KR20130066542A - 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 통신 시스템에서 복수의 단말들, 예컨대 스테이션(STA: Station)들 간에 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output) 방식을 통해 데이터 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 단말들의 그룹 정보를 액세스 포인트(AP: Access Point)로부터 수신하고, 상기 단말들의 그룹 정보를 통해 상기 단말 자신과 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터 송수신이 가능한 후보 단말들의 그룹 정보를 상기 후보 단말들로 각각 송신하며, 상기 후보 단말들의 그룹 정보에 상응하여 상기 후보 단말들과, 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터를 송수신한다.

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법{Apparatus and method for transmitting/receiving data in communication system}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 복수의 단말들, 예컨대 스테이션(STA: Station, 이하 'STA'라 칭하기로 함)들 간에 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output, 이하 'MU-MIMO'라 칭하기로 함) 방식을 통해 데이터 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 통신 시스템의 일 예로 일 예로 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서는, 대용량의 데이터를 한정된 자원을 통해 고속 및 안정적으로 전송하기 위한 방안들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 통신 시스템에서는, 무선 채널을 통한 데이터 전송에 대한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 WLAN 시스템이 한정된 무선 채널을 효과적으로 이용하여 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신하기 위한 방안들이 제안되고 있다.
한편, 현재 통신 시스템에서는, 복수의 사용자들에게 대용량의 데이터를 효율적으로 전송하며, 특히 데이터 송수신 성능을 향상시키기 위해, MU-MIMO 방식이 제안되었다. 하지만, 현재 통신 시스템에서는, 전술한 MU-MIMO 방식을 기지국, 예컨대 액세스 포인트(AP: Access Point, 이하 'AP'라 칭하기로 함)에서 복수의 단말들, 예컨대 STA들로 데이터를 송신하는 다운링크(Downlink)에서만 지원이 가능하며, 이는 대용량의 데이터를 복수의 STA들 간이 송수신하는 환경에서는 전술한 MU-MIMO 방식을 적용함에 한계가 있다.
따라서, 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 AP와 복수의 STA들 간의 데이터 송수신 뿐만 아니라, 상기 복수의 STA들 간의 데이터 송수신에도 MU-MIMO 방식을 통해 정상적으로 데이터를 송수신하는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 MU-MIMO 방식을 통해 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 통신 시스템에서 AP와 복수의 STA들 간 뿐만 아니라, 상기 복수의 STA들 간에도 MU-MIMO 방식을 통해 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 통신 시스템에서 단말이 다른 단말들과 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output) 방식으로 데이터를 송수신하는 방법에 있어서, 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 단말들의 그룹 정보를 액세스 포인트(AP: Access Point)로부터 수신하는 단계; 상기 단말들의 그룹 정보를 통해 상기 단말 자신과 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터 송수신이 가능한 후보 단말들의 그룹 정보를 상기 후보 단말들로 각각 송신하는 단계; 및 상기 후보 단말들의 그룹 정보에 상응하여 상기 후보 단말들과, 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터를 송수신하는 단계;를 포함한다.
본 발명은, 통신 시스템에서 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 STA들에 대한 그룹 정보가 포함된 프레임을 송수신함으로써, AP와 복수의 STA들 간의 MU-MIMO 방식을 통한 데이터 송수신 뿐만 아니라, STA들 간의 MU-MIMO 방식을 통한 데이터 송수신이 가능하며, 그에 따라 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 예컨대 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 WLAN 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방안은, 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템으로, IEEE 802.11n 시스템 또는 IEEE 802.11ac 시스템에서 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output, 이하 'MU-MIMO'라 칭하기로 함) 방식을 통해 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 기지국, 예컨대 액세스 포인트(AP: Access Point, 이하 'AP'라 칭하기로 함)와 복수의 단말들, 예컨대 스테이션(STA: Station, 이하 'STA'라 칭하기로 함)들 간에 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output, 이하 'MU-MIMO'라 칭하기로 함) 방식을 통해 데이터를 송수신할 뿐만 아니라, 상기 STA들 간에도 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신한다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서는, 상기 MU-MIMO 방식을 통해 데이터 송수신이 가능한 STA들의 그룹 정보를 해당 프레임을 통해 송수신하며, 상기 그룹 정보에 포함된 STA들은 상기 MU-MIMO 방식을 통해 AP뿐만 아니라 다른 STA들과 데이터를 송수신한다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 프레임 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 프레임은, 복수의 STA들을 그룹화한 후, 상기 그룹화된 STA 그룹들에 대한 그룹 ID 전송을 위한 그룹 ID 할당 프레임(Group ID Assignment Frame)으로, 넌(non)-HT(High Throughput), HT, 및 VHT(Very High Throughput) 등의 프리앰블(preamble)(102), MAC(Media Access Control) 헤더(header)(106), 프레임 바디(frame body)(106), 및 FCS(Frame Check Sequence)(120)를 포함한다.
여기서, 상기 프레임 바디(106)는, VHT를 지시하는 카테고리(category)(108), 그룹 ID 할당을 지시하는 Action(110), 및 상기 그룹 ID에 해당하는 그룹에 포함된 STA들의 정보를 포함하는 필드(field)들(112,118)을 포함하며, 상기 각 필드들(112,118)에는 1 비트로 STA의 그룹 포함 여부를 지시하는 Membership status(114) 및 해당 그룹에서 STA의 공간 스트림(spatial stream) 위치를 지시하는 STA position(116)을 포함한다. 그리고, 상기 각 필드들(112,118)은, STA들의 그룹 ID 테이블에 해당한다.
이러한 프레임에 포함되는 STA들의 그룹 ID는 업데이트되며, 모든 그룹 ID들이 업데이트되어도 고정된 페이로드, 예컨대 24 octets의 고정된 페이로드는 남는다. 또한, 전술한 프레임에서, 다중 사용자가 아닌 단일 사용자(SU: Single User)일 경우에는, 단일 사용자 그룹 ID 필드에 해당하는 상기 Membership status(114) 및 상기 STA position(116)이 1이 된다. 즉, 상기 프레임에는 MU-MIMO 방식으로 데이터 송수신이 가능한 STA들의 그룹 정보가 포함된다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통신 시스템에서 프레임 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통신 시스템에서 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 프레임은, 복수의 STA들을 그룹화한 후, 상기 그룹화된 STA 그룹들에 대한 그룹 ID 전송을 위한 그룹 ID 할당 프레임으로, 넌(non)-HT, HT, 및 VHT 등의 프리앰블(202), MAC 헤더(206), 프레임 바디(206), 및 FCS(224)를 포함한다.
여기서, 상기 프레임 바디(206)는, VHT를 지시하는 카테고리(208), 그룹 ID 할당을 지시하는 Action(210), 그룹 ID 인덱스 레인지 시작을 지시하는 Range Start index(212), 그룹 ID 인덱스 레인지 종료를 지시하는 Range End index(214), 및 상기 그룹 ID에 해당하는 그룹에 포함된 STA들의 정보를 포함하는 필드들(216,222)을 포함하며, 상기 각 필드들(216,222)에는 1 비트로 STA의 그룹 포함 여부를 지시하는 Membership status(218) 및 해당 그룹에서 STA의 공간 스트림 위치를 지시하는 STA position(220)을 포함한다. 그리고, 상기 각 필드들(216,222)은, STA들의 그룹 ID 테이블에 해당한다.
이러한 프레임에 포함되는 STA들의 그룹 ID는 업데이트되며, 다중 사용자가 아닌 단일 사용자(SU: Single User)일 경우에는, 단일 사용자 그룹 ID 필드에 해당하는 상기 Membership status(218) 및 상기 STA position(220)이 1이 된다. 또한, 상기 프레임을 수신한 수신 장치, 예컨대 빔포미(beamformee)는, 상기 Range Start index(212) 및 Range End index(214)에 상응하는 레인지에서 그룹들을 분석한다. 즉, 상기 프레임에는 MU-MIMO 방식으로 데이터 송수신이 가능한 STA들의 그룹 정보가 포함된다. 그러면 이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서, 전술한 바와 같은 프레임을 송수신함으로써, AP와 복수의 STA들 간 뿐만 아니라, 복수의 STA들 간이 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신하는 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 임의의 STA가 다른 복수의 STA들, 예컨대 후보 STA들과 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신하고자 할 경우, 상기 STA는 AP로 MU-MIMO 방식으로 상기 후보 STA들과의 데이터 송수신을 위해, 상기 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신에 대한 권한을 요청한다. 즉, 상기 STA는 다른 STA들과의 데이터 송수신 시에 적용할 MU-MIMO 방식에 대한 권한 요청 메시지를 송신한다.
그리고, 상기 STA로부터 MU-MIMO 방식에 대한 권한을 요청받은 AP는, STA들의 그룹 관리에 대한 정보, 즉 STA들의 그룹 정보를 STA에게 응답하며, 이때 상기 AP는, 상기 STA가 요청한 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰(token)을 송신한다. 여기서, 상기 AP는, 전술한 바와 같이, STA들의 그룹 정보, 및 그룹 ID가 포함되는 프레임을 STA로 송신한다. 여기서, 상기 프레임에 대해서는 앞서 구체적으로 설명하였음으로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 STA는, 상기 AP로부터 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰을 수신하여, MU-MIMO 방식에 대한 권한을 부여받으며, 상기 프레임에 포함된 STA들의 정보, 즉 STA들의 그룹 정보를 확인한 후, 자신과 MU-MIMO 방식으로 데이터를 송수신할 후보 STA들의 그룹을 생성한다. 다시 말해, 상기 STA는, 상기 프레임에 포함된 STA들의 그룹 정보를 통해 자신과 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 후보 STA들을 확인한 후, 상기 후보 STA들을 그룹화한다. 그리고, 상기 STA는, 전술한 후보 STA들의 그룹 정보를 상기 후보 STA들에게 각각 송신하며, 상기 후보 STA들의 그룹 정보에 상응하여 상기 후보 STA들과 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신한다. 여기서, 상기 STA는, 후보 SA들과의 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 AP로부터 부여받은 MU-MIMO 방식에 대한 권한을 반납, 즉 상기 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰을 AP로 송신한다.
또한, 상기 AP는, 다른 STA들에게 MU-MIMO 방식에 대한 권한을 부여하기 전에, 다시 말해 다른 STA들에게 토큰을 송신하기 전에 이미 임의의 STA에게 부여된 MU-MIMO 방식에 대한 권한, 즉 상기 임의의 STA에게 송신된 토큰을 반납받는다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서, 전술한 바와 같은 프레임을 송수신함으로써, AP와 복수의 STA들 간 뿐만 아니라, 복수의 STA들 간이 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신하기 위해, 상기 임의의 STA는, 전술한 바와 같이, 상기 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신에 대한 권한을 요청하며, 이때 자신과 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 후보 STA들에 대한 후보 그룹 정보가 포함된 권한을 요청할 수도 있다. 다시 말해, 상기 STA는, 상기 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신에 대한 권한을 AP에 요청하며, 또한 자신과 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 후보 STA들의 후보 그룹 정보를 상기 AP에 요청, 즉 다른 STA들과의 데이터 송수신 시에 적용할 MU-MIMO 방식에 대한 권한, 및 상기 MU-MIMO 방식으로 데이터를 송수신할 후보 STA들의 후보 그룹 정보를 요청하는 메시지를 AP로 송신한다.
그리고, 상기 STA로부터 MU-MIMO 방식에 대한 권한 및 후보 그룹 정보를 요청받은 AP는, 전체 STA들에서 후보 STA들의 그룹 관리에 대한 정보, 즉 후보 STA들의 후보 그룹 정보를 STA에게 응답하며, 이때 상기 AP는, 상기 STA가 요청한 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰을 송신한다. 여기서, 상기 AP는, 전술한 바와 같이, 후보 STA들의 그룹 정보, 및 그룹 ID가 포함되는 프레임을 STA로 송신하며, 특히 상기 프레임에는, 전체 STA들의 그룹에서 후보 STA들의 후보 그룹에 대한 정보, 즉 전체 STA 그룹 인덱스에서 후보 STA 그룹 인덱스의 레인지에 대한 정보가 포함, 즉 그룹 ID 인덱스 레인지 시작을 지시하는 Range Start index 및 그룹 ID 인덱스 레인지 종료를 지시하는 Range End index가 포함된다.
또한, 상기 STA는, 상기 AP로부터 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰을 수신하여, MU-MIMO 방식에 대한 권한을 부여받으며, 상기 프레임에 포함된 후보 STA들의 정보, 즉 후보 STA들의 그룹 정보를 확인한 후, 자신과 MU-MIMO 방식으로 데이터를 송수신할 최종 STA들의 그룹을 생성한다. 다시 말해, 상기 STA는, 상기 프레임에 포함된 STA들의 그룹 정보를 통해 자신과 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 최종 STA들을 확인한 후, 상기 최종 STA들을 그룹화한다. 그리고, 상기 STA는, 전술한 최종 STA들의 그룹 정보를 상기 최종 STA들에게 각각 송신하며, 상기 최종 STA들의 그룹 정보에 상응하여 상기 최종 STA들과 MU-MIMO 방식을 통해 데이터를 송수신한다. 여기서, 상기 STA는, 최종 SA들과의 MU-MIMO 방식으로의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 AP로부터 부여받은 MU-MIMO 방식에 대한 권한을 반납, 즉 상기 MU-MIMO 방식의 권한에 대한 토큰을 AP로 송신한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (1)

  1. 통신 시스템에서 단말이 다른 단말들과 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO: Multi User-Multi Input Multi Output) 방식으로 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로의 데이터 송수신이 가능한 단말들의 그룹 정보를 액세스 포인트(AP: Access Point)로부터 수신하는 단계;
    상기 단말들의 그룹 정보를 바탕으로, 상기 단말 자신과 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터 송수신이 가능한 후보 단말들의 그룹 정보를 상기 후보 단말들로 각각 송신하는 단계; 및
    상기 후보 단말들의 그룹 정보에 상응하여, 상기 후보 단말들과, 상기 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식으로 데이터를 송수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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