의 값일 수 있다. 무선 웨이브(radio wave)는 300m/μs로 프로파게이트(propagate)될 수 있다.
<수학식 3>
DIFS(distributed (coordination function) interframe space)(34μs)=aSIFSTime+2×aSlotTime
수학식 1 내지 수학식 3를 참조하면, SIFS, PIFS 및 DIFS의 값은 STA의 능력(capability) 및/또는 무선 통신 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, STA의 능력 및/또는 무선 통신 환경에 따라 SIFS는 최대 16μs의 값을 가질 수 있고, PIFS는 최소 16μs 이상 최대 25μs 이하의 값을 가질 수 있다.
이러한 IFS는 복수의 STA의 사향링크 전송을 위해 새롭게 정의될 필요가 있다.
무선랜(wireless local area network, WLAN) 시스템에서 동작하는 AP(access point)는 복수의 STA(station) 각각으로 동일한 시간 자원을 통해 데이터를 전송할 수 있다. AP에서 STA으로의 전송을 하향링크 전송이라고 한다면, 이러한 AP의 전송을 DL MU 전송(downlink multi-user transmission)이라는 용어로 표현할 수 있다.
기존의 무선랜 시스템에서 AP는 MU(multi-user) MIMO(multiple input multiple output) 기반으로 DL MU 전송을 수행할 수 있었고, 이러한 전송은 DL MU MIMO 전송이라는 용어로 표현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 AP는 OFDMA를 기반으로 DL MU 전송을 수행할 수 있고, 이러한 전송은 DL MU OFDMA 전송이라는 용어로 표현될 수 있다. DL MU OFDMA 전송이 사용될 경우, AP는 중첩된 시간 자원 상에서 복수의 주파수 자원 각각을 통해 복수의 STA으로 각각으로 하향링크 프레임을 전송할 수 있다.
햐향링크 전송을 통해 전송되는 PPDU, 프레임 및 데이터 각각은 하향링크 PPDU, 하향링크 프레임 및 하향링크 데이터라는 용어로 표현될 수 있다.
반대로, STA에서 AP로의 전송을 상향링크 전송이라고 할 수 있고, 복수의 STA이 동일한 시간 자원 상에서 AP로 데이터를 전송하는 것을 UL MU 전송(uplink multi-user transmission)이라는 용어로 표현할 수 있다. 상향링크 전송을 통해 전송되는 PPDU, 프레임 및 데이터 각각은 상향링크 PPDU, 상향링크 프레임 및 상향링크 데이터라는 용어로 표현될 수 있다.
현재 무선랜 시스템은 이러한 UL MU 전송을 지원하지 않는다. 현재 무선랜 시스템에서는 아래와 같은 제약 사항으로 인해 UL MU 전송을 지원할 수 없다.
현재 무선랜 시스템에서는 복수의 STA으로부터 전송되는 상향링크 프레임의 전송 타이밍에 대한 동기화가 지원되지 않는다. 예를 들어, 현재 무선랜 시스템에서 복수의 STA들이 동일한 시간 자원을 통해 상향링크 데이터를 전송하는 경우를 가정할 수 있다. 현재 무선랜 시스템에서는 복수의 STA 각각은 다른 STA의 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 알 수 없다. 따라서, AP는 복수의 STA 각각으로부터 디코딩 가능한 수신 타이밍 차이 범위 내에서 복수의 상향링크 데이터를 수신하기 어렵다.
또한, 현재 무선랜 시스템에서는 복수의 STA에 의해 상향링크 데이터를 전송하기 위해 사용되는 주파수 자원 간의 중첩이 발생될 수 있다. 예를 들어, 복수의 STA 각각의 오실레이터(oscillator)가 다를 경우, 주파수 오프셋(frequency offset)이 다르게 나타날 수 있다. 주파수 오프셋은 기준 주파수 대역과 STA에 의해 사용되는 주파수 대역 간의 차이일 수 있다. 만약, 서로 다른 주파수 오프셋을 가진 복수의 STA 각각이 서로 다른 주파수 자원을 통해 동시에 상향링크 전송을 수행하는 경우, 복수의 STA 각각에 의해 사용되는 주파수 영역 중 일부가 중첩될 수 있다.
또한, 기존의 무선랜 시스템에서는 복수의 STA 각각에 대한 파워 제어가 수행되지 않는다. AP는 복수의 STA 각각과 AP 사이의 거리와 채널 환경에 종속적으로 복수의 STA 각각으로부터 서로 다른 파워의 신호를 수신할 수 있다. 이러한 경우, 약한 파워로 도착하는 신호는 강한 파워로 도착하는 신호에 비해 상대적으로 AP에 의해 검출되기 어려울 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 복수의 STA 각각이 AP로부터 하향링크 프레임을 수신한 이후, 수신한 하향링크 프레임에 종속하여 복수의 STA 각각이 AP로 상향링크 프레임을 전송하는 UL MU 전송 방법에 대해 개시한다. 이러한 STA의 상향링크 프레임 전송 방법은 하향링크 종속(downlink dependent) UL MU 전송이라는 용어로 표현될 수 있다. 즉, AP에 의한 하향링크 프레임의 전송 이후 다른 STA이 상향링크 전송을 위한 경쟁(contention)을 시도하기 이전에 하향링크 프레임을 기반으로 지시된 복수의 STA 각각이 상향링크 프레임을 AP로 UL MU 전송 방법을 기반으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 다른 STA로의 채널 액세스를 제한하기 위해 하향링크 프레임을 기반으로 지시된 복수의 STA 각각은 하향링크 프레임을 수신하고, 일정 시간 내에 상향링크 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 또는 하향링크 프레임을 기반으로 지시된 복수의 STA 각각에 대해 상향링크 전송을 위한 별도의 TXOP(transmission opportunity)가 설정될 수도 있다.
복수의 STA 각각에 의한 상향링크 전송은 주파수 도메인 또는 공간 도메인(spatial domain) 상에서 수행될 수 있다.
복수의 STA 각각에 의한 상향링크 전송이 주파수 도메인 상에서 수행되는 경우, OFDMA(orthogonal frequency division multiplexing)를 기반으로 복수의 STA 각각에 대해 서로 다른 주파수 자원이 상향링크 전송 자원으로서 할당될 수 있다. 이러한 서로 다른 주파수 자원을 통한 상향링크 전송 방법은 UL MU OFDMA 전송 방법이라는 용어로 표현될 수도 있다.
복수의 STA 각각에 의한 상향링크 전송이 공간 도메인 상에서 수행되는 경우, 복수의 STA 각각에 대해 서로 다른 공간적 스트림(spatial stream)(또는 시공간 스트림(space time stream))이 할당되어 복수의 STA 각각이 서로 다른 공간적 스트림을 통해 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 서로 다른 공간적 스트림을 통한 전송 방법은 UL MU MIMO 전송 방법이라는 용어로 표현될 수도 있다. UL MU 전송 방법은 UL MU OFDMA 전송 방법과 UL MU MIMO 전송 방법을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, UL MU 전송 방법에 대해 구체적으로 개시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 전송 지시 프레임 기반의 UL MU 전송을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 STA 각각은 AP에 의해 전송되는 상향링크 전송 지시 프레임(200)을 기반으로 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 복수의 STA 각각은 AP로부터 상향링크 전송 지시 프레임(200)을 수신하고 UIFS(uplink interframe space) 후에 상향링크 데이터프레임(210, 220, 230)을 AP로 전송할 수 있다. UIFS에 대해서는 구체적으로 후술한다.
복수의 STA 각각에 의한 상향링크 전송은 주파수 도메인 또는 공간 도메인(spatial domain) 상에서 수행될 수 있다.
상향링크 전송 지시 프레임(200)은 복수의 STA의 상향링크 전송을 위한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 전송 지시 프레임(200)은 상향링크 전송을 수행하는 복수의 STA 각각 또는 복수의 STA의 그룹을 지시하는 정보, 복수의 STA 각각의 상향링크 데이터의 전송을 위해 사용되는 MCS(modulation and coding scheme) 정보, 복수의 STA 각각에 의해 전송 가능한 상향링크 데이터의 크기에 대한 정보, 상향링크 전송을 위한 TXOP(transmission opportunity)에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
복수의 STA 각각이 전송할 상향링크 데이터의 크기 및/또는 복수의 STA 각각이 전송할 상향링크 데이터의 전송을 위한 MCS는 다를 수 있다. 따라서, 만약, 복수의 STA이 유효한(또는 의미있는) 상향링크 데이터를 상향링크 프레임을 통해 전송하는 경우, 복수의 STA 각각이 전송하는 상향링크 프레임 각각의 전송 듀레이션은 달라질 수 있다. 따라서, 복수의 STA 각각에 의해 UL MU 전송 방법을 기반으로 전송되는 상향링크 프레임(210, 220, 230)의 전송 듀레이션을 동일하도록 설정하기 위해 제로 패딩(zero padding)이 수행될 수 있다.
또는 자유도를 높이기 위해 OFDMA에 기반하여 서로 다른 주파수 자원을 통해 복수의 STA이 상향링크 프레임(210, 220, 230)을 전송하는 경우, 복수의 STA 각각이 전송하는 상향링크 프레임의 전송 듀레이션은 다르게 설정될 수도 있다. 이러한 경우, AP는 하향링크 ACK 프레임 또는 블록 ACK 프레임을 복수의 상향링크 프레임 각각의 전송 타이밍을 개별적으로 고려하여 SIFS 후에 복수의 STA 각각으로 전송할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 UL MU 전송 방법을 기반으로 전송되는 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 결정하기 위해 UIFS(uplink interframe space)가 새롭게 정의될 수 있다.
UIFS는 수신 프레임(또는 수신 PPDU)의 마지막 심볼을 매체(또는 에어 인터페이스(air interface))로부터 수신하는 시간부터 송신 프레임(또는 송신 PPDU)의 첫번째 심볼이 매체(또는 에어 인터페이스)로 전송되는 시간까지일 수 있다. 수신 프레임은 상향링크 전송 지시 프레임(200)일 수 있고, 송신 프레임은 상향링크 프레임(210, 220, 230)일 수 있다.
기존의 프레임간 간격인 SIFS(short inter frame space)는 5GHz의 주파수 대역에서 최대 16μs 정도의 값을 가진다. SIFS는 복수의 STA 각각의 능력(capability)의 차이 및 복수의 STA 각각과 AP 사이의 통신 환경에 따라 최대 16μs 이하에서 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서, SIFS가 상향링크 프레임(210, 220, 230)의 전송을 위해 사용되는 경우, 복수의 STA 각각으로부터 전송되는 상향링크 프레임(210, 220, 230) 간의 타이밍 차이(timing gap)(또는 시간 차이(time difference))가 발생할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 복수의 STA 각각의 능력의 차이로 인해 SIFS로 허용되는 시간 자원 내에서 상향링크 프레임 전송 타이밍이 달라질 수 있다. 즉, 복수의 STA 각각에 의해 전송되는 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230) 각각의 전송 타이밍의 차이가 발생할 수 있다. 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230) 각각의 전송 타이밍의 차이는 AP의 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230) 각각의 수신 타이밍(또는 동기)의 차이를 발생시킬 수 있다. 따라서, SIFS를 기반으로 복수의 STA 각각에 의해 상향링크 프레임(210, 220, 230)이 전송되는 경우, 복수의 상향링크 프레임의 수신 타이밍의 차이가 AP의 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)에 대한 디코딩 가능한 수신 타이밍 차이보다 커질 수 있다. 예를 들어, AP가 OFDMA를 기반으로 복수의 STA과 통신하는 경우, AP는 복수의 STA에 의해 전송된 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)에 대해 단일 FFT를 기반으로 한 변환을 수행할 수 있다. 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230) 각각의 수신 타이밍의 차이가 일정 범위 이하인 경우, AP는 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230) 각각에 대해 단일 FFT를 기반으로 한 변환을 수행할 수 있다.
따라서, AP의 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)에 대한 디코딩을 위해 UIFS가 정의될 수 있다. UIFS의 크기는 AP의 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)의 수신 타이밍의 차이가 AP의 복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)에 대한 디코딩 가능한 수신 타이밍 차이 이내가 되도록 결정되는 값일 수 있다. 예를 들어, UIFS는 고정된 값일 수 있다.
복수의 상향링크 프레임(210, 220, 230)에 대한 디코딩 가능한 수신 타이밍 차이는 GI(guard interval)(또는 CP(cyclic prefix)) 이내일 수 있다. 예를 들어, UIFS은 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA들의 SIFS의 최대값(maximum SIFS)값으로 결정되거나, SIFS의 최대값보다는 크거나 같고 PIFS의 최대값보다는 작은 값 중 하나로 결정될 수 있다.
예를 들어, SIFS의 최대값은 16μs이고, PIFS의 최소값은 16μs보다 큰 값이고, PIFS의 최대값은 25μs으로 가정할 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어, UIFS는 16 μs 또는 16μs이상 25μs 미만의 고정된 값일 수 있다.
또는 IFS 값(SIFS, DIFS 등)의 변화를 고려하여 UIFS 정보가 AP에 의해 전송될 수도 있다. 예를 들어, 시스템 설정시(또는 STA의 초기 액세스시) 하향링크 프레임을 통해 UIFS 정보가 AP로부터 STA으로 전송되거나 AP가 상향링크 전송 지시 프레임을 통해 UL MU 전송을 수행할 STA에게 UIFS 정보를 전송할 수도 있다. 이러한 경우에도 UIFS 값은 16μs 이상의 값일 수 있다.
구체적인 예로서, UIFS 정보는 그룹 ID(identifier)를 결정하기 위한 프레임, NDP(null data packet)프레임 등과 같은 피드백 프레임, 상향링크 전송 지시 프레임(200) 등을 통해 전송될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 3에서는 UIFS를 기반으로 한 복수의 STA 각각의 상향링크 프레임의 전송이 개시된다.
복수의 STA 각각은 상향링크 지시 프레임을 수신한 후 UIFS를 기반으로 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, UIFS 값이 고정된 값인 경우, AP는 복수의 STA 각각의 프로파게이션 딜레이(propagation delay)(또는 프로파게이션 시간)의 2배의 수신 타이밍 차이(또는 수신 시간 차이)를 가지고 복수의 STA 각각으로부터 상향링크 프레임을 수신할 수 있다.
프로파게이션 딜레이는 무선 통신 환경 및 STA과 AP 사이의 거리를 기반으로 결정되는 딜레이 시간일 수 있다. 예를 들어, 프로파게이션 딜레이는 STA의 상향링크 프레임의 전송 완료 후 AP의 상향링크 프레임의 수신 시작까지의 시간일 수 있다. 프로파게이션 딜레이는aAirProgationTime일 수 있다. aAirProgationTime의 최대값은 1μs인 경우, 일반적으로 프로파게이션 딜레이는 1μs보다 작은 값(프로파게이션 딜레이<<1μs)일 수 있다. 따라서, 복수의 STA 각각으로부터 전송된 대부분의 상향링크 프레임에 대한 AP의 수신 타이밍 간의 차이 범위가 CP 길이(0.8μs) 이내의 값이 된다. CP 길이 이내의 AP의 수신 타이밍 간의 차이 범위는 보정 가능한 범위일 수 있다.
하지만, 이후 무선랜 통신 환경에서 AP와 STA간의 거리가 멀어지고 그에 따라 프로파게이션 시간이 더 길어질 수 있다. 이러한 경우, UL MU 프레임에 대한 전송이 수행시 기존의 CP보다 긴 CP(예를 들어, long/double/triple CP)를 기반으로 수행되거나 UL MU 전송을 수행하는 STA의 상향링크 프레임의 전송 타이밍이 프로파게이션 시간을 고려하여 보정될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 보정을 위한 프로파게이션 시간은 AP 또는 STA에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, AP는 STA과의 프레임 교환 절차를 기반으로 STA과의 통신을 위한 프로파게이션 시간에 대한 정보를 획득(또는 추정)할 수 있다. 또한, STA은 AP와의 프레임 교환 절차를 기반으로 AP와의 통신을 위한 프로파게이션 시간에 대한 정보를 획득(또는 추정)할 수 있고, STA은 획득된 프로파게이션 시간에 대한 정보를 AP로 전송(또는 리포트)할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, AP는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각으로 복수의 STA 각각에 대한 프로파게이션 시간을 기반으로 결정된 보정된 UIFS 정보를 전송할 수 있다. 또는 AP는 UIFS 정보와 별도로 상향링크 프레임 전송시 고려할 프로파게이션 시간에 대한 정보를 전송할 수도 있다. UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각은 AP에 의해 전송된 수신한 보정된 UIFS 정보 또는 프로파게이션 시간에 대한 정보를 고려하여 상향링크 전송을 수행할 수 있다.
예를 들어, 복수의 STA 각각은 UIFS 정보와 상향링크 프레임 전송시 고려할 프로파게이션 시간에 대한 정보를 고려하여 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 구체적으로 STA1(310)은 UIFS-프로파게이션 시간1을 전송 타이밍으로 결정하여 상향링크 프레임 1(315)을 전송하고, STA2(320)는 UIFS-프로파게이션 시간2를 전송 타이밍으로 결정하여 상향링크 프레임 2(325)를 전송하고, STA3(330)은 UIFS-프로파게이션 시간3을 전송 타이밍으로 결정하여 상향링크 프레임 3(335)을 전송할 수 있다.
복수의 STA 각각에 대한 전송 타이밍의 보정을 기반으로 AP는 복수의 상향링크 프레임에 대한 디코딩 가능한 수신 타이밍 차이 내에서 복수의 STA 각각으로부터 복수의 상향링크 프레임을 수신할 수 있다.
복수의 STA이 AP로부터 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 보정하기 위한 프로파게이션 시간에 대한 정보를 수신하지 못하는 경우에도 복수의 STA 각각은 자체적으로 추정한 프로파게이션 시간을 고려하여 상향링크 프레임의 전송 타이밍을 결정할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 UIFS를 기반으로 한 복수의 STA 각각의 상향링크 프레임의 전송 및 AP의 수신 타이밍의 보정이 개시된다.
도 4를 참조하면, AP가 복수의 STA 각각에 대한 프로파게이션 시간을 알고 있는 경우, AP가 복수의 STA 각각으로부터 수신한 상향링크 프레임의 수신 타이밍 또는 디코딩(또는 디모듈레이션) 타이밍을 조정할 수 있다.
예를 들어, 복수의 STA 각각은 동일한 UIFS를 기반으로 상향링크 프레임을 전송할 수 있다. 이러한 경우, AP는 서로 다른 타이밍에 복수의 STA 각각으로부터 상향링크 프레임을 수신할 수 있다. AP는 서로 다른 타이밍에 수신된 복수의 상향링크 프레임의 디코딩(또는 디모듈레이션) 타이밍을 복수의 STA 각각에 대한 프로파게이션 시간을 고려하여 조정할 수 있다. 예를 들어, 일부의 상향링크 프레임임 데이터에 대해 저장을 한 후 프로세싱할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 AP는 복수의 상향링크 프레임에 대한 디코딩을 수행할 수 있다.
구체적인 예로서 AP는 STA1(410), STA2(430) 및 STA3(430) 각각으로부터 수신한 상향링크 프레임1(415), 상향링크 프레임2(425), 상향링크 프레임3(435) 각각에 대한 수신 타이밍 또는 디코딩(또는 디모듈레이션 타이밍)을 조정하여 상향링크 프레임 1(415), 상향링크 프레임 2(425), 상향링크 프레임 3(435)에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 UIFS 기반의 상향링크 프레임 전송을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 UIFS를 기반으로 한 복수의 STA 각각의 상향링크 프레임의 전송이 개시된다.
도 5를 참조하면, AP가 STA의 피드백을 위한 하향링크 프레임(피드백 요청 프레임)(500)을 전송할 수 있다. STA은 피드백 요청 프레임(500)을 수신 후 Pc(프로세싱 시간(processing time))이 지난 후 AP로 피드백 프레임(550)을 전송할 수 있다. 프로세싱 시간은 RF단 딜레이, PLCP 단의 딜레이, MAC 프로세싱 딜레이, Rx에서 Tx로의 전환 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 복수의 STA이 동일한 프로세싱 시간을 가지도록 UIFS로 설정될 수 있다. STA이 고정된 동일한 값의 UIFS를 미리 알고 있는 것을 가정한다. 예를 들어, STA은 초기 액세스시 AP로부터 UIFS 정보를 수신할 수 있다.
STA은 하향링크 프레임(500)을 수신 후 복호하고 피드백 신호를 만들어 송신 대기를 한 후 UIFS를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 피드백 프레임(550)을 전송할 수 있다.
AP는 2xPg+Pc 후에 STA으로부터 피드백 프레임(550)을 수신할 수 있고, 피드백 프레임의 수신 타이밍을 고려하여 STA의 프로파게이션 시간을 결정할 수 있다. 즉, Pc는 고정된 값이므로 피드백 프레임(550)의 수신 타이밍을 기반으로 프로파게이션 시간(Pg)이 획득될 수 있다. AP는 프로파게이션 시간이 획득된 경우, 아래와 같은 동작(operation)을 수행할 수 있다.
AP는 STA의 프로파게이션 시간에 대한 정보를 STA으로 전송할 수 있다. AP는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각으로 복수의 STA 각각의 프로파게이션 시간에 대한 정보를 전송할 수 있다. 복수의 STA 각각은 상향링크 MU 전송을 수행시 AP로부터 수신한 프로파게이션 시간에 대한 정보를 기반으로 UIFS-Pg의 전송 타이밍에 상향링크 프레임을 AP로 전송할 수 있다. UIFS는 복수의 STA 각각이 하향링크 프레임을 수신 후 송신을 할 정도의 시간으로 결정될 수 있다. 즉, UIFS는 STA의 프로세싱 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
또 다른 방법으로 AP는 복수의 STA 각각에 대한 프로파게이션 시간 중 최대값(Max Pg)(최대 프로파게이션 시간)에 대한 정보 또는 UIFS에 최대 프로파게이션 시간을 더한 값(UIFS+Max Pg)에 대한 정보를 복수의 STA으로 전송할 수 있다. 또한, AP는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각으로 복수의 STA 각각의 프로파게이션 시간(Pg’)에 대한 정보를 전송할 수 있다. 복수의 STA 각각은 상향링크 MU 전송을 수행시 AP로부터 수신한 프로파게이션 시간에 대한 정보를 기반으로 UIFS+Max Pg-Pg’의 전송 타이밍에 상향링크 프레임을 AP로 전송할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 STA과 AP 간의 통신을 위한 PPDU에 대해 개시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, PPDU는 PPDU 헤더와 PSDU(physical protocol service data unit)(또는 MPDU(MAC protocol data unit))를 포함할 수 있다. PPDU 헤더는 PHY 헤더와 PHY 프리앰블을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
PPDU 헤더는 레가시 부분, 논 레가시 부분을 포함하고 PSDU는 데이터 필드일 수 있다. 구체적으로 PPDU 헤더는 L-SIG(legacy-signal)까지의 레가시 부분(legacy part)과 L-SIG 이후의 논 레가시 부분(non-legacy part)으로 구분될 수 있다. 레가시 부분은 레가시 무선랜 시스템(예를 들어, IEEE 802.11a/b/g/n/ac 등)을 지원하기 위한 부분일 수 있다. 논 레가시 부분은 본 발명의 실시예에 따른 차세대 무선랜 시스템(또는 논 레가시 무선랜 시스템)을 지원하기 위한 부분일 수 있다.
레가시 부분은 L-STF(legacy short training field)(600), L-LTF(legacy long training field)(610) 및 L-SIG(620)를 포함할 수 있다.
L-STF(600)는 짧은 트레이닝 OFDM 심볼(short training orthogonal frequency division multiplexing symbol)을 포함할 수 있다. L-STF(600)는 프레임 탐지(frame detection), AGC(automatic gain control), 다이버시티 탐지(diversity detection), 대략적인 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization)을 위해 사용될 수 있다.
L-LTF(610)는 긴 트레이닝 OFDM 심볼(long training orthogonal frequency division multiplexing symbol)을 포함할 수 있다. L-LTF(610)는 정밀한 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization) 및 채널 예측을 위해 사용될 수 있다.
L-SIG(620)는 제어 정보를 전송하기 위해 사용될 수 있다. L-SIG(620)는 데이터 전송률(rate), 데이터 길이(length)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
논 레가시 부분은 HE(high efficiency)-SIG A(630), HE-STF(640), HE-LTF(650), HE-SIG B(660)와 같은 논 레가시 무선랜 시스템 상의 동작을 지원하기 위한 논 레가시 필드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레가시 부분의 L-SIG(620) 이후에는 HE-SIG A(630)가 위치할 수 있다. 논 레가시 무선랜 시스템을 지원하기 위해서 HE-SIG-A(630)와 같은 시그널 필드는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, HE-SIG A(630)는 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 기반으로 복수의 STA의 채널 액세스가 수행되는 경우, 복수의 STA 각각의 데이터 송신 및 데이터 수신을 위한 주파수 자원(예를 들어, 채널)에 대한 정보, 하향링크 자원 할당 및 상향링크 자원 할당 정보 등을 전송할 수 있다. 또한, HE-SIG A(630)는 상향링크 MIMO(multiple input multiple output)를 지원하기 위한 정보를 포함할 수도 있다. HE-SIG A(630)는 또한 간섭(interference)이 심각한 밀집된(dense) 환경에서 STA의 간섭 관리(interference management)를 위한 정보도 포함할 수도 있다.
또한, HE-SIG A(630)는 BSS 식별을 위한 칼라 비트(color bits) 정보, 대역폭(bandwidth) 정보, 테일 비트(tail bit), CRC 비트, HE-SIG B(660)에 대한 MCS(modulation and coding scheme) 정보, HE-SIG B(660)를 위한 심볼 개수 정보, CP(cyclic prefix)(또는 GI(guard interval)) 길이 정보를 포함할 수도 있다.
HE-STF(640)는 MIMO(multiple input multiple output) 환경 또는 OFDMA 환경에서 자동 이득 제어 추정(automatic gain control estimation)을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
HE-LTF(650)는 MIMO 환경 또는 OFDMA 환경에서 채널을 추정하기 위하여 사용될 수 있다.
HE-SIG B(660)는 각 STA에 대한 PSDU(Physical layer service data unit)의 길이 MCS에 대한 정보 및 테일 비트 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, MCS에 대한 정보는 STA의 전송 파워 정보 또는 전송 파워를 기반으로 결정될 수 있다. MCS에 대한 정보는 UL-MU 전송을 위하여 AP에 의해 전송된 풀링 프레임(polling frame) 또는 트리거 프레임(trigger frame)을 기반으로 지시된 MCS 인덱스와 다른 MCS 인덱스를 포함할 수 있다. 또한 HE-SIG B(660)는 PPDU를 수신할 STA에 대한 정보, OFDMA 기반의 자원 할당(resource allocation) 정보(또는 MU-MIMO 정보)를 포함할 수도 있다. HE-SIG B(660)에 OFDMA 기반의 자원 할당 정보(또는 MU-MIMO 관련 정보)가 포함되는 경우, HE-SIG A(630)에는 해당 정보가 포함되지 않을 수도 있다.
HE-STF(640) 및 HE-STF(640) 이후의 필드에 적용되는 IFFT(inverse fast fourier transform)의 크기와 HE-STF(640) 이전의 필드에 적용되는 IFFT의 크기는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, HE-STF(640) 및 HE-STF(640) 이후의 필드에 적용되는 IFFT의 크기는 HE-STF(640) 이전의 필드에 적용되는 IFFT의 크기보다 4배 클 수 있다. STA은 HE-SIG A(630)를 수신하고, HE-SIG A(630)를 기반으로 하향링크 PPDU의 수신을 지시받을 수 있다. 이러한 경우, STA은 HE-STF(640) 및 HE-STF(640) 이후 필드부터 변경된 FFT 사이즈를 기반으로 디코딩을 수행할 수 있다. 반대로 STA이 HE-SIG A(630)를 기반으로 하향링크 PPDU의 수신을 지시받지 못한 경우, STA은 디코딩을 중단하고 NAV(network allocation vector) 설정을 할 수 있다. HE-STF(640)의 CP(cyclic prefix)는 다른 필드의 CP보다 큰 크기를 가질 수 있고, 이러한 CP 구간 동안 STA은 FFT 사이즈를 변화시켜 하향링크 PPDU에 대한 디코딩을 수행할 수 있다.
HE-STF(640)의 CP(cyclic prefix)는 다른 필드의 CP보다 큰 크기를 가질 수 있고, 이러한 CP 구간 동안 STA은 FFT 사이즈를 변화시켜 하향링크 PPDU에 대한 디코딩을 수행할 수 있다.
HE-STF(640)부터 레가시 부분에서 사용되는 IFFT의 크기와 비교하여 4배의 크기의 IFFT가 적용되는 경우(예를 들어, 레가시 부분에서는 20MHz 대역폭을 기준으로 64IFFT가 사용되고, 논 레가시 부분에서는 20MHz 대역폭에 대하여 256FFT가 적용되는 경우), HE-STF(640)의 전송을 위한 OFDM 심볼의 듀레이션(또는 전체 심볼 듀레이션)은 16μs일 수 있다.
도 6에 개시된 PPDU에서 전체 심볼 듀레이션(TSYML_HE)또는 가드 인터벌(guard interval, GI)의 듀레이션(TGIS_HE또는 TGI_HE)이 변할 수 있고 이러한 정보는 AP 또는 STA에 의해 전송될 수 있다. 예를 들어, AP는 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임 등을 통해 기반으로 시스템 정보로서 전체 심볼 듀레이션 또는 가드 인터벌에 대한 정보를 STA으로 전송할 수 있다. STA은 수신한 전체 심볼 듀레이션에 대한 정보 및/또는 가드 인터벌의 듀레이션에 대한 정보를 기반으로 PPDU에 대한 디코딩을 수행할 수 있다. AP 또는 STA은 PPDU에 사용되는 전체 심볼 듀레이션 및/또는 가드 인터벌 듀레이션을 변화시킬 수 있다. 즉, PPDU는 변경 가능(configurable)할 수 있다.
도 6에 개시된 PPDU를 구성하는 필드의 순서는 변할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 7을 참조하면, PPDU 헤더의 논 레가시 부분에 HE-STF(700), HE-SIG(710) 및 HE-LTF(720)가 순차적으로 포함될 수 있다.
HE-STF(700)가 HE-SIG(710)보다 앞선 경우, HE-STF(700)는 대역폭에 대한 정보, BSS의 식별 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, HE-STF(700)의 시퀀스는 대역폭 인덱스를 지시할 수 있다. 미리 정의된 테이블은 시퀀스와 대역폭 간의 매핑 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 테이블을 기반으로 전송 대역폭에 따라 HE-STF(700)가 결정될 수 있다. 이러한 방법을 기반으로 HE-STF(700)가 HE-SIG(710)에 우선하는 경우, STA은 블라인드 탐지 없이 대역폭에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, HE-STF(700)는 BSS의 식별 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 BSS의 식별 정보는 PPDU를 전송한 BSS(또는 AP)를 식별하기 위한 정보일 수 있다. STA은 BSS 식별 정보를 기반으로 PPDU 헤더에 대한 디코딩 단계에서 수신한 PPDU가 타겟 BSS(또는 타겟 AP)로부터 수신한 PPDU인지 여부를 결정할 수 있다. 타겟 BSS(또는 AP)는 논 레가시 STA이 PPDU의 수신을 원하는 BSS(또는 AP)일 수 있다. 시퀀스와BSS 식별 정보 간의 매핑 관계는 테이블을 기반으로 미리 정의될 수 있다.
HE-SIG(710)는 도 6에서 전술한 정보를 포함할 수 있고, HE-STF(700)에 포함되는 정보는 HE-SIG(710)에 포함되지 않을 수 있다.
HE-LTF(720)는 도 6에서 전술한 정보를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PPDU를 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, PPDU 헤더의 논 레가시 부분은 HE-STF(800), HE-SIG(810)를 순차적으로 포함될 수 있다.
HE-STF(800)가 HE-SIG(810)보다 앞선 경우, HE-STF(800)는 전술한 바와 같이 대역폭에 대한 정보, BSS의 식별 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
HE-SIG(810)는 도 6에서 전술한 정보를 포함할 수 있고, HE-STF(800)에 포함되는 정보는 HE-SIG(810)에 포함되지 않을 수 있다.
HE-LTF가 포함되지 않는 경우, HE-STF(800)와 HE-SIG(810) 및 데이터 필드의 전송을 위한 주파수 자원은 파일롯 톤(파일롯 서브캐리어)를 포함할 수 있다. 파일롯 톤은 채널 트래킹(예를 들어, CFO(channel frequency offset) 트래킹) 및/또는 채널 예측을 위해 사용될 수 있다. HE-STF(800)와 HE-SIG(810), 데이터 필드의 전송을 위한 주파수 자원(복수의 서브캐리어) 상에서 파일롯 톤은 동일한 서브캐리어 인덱스(또는 동일한 주파수 자원) 상에서 할당될 수 있다.
UL MU 전송이 수행되는 경우, 발생할 수 있는 문제점으로서 전술한 수신 타이밍의 차이뿐만 아니라 주파수 오프셋 차이, 수신 파워 차이에 의한 문제점이 존재할 수 있다. 구체적으로 복수의 STA 각각마다 오실레이터(oscillator)가 다르기 때문에 주파수 오프셋이 서로 다르게 나타나는 경우, OFDMA 기반의 UL MU 전송이 어려울 수 있다. 또한, STA이 전송 파워를 제어하지 않는 경우, AP는 복수의 STA들의 거리나 채널 환경에 따라 복수의 STA 각각에 의해 전송되는 상향링크 프레임을 서로 다른 파워로 수신할 수 있다. 이러한 경우, AP에 의한 약한 파워로 수신되는 상향링크 프레임에 대한 검출(또는 탐색)이 어려울 수 있다.
따라서, UL MU 전송을 성공적으로 수행하기 위해서는 UL MU 프레임을 전송시 시간, 주파수, 파워에 대한 보정이 필요할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 UL MU 전송에서 발생할 수 있는 시간 차이(time difference) 및 주파수 차이(frequency difference)를 보정하기 위한 방법에 대해 개시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수신 타이밍 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
UL MU 전송을 기반으로 전송된 상향링크 프레임의 성공적인 수신을 위해서 AP가 수신하는 복수의 STA에 의해 전송된 복수의 상향링크 프레임들 간의 수신 타이밍의 차이(또는 시간 차이)가 AP의 보정 가능한 범위 안이어야 한다.
아래의 표 1은 실내 및 실외에서 동작하는 STA의 수신 타이밍 차이를 나타낸다.
<표 1>
Figure pct00001
표 1을 참조하면, 실내(indoor)와 실외(outdoor)에서의 STA간의 수신 타이밍 차이는 각각 125nsec와 1200~1700nsec이다. 이러한 수신 타이밍 차이가 보정 범위 내인 경우, AP는 수신한 복수의 상향링크 프레임에 대한 디코딩을 수행할 수 있다. 구체적으로 OFDMA 기반으로 복수의 상향링크 프레임이 UL MU 전송된 경우, 복수의 상향링크 프레임의 수신 타이밍 차이가 보정 범위라면 단일 IFFT를 기반으로 복수의 상향링크 프레임에 대한 변환이 수행될 수 있다.
수신 타이밍 차이가 복수의 상향링크 프레임을 전송하는 OFDM 심볼의 CP(또는 GI) 길이보다 작거나 같은 경우, 수신 타이밍 차이가 보정 범위 이내라고 판단할 수 있다. 반대로 수신 타이밍 차이가 복수의 상향링크 프레임을 전송하는 OFDM 심볼의 GI 길이보다 큰 경우, 수신 타이밍 차이가 보정 범위 밖이라 판단할 수 있다. OFDM 심볼의 듀레이션은 GI 듀레이션과 유효심볼 듀레이션의 합일 수 있다.
따라서, 복수의 상향링크 프레임에 대한 성공적인 디코딩을 위해 GI의 길이가 수신 타이밍의 차이보다 커야 한다. 즉, GI 길이(또는 CP 길이)가 수신 타이밍 차이 이상인 경우, 차이 보정 절차가 따로 필요 없고, GI 길이가 수신 타이밍 차이보다 작은 경우, 차이 보정 절차가 필요하다. 기존 802.11ac에서 사용되던 GI 길이(예를 들어, 0.8μs)가 사용되는 경우, 실내에서는 GI 길이가 수신 타이밍 차이(0.125μs)보다 크므로 수신 타이밍 차이에 대한 보정 절차가 필요 없다. 하지만, 실외에서는 GI 길이가 수신 타이밍 차이(1.2~1.7μs)보다 작으므로 수신 타이밍 차이에 대한 보정 절차가 필요하다. 수신 타이밍 차이에 대한 보정 절차를 통해 수신 타이밍 차이(또는 시간 차이)가 400ns 이하로 조정될 수 있다.
도 10은 시간 차이(또는 수신 타이밍 차이)에 따른 SNR 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10에서는 6개의 단일 스트림을 수신하는 AP에서 단일 스트림의 수신 타이밍 차이에 따른 SNR 성능을 나타낸다. 동일한 조건(MMSE 이상적 트레이닝(MMSE(minimum mean square error) ideal training), 1000B 패킷, 64-QAM, rate 5/6, D-NLOS(non line of sight) 채널) 하에서 단일 스트림의 수신 타이밍 차이에 따른 SNR 성능이 측정되었다.
도 10을 참조하면, 시간 차이가 0, 200ns, 400ns인 경우에는 SNR 성능에 대한 큰 차이가 없으나, 시간 차이가 600ns인 경우, SNR 성능이 크게 감소함을 확인할 수 있다.
위와 같은 이유로 수신 타이밍 차이가 400ns 이하로 조정되나, 다른 크기로 수신 타이밍 차이가 조정될 수도 있다. AP는 복수의 STA에 의해 전송되는 상향링크 프레임의 수신 타이밍 차이를 조정하기 위해 복수의 STA 각각 또는 복수의 STA 중 적어도 하나의 STA으로 차이 보정을 위한 정보(수신 타이밍 차이 보정 정보)를 전송할 수 있다. 예를 들어, AP는 아래와 같은 지시 인덱스를 기반으로 수신 타이밍 차이를 조정할 수 있다.
<표 2>
Figure pct00002
AP는 표 2와 같이 -800nsec~600nsec 사이의 보정 타이밍 크기를 지시하는 지시 인덱스를 STA으로 전송할 수 있다. AP는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각과의 통신을 기반으로 복수의 STA 각각에 대한 보정 타이밍 크기를 결정할 수 있다. AP는 복수의 STA 각각으로 결정된 보정 타이밍 크기를 전송할 수 있다.
도 9를 참조하면, AP는 STA1, STA2, STA3 각각으로부터 상향링크 프레임1(910), 상향링크 프레임2(920), 상향링크 프레임3(930)을 수신할 수 있다. AP는 STA별 보정 타이밍 크기를 결정하고, STA1, STA2, STA3으로 보정 타이밍 크기를 지시하는 인덱스를 포함하는 수신 타이밍 차이 보정 정보를 수신 타이밍 차이 정보(950)를 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 차이 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
하나의 STA으로부터 전송되는 PPDU의 경우, PPDU에 포함된 STF와 LTF를 기반으로 주파수 오프셋이 결정될 수 있다. UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA에 의해 전송되는 PPDU는 주파수 오프셋이 서로 다를 수 있다. 복수의 STA에 의해 전송되는 PPDU 간의 주파수 오프셋의 차이를 주파수 차이라는 용어로 표현할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA에 대한 주파수 차이를 고려하여 주파수 오프셋을 보정하기 위한 방법이 개시된다.
일반적으로 STA이 AP에게 상향링크 PPDU를 전송시 AP는 상향링크 PPDU에 포함된 STF와 LTF를 기반으로 STA에 대한 주파수 오프셋을 결정할 수 있다.
즉, AP는 STF와 LTF에서 반복되는 시퀀스들의 코릴레이션(correlation)을 취해서 위상(phase) 값을 보정해줄 수 있다. AP는 위상 값을 STA에게 알려주고 STA으로 주파수 오프셋의 보정을 지시할 수 있다. AP에 의해 전송된 보정 주파수 오프셋 정보를 기반으로 주파수 오프셋을 보정한 STA들은 주파수 차이가 없거나 적을 수 있다. 따라서, AP는 주파수 차이에 대한 보정 절차 없이 UL MU 전송을 수행할 수 있다.
구제적으로 AP는 UL MU 전송을 수행하는 복수의 STA 각각으로부터 수신한 상향 링크 PPDU를 기반으로 보정 주파수 오프셋 정보를 생성하여 하향링크 전송을 기반으로 복수의 STA 각각으로 전송할 수 있다. 예를 들어, AP의 보정 주파수 오프셋 정보의 생성을 위해 사용되는 상향링크 PPDU는 기존에 정의된 프레임 또는 새롭게 정의된 프레임을 전달하는(carrying) PPDU일 수 있다. AP는 상향링크 전송지시 프레임, NDPA 프레임 등을 기반으로 보정 주파수 오프셋 정보를 전송할 수 있다.
보정 주파수 오프셋 정보는 복수의 STA 각각에 의해 전송되는 복수의 상향링크 프레임 각각을 전송하는 주파수 대역 간의 차이(주파수 차이)를 4kHz 이하로 보정하기 위한 정보일 수 있다.
도 12는 주파수 차이에 따른 SNR 성능을 나타낸 그래프이다.
도 12에서는 6개의 단일 스트림을 수신하는 AP에서 단일 스트림의 수신 타이밍 차이에 따른 SNR 성능을 나타낸다. 동일한 조건(클라이언트 별로 파일롯 위상 트래킹을 수행한 MMSE 이상적 트레이닝(MMSE ideal training with pilot phase tracking per client), 1000B 패킷, 64-QAM, rate 5/6, D-NLOS(non line of sight) 채널) 하에서 단일 스트림의 주파수 차이에 따른 SNR 성능이 측정되었다.
도 12를 참조하면, 주파수 차이가 0, 2kHz, 4kHz인 경우에는 SNR 성능에 대한 큰 차이가 없으나, 주파수 차이가 8kHz인 경우, SNR 성능이 크게 감소함을 확인할 수 있다. 일반적으로 20MHz 대역폭에서 20ppm(part per million) 차이(±48kHz=96kHz)가 발생하고 그래프를 확인하면, 64QAM 5/6일 때 8kHz 주파수 차이이면 10e-1 PER(packet error rate)에서 0.5dB 성능 열화가 있다.
위와 같은 이유로 주파수 차이가 4kHz 이하로 조정되나, 다른 크기로 주파수 차이가 조정될 수도 있다. AP는 복수의 STA에 의해 전송되는 상향링크 PPDU의 주파수 전송 대역 간의 차이를 조정하기 위해 복수의 STA 각각 또는 복수의 STA 중 적어도 하나의 STA으로 주파수 차이 보정을 위한 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, AP는 아래와 같은 지시 인덱스를 기반으로 주파수 차이를 조정할 수 있다.
다중 사용자 간의 차이를 고려하여 하나의 STA에게 허용되는 차이는 4kHz 이하로 조정되는 경우, 96kHz를 4kHz이하의 단위로 양자화하여 96/4=24개의 레벨을 구성할 수 있다.
예를 들어, 주파수 차이 보정을 위해 5비트의 정보가 아래의 표 3과 같이 사용될 수 있다.
<표 3>
Figure pct00003
예를 들어, AP는 표 2에서 개시된 지시 인덱스를 포함하는 보정 주파수 오프셋 정보를 UL MU 전송을 수행하는 적어도 하나의 STA, 복수의 STA 각각으로 전송할 수 있다.
도 11을 참조하면, AP는 STA1, STA2, STA3 각각으로부터 상향링크 프레임1(1110), 상향링크 프레임2(1120), 상향링크 프레임3(1130)을 수신할 수 있다. AP는 STA별 주파수 오차 보정 크기를 결정하고, STA1, STA2, STA3으로 보정 주파수 오프셋 정보(1150)를 전송할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 파워 차이 보정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 13에서는 UL MU 전송을 기반으로 AP로 전송되는 상향링크 프레임 간의 파워 차이를 보정하는 방법이 개시된다.
UL MU 전송을 기반으로 AP로 전송되는 복수의 상향링크 프레임의 수신 세기의 차이가 존재하는 경우, AP는 AGC를 위한 양자화 레벨 등을 정하기 어려울 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 수신 파워 차이로 인한 성능 저하를 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 64QAM 5/6인 최저 파워(lowest power)를 사용하는 STA은 8dB의 파워 차이로 인해 10e-2에서 1.5dB 성능 저하를 보이고 있다. UL MU MIMO에 관한 실험으로서 UL OFDMA에 적용한다면 성능 저하가 상대적으로 적을 수도 있다. 동일한 조건(MMSE 이상적 트레이닝, 1000B 패킷, 64-QAM, rate 5/6, D-NLOS(non line of sight) 채널) 하에서 단일 스트림의 파워 차이에 따른 SNR 성능이 측정되었다.
AP의 수신단은 -40dBc I/Q 불균형(imbalance)을 가지고 있다. 도 14의 그래프를 참조하면, 파워 차이가 0, 4dB, 6dB 및 8dB 각각인 경우, PER과 SNR 간의 관계가 개시된다.
<표 4>
Figure pct00004
표 4를 참조하면, BSS 거리가 증가할수록 경로 손실에 따른 파워 손실이 약 40~110dB 정도일 수 있다. 따라서, 파워 차이는 심각한 성능 열화를 불러올 수 있다. 따라서, 파워를 제어해주기 위한 지시가 필요할 수 있다.
다만, CCA 문제(또는 무선랜 시스템에서 STA은 이미 최대 파워로 프레임을 전송하고 있으므로)로 인해 STA의 전송 파워의 증가를 명령하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, AP는 전송 파워를 낮추라는 명령을 할 수 있다. 예를 들어, 아래의 표 5와 같이 AP는 4bit의 파워 보정 정보를 STA으로 전송 할 수 있다.
<표 5>
Figure pct00005
AP는 표 5에서 개시된 바와 같은 전송 파워에 대한 지시 인덱스를 STA으로 전송하여 STA의 전송 파워를 보정할 수 있다.
도 13을 참조하면, AP는 STA1, STA2, STA3 각각으로부터 상향링크 프레임1(1310), 상향링크 프레임2(1320), 상향링크 프레임3(1330)을 수신할 수 있다. AP는 STA별 보정 파워 크기를 결정하고, STA1, STA2, STA3으로 파워 보정 정보(1350)를 전송할 수 있다.
도 9 내지 도 14에서는 시간 차이, 주파수차이, 파워 차이를 각각 보정해주는 지시 방법이 대해 개시되었다. 시간 차이/주파수차이/파워 차이를 각각 보정하기 위한 정보(예를 들어, 수신 타이밍 차이 보정 정보, 보정 주파수 오프셋 정보, 파워 보정 정보)는 함께 전송되거나 필요한 것만 선택적으로 전송될 수도 있다.
수신 타이밍 차이 보정 정보를 위해 3비트, 보정 주파수 오프셋 정보를 위해 5비트, 파워 보정 정보를 위해 4비트가 사용되는 경우, 전체 12비트를 통해 시간 차이, 주파수차이, 파워 차이에 대한 정보가 전송될 수 있다.
예를 들어, 파워를 낮추는 값에 한계가 있으므로, AP는 최대한 비슷한 전송 파워를 가지는 복수의 STA들을 그룹핑하여 UL MU 전송을 지시할 수 있다. 이러한 경우, 시간 차이, 주파수 차이를 보정하기 위한 정보(예를 들어, 수신 타이밍 차이 보정 정보, 보정 주파수 오프셋 정보)만이 전송될 수 있다.
이러한 시간 차이/주파수차이/파워 차이를 각각 보정하기 위한 정보는 상향링크 사운딩을 위한 지시 프레임(NDPA(null data packet announcement)포맷)를 통해서 전송되거나 UL MU 전송을 스케줄링하기 위한 프레임인 UL MU 스케줄링 프레임을 기반으로 전송될 수도 있다. 또는 UL MU 전송 절차에 상관없이 복수의 STA 각각이 SU(single user) 전송을 수행시 시간 차이/주파수차이/파워 차이를 각각 보정하기 위한 정보가 ACK 프레임 또는 블록 ACK 프레임에 포함되어 전송될 수도 있다. 예를 들어, 블록 ACK 프레임에 파워 보정 정보가 추가하는 경우 블록 ACK 제어 필드(BA control field)의 보존된(reserved) 9bits 중 일부를 사용할 수 있다. 또는 시간 차이/주파수차이/파워 차이를 각각 보정하기 위한 정보를 포함하는 필드를 새로운 ACK 프레임 또는 블록 ACK 프레임 포맷이 정의될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 무선 장치(1500)는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 STA로서, AP(1500) 또는 비AP STA(non-AP station)(또는 STA)(1550)일 수 있다.
AP(1500)는 프로세서(1510), 메모리(1520) 및 RF부(radio frequency unit, 1530)를 포함한다.
RF부(1530)는 프로세서(1510)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1510)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1510)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 AP의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는 도 1내지 14의 실시예에서 개시한 AP의 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1510)는 상향링크 전송 지시 프레임을 복수의 STA으로 전송하고 복수의 STA으로부터 상향링크 프레임을 수신하도록 구현될 수 있다. 상향링크 전송 지시 프레임은 시간 차이, 주파수 차이, 파워 차이를 보정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
STA(1550)는 프로세서(1560), 메모리(1570) 및 RF부(radio frequency unit, 1580)를 포함한다.
RF부(1580)는 프로세서(1560)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1560)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1520)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 STA의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는 도 1 내지 14의 실시예에서 STA의 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1560)는 상향링크 전송 지시 프레임을 AP로부터 수신하고, 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 상기 AP로 전송하도록 구현될 수 있다. 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고, 제1 상향링크 프레임은 UIFS(uplink interframe space)를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고, UIFS는 고정된 값일 수 있다.
프로세서(1510, 1560)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(1520, 1570)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1530, 1580)는 무선 신호를 전송 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(1520, 1570)에 저장되고, 프로세서(1510, 1560)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1520, 1570)는 프로세서(1510, 1560) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1510, 1560)와 연결될 수 있다.

Claims (8)

  1. 무선랜에서 프레임을 전송하는 방법은,
    STA(station)이 상향링크 전송 지시 프레임을 AP(access point)로부터 수신하는 단계; 및
    상기 STA이 상기 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 상기 AP로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 상기 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고,
    상기 제1 상향링크 프레임은 UIFS(uplink interframe space)를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고,
    상기 UIFS는 SIFS(short interframe space)의 최대값보다는 크거나 같고 PIFS(PCF(point coordination function) interframe space)의 최대값보다는 작은 범위에 포함되는 고정된 값인 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송 타이밍은 상기 STA의 프로파게이션 시간을 더 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 전송 지시 프레임은 상기 STA의 프로파게이션 시간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 전송 타이밍은 상기 STA의 프로파게이션 시간을 더 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송 타이밍은 상기 상향링크 전송 지시 프레임의 마지막 심볼을 매체로부터 수신하는 시간부터 상기 제1 상향링크 프레임의 첫번째 심볼이 매체로 전송되는 시간까지가 상기 UIFS가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선랜에서 프레임을 전송하는 STA은,
    무선 신호를 송신 또는 수신하기 위해 구현되는 RF(radio frequency) 부; 및
    상기 RF부와 동작 가능하게(operatively) 연결된 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상향링크 전송 지시 프레임을 AP(access point)로부터 수신하고,
    상기 상향링크 전송 지시 프레임에 대한 응답으로 제1 상향링크 프레임을 상기 AP로 전송하도록 구현되되,
    상기 상향링크 전송 지시 프레임은 중첩된 시간 자원 상에서 상기 제1 상향링크 프레임 및 제2 상향링크 프레임의 전송을 지시하고,
    상기 제1 상향링크 프레임은 UIFS(uplink interframe space)를 기반으로 결정된 전송 타이밍에 전송되고,
    상기 UIFS는 SIFS(short interframe space)의 최대값보다는 크거나 같고 PIFS(PCF(point coordination function) interframe space)의 최대값보다는 작은 범위에 포함되는 고정된 값인 STA.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전송 타이밍은 상기 STA의 프로파게이션 시간을 더 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 STA.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상향링크 전송 지시 프레임은 상기 STA의 프로파게이션 시간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 전송 타이밍은 상기 STA의 프로파게이션 시간을 더 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 STA.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전송 타이밍은 상기 상향링크 전송 지시 프레임의 마지막 심볼을 매체로부터 수신하는 시간부터 상기 제1 상향링크 프레임의 첫번째 심볼이 매체로 전송되는 시간까지가 상기 UIFS가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 STA.
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