KR101866975B1 - 업링크 다중 사용자 다중 안테나 채널 액세스를 위한 액세스 포인트 및 단말들의 통신 방법 - Google Patents

업링크 다중 사용자 다중 안테나 채널 액세스를 위한 액세스 포인트 및 단말들의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

액세스 포인트가 미리 설정된 대기 구간(Waiting Window) 동안 업링크 통신을 통해 데이터를 전송할 단말들을 대기함으로써 랜덤 액세스(Random Access) 환경에서 전체 네트워크의 효율(throughput)을 향상시킬 수 있는 액세스 포인트, 제1 단말 및 제2 단말의 통신 방법이 제공된다.

Description

업링크 다중 사용자 다중 안테나 채널 액세스를 위한 액세스 포인트 및 단말들의 통신 방법{COMMUNICATION METHOD OF TERMINALS AND A ACCESS POINT FOR UP-LINK MU-MIMO CHANNEL ACCESS}
아래의 실시예들은 업링크 다중 사용자 다중 안테나 채널 액세스를 위한 액세스 포인트 및 단말들의 통신 방법에 관한 것이다.
근거리 통신망에서 사용자 수의 증가와 음성(voice) 및 비디오 스트림(video streaming) 등 다양한 애플리케이션의 적용이 확대됨에 따라 전송률(Throughput)의 향상이 요구되고 있다. 전송률의 향상을 위해서는 기본적으로 채널의 사용 대역폭을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다. 하지만, 채널의 사용 대역폭을 확장하는 데에는 제한된 주파수 자원으로 인한 한계가 있다.
다중 사용자 다중 안테나(Multi-User Multiple Input Multiple Output; MU-MIMO) 기술을 이용한 다운 링크(Down-Link) 통신에서는 액세스 포인트(Access Point; AP)가 다수의 단말들에게 동시에 신호를 전송한다. 그러므로, 액세스 포인트는 정확한 시간 동기를 유지하면 다수의 단말들에게 프레임을 전송할 수 있다.
하지만, 업링크(Up-Link) 통신에서는 물리적으로 서로 다른 장소에 위치해 있는 다수의 단말들이 독립적으로 액세스 포인트에게 프레임들을 전송한다. 그러므로, 액세스 포인트는 다수의 단말들이 전송한 프레임들을 정확한 시간 동기를 가지고 수신하기 힘들다.
따라서, 무선 랜 시스템과 같이 다수의 단말들이 독립적으로 채널에 접속을 하는 랜덤 액세스(Random Access) 통신 환경에서 업링크 통신을 요청하는 다수의 단말들이 동시에 정확한 시간 동기를 가지고 데이터를 전송하는 동시에 전송률을 향상시킬 수 있는 효과적인 통신 방법이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 통신 방법은 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 제1 요청 프레임을 수신하는 단계; 상기 제1 단말에게 상기 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 전송하는 단계; 미리 설정된 대기 구간 동안, 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는 것을 대기하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는지 여부에 따라, 상기 적어도 하나의 제2 단말의 업링크 통신을 허용하는 단계를 포함한다.
상기 적어도 하나의 제2 단말의 업링크 통신을 허용하는 단계는 상기 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되면 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말의 업링크 통신을 허용하고, 상기 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되지 않으면 상기 제2 단말의 업링크 통신을 허용하지 않는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 요청 프레임은 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제1 응답 프레임은 상기 미리 설정된 대기 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 전송하는 단계; 및 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나로부터 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 응답 프레임은 상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말로부터 수신한 상기 업링크 통신의 요청이 상기 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자 또는 최대 지원 스트림의 개수를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 미리 설정된 대기 구간이 종료되기 이전에 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말에게 상기 제2 응답 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미리 설정된 대기 구간의 길이를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단말의 통신 방법은 액세스 포인트에게 업링크 통신을 요청하는 제1 요청 프레임을 전송하는 단계; 상기 액세스 포인트로부터, 상기 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 수신하는 단계; 상기 제1 응답 프레임에 포함된 정보를 기초로 미리 설정된 대기 구간 동안 대기하는 단계; 및 상기 액세스 포인트로부터 전송되는 제2 응답 프레임에 포함된 정보에 따라 상기 액세스 포인트에게 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 요청 프레임은 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 응답 프레임은 상기 미리 설정된 대기 구간에서, 상기 액세스 포인트가 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임- 상기 제2 요청 프레임은 상기 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 것임-을 수신하는지 여부에 따라 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 응답 프레임은 상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양 및 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 단말의 통신 방법은 액세스 포인트로부터 제1 응답 프레임- 상기 제1 응답 프레임은 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 수신된 제1 요청 프레임에 대한 응답임- 을 수신하는 단계; 상기 제1 응답 프레임에 포함된 정보가 나타내는 미리 설정된 대기 구간에서 제2 단말이 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 제2 요청 프레임을 전송하는 단계; 상기 액세스 포인트로부터 상기 제2 요청 프레임에 응답하여 상기 업링크 통신에서 상기 제2 단말을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 제2 응답 프레임을 기초로 상기 액세스 포인트에게 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제2 응답 프레임은 상기 미리 설정된 대기 구간에서, 상기 액세스 포인트가 적어도 하나의 제2 단말로부터 상기 제2 요청 프레임을 수신하는지 여부에 따라 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 응답 프레임은 상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액세스 포인트가 미리 설정된 대기 구간(Waiting Window) 동안 업링크 통신을 통해 데이터를 전송할 단말들을 대기함으로써 랜덤 액세스(Random Access) 환경에서 전체 네트워크의 효율(throughput)을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말들이 액세스 포인트로부터 수신하는 제2 응답 프레임에 따라 시간 동기를 맞추어 데이터를 전송함으로써 액세스 포인트가 정확한 시간 동기를 갖고 데이터를 수신할 수 있다.
도 1은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 신호를 전송하는 액세스 포인트 및 다수의 단말들의 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 다운 링크에서 액세스 포인트가 다수의 단말들에게 데이터 스트림을 동시에 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트가 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 업링크에서 단말들로부터 데이터를 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스 포인트의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하에서 제1 단말 및 제2 단말은 SU-MIMO(Single User-Multiple Input Multiple Output) 단말 또는 MU-MIMO(Multi User- Multiple Input Multiple Output) 단말일 수 있다.
도 1은 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 신호를 전송하는 액세스 포인트 및 다수의 단말들의 네트워크를 나타낸 도면이다.
최근 무선 랜에서는 액세스 포인트(Access Point; AP)에게 더 많은 송, 수신 안테나를 지원하고 있다. 뿐만 아니라, 핸드폰과 같은 단말에 대한 무선 랜 기술의 적용 또한 점차 늘어가고 있다. 하지만, 단말은 단말 크기와 관련이 있는 폼 팩터(form factor)의 한계로 인해 많은 수의 안테나를 장착할 수 없다.
결국, 액세스 포인트에서 아무리 많은 전송 안테나를 가지고 있더라도 최대로 전송할 수 있는 스트림의 수는 수신단, 즉 단말의 안테나 수로 제한된다는 문제점이 있다. 따라서, 다중 사용자-다중 입출력(MU-MIMO) 통신 기술을 이용하여 상술한 문제점을 해결한다.
다중 사용자-다중 입출력(Multi-User Multiple Input Multiple Output; MU-MIMO) 통신 기술은 하나 또는 하나 이상의 안테나를 가진 전송단(예를 들어, 액세스 포인트)이 하나 또는 하나 이상의 안테나를 가진 하나 또는 하나 이상의 수신단(예를 들어, 단말(들))에 신호를 전송한다. 따라서, 다중 사용자-다중 입출력 통신 기술은 다중 사용자 다중 안테나 기술이라고도 부를 수 있다. 이하에서 다중 안테나 기술은 다중 사용자-다중 입출력 통신 기술과 동일한 의미로 사용된다.
도 1을 참조하면, 하나의 액세스 포인트(AP)가 다수의 단말들(여기서는 단말 C, F, H)과 동시에 신호를 주고 받는 것을 볼 수 있다.
무선 랜 시스템과 같이 다수의 단말들이 독립적으로 채널에 접속을 하는 랜덤 액세스(Random Access) 통신 환경에서 업링크 통신을 요청하는 다수의 단말들이 동시에 정확한 시간 동기를 맞추는 작업은 상당히 어려운 일이다. 또한, 단말 각각이 송, 수신을 할 수 있는 스트림의 수에 제한이 있을 때 단말 각각에게 무선 자원을 적절히 분배하는 것도 필요하다.
다운 링크 통신에서 액세스 포인트는 다수의 단말들에게 데이터를 동시에 전송한다. 이 경우, 다수의 단말들 각각이 가진 안테나의 수가 많지 않더라도 많은 수의 안테나를 가진 액세스 포인트는 많은 수의 데이터 스트림을 동시에 다수의 단말들에게 전송할 수 있다. 다운 링크 통신에서의 데이터 전송에 대하여는 도 2를 참조하여 후술한다.
반면에 업링크 통신은 다운 링크 통신과는 반대로 적은 수의 안테나를 가진 다수의 단말들이 많은 수의 수신 안테나를 가진 하나의 액세스 포인트에게 동시에 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 업링크 통신에서의 데이터 전송에 대하여는 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 다운 링크에서 액세스 포인트가 다수의 단말들에게 데이터 스트림을 동시에 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 액세스 포인트(201)는 3개의 단말들(202,203,204)에게 데이터 스트림들(210,220,230)을 동시에 전송한다. 각 단말들(202,203,204)은 액세스 포인트(201)로부터 동시에 전송된 데이터 스트림들(210,220,230) 중 자신에게 전송된 스트림만을 수신한다. 여기서, 데이터 스트림 1(210)은 단말 1(202)에게 전송된 데이터 스트림이고, 데이터 스트림 2(220)은 단말 2(203)에게 전송된 데이터 스트림이며, 데이터 스트림 3(230)는 단말 3(204)에게 전송된 데이터 스트림이다.
단말들(202,203,204) 각각은 수신한 데이터 스트림을 복조한 후, 액세스 포인트(201)에게 Ack(acknowledgement) 프레임(240,250,260)을 전송할 수 있다.
다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하는 경우, 업링크 통신은 다운 링크 통신과는 달리 서로 다른 단말들이 데이터를 동시에 전송한다. 이때, 각 단말로부터 동시에 전송된 프레임은 정확한 시간 동기를 가지고 동일한 시간에 액세스 포인트에게 수신 되어야 한다.
하지만, 상술한 바와 같이 랜덤 액세스 통신 환경에서는 단말 각각이 독립적으로 채널에 접속한다. 따라서, 액세스 포인트에게 전송되는 프레임에 대한 시간 동기를 맞춘다는 것이 결코 쉬운 일이 아니다.
뿐만 아니라, 액세스 포인트가 다수 개의 단말들로부터 동시에 수신한 신호들을 올바로 복조 하기 위해서는 다수 개의 단말들 각각으로부터 수신하는 신호의 세기 또한 어느 정도 조정(align)되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트가 다중 사용자 다중 안테나 기술을 이용하여 업링크에서 단말들로부터 데이터를 수신하는 것을 나타낸 도면이다. 이하에서 데이터는 데이터 프레임을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
최초로 채널에 접속한 단말(여기서는 단말 1(302))은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식에 기반한 랜덤 백-오프(random back-off) 이후에, 액세스 포인트에게 업링크 통신을 통해 데이터를 전송할 것을 요청하는 제1 요청 프레임(RTX1)(310)을 전송한다.
CSMA/CA 방식에서 데이터를 전송하고자 하는 단말은 채널 상태를 확인하고 현재 채널의 상태가 IDLE인 경우 데이터를 전송할 수 있다. 다만, 단말간 전송 프레임의 충돌 확률을 줄이기 위하여 채널이 IDLE 상태라도 프레임의 전송을 곧바로 수행하지 않고 일정 시간 동안 채널이 IDLE 상태가 유지된 이후에 프레임을 전송한다. 이러한 동작을 채널 백-오프라고 부른다. 매 프레임의 전송 시에 채널 백-오프 타임은 '컨텐션 윈도우(contention window)' 사이의 임의의 값으로 정해질 수 있다.
최초로 채널에 접속한 단말(여기서는 단말 1(302))의 랜덤 백-오프는 상술한 채널 백-오프 동작을 의미한다.
제1 요청 프레임(RTX1)(310)은 단말 1(302)이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 단말 1(302)이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터의 양이란 단말 1(302)이 액세스 포인트(301)로 전송을 원하는 전체 데이터의 양이고, 데이터의 전송 사이즈는 단말 1(302)이 액세스 포인트(301)로 전송하고자 하는 데이터에 대한 프레임의 길이이다.
제1 요청 프레임(RTX1)(310)을 수신한 액세스 포인트(301)는 단말 1(302)을 포함하는 단말들(303,304,305 및 306)에게 자신이 제1 요청 프레임(RTX1)(310)을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임(CTX1)(320)을 전송한다.
액세스 포인트(301)가 제1 응답 프레임(CTX1)(320)을 전송한 이후, 액세스 포인트(301) 및 단말 1(302)은 업링크 통신에 대한 추가적인 전송 요청을 수신하기 위해 일정 시간, 즉 대기 구간 (waiting window)동안 대기할 수 있다. 제1 응답 프레임(CTX1)(320)은 대기 구간의 길이 정보를 포함할 수 있다.
채널에 처음 접속하여 제1 요청 프레임(RTX1)(310)을 전송한 단말 1(302)을 제외한 다른 단말들(303, 306)은 대기 구간 내에서 업링크 통신을 통해 데이터 전송을 요청하는 제2 요청 프레임(RTX2)(330) 및 제5 요청 프레임(RTX5)(340)를 전송할 수 있다. 이때, 제2 요청 프레임(RTX2)(330) 및 제5 요청 프레임(RTX5)(340)은 CSMA/CA 기법에 기반한 채널 접속을 통해 프레임을 전송하기 위한 것이다.
액세스 포인트(301)는 대기 구간의 시간이 종료한 이후, 수신한 요청 프레임들(310,330,340)에 대한 제2 응답 프레임(CTX2)(350)을 전송한다.
제2 응답 프레임(CTX2)(350)은 요청 프레임들(여기서는 제2 요청 프레임(RTX2)(330) 및 제5 요청 프레임(RTX5)(340))에 대한 응답이다. 뿐만 아니라, 제2 응답 프레임(CTX2)(350)은 단말이 액세스 포인트(301)에게 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보 및 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보 및 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보를 자원 할당 정보라고 한다.
업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보는 단말이 액세스 포인트에게 업링크를 통해 몇 개의 스트림을 전송할지를 나타내는 정보이다. 또한, 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보는 단말이 액세스 포인트에게 전송하는 프레임을 얼마의 길이에 맞추어 보낼 지에 대한 정보이다.
또한, 제2 응답 프레임(CTX2)(350)은 단말들(302,303,304,305,306) 각각에서의 파워 백-오프(power back-off)에 대한 정보도 포함할 수 있다. 파워 백-오프(power back-off)에 대한 정보는 단말들 각각이 액세스 포인트로부터 수신하는 프레임의 세기를 맞추기 위해 단말들 각각이 전송 신호의 세기를 얼마만큼 조절하여야 할 지에 관한 정보이다.
만약 대기 구간(waiting window)이 끝나기 이전에 액세스 포인트(301)가 업링크 통신의 요청을 충분히 받은 경우, 액세스 포인트(301)는 대기 구간이 끝나기 이전에 단말들(302,303,304,305,306)에게 제2 응답 프레임(CTX2)(350)을 전송할 수도 있다.
액세스 포인트(301)가 업링크 통신의 요청을 충분히 받은 경우란 액세스 포인트가 단말들 각각으로부터 수신한 업링크 통신의 요청이 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자의 수를 초과하거나 액세스 포인트가 동시에 수신할 수 있는 최대 지원 스트림의 개수를 초과한 경우를 말한다.
제2 응답 프레임(CTX2)(350)을 수신한 단말들(302,303,306) 각각은 제2 응답 프레임(CTX2)(350)에 포함된 자원 할당 정보 및 파워 백-오프에 대한 정보를 바탕으로 액세스 포인트(301)에게 데이터(360,370,380)를 전송한다.
이때, 자신이 전송하는 데이터가 액세스 포인트(301)에게 동일한 시간에 도달하도록 하기 위해, 단말들(302,303,304,305,306) 각각은 제2 응답 프레임(CTX2)(350)의 수신을 종료한 후 사전에 약속된 시간 간격 이후에 데이터(360,370,380를 일제히 전송한다.
액세스 포인트(301)는 단말들 각각이 전송한 데이터의 수신이 종료한 후, 올바로 복조된 데이터에 대해 해당 데이터 프레임을 전송한 단말들(302,303,306) 각각에게 ACK(acknowledgement) 프레임(391,393,396)을 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도 4를 참조하면, 액세스 포인트에게 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는지 여부에 따른 통신 방법을 볼 수 있다.
액세스 포인트는 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 제1 요청 프레임을 수신한다(410). 여기서, 제1 단말은 최초로 채널에 접속하여 업링크 통신을 통해 액세스 포인트에게 데이터를 전송할 것을 요청하는 단말이다.
제1 요청 프레임은 제1 단말이 업링크 통신을 통해 액세스 포인트에게 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터의 양이란 제1 단말이 액세스 포인트로 전송을 원하는 전체 데이터의 양이고, 데이터의 전송 사이즈는 제1 단말이 액세스 포인트로 전송하고자 하는 데이터에 대한 프레임의 길이이다.
액세스 포인트는 제1 단말에게 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 전송한다(420). 제1 응답 프레임은 미리 설정된 대기 구간(waiting window)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간 동안, 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는 것을 대기한다(430).
액세스 포인트는 제1 단말로부터 수신된 제1 요청 프레임에 응답하는 제1 응답 프레임을 전송한 후, 바로 제1 단말에 대한 업링크 통신을 허용할 수도 있다. 하지만, 액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간 동안, 다른 단말들(여기서는 적어도 하나의 제2 단말)로부터의 추가적인 업링크 전송 요청을 수신하기 위해 대기함으로써 네트워크의 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다.
여기서 제1 단말의 요청이 있은 후, 대기 구간에서 해당 채널을 통해 데이터의 전송 요청을 하는 다른 단말을 제2 단말이라고 한다.
정리하자면, 액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간 동안, 제1 단말을 제외한 다른 단말들로부터 해당 채널을 이용한 데이터의 전송 요청이 있는 경우에 제1 단말의 데이터 전송 요청과 다른 단말들의 데이터 전송 요청을 함께 처리함으로써 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다.
액세스 포인트는 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는지 여부를 판단할 수 있다(440).
만약, 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되면, 액세스 포인트는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말의 업링크 통신을 허용한다(450).
반면에, 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되지 않으면, 액세스 포인트는 제2 단말의 업링크 통신을 허용하지 않고, 제1 단말의 업링크 통신만을 허용한다(460).
액세스 포인트는 대기 구간에서 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임을 수신할 수도 있고, 수신하지 않을 수도 있다. 만약, 미리 설정된 대기 구간 동안, 업링크 통신을 요청하는 적어도 하나의 제2 단말이 없는 경우, 액세스 포인트는 제1 단말에 대한 자원 할당 정보만을 포함하는 제2 응답 프레임을 전송할 수 있다.
물론, 대기 구간에서 대기하는 동안 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임을 수신한 경우, 액세스 포인트는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말 각각에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말에게 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스 포인트의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도 5를 참조하면, 액세스 포인트가 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임을 수신한 경우의 통신 방법을 살펴볼 수 있다.
액세스 포인트는 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 제1 요청 프레임을 수신한다(510). 여기서, 제1 단말은 최초로 채널에 접속하여 업링크 통신을 통해 액세스 포인트에게 데이터를 전송할 것을 요청하는 단말이다.
제1 요청 프레임은 제1 단말이 업링크 통신을 통해 액세스 포인트에게 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터의 양이란 제1 단말이 액세스 포인트로 전송을 원하는 전체 데이터의 양이고, 데이터의 전송 사이즈는 제1 단말이 액세스 포인트로 전송하고자 하는 데이터에 대한 프레임의 길이이다.
액세스 포인트는 제1 단말에게 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 전송한다(520). 제1 응답 프레임은 미리 설정된 대기 구간(waiting window)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간 동안, 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되는 것을 대기한다(530).
액세스 포인트는 다른 단말들로부터의 추가적인 업링크 전송 요청을 수신하기 위해 일정 시간(여기서는 대기 구간) 동안 대기할 수 있다. 여기서 제1 단말의 요청이 있은 후, 대기 구간에서 해당 채널을 통해 데이터의 전송 요청을 하는 다른 단말을 제2 단말이라고 한다. 액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간 동안, 제1 단말을 제외한 다른 단말들로부터 해당 채널을 이용한 데이터의 전송 요청이 있는 경우에 제1 단말의 데이터 전송 요청과 다른 단말들의 데이터 전송 요청을 함께 처리함으로써 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다.
또한, 액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간의 길이를 조절할 수 있다. 액세스 포인트가 미리 설정된 대기 구간의 길이를 조절하는 방법으로는 다음과 같은 예들을 고려할 수 있다. 액세스 포인트는 단말들 간의 접속(Association) 시에 서로 간의 협의에 의해 대기 구간의 길이를 조절하거나 단말들과의 접속 시에 기록된 과거의 히스토리(history) 정보에 따라 대기 구간의 길이를 조절할 수 있다.
액세스 포인트는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말로부터 수신한 업링크 통신의 요청이 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자 또는 최대 지원 스트림의 개수를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(540).
540에서의 판단 결과, 업링크 통신의 요청이 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자 또는 최대 지원 스트림의 개수를 초과하면, 액세스 포인트는 미리 설정된 대기 구간이 종료되기 이전에 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말에게 제2 응답 프레임을 전송할 수 있다(550). 이때, 액세스 포인트는 적어도 하나의 제2 요청 프레임에 기초하여 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말에게 제2 응답 프레임을 전송할 수 있다.
반면에 540에서 업링크 통신의 요청이 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자 또는 최대 지원 스트림의 개수를 초과하지 않으면, 액세스 포인트는 적어도 하나의 제2 요청 프레임에 기초하여, 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 전송할 수 있다(560).
이 때, 제2 응답 프레임은 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
액세스 포인트는 대기 구간 동안 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신된 경우, 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말로부터 데이터를 동시에 수신할 수 있다(570).
만약, 530에서 미리 설정된 대기 구간 동안 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되지 않았다면, 액세스 포인트는 제1 단말로부터만 데이터를 수신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
제1 단말은 액세스 포인트에게 업링크 통신을 요청하는 제1 요청 프레임을 전송한다(610). 제1 요청 프레임은 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제1 단말은 액세스 포인트로부터, 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 수신한다(620).
제1 단말은 제1 응답 프레임에 포함된 정보를 기초로 미리 설정된 대기 구간 동안 대기한다(630).
제1 단말은 액세스 포인트로부터 전송되는 제2 응답 프레임에 포함된 정보에 따라 액세스 포인트에게 데이터를 전송한다(640). 제2 응답 프레임은 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간적 동기를 맞추기 위한 정보, 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양 및 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제1 단말은 제2 응답 프레임에 포함된 정보에 따라 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈 및 파워 백-오프를 맞출 수 있다. 또한, 제1 단말은 제2 응답 프레임에 포함된, 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보에 따라 적어도 하나의 제2 단말과 시간적인 동기를 맞추어 액세스 포인트에게 데이터를 전송할 수 있다.
이 때, 미리 설정된 대기 구간에서, 제2 응답 프레임은 적어도 하나의 제2 단말이 전송한, 적어도 하나의 제2 요청 프레임에 응답하여 액세스 포인트로부터 전송되는 것이다. 제2 요청 프레임은 적어도 하나의 제2 단말이 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내기 위해 액세스 포인트로 전송하는 프레임이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
제2 단말은 액세스 포인트로부터 제1 응답 프레임을 수신한다(710). 여기서, 제1 응답 프레임은 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 수신된 제1 요청 프레임에 대한 응답이다.
제2 단말은 제1 응답 프레임에 포함된 정보가 나타내는 미리 설정된 대기 구간에서 제2 단말이 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 제2 요청 프레임을 전송한다(720).
제2 단말은 액세스 포인트로부터 제2 요청 프레임에 응답하여 업링크 통신에서 제2 단말을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 수신한다(730).
제2 응답 프레임은 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제2 단말은 제2 응답 프레임을 기초로 액세스 포인트에게 데이터를 전송한다(740).
제2 단말은 제2 응답 프레임에 포함된, 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보에 따라 제1 단말과 시간적인 동기를 맞추어 액세스 포인트에게 데이터를 전송할 수 있다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
301: 액세스 포인트 302: 단말 1
303: 단말 2 304: 단말 3
305: 단말 4 306: 단말 5
310: 제1 요청 프레임(RTX1) 320: 제1 응답 프레임(CTX1)
330: 제2 요청 프레임(RTX2) 340: 제5 요청 프레임(RTX5)
350: 제2 응답 프레임(CTX2)

Claims (16)

  1. 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 제1 요청 프레임을 수신하는 단계;
    상기 제1 단말에게 상기 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 전송하는 단계;
    미리 설정된 대기 구간 동안 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 제2 요청 프레임을 수신하는 경우, 상기 제2 요청 프레임에 대한 응답을 나타내는 제2 응답 프레임의 전송을 상기 대기 구간이 종료할 때까지 대기하는 단계; 및
    상기 대기 구간이 종료하는 경우, 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말에게 제2 응답 프레임을 전송하고 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말의 업링크 통신을 허용하는 단계
    를 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 요청 프레임이 수신되지 않으면 상기 제2 단말의 업링크 통신을 허용하지 않는 단계
    를 더 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요청 프레임은
    상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응답 프레임은
    상기 미리 설정된 대기 구간에 대한 정보를 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나로부터 데이터를 수신하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제2 응답 프레임은 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함하는, 액세스 포인트의 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 응답 프레임은
    상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말로부터 수신한 상기 업링크 통신의 요청이 상기 업링크 통신에서 지원할 수 있는 최대 지원 사용자 또는 최대 지원 스트림의 개수를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 미리 설정된 대기 구간이 종료되기 이전에 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말에게 상기 제2 응답 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 대기 구간의 길이를 조절하는 단계
    를 더 포함하는 액세스 포인트의 통신 방법.
  9. 액세스 포인트에게 업링크 통신을 요청하는 제1 요청 프레임을 전송하는 단계;
    상기 액세스 포인트로부터, 상기 제1 요청 프레임을 수신하였는지 여부를 알리는 제1 응답 프레임을 수신하는 단계;
    상기 제1 응답 프레임에 포함된 정보를 기초로 미리 설정된 대기 구간 동안 대기하는 단계; 및 상기 액세스 포인트로부터 전송되는 제2 응답 프레임에 포함된 정보에 따라 상기 액세스 포인트에게 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 액세스 포인트는 상기 미리 설정된 대기 구간 동안 적어도 하나의 제2 단말로부터 제2 요청 프레임을 수신하는 경우, 상기 제2 요청 프레임에 대한 응답을 나타내는 제2 응답 프레임의 전송을 상기 대기 구간이 종료할 때까지 대기하고, 상기 대기 구간이 종료한 경우, 상기 제2 응답 프레임을 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말로 전송하는, 제1 단말의 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 요청 프레임은
    상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 제1 단말이 전송하고자 하는 데이터의 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 데이터에 포함된 스트림의 개수에 대한 정보를 포함하는 제1 단말의 통신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 응답 프레임은
    상기 미리 설정된 대기 구간에서, 상기 액세스 포인트가 적어도 하나의 제2 단말로부터 적어도 하나의 제2 요청 프레임- 상기 제2 요청 프레임은 상기 적어도 하나의 제2 단말로부터 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 것임-을 수신하는지 여부에 따라 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 제1 단말의 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 응답 프레임은
    상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양 및 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함하는 제1 단말의 통신 방법.
  13. 액세스 포인트로부터 제1 응답 프레임- 상기 제1 응답 프레임은 업링크 통신을 요청하는 제1 단말로부터 수신된 제1 요청 프레임에 대한 응답임- 을 수신하는 단계;
    상기 제1 응답 프레임에 포함된 정보가 나타내는 미리 설정된 대기 구간에서 제2 단말이 업링크 통신을 요청하는지 여부를 나타내는 제2 요청 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계;
    상기 액세스 포인트로부터 상기 제2 요청 프레임에 응답하여 상기 업링크 통신에서 상기 제2 단말을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 응답 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 응답 프레임을 기초로 상기 액세스 포인트에게 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 액세스 포인트는 상기 미리 설정된 대기 구간 동안 상기 제2 단말로부터 제2 요청 프레임을 수신하는 경우, 상기 제2 응답 프레임의 전송을 상기 대기 구간이 종료할 때 까지 대기하고, 상기 대기 구간이 종료하는 경우, 상기 제2 응답 프레임을 제1 단말 및 상기 제2 단말로 전송하는, 제2 단말의 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 응답 프레임은
    상기 미리 설정된 대기 구간에서, 상기 액세스 포인트가 적어도 하나의 제2 단말로부터 상기 제2 요청 프레임을 수신하는지 여부에 따라 상기 제1 단말 및 상기 적어도 하나의 제2 단말 중 적어도 하나에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 제2 단말의 통신 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 응답 프레임은
    상기 업링크를 통해 전송하는 데이터에 대한 시간 동기를 맞추기 위한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 데이터의 양에 대한 정보, 상기 업링크를 통해 전송할 수 있는 전송 사이즈에 대한 정보 또는 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 중 적어도 하나의 파워 백-오프에 대한 정보를 포함하는 제2 단말의 통신 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
KR1020110018807A 2011-03-03 2011-03-03 업링크 다중 사용자 다중 안테나 채널 액세스를 위한 액세스 포인트 및 단말들의 통신 방법 KR101866975B1 (ko)

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