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WO2019045380A1 - 무선 랜 시스템에서 프레임을 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 랜 시스템에서 프레임을 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2019045380A1
WO2019045380A1 PCT/KR2018/009829 KR2018009829W WO2019045380A1 WO 2019045380 A1 WO2019045380 A1 WO 2019045380A1 KR 2018009829 W KR2018009829 W KR 2018009829W WO 2019045380 A1 WO2019045380 A1 WO 2019045380A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sequence
wur
data rate
payload
kbps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2018/009829
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
임동국
박은성
천진영
최진수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to EP18849888.5A priority Critical patent/EP3664394B1/en
Priority to US16/643,428 priority patent/US11206623B2/en
Priority to CN201880062322.5A priority patent/CN111164943B/zh
Publication of WO2019045380A1 publication Critical patent/WO2019045380A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
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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 invention relates to a wireless LAN system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting or receiving a PPDU through a WAK (wake-up radio).
  • IEEE 802.11a and b 2.4. GHz or 5 GHz
  • the IEEE 802.11b provides a transmission rate of 11 Mbps
  • the IEEE 802.11a provides a transmission rate of 54 Mbps
  • IEEE 802.11g employs Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) at 2.4 GHz to provide a transmission rate of 54 Mbps
  • IEEE 802.11n employs multiple input multiple output (OFDM), or OFDM (MIMO-OFDM), and provides transmission speeds of 300 Mbps for four spatial streams.
  • IEEE 802.11n supports channel bandwidth up to 40 MHz, which in this case provides a transmission rate of 600 Mbps.
  • the IEEE 802.11ax standard which supports a maximum of 160 MHz bandwidth and supports 8 spatial streams and supports a maximum speed of 1 Gbit / s, has been discussed in the IEEE 802.11ax standard.
  • the present invention is directed to a method and apparatus for more efficiently and accurately transmitting or receiving a WUR PPDU in an environment where a plurality of data rates are supported.
  • the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems can be deduced from the embodiments of the present invention.
  • a method for receiving a wake-up radio (PPDU) from a station in a wireless local area network (WLAN) Receiving a WUR PPDU comprising a load; Obtaining information on a data rate applied to the payload based on a synchronization sequence of the WUR preamble; And decoding the payload based on information on the data rate, wherein the STA is configured to determine whether the data rate applied to the payload is less than or equal to 250 kbps when the synchronization sequence is a first sequence having a length of 32- And determines that the data rate applied to the payload is 62.5 kbps if the synchronization sequence is a second sequence having a length of 64-bits.
  • PPDU wake-up radio
  • WLAN wireless local area network
  • a station for receiving a wake-up radio (PPDU) physical layer protocol data unit
  • the WUR receiver comprising: Receiving a WUR PPDU including a WUR preamble and a payload via the WUR receiver, acquiring information on a data rate applied to the payload based on a synchronization sequence of the WUR preamble, Wherein the processor determines that the data rate applied to the payload is 250 kbps if the synchronization sequence is a first sequence having a length of 32-bits, and wherein the synchronization sequence determines In the case of a second sequence having a length of 64-bits, it can be determined that the data rate applied to the payload is 62.5 kbps.
  • STA station
  • PPDU wake-up radio
  • the STA can assume that the length of one symbol in the WUR preamble is 2 us, regardless of whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the length of the WUR preamble is 64 us, and when the data rate applied to the payload is 62.5 kbps, the length of the WUR preamble may be 128 us.
  • the first sequence having the length 32-bits may be a sequence obtainable using a portion of the second sequence having the length 64-bits.
  • a portion of the second sequence may be the left half or the right half of the second sequence.
  • the STA may decode the payload assuming different lengths of one symbol in the payload depending on whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • a method of transmitting a wake-up radio (PP) physical layer protocol data unit (WDU) in an access point (AP) Determining a data rate to be applied to the payload of the PPDU; Setting a synchronization sequence of the WUR preamble according to the determined data rate; And transmitting the WUR PPDU comprising the WUR preamble and the payload, wherein the AP is configured to transmit a first sequence having a length of 32-bits when the data rate applied to the payload is 250 kbps, And a second sequence having a length of 64-bits when the data rate applied to the payload is 62.5 kbps, as the synchronization sequence.
  • PP wake-up radio
  • WDU physical layer protocol data unit
  • AP access point
  • an access point (AP) for transmitting a wake-up radio (PPDU) physical layer protocol data unit comprising: a transceiver; And a processor for determining a data rate to be applied to the payload of the WUR PPDU, setting a synchronization sequence of the WUR preamble according to the determined data rate, and transmitting the WUR PPDU including the WUR preamble and the payload via the transceiver
  • the processor sets a first sequence having a length of 32-bits to the synchronization sequence when the data rate applied to the payload is 250 kbps, and wherein the data rate applied to the payload is 62.5 kbps
  • a second sequence having a length of 64-bits may be set to the synchronization sequence.
  • the AP may set the length of one symbol in the WUR preamble to 2 us regardless of whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the length of the WUR preamble is 64 us, and when the data rate applied to the payload is 62.5 kbps, the length of the WUR preamble may be 128 us.
  • the first sequence having the length 32-bits may be a sequence obtainable using a portion of the second sequence having the length 64-bits.
  • a portion of the second sequence may be the left half or the right half of the second sequence.
  • the AP may set the length of one symbol in the payload to be different depending on whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the synchronization sequence of the WUR preamble is set differently according to the data rate of the payload, if the STA detects the synchronization sequence in the synchronization process, the data rate of the payload can be grasped, WUR PPDUs can be transmitted and received more accurately and efficiently in supported environments.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a wireless LAN system.
  • FIG. 2 is a diagram showing another example of the configuration of the wireless LAN system.
  • 3 is a diagram for explaining a general link setup process.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a backoff process.
  • 5 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • 6 is a diagram for explaining RTS and CTS.
  • 7 to 9 are diagrams for explaining the operation of the STA that has received the TIM.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in the IEEE 802.11 system.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a WUR receiver usable in a wireless LAN system (e.g., 802.11).
  • FIG. 13 shows an example of a WUR packet.
  • FIG. 14 illustrates a waveform for a WUR packet.
  • 15 is a diagram for explaining a WUR packet generated using an OFDM transmitter of a wireless LAN.
  • Figure 16 illustrates the structure of a WUR receiver.
  • FIG. 17 shows a WUR PPDU format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 shows a WUR preamble structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows a WUR preamble structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 shows a WUR PPDU format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 illustrates a WUR preamble structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 shows a flow of a WUR PPDU transmission / reception method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a view for explaining an apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the following description relates to a method and apparatus for efficiently utilizing a channel having a wide bandwidth in a wireless LAN system.
  • a wireless LAN system to which the present invention is applied will be described in detail.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a wireless LAN system.
  • a WLAN system includes one or more Basic Service Sets (BSSs).
  • BSS is a collection of stations (STAs) that can successfully communicate and synchronize with each other.
  • the STA is a logical entity including a medium access control (MAC) and a physical layer interface for a wireless medium.
  • the STA includes an access point (AP) and a non-AP STA (Non-AP Station) .
  • a portable terminal operated by a user in the STA is a non-AP STA, and sometimes referred to as a non-AP STA.
  • the non-AP STA may be a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, May also be referred to as another name such as a Mobile Subscriber Unit.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • mobile terminal May also be referred to as another name such as a Mobile Subscriber Unit.
  • An AP is an entity that provides a connection to a distribution system (DS) via a wireless medium to an associated station (STA).
  • the AP may be referred to as a centralized controller, a base station (BS), a Node-B, a base transceiver system (BTS), a site controller, or the like.
  • the BSS can be divided into an infrastructure BSS and an independent BSS (IBSS).
  • IBSS independent BSS
  • the BBS shown in FIG. 1 is an IBSS.
  • the IBSS means a BSS that does not include an AP, and does not include an AP, so a connection to the DS is not allowed and forms a self-contained network.
  • FIG. 2 is a diagram showing another example of the configuration of the wireless LAN system.
  • the BSS shown in FIG. 2 is an infrastructure BSS.
  • the infrastructure BSS includes one or more STAs and APs.
  • communication between non-AP STAs is performed via an AP, but direct communication between non-AP STAs is possible when a direct link is established between non-AP STAs.
  • a plurality of infrastructure BSSs may be interconnected via DS.
  • a plurality of BSSs connected through a DS are referred to as an extended service set (ESS).
  • the STAs included in the ESS can communicate with each other, and within the same ESS, the non-AP STA can move from one BSS to another while seamlessly communicating.
  • the DS is a mechanism for connecting a plurality of APs. It is not necessarily a network, and there is no limitation on the form of DS if it can provide a predetermined distribution service.
  • the DS may be a wireless network such as a mesh network, or may be a physical structure that links APs together.
  • the operation of the STA operating in the wireless LAN system can be described in terms of the layer structure.
  • the hierarchy can be implemented by a processor.
  • the STA may have a plurality of hierarchical structures.
  • the hierarchical structure covered in the 802.11 standard document is mainly a MAC sublayer and a physical (PHY) layer on a DLL (Data Link Layer).
  • the PHY may include a Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) entity, a PMD (Physical Medium Dependent) entity, and the like.
  • the MAC sublayer and the PHY conceptually include management entities called a MAC sublayer management entity (MLME) and a physical layer management entity (PLME), respectively. These entities provide a layer management service interface in which a layer management function operates .
  • MLME MAC sublayer management entity
  • PLME physical layer management entity
  • SME Station Management Entity
  • An SME is a layer-independent entity that may be present in a separate management plane or may appear to be off-the-side. Although the exact functions of the SME are not described in detail in this document, they generally include the ability to collect layer-dependent states from various Layer Management Entities (LMEs) and to set similar values for layer-specific parameters It can be seen as responsible.
  • LMEs Layer Management Entities
  • An SME typically performs these functions on behalf of a generic system management entity and can implement a standard management protocol.
  • the aforementioned entities interact in various ways. For example, they can interact by exchanging GET / SET primitives between entities.
  • a primitive is a set of elements or parameters related to a specific purpose.
  • the XX-GET.request primitive is used to request the value of a given MIB attribute.
  • the XX-GET.confirm primitive returns the appropriate MIB attribute information value if the Status is "Success", otherwise it is used to return an error indication in the Status field.
  • the XX-SET.request primitive is used to request that the indicated MIB attribute be set to the given value. If the MIB attribute indicates a specific operation, it is requested that the corresponding operation be performed.
  • the XX-SET.confirm primitive confirms that the indicated MIB attribute is set to the requested value if the status is "success", otherwise it is used to return an error condition to the status field. If the MIB attribute indicates a specific operation, this confirms that the corresponding operation has been performed.
  • MLME and SME can exchange various MLME_GET / SET primitives through MLME_SAP (Service Access Point).
  • various PLME_GET / SET primitives can be exchanged between PLME and SME via PLME_SAP and exchanged between MLME and PLME through MLME-PLME_SAP.
  • 3 is a diagram for explaining a general link setup process.
  • the STA In order for a STA to set up a link to a network and transmit and receive data, the STA first discovers a network, performs authentication, establishes an association, establishes an authentication procedure for security, .
  • the link setup process may be referred to as a session initiation process or a session setup process. Also, the process of discovery, authentication, association, and security setting of the link setup process may be collectively referred to as an association process.
  • the STA can perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the STA. In other words, in order for the STA to access the network, it must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. The process of identifying a network in a specific area is called scanning.
  • the scanning methods include active scanning and passive scanning.
  • FIG. 3 illustrates a network discovery operation that includes an exemplary active scanning process.
  • the STA performing the scanning in the active scanning transmits the probe request frame and waits for a response in order to search for the existence of an AP in the surroundings while moving the channels.
  • the responder sends a probe response frame in response to the probe request frame to the STA that transmitted the probe request frame.
  • the responder may be the STA that last transmitted the beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits the beacon frame, so the AP becomes the responder.
  • the STAs in the IBSS transmit the beacon frame while the beacon frame is transmitted.
  • the STA that transmits the probe request frame in channel 1 and receives the probe response frame in channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and transmits the next channel (for example, Channel) and perform scanning in the same manner (i.e., transmitting / receiving a probe request / response on the second channel).
  • the next channel for example, Channel
  • the scanning operation may be performed in a passive scanning manner.
  • the STA performing the scanning waits for the beacon frame while moving the channels.
  • a beacon frame is one of the management frames in IEEE 802.11, and is transmitted periodically to notify the presence of a wireless network and allow the STA performing the scanning to find the wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits the beacon frame.
  • the beacon frames are transmitted while the STAs in the IBSS are running.
  • the scanning STA stores information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information on each channel while moving to another channel.
  • the STA receiving the beacon frame stores the BSS-related information included in the received beacon frame, moves to the next channel, and performs scanning in the next channel in the same manner.
  • active scanning has the advantage of less delay and less power consumption than passive scanning.
  • the authentication procedure may be performed in step S520.
  • This authentication process can be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation in step S540 described later.
  • the authentication process includes an STA transmitting an authentication request frame to the AP, and an AP transmitting an authentication response frame to the STA in response to the authentication request frame.
  • the authentication frame used for the authentication request / response corresponds to the management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a robust security network (RSN), a finite cyclic group Group), and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, may be replaced by other information, or may include additional information.
  • RSN robust security network
  • the STA may send an authentication request frame to the AP. Based on the information included in the received authentication request frame, the AP can determine whether or not to allow authentication for the STA. The AP can provide the result of the authentication process to the STA through the authentication response frame.
  • the association process includes an STA transmitting an association request frame to an AP, and an AP transmitting an association response frame to the STA in response to the association request frame.
  • the association request frame may include information related to various capabilities, a listening interval, a service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, an RSN, , Supported operating classes, TIM broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • SSID service set identifier
  • the association response frame may include information related to various capabilities, a status code, an association ID (AID), a support rate, an enhanced distributed channel access (EDCA) parameter set, a Received Channel Power Indicator (RCPI) A timeout interval (an association comeback time), a overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, a QoS map, and the like.
  • AID association ID
  • EDCA enhanced distributed channel access
  • RCPI Received Channel Power Indicator
  • a timeout interval an association comeback time
  • overlapping BSS scan parameter a overlapping BSS scan parameter
  • a TIM broadcast response a QoS map, and the like.
  • association request / response frame may be replaced by other information, or may include additional information.
  • a security setup procedure may be performed at step S540.
  • the security setup process in step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response.
  • the authentication process in step S520 may be referred to as a first authentication process, May also be referred to simply as an authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include a private key setup through 4-way handshaking over an Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) frame, for example .
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • the basic access mechanism of Medium Access Control is a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also referred to as the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC, which basically adopts a "listen before talk" access mechanism.
  • DCF Distributed Coordination Function
  • the AP and / or the STA may sense a radio channel or medium for a predetermined time interval (e.g., DCF Inter-Frame Space (DIFS) If the medium is judged to be in an idle status, the frame transmission is started through the corresponding medium, whereas if the medium is occupied status, The AP and / or the STA does not start its own transmission but sets a delay period (for example, a random backoff period) for the medium access and waits for a frame transmission after waiting With the application of an arbitrary backoff period, several STAs are expected to attempt frame transmission after waiting for different time periods, so that collisions can be minimized.
  • a delay period for example, a random backoff period
  • the IEEE 802.11 MAC protocol provides HCF (Hybrid Coordination Function).
  • the HCF is based on the DCF and the PCF (Point Coordination Function).
  • the PCF is a polling-based, synchronous access scheme that refers to periodically polling all receiving APs and / or STAs to receive data frames.
  • HCF has EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) and HCCA (HCF Controlled Channel Access).
  • EDCA is a contention-based access method for a provider to provide data frames to a large number of users, and HCCA uses a contention-based channel access method using a polling mechanism.
  • the HCF includes a medium access mechanism for improving QoS (Quality of Service) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS Quality of Service
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a backoff process.
  • An operation based on an arbitrary backoff period will be described with reference to FIG.
  • STAs may attempt to transmit data (or frames).
  • each of the STAs may attempt to transmit after selecting an arbitrary backoff count and waiting for a corresponding slot time.
  • An arbitrary backoff count has a packet number value and can be determined to be one of values in the range of 0 to CW.
  • CW is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given an initial value of CWmin, but it can take a value twice in the case of a transmission failure (for example, in the case of not receiving an ACK for a transmitted frame).
  • the CW parameter value is CWmax
  • the data transmission can be attempted while maintaining the CWmax value until the data transmission is successful. If the data transmission is successful, the CWmin value is reset to the CWmin value.
  • the STA When an arbitrary backoff process is started, the STA continuously monitors the medium while counting down the backoff slot according to the determined backoff count value. When the medium is monitored in the occupied state, the countdown is stopped and waited, and when the medium is idle, the remaining countdown is resumed.
  • the STA3 when a packet to be transmitted to the MAC of the STA3 arrives, the STA3 can confirm that the medium is idle by DIFS and transmit the frame immediately. Meanwhile, the remaining STAs monitor and wait for the medium to be in a busy state. In the meanwhile, data to be transmitted may also occur in each of STA1, STA2 and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored in an idle state and then counts down the backoff slot according to the arbitrary backoff count value selected by each STA. Can be performed. In the example of FIG. 4, STA2 selects the smallest backoff count value, and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of the STA5 is shorter than the remaining backoff time of the STA1 at the time when the STA2 finishes the backoff count and starts the frame transmission.
  • STA1 and STA5 stop countdown and wait for a while while STA2 occupies the medium.
  • STA1 and STA5 wait for DIFS and then resume the stopped backoff count. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of STA5 is shorter than STA1, STA5 starts frame transmission.
  • data to be transmitted may also occur in the STA 4 while the STA 2 occupies the medium.
  • STA4 if the medium becomes idle, it can wait for DIFS, count down according to an arbitrary backoff count value selected by the STA4, and start frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with the arbitrary backoff count value of STA4, in which case a collision may occur between STA4 and STA5. If a collision occurs, neither STA4 nor STA5 receive an ACK, and data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 can double the CW value, then select an arbitrary backoff count value and perform a countdown.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to the transmission of the STA4 and the STA5, waits for the DIFS when the medium becomes idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time.
  • the CSMA / CA mechanism includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly senses the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as hidden node problems.
  • the MAC of the wireless LAN system may use a network allocation vector (NAV).
  • NAV network allocation vector
  • the value set to NAV corresponds to the period in which the medium is scheduled to be used by the AP and / or the STA that transmits the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the corresponding period.
  • the NAV may be set according to the value of the " duration " field of the MAC header of the frame, for example.
  • 5 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 5A is an example of a hidden node, and STA A and STA B are in communication and STA C has information to be transmitted. Specifically, STA A is transmitting information to STA B, but it can be determined that STA C is idle when performing carrier sensing before sending data to STA B. This is because the STA A transmission (ie, media occupancy) may not be sensed at the STA C location. In this case, STA B receives information of STA A and STA C at the same time, so that collision occurs. In this case, STA A is a hidden node of STA C.
  • FIG. 5B is an example of an exposed node
  • STA B is a case of transmitting data to STA A
  • STA C has information to be transmitted in STA D.
  • FIG. 5B if the STA C carries out the carrier sensing, it can be determined that the medium is occupied due to the transmission of the STA B. Accordingly, even if STA C has information to be transmitted to STA D, it is sensed that the media is occupied, and therefore, it is necessary to wait until the medium becomes idle.
  • the STA A is actually out of the transmission range of the STA C, the transmission from the STA C and the transmission from the STA B may not collide with each other in the STA A. Therefore, the STA C is not necessary until the STA B stops transmitting It is to wait.
  • STA C can be regarded as an exposed node of STA B.
  • 6 is a diagram for explaining RTS and CTS.
  • short signaling packets such as RTS (request to send) and CTS (clear to send) can be used in order to efficiently use the collision avoidance mechanism.
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, if the STA to which data is to be transmitted transmits an RTS frame to the STA receiving the data, the STA receiving the data can notify that it will receive the data by transmitting the CTS frame to surrounding STAs.
  • FIG. 6A is an example of a method for solving a hidden node problem, and it is assumed that both STA A and STA C attempt to transmit data to STA B.
  • FIG. 6A When STA A sends RTS to STA B, STA B transmits CTS to both STA A and STA C around it. As a result, STA C waits until the data transmission of STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • 6 (b) is an illustration of a method for solving the exposed node problem, where STA C overrides the RTS / CTS transmission between STA A and STA B, D, the collision does not occur. That is, STA B transmits RTS to all surrounding STAs, and only STA A having data to be transmitted transmits CTS. Since STA C only receives RTS and does not receive CTS of STA A, it can be seen that STA A is outside the carrier sensing of STC C.
  • the STA in the wireless LAN system, the STA must perform channel sensing before performing transmission / reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the reception state does not differ much from the power consumption in the transmission state, and maintaining the reception state is also a large burden on the STA which is limited in power (that is, operated by the battery).
  • the wireless LAN system supports the power management (PM) mode of the STA.
  • the STA's power management mode is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • STA basically operates in active mode.
  • An STA operating in active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission / reception and channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state (or a doze state) and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates with minimal power and does not perform frame scanning nor transmission and reception of frames.
  • the STA sleeps for as long as possible, power consumption is reduced, which increases the operating time of the STA.
  • it since it is impossible to transmit / receive frames in the sleep state, it can not be operated unconditionally for a long time. If the STA operating in the sleep state exists in the frame to be transmitted to the AP, it can switch to the awake state and transmit the frame. On the other hand, when there is a frame to be transmitted to the STA by the AP, the STA in the sleep state can not receive it, and it is unknown that there is a frame to receive. Therefore, the STA may need to switch to the awake state according to a certain period to know whether there is a frame to be transmitted to it (and to receive it if it exists).
  • the AP may transmit a beacon frame to the STAs in the BSS at regular intervals.
  • the beacon frame may include a Traffic Indication Map (TIM) information element.
  • the TIM information element may include information that indicates that the AP has buffered traffic for the STAs associated with it and will transmit the frame.
  • the TIM element includes a TIM used for indicating a unicast frame and a delivery traffic indication map (DTIM) used for indicating a multicast or broadcast frame.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • FIG. 7 to 9 are views for explaining the operation of the STA receiving the TIM in detail.
  • the STA in order to receive a beacon frame including a TIM from an AP, the STA changes from a sleep state to an awake state, and analyzes the received TIM element to find that there is buffered traffic to be transmitted to the STA .
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request AP to transmit data frame.
  • the AP receiving the PS-Poll frame transmitted by the STA can transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and send an acknowledgment (ACK) frame to the AP.
  • ACK acknowledgment
  • the AP operates according to an immediate response scheme for transmitting a data frame after a predetermined time (for example, SIFS (Short Inter-Frame Space)) after receiving the PS-Poll frame from the STA .
  • a predetermined time for example, SIFS (Short Inter-Frame Space)
  • the AP can operate according to a deferred response method, which will be described with reference to FIG.
  • the operation of switching the STA from the sleep state to the awake state, receiving the TIM from the AP, competing, and transmitting the PS-Poll frame to the AP is the same as the example of FIG.
  • the AP receives the PS-Poll frame and fails to prepare the data frame for SIFS, it can send an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame.
  • the AP transmits the ACK frame and the data frame is ready, it can transmit the data frame to the STA after performing the contention.
  • the STA transmits an ACK frame indicating that the data frame has been successfully received to the AP, and can be switched to the sleep state.
  • Figure 9 is an example of an AP transmitting a DTIM.
  • STAs may transition from the sleep state to the awake state to receive a beacon frame containing the DTIM element from the AP.
  • STAs can know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP can transmit data (i.e., multicast / broadcast frame) directly without transmitting / receiving a PS-Poll frame after transmitting a beacon frame including DTIM.
  • the STAs may receive data while continuing to hold the awake state after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch to the sleep state again after the data reception is completed.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in the IEEE 802.11 system.
  • the Physical Layer Protocol Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF) field, a Long Training Field (LTF) field, a SIGN (SIGNAL) field, and a Data field.
  • STF Short Training Field
  • LTF Long Training Field
  • SIGNAL SIGNAL
  • Data field e.g., Data field
  • the most basic (e.g., non-HT (High Throughput)) PPDU frame format may consist of L-STF (Legacy-STF), L-LTF (Legacy-LTF), SIG field and data field only.
  • STF is a signal for signal detection, AGC (Automatic Gain Control), diversity selection, precise time synchronization, etc.
  • LTF is a signal for channel estimation and frequency error estimation.
  • STF and LTF may be collectively referred to as a PLCP preamble, and the PLCP preamble may be a signal for synchronization and channel estimation of the OFDM physical layer.
  • the SIG field may include a RATE field and a LENGTH field.
  • the RATE field may contain information on the modulation and coding rate of the data.
  • the LENGTH field may contain information on the length of the data. Additionally, the SIG field may include a parity bit, a SIG TAIL bit, and the like.
  • the data field may include a SERVICE field, a physical layer service data unit (PSDU), a PPDU TAIL bit, and may also include a padding bit if necessary.
  • Some bits in the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end.
  • the PSDU corresponds to an MPDU (MAC Protocol Data Unit) defined in the MAC layer and may include data generated / used in an upper layer.
  • the PPDU TAIL bit can be used to return the encoder to the 0 state.
  • the padding bits may be used to match the length of the data field to a predetermined unit.
  • the MPDU is defined according to various MAC frame formats, and the basic MAC frame is composed of a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • the MAC frame is composed of MPDUs and can be transmitted / received via the PSDU of the data part of the PPDU frame format.
  • the MAC header includes a Frame Control field, a Duration / ID field, an Address field, and the like.
  • the frame control field may contain control information necessary for frame transmission / reception.
  • the period / ID field may be set to a time for transmitting the frame or the like.
  • the period / ID field included in the MAC header can be set to a 16-bit length (e.b., B0 to B15).
  • the content included in the period / ID field may vary depending on the frame type and subtype, whether it is transmitted during the contention free period (CFP), the QoS capability of the transmitting STA, and the like.
  • the period / ID field may contain the AID of the transmitting STA (e.g., via 14 LSB bits) and 2 MSB bits may be set to one.
  • the duration / ID field may be set to a fixed value (e.g., 32768).
  • the duration / ID field may include a duration value defined for each frame type.
  • the specific contents of the Sequence Control, QoS Control, and HT Control subfields of the MAC header can refer to the IEEE 802.11 standard document.
  • the frame control field of the MAC header may include Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, Order subfields.
  • the contents of each subfield of the frame control field may reference an IEEE 802.11 standard document.
  • WURx wake-up radio receiver
  • the STA includes a primary connectivity radio (PCR) (eg, IEEE 802.11a / b / g / n / ac / ax wireless LAN) and a wake- WUR) (eg, IEEE 802.11ba).
  • PCR primary connectivity radio
  • WUR wake- WUR
  • the PCR is used for data transmission and reception, and can be turned off when there is no data to be transmitted or received.
  • the WURx of the STA can wake up the PCR when there is a packet to be received. Therefore, user data is transmitted and received through PCR.
  • WURx is not used for user data, but can only wake up the PCR transceiver.
  • WURx can be in the form of a simple receiver without a transmitter and is active while PCR is off.
  • the target power consumption of WURx in the active state preferably does not exceed 100 microW (uW).
  • a simple modulation scheme such as an on-off keying (OOK) scheme can be used, and a narrow bandwidth (e.g., 4 MHz, 5 MHz) can be used.
  • the coverage range (e.g., distance) to which WURx is targeted may currently be equivalent to 802.11.
  • a WUR packet may include a PCR part 1200 and a WUR part 1205.
  • the PCR part 1200 is for coexistence with a legacy WLAN system, and the PCR part may be referred to as a wireless LAN preamble. At least one or more of the L-STF, L-LTF, and L-SIG of the legacy wireless LAN may be included in the PCR part 1200 to protect WUR packets from other PCR STAs. Accordingly, the 3rd party legacy STA can know that the WUR packet is not intended for itself through the PCR part 1200 of the WUR packet, but the medium of the PCR is occupied by another STA. However, WURx does not decode the PCR part of the WUR packet. This is because WURx that supports narrowband and OOK demodulation does not support the reception of PCR signals.
  • At least a portion of the WUR part 1205 may be modulated in an on-off keying (OOK) manner.
  • the WUR part may include at least one of a WUR preamble, a MAC header (e.g., a recipient address, etc.), a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • OOK modulation may be performed by modifying the OFDM transmitter.
  • WURx 1210 consumes very little power, less than 100 uW, as described above, and can be implemented with a small and simple OOK demodulator.
  • the WUR packet since the WUR packet needs to be designed to be compatible with the WLAN system, the WUR packet includes a preamble (eg, OFDM scheme) of a legacy wireless LAN and a new LP-WUR signal waveform (eg, OOK scheme) can do.
  • a preamble eg, OFDM scheme
  • a new LP-WUR signal waveform eg, OOK scheme
  • the WUR packet of FIG. 13 shows an example of a WUR packet.
  • the WUR packet of FIG. 13 includes a PCR part (e.g., a legacy wireless LAN preamble) for coexistence with a legacy STA.
  • a PCR part e.g., a legacy wireless LAN preamble
  • the legacy wireless LAN preamble may include L-STF, L-LTF, and L-SIG.
  • the wireless LAN STA eg, 3rd party
  • the L-SIG field may indicate the length of the payload of the WUR packet (e.g., OOK modulated).
  • the WUR part may include at least one of a WUR preamble, a MAC header, a frame body, and an FCS.
  • the WUR preamble may include, for example, a PN sequence.
  • the MAC header may include a receiver address.
  • the frame body may contain other information needed for wake-up.
  • the FCS may include a cyclic redundancy check (CRC).
  • FIG. 14 illustrates a waveform for the WUR packet of FIG. Referring to Fig. 14, in the OOK modulated WUR part, one bit can be transmitted per 1 OFDM symbol length (e.g., 4 usec). Thus, the data rate of the WUR part may be 250 kbps.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining generation of a WUR packet using an OFDM transmitter of a wireless LAN.
  • a phase shift keying (PSK) -OFDM transmission scheme is used.
  • PSK phase shift keying
  • generating a WUR packet by adding a separate OOK modulator for OOK modulation increases the implementation cost of the transmitter. Therefore, a method of generating an OOK modulated WUR packet by reusing an OFDM transmitter will be described.
  • a bit value 1 is a symbol (ie, on) having any power in a symbol or having a power equal to or higher than a threshold value
  • a bit value 0 is a symbol having no power in a symbol, (i.e., off).
  • the bit value 1 it is also possible to define the bit value 1 as the power off.
  • the bit value 1/0 is indicated on / off of the power at the corresponding symbol position.
  • This simple OOK modulation / demodulation scheme has the advantage of reducing the power consumed in signal detection / demodulation of the receiver and the cost for implementing it.
  • OOK modulation to turn signals on and off may be performed by reusing existing OFDM transmitters.
  • the left graph of FIG. 15 shows the real part and the imaginary part of the normalized amplitude for one symbol period (eg, 4 usec) for the OOK modulated bit value 1 by reusing the OFDM transmitter of the existing wireless LAN. lt; / RTI > shows an imaginary part.
  • the OOK modulation result for the bit value 0 corresponds to the power off, so that the illustration is omitted.
  • the right graph of FIG. 15 shows normalized power spectral density (PSD) on the frequency domain for the OOK modulated bit value 1 by reusing the OFDM transmitter of the existing wireless LAN.
  • PSD power spectral density
  • center 4 MHz in the band may be used for WUR.
  • WUR operates at a 4 MHz bandwidth, but this is for convenience of explanation, and frequency bandwidths of different sizes may be used.
  • the subcarrier spacing (e.g., subcarrier spacing) is 312.5 kHz and the bandwidth of the OOK pulse corresponds to 13 subcarriers.
  • a CP cyclic prefix
  • the WUR packet may be referred to as a WUR signal, a WUR frame, or a WUR PPDU.
  • the WUR packet may be a packet for broadcast / multicast (e.g., a WUR beacon) or a packet for unicast (e.g., a packet for waking up and awakening the WUR mode of a particular WUR STA).
  • FIG. 16 illustrates the structure of a WURx (WUR receiver).
  • WURx may include a RF / analog front-end, a digital baseband processor, and a simple packet parser. 16 is an exemplary configuration, and the WUR receiver of the present invention is not limited to Fig.
  • a WLAN STA with a WUR receiver is briefly referred to as a WUR STA.
  • the WUR STA may be referred to briefly as the STA.
  • Manchester coding may be used for OOK symbol generation.
  • 1-bit information is indicated via two sub-information (or two coded bits).
  • 2-bit information '0' passes through Manchester coding
  • two lower information bits '10' i.e., On-Off
  • 2-bit information '1' passes Manchester coding
  • two lower information bits '01' i.e., Off-On
  • the On-Off order of the lower information bits may be reversed according to the embodiment.
  • the 1 OOK symbol corresponds to 3.2 us in the time domain and corresponds to K subcarriers in the frequency domain, but the present invention is not limited thereto.
  • the OOK symbol length is (i) 1.6 us for the first lower information bit '1' And 1.6 us for the second lower information bit '0'.
  • the signal corresponding to the first lower information bit '1' maps ⁇ to odd-numbered subcarriers among K subcarriers, maps 0 to even-numbered subcarriers, performs IFFT .
  • a periodic signal of 1.6 us is repeated twice in the time domain.
  • the first or second signal of the 1.6 us periodic signal repeated twice may be used as a signal corresponding to the first lower information bit '1'.
  • ⁇ is a power normalization factor, for example, 1 / sqrt (ceil (K / 2)).
  • consecutive K subcarriers used for signal generation corresponding to the first lower information bit '1' of the total 64 subcarriers are, for example, [33-floor (K / 2): 33 + ceil (K / 2) -1].
  • the signal corresponding to the second lower information bit '0' may be obtained by mapping 0 to K subcarriers and performing IFFT. For example, consecutive K subcarriers used for signal generation corresponding to the second lower information bit '0' of the total 64 subcarriers (ie, the 20 MHz band) are [33-floor (K / 2): 33 + ceil (K / 2) -1].
  • the OOK symbol for the 1-bit information '1' may be obtained by placing a signal corresponding to the lower information bit '1' after the signal corresponding to the lower information bit '0'.
  • one symbol length for WUR may be set to be smaller than 3.2 us.
  • one symbol may be set to information + CP of 1.6us, 0.8us or 0.4us.
  • a time domain signal can be obtained by mapping 0 to K subcarriers and performing an IFFT, and one 0.8us length signal can be used.
  • information bit 0 a time domain signal can be obtained by mapping 0 to K subcarriers and performing IFFT, and one of these signals can be used for 0.4us length.
  • the payload of the WUR PPDU for waking up the PCR can be transmitted over one of the various data rates.
  • the length of one symbol may vary depending on the data rate.
  • the data rate used for the WUR PPDU can be indicated via the WUR preamble by configuring the WUR preamble differently according to the data rate. For example, a method for constructing a WUR preamble through a symbol length corresponding to a low data rate and a method for constructing a WUR preamble through a high data rate are proposed.
  • FIG. 17 shows a WUR PPDU format according to an embodiment of the present invention.
  • one BPSK symbol is added after the legacy preamble of the WUR PPDU to prevent the existing PCR STAs from false detection of the WUR PPDU as its own PPDU, and the WUR part is dummy, It starts after the symbol.
  • the WUR preamble may include parts for AGC (auto-gain control) / synchronization and parts for WUR PPDU information / detection.
  • the information for the WUR PPDU and the information for the detection of the WUR signal may be transmitted via the SIG field, such as the frame format of the existing WLAN, or may be indicated via a signature sequence.
  • the data rate of the WUR payload may be 62.5 kbps or 250 kbps. Other data rates besides the two data rates, for example, data rates greater than 250 kbps, may also be considered. Since embodiments of the present invention assume two data rates (i.e., 62.5 kbps and 250 kbps) for the payload, the lower data rate means 62.5 kbps and the higher data rate means 250 kbps. However, the present invention is not limited to two data rates (i.e., 62.5 kbps and 250 kbps), and other data rates may be applied.
  • the WUR preamble may be composed of symbols (e.g., 16us lengths) to support a data rate of 62.5kbps. Or a data rate lower than 62.5 kbps is used for the WUR preamble, the WUR preamble may be composed of symbols having a length of 16us * n.
  • FIG. 18 (a) shows a case where a data rate of 62.5 kbps is used for a WUR preamble
  • Fig. 18 (b) shows a case where a data rate of 31.25 kbps is used for a WUR preamble
  • the data rate of the WUR preamble mentioned in FIG. 18 and the data rate used in the WUR payload may be independent.
  • the data rate of the WUR preamble is 62.5 kbps / 31.25 kbps / 15.625 kbps, but the data rate of the WUR payload may be 250 kbps or 62.5 kbps.
  • a preamble can be constructed as shown in the following Examples 1 to 4.
  • the total length of the WUR preamble may be configured based on the length of one symbol when the low data rate is applied to the payload of the WUR PPDU.
  • the length of one symbol for the data rate of 62.5 kbps is 16 us, so the length of the WUR preamble can be configured to be 16us * m.
  • m is 1, 2, 3, ... And so on.
  • the overall length of the WUR preamble can be configured based on a symbol length when a high data rate is applied to the payload of the WUR PPDU. Since the length of one symbol is 4us for a data rate of 250kbps, the length of the WUR preamble can be 4us * m. m is 1, 2, 3, ... And so on.
  • the value of m may be determined according to the length of the synchronization sequence and the number of bits of WUR PPDU information signaled through the WUR preamble. For example, assume that a sequence of 32 bits is used as the synchronization sequence.
  • a SIG-field and / or a signature sequence may be used to signal WUR PPDU information through the WUR preamble.
  • the length required for the SIG-field / signature sequence to meet the performance requirements (eg, 1% PER) for the WUR PPDU information indication is given in Table 1 and Table 2 .
  • Table 1 shows a case where the WUR PPDU information indication is 1-bit.
  • a signature sequence is used for one-bit WUR PPDU information indication, there can be a total of two signature sequences.
  • the two signature sequences may correspond to bit values 0 and 1, respectively. Assuming a data rate of 62.5 kbps, a signature sequence length of 3 is needed to ensure that the error for the distinction between two signature sequences occurs below 1% PER.
  • Table 2 shows a case where the WUR PPDU information indication is 2-bit.
  • the length of the entire preamble is the sum of the signaling lengths of the synchronization sequence length (eg, 16us * 32) + WUR PPDU information . ≪ / RTI >
  • the WUR transmitter can configure and transmit a sequence corresponding to the total number of bits by configuring symbols in units of 250 kbps.
  • the symbol configuration in the unit of 250kbps is only one example, and the sequence carried in the preamble (eg, the synchronization sequence / PPDU information indication) is transmitted using the symbol structure for the other high data rate of the WUR PPDU (eg, 500kbps, 1Mbps, etc.) .
  • the entire duration of the WUR preamble is determined based on a low data rate and the length of one symbol constituting the WUR preamble is determined based on a high data rate, a sequence having a large number of bits can be used for the WUR preamble, .
  • FIG. 19 shows a WUR preamble structure according to Example 2.
  • the length of one symbol in the preamble can be set to a symbol length corresponding to a high data rate.
  • the number of bits of the sequence used for synchronization and indication of the preamble may be equal to the number of bits of the sequence used at a low data rate.
  • the synchronization sequence is 32-bit at a low data rate
  • the sequence used for PPDU information indication is 3-bit
  • each symbol of the WUR preamble follows a symbol structure with a high data rate.
  • a high data rate can be considered in addition to 250kbps (ie, 4us), 500kbps (ie, 2us), 1Mbps (ie, 1us)
  • FIG. 20 shows a WUR preamble structure according to Example 3.
  • Example 1 and Example 2 different symbols are used in the preamble, but different symbol units can be used for each part constituting the preamble according to Example 3.
  • the synchronization part constituting the preamble and the PPDU information indicating part may be constituted by combinations of the following data rates, respectively.
  • a 4us symbol structure with a high data rate is used for a synchronous part requiring a relatively long length, and an information indicating part A 16us symbol structure with a low data rate may be used.
  • a high data rate can be considered in addition to 250kbps (ie, 4us), 500kbps (ie, 2us), 1Mbps (ie, 1us)
  • a low data rate (eg, 62.5kbps, 16us length symbol) is applied to the synchronous part in consideration of the reliability of the synchronous sequence, and a high data rate , 500 kbps and 2us length symbols or 1 Mbps and 1us length symbols) may be applied.
  • a sequence of a larger number of bits may be used if a lower data rate is used to prevent performance degradation.
  • FIG. 21 shows a WUR PPDU according to another embodiment of the present invention.
  • an L-part is located before a WUR part in a WUR PPDU, and a WUR part can be composed of a WUR-preamble and a WUR-body.
  • the WUR-Body contains control information, not data for the WUR STA.
  • the L-PART is transmitted for the 3rd party STA rather than the WUR receiver, so that the WUR receiver may not decode the L-part.
  • the WUR part may be transmitted in a narrow bandwidth (e.g., 4 MHz BW) using some of the available tones in the BW through which the L-part is transmitted.
  • the number of usable tones in the WUR part is, for example, 13 when the OFDM numerology of 11a is used, and the length of the frequency sequence for constructing the WUR ON symbol is equal to the number of usable tones.
  • the WUR receiver can not decode the L-part of the WUR PPDU because it receives the signal over the narrowband.
  • the WUR receiver can perform operations such as synchronization / WUR packet detection using the WUR preamble field.
  • the WUR preamble for synchronizing the WUR PPDU, detecting the WUR PPDU, and indicating the data rate of the WUR payload is proposed.
  • the sequence length constituting the preamble is the same for all data rates, but different sequences may be used depending on the data rate.
  • the preamble sequence may be composed of a sequence having length 64, 128, 256 (e.g., a pseudo-noise sequence, a Golay sequence, a Maximum Length sequence, an orthogonal sequence or a Hadamard sequence).
  • Each symbol of the preamble is transmitted through OOK modulation, and the length of one symbol may be 1/2 / 4us.
  • the WUR preamble can be configured as shown in Table 3 according to the length of the preamble sequence and the symbol duration.
  • a different sequence is mapped for each data rate, and the WUR transmitter can transmit a WUR PPDU by configuring a preamble in a sequence determined according to the data rate.
  • the WUR receiver performs time synchronization through correlation between a known sequence and a received sequence, and at the same time, the data rate of the WUR payload can be determined through a sequence selected at the time of synchronization estimation.
  • the selected sequence at the synchronization estimation may be a sequence in which the correlation result indicates a maximum value.
  • the number of WUR preamble sequences to construct a WUR preamble may be 2/4.
  • WUR preamble sequences can have a constant Hamming distance between each other.
  • a symbol duration corresponding to the data rate may be used for the preamble.
  • a high data rate When a high data rate is applied, it is common that the channel condition is good compared to a case where a low data rate is applied. Therefore, when a high data rate is applied, a short length sequence (e.g., a sequence of a small number of bits) And conversely, if a low data rate is applied, a long sequence (e.g., a sequence of large bits) may be used for the WUR preamble.
  • a short length sequence e.g., a sequence of a small number of bits
  • a long sequence e.g., a sequence of large bits
  • a symbol of short duration, for example, 1us / 2us, within the same preamble length may be used to utilize a long length sequence (e.g., a sequence of large bit numbers) when a low data rate is used.
  • a long length sequence e.g., a sequence of large bit numbers
  • a preamble can be configured using a symbol of 2/4us duration, and a sequence having a relatively short length (eg, a sequence of a large number of bits) Can be used.
  • the same symbol duration (e.g., 1/2 / 4us) may be used in the WUR preamble for all data rates.
  • the length of the sequence is set differently according to the data rate, so that the length of the preamble may vary according to the data rate.
  • a sequence of length 32/64/128 bits may be used for high data rates (e.g., 250 kbps) when two data rates are available.
  • high data rates e.g., 250 kbps
  • low data rates e.g., 62.5 kbps
  • sequences of relatively long lengths e.g., sequences of length 64/128/256 bits, may be used.
  • a preamble may be set based on the data rate applied to the payload to reduce the overhead. For example, if the data rate is 500kbps, the preamble can be configured using 2us symbol duration.
  • a short sequence may be generated / set based on a portion of the long sequence.
  • the WUR transmitter and / or WUR receiver may be configured with a long sequence for a low data rate followed by a short sequence for a high data rate using a portion of the long sequence.
  • the short sequence for the higher data rate is the left half of the long sequence of the lower data rate ) Or the right half.
  • the length of a short sequence may be generated from a long sequence of N MSBs / N LSBs / center N bits for a lower data rate, N being the length N of the long sequence divided by the number of data rates.
  • the length of the sequence can be set differently according to the data rate.
  • the symbol duration may be set differently depending on the data rate.
  • a preamble is configured based on two preamble sequences, and another frame format can be used according to the data rate.
  • the number of sequences increases in proportion to the number of data rates. Therefore, the number of times that the WUR receiver has to perform blind detection for detecting the WUR PPDU increases, resulting in an increase in power consumption.
  • the preamble and frame format can be set as follows.
  • Sequence 1 is used to indicate the lowest data rate of 62.5 kbps and Sequence 2 is used to indicate the remaining two data rates of 250 kbps and 500 kbps .
  • the signaling part may be located after the preamble including sequence 2 to indicate the data rate used for the WUR PPDU among the remaining two data rates.
  • the signaling part may be a SIG field or a signature sequence.
  • FIG. 22 illustrates the structure of a WUR PPDU according to Example 7.
  • FIG. 22 illustrates the structure of a WUR PPDU according to Example 7.
  • FIG. 22 (a) shows a case where the lowest data rate is applied, and the frame format is set in the WUR preamble + WUR payload format.
  • the frame format is a signaling part (eg, a signature sequence or a SIG-field) for WUR preamble + data rate indication + WUR payload Respectively.
  • a signaling part eg, a signature sequence or a SIG-field
  • sequence length may be 64/128/256 and the symbol duration may be 1/2 / 4us.
  • Preamble sequence 1 in frame format 1 is used to indicate the lowest data rate and preamble sequence 2 in frame format 2 is used to indicate different data rates, i.e., higher data rates.
  • the preamble sequence 1 is used for synchronization and data rate indication for the WUR PPDU when applying the lowest data rate.
  • the preamble sequence 2 is used to indicate high data rates, where the preamble sequence 2 may be composed of two or more sequence sets for indication of two or more data rates. For example, different sequences may be assigned to each of the higher data rates. For example, if the high data rate is 250 kbps and 500 kbps, then the preamble sequence 2 may consist of a subsequence 1 for 250 kbps and a subsequence 2 for 500 kbps, and the subsequences 1 and 2 have the same length .
  • the lengths of preamble sequences for each frame format may be the same or different. If the length of the preamble sequence differs for each frame format, a long sequence may be used for a low data rate and a short sequence may be used for a high data rate.
  • the WUR receiver performs time synchronization with the WUR PPDU using the preamble, and can acquire information on the data rate applied to the payload through the detected preamble sequence.
  • the above-mentioned preamble sequence, the sequence for composing the preamble may be referred to as a WUR synchronization sequence, or the name may be modified to another field / sequence constituting the WUR frame.
  • FIG. 23 shows a flow of a WUR PPDU transmission / reception method according to an embodiment of the present invention.
  • an access point determines a data rate to be applied to a payload of a WUR PPDU (2305).
  • the AP can set the length of one symbol in the payload differently depending on whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the AP sets the synchronization sequence of the WUR preamble according to the determined data rate (2310).
  • the AP sets a first sequence having a length of 32-bits to a synchronization sequence when the data rate applied to the payload is 250 kbps, and sets the first sequence having a length of 64-bits when the data rate applied to the payload is 62.5 kbps 2 sequence can be set as a synchronization sequence.
  • the AP can set the length of one symbol to 2 us in the WUR preamble regardless of whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the length of the WUR preamble is 64 us, and if the data rate applied to the payload is 62.5 kbps, the length of the WUR preamble may be 128 us.
  • a first sequence having a length of 32-bits may be a sequence obtainable using a portion of a second sequence having a length of 64-bits.
  • a portion of the second sequence may be the left half of the second sequence or the right half.
  • the STA receives the WUR PPDU including the WUR preamble and payload (2315).
  • the STA performs synchronization based on the synchronization sequence of the WUR preamble and obtains information on the data rate applied to the payload (2320).
  • the STA determines that the data rate applied to the payload is 250 kbps if the synchronization sequence is a first sequence with a length of 32-bits and if the synchronization sequence is a second sequence with a length of 64-bits, Is 62.5 kbps.
  • the STA can assume that the length of one symbol in the WUR preamble is 2 us regardless of whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • the STA decodes the payload based on information on the data rate (2325).
  • the STA can decode the payload assuming that the length of one symbol in the payload is different depending on whether the data rate applied to the payload is 250 kbps or 62.5 kbps.
  • 24 is a view for explaining an apparatus for implementing the method as described above.
  • the wireless device 100 of FIG. 24 may correspond to the specific STA of the above description, and the wireless device 850 may correspond to the AP described above.
  • STA 100 may include processor 110, memory 120 and transceiver 130 and AP 150 may include processor 160, memory 170 and transceiver 180.
  • the transceivers 130 and 180 transmit / receive wireless signals and may be implemented at a physical layer such as IEEE 802.11 / 3GPP.
  • Processors 110 and 160 are implemented in the physical layer and / or MAC layer and are coupled to transceivers 130 and 180.
  • Processors 110 and 160 and / or transceivers 130 and 180 may include application specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processors.
  • the memories 120 and 170 may comprise read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage unit.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • flash memory memory card
  • storage medium storage medium
  • the method described above may be executed as a module (e.g., process, function) that performs the functions described above.
  • the module may be stored in memory 120,170 and executed by processor 110,160.
  • the memory 120, 170 may be located inside or outside the process 110, 160 and may be coupled to the process 110, 160 by well known means.
  • the transceiver 130 of the STA may include a transmitter (not shown) and a receiver (not shown).
  • the receiver of the STA may include a main connected radio receiver for receiving the main attached radio (e.g., IEEE 802.11a / b / g / n / ac / ax) signal and a WUR receiver for receiving the WUR signal have.
  • the STA's transmitter may include a main connected radio transmitter for transmitting the main connected radio signal.
  • the transceiver 180 of the AP may include a transmitter (not shown) and a receiver (not shown).
  • the transmitter of the AP may correspond to the OFDM transmitter.
  • the AP may reuse the OFDM transmitter to transmit the WUR payload in an OOK manner.
  • the AP may OOK modulate the WUR payload via an OFDM transmitter, as described above.
  • the present invention can be applied to various wireless communication systems including IEEE 802.11.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN에서 STA이 WUR PPDU를 수신하는 방법은, WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신하는 단계; 상기 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득하는 단계; 및 상기 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 상기 페이로드를 디코딩하는 단계를 포함하고, 상기 STA은, 상기 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 상기 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정할 수 있다.

Description

무선 랜 시스템에서 프레임을 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 랜 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 WUR(wake-up radio)를 통해 PPDU를 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.
무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
상술한 무선랜 표준은 최대 160MHz 대역폭을 사용하고, 8개의 공간 스트림을 지원하여 최대 1Gbit/s의 속도를 지원하는 IEEE 802.11ac 표준을 거쳐, IEEE 802.11ax 표준화에 대한 논의가 이루어지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다수의 데이터 레이트들이 지원되는 환경에서 WUR PPDU를 보다 효율적이고 정확하게 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상술된 기술적 과제에 한정되지 않으며 다른 기술적 과제들이 본 발명의 실시예들로부터 유추될 수 있다.
상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜(WLAN)에서 스테이션(STA)이 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 수신하는 방법은, WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신하는 단계; 상기 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득하는 단계; 및 상기 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 상기 페이로드를 디코딩하는 단계를 포함하고, 상기 STA은, 상기 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 상기 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정할 수 있다.
상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 수신하는 스테이션(STA)은, WUR 수신기; 및 상기 WUR 수신기를 통해 WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신하고, 상기 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득하고, 상기 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 상기 페이로드를 디코딩하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 상기 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정할 수 있다.
상기 STA은 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 상기 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이는 2 us라고 가정할 수 있다.
상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 64 us이고, 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 128 us일 수 있다.
상기 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스는 상기 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스의 일부를 이용하여 획득 가능한 시퀀스일 수 있다.
상기 제2 시퀀스의 일부는 상기 제2 시퀀스의 좌측 절반(left half)이거나 또는 우측 절반(right half)일 수 있다.
상기 STA은 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 상기 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 가정하고 상기 페이로드를 디코딩 할 수 있다.
상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 무선 랜(WLAN)에서 엑세스 포인트(AP)가 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 송신하는 방법은, WUR PPDU의 페이로드에 적용될 데이터 레이트를 결정하는 단계; 상기 결정된 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스를 설정하는 단계; 및 상기 WUR 프리앰블 및 상기 페이로드를 포함하는 상기 WUR PPDU를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 AP는, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps일 경우 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하고, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 62.5 kbps일 경우 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정할 수 있다.
상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 송신하는 엑세스 포인트(AP)는, 송수신기; 및 WUR PPDU의 페이로드에 적용될 데이터 레이트를 결정하고, 상기 결정된 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스를 설정하고, 상기 송수신기를 통해 상기 WUR 프리앰블 및 상기 페이로드를 포함하는 상기 WUR PPDU를 송신하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps일 경우 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하고, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 62.5 kbps일 경우 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정할 수 있다.
상기 AP는 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 상기 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이를 2 us로 설정할 수 있다.
상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 64 us이고, 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 128 us일 수 있다.
상기 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스는 상기 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스의 일부를 이용하여 획득 가능한 시퀀스일 수 있다.
상기 제2 시퀀스의 일부는 상기 제2 시퀀스의 좌측 절반(left half)이거나 또는 우측 절반(right half)일 수 있다.
상기 AP는 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 상기 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스가 페이로드의 데이터 레이트에 따라서 다르게 설정되므로, STA이 동기화 과정에서 동기 시퀀스를 검출하면 페이로드의 데이터 레이트도 함께 파악할 수 있어 다중의 데이터 레이트들이 지원되는 환경에서 WUR PPDU가 보다 정확하고 효율적으로 송수신될 수 있다.
상술된 기술적 효과 외에 다른 기술적 효과들이 본 발명의 실시예들로부터 유추될 수 있다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 6은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 9는 TIM을 수신한 STA의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 무선랜 시스템(e.g., 802.11)에서 사용 가능한 WUR 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 WUR 수신기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 WUR 패킷의 일 예를 도시한다.
도 14는 WUR 패킷에 대한 파형을 예시한다.
도 15는 무선 랜의 OFDM 송신기를 사용하여 생성되는 WUR 패킷을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 WUR 수신기의 구조를 예시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU 포맷을 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR 프리앰블 구성을 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 WUR 프리앰블 구성을 도시한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 WUR 프리앰블 구성을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU 포맷을 도시한다.
도 22는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 WUR 프리앰블 구성을 도시한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU 송수신 방법의 흐름을 도시한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다.
상술한 바와 같이 이하의 설명은 무선랜 시스템에서 넓은 대역을 가지는 채널을 효율적으로 활용하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다. 이를 위해 먼저 본 발명이 적용되는 무선랜 시스템에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선랜 시스템은 하나 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합이다.
STA는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 논리 개체로서, 액세스 포인트(access point, AP)와 비AP STA(Non-AP Station)을 포함한다. STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
그리고, AP는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)에게 무선 매체를 통해 분배 시스템(Distribution System, DS)으로의 접속을 제공하는 개체이다. AP는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), Node-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
BSS는 인프라스트럭처(infrastructure) BSS와 독립적인(Independent) BSS(IBSS)로 구분할 수 있다.
도 1에 도시된 BBS는 IBSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않는 BSS를 의미하고, AP를 포함하지 않으므로, DS로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 BSS는 인프라스트럭처 BSS이다. 인프라스트럭처 BSS는 하나 이상의 STA 및 AP를 포함한다. 인프라스트럭처 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 비AP STA 간에 직접 링크(link)가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서 직접 통신도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 인프라스트럭처 BSS는 DS를 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 복수의 AP들을 연결하는 메커니즘(mechanism)으로서, 반드시 네트워크일 필요는 없으며, 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬(mesh) 네트워크와 같은 무선 네트워크일 수도 있고, AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
계층 구조
무선랜 시스템에서 동작하는 STA의 동작은 계층(layer) 구조의 관점에서 설명할 수 있다. 장치 구성의 측면에서 계층 구조는 프로세서에 의해서 구현될 수 있다. STA는 복수개의 계층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 802.11 표준문서에서 다루는 계층 구조는 주로 DLL(Data Link Layer) 상의 MAC 서브계층(sublayer) 및 물리(PHY) 계층이다. PHY은 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 개체, PMD(Physical Medium Dependent) 개체 등을 포함할 수 있다. MAC 서브계층 및 PHY은 각각 MLME(MAC sublayer Management Entity) 및 PLME((Physical Layer Management Entity)라고 칭하여지는 관리 개체들을 개념적으로 포함한다. 이러한 개체들은 계층 관리 기능이 작동하는 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.
정확한 MAC 동작을 제공하기 위해서, SME(Station Management Entity) 가 각각의 STA 내에 존재한다. SME는, 별도의 관리 플레인 내에 존재하거나 또는 따로 떨어져(off to the side) 있는 것으로 보일 수 있는, 계층 독립적인 개체이다. SME의 정확한 기능들은 본 문서에서 구체적으로 설명하지 않지만, 일반적으로는 다양한 계층 관리 개체(LME)들로부터 계층-종속적인 상태를 수집하고, 계층-특정 파라미터들의 값을 유사하게 설정하는 등의 기능을 담당하는 것으로 보일 수 있다. SME는 일반적으로 일반 시스템 관리 개체를 대표하여(on behalf of) 이러한 기능들을 수행하고, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
전술한 개체들은 다양한 방식으로 상호작용한다. 예를 들어, 개체들 간에는 GET/SET 프리머티브(primitive)들을 교환(exchange)함으로써 상호작용할 수 있다. 프리머티브는 특정 목적에 관련된 요소(element)나 파라미터들의 세트를 의미한다. XX-GET.request 프리머티브는 주어진 MIB attribute(관리 정보 기반 속성 정보)의 값을 요청하기 위해 사용된다. XX-GET.confirm 프리머티브는, Status가 "성공"인 경우에는 적절한 MIB 속성 정보 값을 리턴하고, 그렇지 않으면 Status 필드에서 에러 지시를 리턴하기 위해 사용된다. XX-SET.request 프리머티브는 지시된 MIB 속성이 주어진 값으로 설정되도록 요청하기 위해 사용된다. 상기 MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되는 것을 요청하는 것이다. 그리고, XX-SET.confirm 프리머티브는 status가 "성공"인 경우에 지시된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 확인하여 주고, 그렇지 않으면 status 필드에 에러 조건을 리턴하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되었음을 확인하여 준다.
또한, MLME 및 SME는 다양한 MLME_GET/SET 프리머티브들을 MLME_SAP(Service Access Point)을 통하여 교환할 수 있다. 또한, 다양한 PLME_GET/SET 프리머티브들이, PLME_SAP을 통해서 PLME와 SME 사이에서 교환될 수 있고, MLME-PLME_SAP을 통해서 MLME와 PLME 사이에서 교환될 수 있다.
링크 셋업 과정
도 3은 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연관(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 3을 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S510에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.
도 3에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.
도 3에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.
STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연관 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 연관 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
매체 액세스 메커니즘
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다. 점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 패킷 번호(Packet Number) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2 n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.
임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
도 4의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 4의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 5 및 도 7을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 5는 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 5(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
도 5(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 6은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 STA들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
도 6(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
도 6(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 STA들에게 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
전력 관리
전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.
STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state) (또는 도즈(doze) 상태)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
AP는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송할 수 있다. 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함될 수 있다. TIM 정보 요소는 AP가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함할 수 있다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
도 7 내지 9는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 7과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 8를 참조하여 설명한다.
도 8의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 7의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 9는 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
프레임 구조 일반
도 10은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
PPDU(Physical Layer Protocol Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다.
STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PLCP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(Physical layer Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MPDU(MAC Protocol Data Unit)에 대응하며, 상위 계층에서 생성/이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.
MPDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MPDU로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU를 통하여 송신/수신될 수 있다.
MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control) 필드, 기간(Duration)/ID 필드, 주소(Address) 필드 등을 포함한다. 프레임 제어 필드는 프레임 송신/수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 기간/ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다.
MAC 헤더에 포함된 기간/ID 필드는 16 비트 길이(e.b., B0~B15)로 설정될 수 있다. 기간/ID 필드에 포함되는 콘텐츠는 프레임 타입 및 서브타입, CFP(contention free period) 동안 전송되는지, 송신 STA의 QoS 캐퍼빌리티 등에 따라서 달라질 수 있다. (i) 서브타입이 PS-Poll인 제어 프레임에서, 기간/ID 필드는 송신 STA의 AID를 포함할 수 있으며(e.g., 14 LSB 비트들을 통해), 2 MSB 비트들은 1로 설정될 수 있다. (ii) PC(point coordinator) 또는 non-QoS STA에 의해 CFP 동안 전송되는 프레임들에서, 기간/ID 필드는 고정된 값(e.g., 32768)로 설정될 수 있다. (iii) 그 밖에 non-QoS STA에 의해 전송되는 다른 프레임들 또는 QoS STA에 의해 전송되는 제어 프레임들에서, 기간/ID 필드는 각 프레임 타입별로 정의된 duration 값을 포함할 수 있다. QoS STA에 의해 전송되는 데이터 프레임 또는 매니지먼트 프레임에서, 기간/ID 필드는 각 프레임 타입에 대하서 정의된 duration 값을 포함할 수 있다. 예컨대, 기간/ID 필드의 B15=0으로 설정되면 기간/ID 필드가 TXOP Duration 을 지시하는데 사용된다는 것을 나타내며, B0~B14는 실제 TXOP Duration을 지시하는데 사용될 수 있다. B0~B14에 의해 지시되는 실제 TXOP Duration은 0~32767 중 어느 하나일 수 있으며, 그 단위는 마이크로 세컨드(us)일 수 있다. 다만, 기간/ID 필드가 고정된 TXOP Duration 값(e.g., 32768)을 지시하는 경우에는 B15=1이고, B0~B14=0으로 설정될 수 있다. 그 밖에 B14=1, B15=1로 설정되면 기간/ID 필드가 AID를 지시하기 위하여 사용되고, B0~B13은 1~2007 중 하나의 AID를 지시한다. MAC 헤더의 Sequence Control, QoS Control, HT Control 서브필드들의 구체적인 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
MAC 헤더의 프레임 제어 필드는, Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, Order 서브필드들을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
WUR(Wake-Up Radio)
먼저 도 11을 참조하여 무선랜 시스템(e.g., 802.11)과 호환 가능한 웨이크 업 라디오 수신기 (Wake-Up Radio Receiver, WURx)에 대한 일반적인 내용을 살펴본다.
도 11을 참조하면 STA은 메인 무선 통신 용도의 주 연결 라디오(Primary connectivity radio, PCR) (e.g., IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax 무선랜)과 웨이크 업 라디오(Wake Up Radio, WUR)(e.g., IEEE 802.11ba)를 지원할 수 있다.
PCR은 데이터 송신 및 수신을 위해서 사용되며, 송수신할 데이터가 없을 경우에는 턴-오프될 수 있다. 이와 같이 PCR이 턴-오프된 경우로서, 수신할 패킷이 있을 때 STA의 WURx은 PCR을 웨이크 업 시킬 수 있다. 따라서 사용자 데이터는 PCR을 통해서 송수신 된다.
WURx은 사용자 데이터를 위해서 사용되지는 않고, 단지 PCR 송수신기를 깨우는 역할을 수행할 수 있다. WURx은 송신기를 갖지 않는 단순한 수신기 형태일 수 있으며, PCR이 꺼져 있는 동안 활성화 된다. 활성화 상태에서 WURx의 목표 전력 소비은 100 마이크로 와트(uW)를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 저 전력으로 작동하기 위해서 단순한 변조 방식, 예를 들면 OOK(on-off keying) 방식이 사용될 수 있으며, 좁은 대역폭(e.g., 4MHz, 5 MHz)이 사용될 수 있다. WURx가 목표로 하는 수신 범위(e.g., 거리)는 현재 802.11에 상당할 수 있다.
도 12는 WUR 패킷의 설계 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면 WUR 패킷은 PCR 파트(1200) 및 WUR 파트(1205)를 포함할 수 있다.
PCR 파트(1200)는 레거시 무선랜 시스템과 공존을 위한 것으로서, PCR 파트는 무선랜 프리앰블로 지칭될 수도 있다. 다른 PCR STA으로부터 WUR 패킷을 보호하기 위하여 레거시 무선랜의 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 중 적어도 하나 이상이 PCR 파트(1200)에 포함될 수 있다. 따라서, 3rd Party 레거시 STA은 WUR 패킷의 PCR 파트(1200)을 통해서 해당 WUR 패킷이 자신에게 의도된 것이 아니고, PCR의 매체가 다른 STA에 의해서 점유되었음을 알 수 있다. 단, WURx는 WUR 패킷의 PCR 파트를 디코딩하지는 않는다. 협대역 및 OOK 복조를 지원하는 WURx가 PCR 신호 수신을 지원하지는 않기 때문이다.
WUR 파트(1205)의 적어도 일부는 OOK(on-off keying) 방식으로 변조된 것일 수 있다. 일 예로, WUR 파트는 WUR 프리앰블, MAC 헤더(e.g., 수신자 주소 등), 프레임 바디 및 FCS(frame check sequence) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, OOK 변조는 OFDM 송신기를 수정함으로써 수행될 수도 있다.
WURx(1210)은 상술된 바와 같이 100 uW 이하의 매우 적은 전력을 소비하며, 작고 단순한 OOK 복조기로 구현될 수 있다.
이와 같이 WUR 패킷이 무선랜 시스템에서 호환 가능(compatible)하도록 설계될 필요가 있으므로, WUR 패킷은 레거시 무선 랜의 프리앰블(e.g., OFDM 방식) 및 새로운 LP-WUR 신호 파형(e.g., OOK 방식)을 포함할 수 있다.
도 13는 WUR 패킷의 일 예를 도시한다. 도 13의 WUR 패킷은 레거시 STA과 공존을 위하여 PCR 파트(e.g., 레거시 무선 랜 프리앰블)을 포함한다.
도 13을 참조하면, 레거시 무선 랜 프리앰블은 L-STF, L-LTF 및 L-SIG 를 포함할 수 있다. 또한, 무선 랜 STA(e.g., 3rd Party)은 L-SIG를 통해서 WUR 패킷의 끝을 파악할 수 있다. 예컨대, L-SIG 필드는 WUR 패킷의 페이로드(e.g., OOK 변조된)의 길이를 지시할 수 있다.
WUR 파트는 WUR 프리앰블, MAC 헤더, 프레임 바디 및 FCS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. WUR 프리앰블은 예컨대, PN 시퀀스를 포함할 수 있다. MAC 헤더는 수신기 주소를 포함할 수 있다. 프레임 바디는 웨이크 업을 위해 필요한 다른 정보를 포함할 수 있다. FCS는 CRC(cyclic redundancy check)를 포함할 수 있다.
도 14는 도 13의 WUR 패킷에 대한 파형을 예시한다. 도 14를 참조하면, OOK 변조된 WUR 파트에서는, 1 OFDM 심볼 길이 (e.g., 4 usec) 당 1 비트가 송신될 수 있다. 따라서, WUR 파트의 데이터 레이트는 250 kbps 일 수 있다.
도 15는 무선 랜의 OFDM 송신기를 사용하여 WUR 패킷을 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 무선 랜에서는 PSK(phase shift keying)-OFDM 송신 기법이 사용되고 있는데, OOK 변조를 위하여 별도의 OOK 변조기를 추가함으로써 WUR 패킷을 생성하는 것은 송신기의 구현 비용을 증가시키는 단점이 있다. 따라서, OFDM 송신기를 재사용함으로써 OOK 변조된 WUR 패킷을 생성하는 방법을 살펴본다.
OOK 변조 방식에 따르면, 비트 값 1은 심볼 내 임의의 전력이 실리거나 혹은 임계치 이상의 전력을 갖는 심볼(i.e., on)로, 비트 값 0은 심볼 내 전력이 실리지 않거나 혹은 임계치 미만의 전력을 갖는 심볼(i.e., off)로 변조된다. 물론, 이와는 반대로 비트 값 1을 전력 off로 정의하는 것도 가능하다.
이와 같이 OOK 변조 방식에서는 비트 값 1/0이 해당 심볼 위치에서 전력의 on/off를 통해서 지시된다. 이와 같은 단순한 OOK 변조/복조 방식은 수신기의 신호 검출/복조에 소모되는 전력과 이를 구현하기 위한 비용을 저감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 신호를 on/off 하는 OOK 변조는 기존의 OFDM 송신기를 재사용하여 수행될 수도 있다.
도 15의 좌측 그래프는 기존 무선 랜의 OFDM 송신기를 재사용하여 OOK 변조된 비트 값 1에 대한 1 심볼 구간(e.g., 4 usec) 동안의 정규화된 전력 크기(normalized amplitude)의 실수(real) 파트와 허수(imaginary) 파트를 도시한다. 비트 값 0에 대한 OOK 변조 결과는 전력 off 에 해당하므로, 도시를 생략한다.
도 15의 우측 그래프는 기존 무선 랜의 OFDM 송신기를 재사용하여 OOK 변조된 비트 값 1에 대한 주파수 도메인 상에서의 정규화된 PSD(power spectral density)를 나타낸다. 예컨대, 해당 대역에서 중심 4 MHz가 WUR을 위해서 사용될 수 있다. 도 15에서는 WUR이 4 MHz 대역폭으로 동작하는 것을 가정하였으나 이는 설명의 편의를 위함이며, 다른 크기의 주파수 대역폭이 사용될 수도 있다. 단, WUR는 PCR(e.g., 기존의 무선 랜)의 동작 대역폭 보다는 작은 대역폭으로 동작하는 것이 전력 저감을 위해서 바람직하다.
도 15에서는, 서브캐리어 폭(e.g., subcarrier spacing)이 312.5 kHz이고, OOK 펄스의 대역폭은 13개 서브캐리어들에 해당한다고 가정하였다. 13개 서브캐리어들은 앞서 언급된 바와 같이 약 4 MHz(i.e., 4.06 MHz = 13 * 312.5 kHz)에 해당한다.
기존 OFDM 송신기에서 IFFT(inverse fast Fourier transform)의 입력 시퀀스를 s= {13 subcarrier tone sequence}로 정의하고 해당 시퀀스 s에 대한 IFFT를 X t = IFFT(s)와 같이 수행한 뒤, 0.8 usec 길이의 CP(cyclic prefix)를 붙이면 약 4 us 심볼 길이가 된다.
WUR 패킷은 WUR 신호, WUR 프레임 또는 WUR PPDU로 지칭될 수도 있다. WUR 패킷은 브로드캐스트/멀티캐스트를 위한 패킷(e.g., WUR 비컨)이거나 유니캐스트를 위한 패킷(e.g., 특정 WUR STA의 WUR 모드를 종료시키고 깨우기 위한 패킷)일 수 있다.
도 16은 WURx(WUR receiver)의 구조를 예시한다. 도 16을 참조하면, WURx는 RF/아날로그 전단(RF/analog Front-end), 디지털 기저 대역 처리기 및 심플한 패킷 Parser를 포함할 수 있다. 도 16은 예시적인 구성이며, 본 발명의 WUR 수신기는 도 16에 한정되지 않는다.
이하에서, WUR 수신기를 갖는 WLAN STA을 간략히 WUR STA이라고 지칭한다. WUR STA은 간략히 STA으로 지칭될 수도 있다.
- OOK modulation with Manchester coding
본 발명의 일 실시예에 따르면, OOK 심볼 생성을 위하여 맨체스터 코딩이 사용될 수 있다. 맨체스터 코딩에 따르면 1-비트 정보는 2개의 하위(sub) 정보(또는 2개의 코딩된 비트들)를 통해서 지시된다. 예컨대, 1-비트 정보 '0'가 맨체스터 코딩을 거치면 2개의 하위 정보 비트들 '10'(i.e., On-Off)이 출력된다. 반대로, 1-비트 정보 '1'가 맨체스터 코딩을 거치면 2개의 하위 정보 비트들 '01'(i.e., Off-On)이 출력된다. 다만, 하위 정보 비트의 On-Off 순서는 실시예에 따라서 반전될 수도 있다.
이와 같은 맨체스터 코딩 방식에 기반하여 1 OOK 심볼을 생성하는 방법에 대해서 살펴본다. 설명의 편의상 1 OOK 심볼은 시간 도메인에서 3.2 us이고, 주파수 도메인에서 K개 서브캐리어들에 대응한다고, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
먼저, 맨체스터 코딩에 기반하여, 1-비트 정보 '0'를 위한 OOK 심볼을 생성하는 방안을 살펴보면, 1 OOK 심볼 길이는 (i) 첫 번째 하위 정보 비트 '1'을 위한 1.6 us와 (ii) 두 번째 하위 정보 비트 '0'을 위한 1.6 us로 구분될 수 있다.
(i) 첫 번째 하위 정보 비트 '1'에 해당하는 신호는, K개의 서브캐리어들 중에서 홀수 번째 서브캐리어들에 β를 맵핑하고, 짝수 번째 서브캐리어들에는 0을 맵핑한 뒤 IFFT를 수행하여 획득될 수 있다. 예컨대, 주파수 도메인 상에 2개 서브캐리어 간격으로 β를 맵핑하여 IFFT를 수행하는 경우 시간 도메인에서는 1.6 us의 주기적 신호가 2회 반복하여 나타나게 된다. 2회 반복되는 1.6 us의 주기적 신호 중 첫 번째 또는 두 번째 신호가 첫 번째 하위 정보 비트 '1'에 해당하는 신호로 사용될 수 있다. β는 전력 정규화 factor로서 예컨대, 1/sqrt(ceil(K/2))일 수 있다. 예컨대, 전체 64 서브캐리어들(i.e., 20 MHz 대역) 중 첫 번째 하위 정보 비트 '1'에 해당하는 신호 생성에 사용되는 연속된 K 서브캐리어들은 예컨대, [33-floor(K/2): 33+ceil(K/2)-1]과 같이 표현될 수 있다.
(ii) 두 번째 하위 정보 비트 '0'에 해당하는 신호는, K개의 서브캐리어들 에 0을 맵핑한 뒤 IFFT를 수행하여 획득될 수 있다. 예컨대, 전체 64 서브캐리어들(i.e., 20 MHz 대역) 중 두 번째 하위 정보 비트 '0'에 해당하는 신호 생성에 사용되는 연속된 K 서브캐리어들은 예컨대, [33-floor(K/2): 33+ceil(K/2)-1]과 같이 표현될 수 있다.
1-비트 정보 '1'를 위한 OOK 심볼은, 하위 정보 비트 '0'에 해당하는 신호 이후에 하위 정보 비트 '1'에 해당하는 신호를 배치함으로써 획득될 수 있다.
- Symbol Reduction
일 예로, WUR을 위한 1 심볼 길이는 3.2 us 보다 작게 설정될 수도 있다. 예컨대, 1 심볼이 1.6us, 0.8us 또는 0.4us의 정보 + CP로 설정될 수 있다.
(i) 0.8 us, 정보 비트 1: K개의 연속된 서브캐리어들 중에서 mod(서브캐리어 인덱스,4)=1을 만족하는 서브캐리어(i.e., 1, 5, 9,....)에는 β(e.g., power normalization factor)*1이 맵핑되고, 나머지 서브캐리어들은 nulling (e.g., 0이 맵핑)될 수 있다. β는 1/sqrt(ceil(K/4))일 수 있다. 이와 같이 4개 서브캐리어 간격으로 β*1이 맵핑될 수 있다. 주파수 도메인 상에서 4개 서브캐리어 간격으로 β*1을 맵핑하여 IFFT를 수행하면, 0.8us 길이의 신호들이 시간 도메인에서 반복되는데 이 신호들 중 하나가 정보 비트 1에 해당하는 신호로 사용될 수 있다.
(ii) 0.8 us, 정보 비트 0: K개의 서브캐리어들에 0를 맵핑하고 IFFT를 수행함으로써 시간 도메인 신호를 획득할 수 있으며, 이 중 하나의 0.8us 길이의 신호가 사용될 수 있다.
(iii) 0.4 us, 정보 비트 1: K개의 연속된 서브캐리어들 중에서 mod(서브캐리어 인덱스,8)=1을 만족하는 서브캐리어(i.e., 1, 9, 17....)에는 β(e.g., power normalization factor)*1이 맵핑되고, 나머지 서브캐리어들은 nulling (e.g., 0이 맵핑)될 수 있다. β는 1/sqrt(ceil(K/8))일 수 있다. 이와 같이 8개 서브캐리어 간격으로 β*1이 맵핑될 수 있다. 주파수 도메인 상에서 8개 서브캐리어 간격으로 β*1을 맵핑하여 IFFT를 수행하면, 0.4us 길이의 신호들이 시간 도메인에서 반복되는데 이 신호들 중 하나가 정보 비트 1에 해당하는 신호로 사용될 수 있다.
(iv) 0.4 us, 정보 비트 0: K개의 서브캐리어들에 0를 맵핑하고 IFFT를 수행함으로써 시간 도메인 신호를 획득할 수 있으며, 이 중 하나의 0.4us 길이의 신호가 사용될 수 있다.
WUR Preamble Construction based on Data rate
PCR을 깨우기 위한 WUR PPDU의 페이로드는 다양한 데이터 레이트들 중 하나를 통해 전송될 수 있다.
데이터 레이트에 따라서 1 심볼의 길이가 달라질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블을 다르게 구성함으로써 WUR 프리앰블을 통해서 WUR PPDU에 사용된 데이터 레이트가 지시될 수 있다. 일 예로, 낮은 데이터 레이트에 해당하는 심볼 길이를 통해 WUR 프리앰블을 구성하는 방법과 높은 데이터 레이트을 통해 WUR 프리앰블을 구성하는 구성하는 방법이 제안된다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU 포맷을 도시한다.
도 17을 참조하면 기존 PCR STA들이 WUR PPDU를 자신의 PPDU라고 잘못(false) 검출하는 것을 방지하기 위해서 WUR PPDU의 레거시(Legacy) 프리앰블 다음에 1 BPSK 심볼이 추가되며, WUR 파트는 더미(dummy) 심볼 다음부터 시작된다. WUR 프리앰블은 AGC(auto-gain control)/동기화를 위한 파트와 WUR PPDU 정보/검출을 위한 파트를 포함할 수 있다.
WUR PPDU에 대한 정보 및 WUR 신호 검출(detection)을 위한 정보는 기존의 WLAN의 프레임 포맷과 같이 SIG 필드를 통해 송신되거나 또는 시그니쳐(signature) 시퀀스를 통해 지시될 수 있다.
WUR 페이로드의 데이터 레이트는 62.5 kbps 또는 250kbps일 수 있다. 또한 2개의 데이터 레이트들 외에 다른 데이터 레이트, 예를 들어, 250kbps보다 큰 데이터 레이트도 고려될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 페이로드에 대해서 2개의 데이터 레이트들(i.e. 62.5kbps와 250kbps)을 가정하므로, 낮은 데이터 레이트는 62.5kbps를 의미하고, 높은 데이터 레이트는 250kbps를 의미할 수 있다. 다만, 본 발명은 2개의 데이터 레이트들(i.e. 62.5kbps와 250kbps)에 한정되지 않으며 다른 데이터 레이트도 적용될 수 있다.
WUR 페이로드에 적용되는 낮은 데이터 레이트가 62.5kbps (i.e., 1 symbol duration = 16us)이기 때문에 신뢰성 높은 WUR 프리앰블 전송을 위해서 WUR 프리앰블에도 62.5kbps 데이터 레이트를 지원하는 심볼을 사용되거나 또는 62.5kbps 데이터 레이트보다 낮은 데이터 레이트가 적용될 수 있다. 따라서, WUR 프리앰블은 62.5kbps 데이터 레이트를 지원하기 위한 심볼 (e.g., 16us 길이)들로 구성될 수 있다. 또는 62.5kbps 보다 더 낮은 데이터 레이트가 WUR 프리앰블에 사용되는 경우 WUR 프리앰블은 16us*n의 길이를 가지는 심볼들로 구성될 수 있다.
도 18은 데이터 레이트에 따른 WUR 프리앰블 구성의 일 예를 나타낸다.
도 18(a)은 WUR 프리앰블에 62.5kbps의 데이터 레이트가 사용된 경우를 나타내고, 도 18(b)은 WUR 프리앰블에 31.25kbps의 데이터 레이트가 사용된 경우를 나타내고, 도 18(c)은 WUR 프리앰블에 15.625kbps의 데이터 레이트가 사용된 경우를 나타낸다.
한편, 도 18에서 언급된 WUR 프리앰블의 데이터 레이트와 WUR 페이로드에 사용된 데이터 레이트와 독립적일 수 있다. 예컨대, WUR 프리앰블의 데이터 레이트는 62.5kbps/31.25kbps/15.625kbps이지만, WUR 페이로드의 데이터 레이트는 250kbps일 수도 있고 또는 62.5kbps일 수도 있다.
이와 같이 페이로드의 낮은 데이터 레이트를 이용하여 프리앰블을 구성하거나 또는 페이로드의 낮은 데이터 레이트보다 낮은 데이터 레이트를 이용하여 프리앰블을 구성하는 경우 WUR 프리앰블에서 1 심볼의 길이가 길어진다. 따라서, WUR 프리앰블에 길이 긴 동기 시퀀스가 사용되거나 또는 PPDU 관련 정보를 전송하기 위해 길이가 긴 시그니쳐 시퀀스가 사용되는 경우에 오버헤드가 커지는 단점이 있다. 예를 들어, 동기 시퀀스의 길이가 64 비트에 해당하고, 1 비트 송신에 1 심볼이 소요되며, WUR 프리앰블에 적용되는 데이터 레이트가 31.25kbps라면, 동기 시퀀스 송신에 2048(=64*32) us가 필요하므로 상대적으로 큰 오버헤드가 발생한다.
따라서 프리앰블의 오버헤드를 줄이기 위한 방법으로써 다음 Example 1~4와 같이 프리앰블이 구성될 수 있다.
- Example 1
일 예로, WUR PPDU의 페이로드에 낮은 데이터 레이트가 적용될 때의 1 심볼 길이를 기반으로 WUR 프리앰블의 전체 길이가 구성될 수 있다. 데이터 레이트 62.5kbps에 대하여 1 심볼 길이는 16us 이므로, WUR 프리앰블의 길이는 16us*m으로 구성될 수 있다. m은 1,2,3, … 등 다양한 정수 값을 가질 수 있다.
다른 일 예로, WUR PPDU의 페이로드에 높은 데이터 레이트가 적용될 때의 1 심볼 길이를 기반으로 WUR 프리앰블의 전체 길이가 구성될 수 있다. 데이터 레이트 250kbps에 대하여 1 심볼 길이는 4us 이므로, WUR 프리앰블의 길이는 4us*m으로 구성될 수 있다. m은 1,2,3, … 등 다양한 정수 값을 가질 수 있다.
m 값은 동기 시퀀스의 길이와 WUR 프리앰블을 통해서 시그널링되는 WUR PPDU 정보의 비트 수에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 32 비트의 시퀀스가 동기 시퀀스로 사용된다고 가정한다. 또한, WUR 프리앰블을 통해서 WUR PPDU 정보를 시그널링하기 위하여 SIG-필드 및/또는 시그니쳐 시퀀스가 사용될 수 있다.
낮은 데이터 레이트(e.g., 62.5kbps)를 가정할 때, WUR PPDU 정보 지시에 대한 성능 요구 사항 (e.g., 1% PER)을 만족하기 위해, SIG-필드/시그니쳐 시퀀스에 필요한 길이는 표 1 및 표 2와 같다.
표 1은 WUR PPDU 정보 지시가 1-비트인 경우를 나타낸다.
[표 1]
Figure PCTKR2018009829-appb-img-000001
표 1에서 1-비트의 WUR PPDU 정보 지시를 위해 SIG 필드가 사용될 경우, 62.5 kbps의 데이터 레이트로는 1% PER 성능이 만족되지 않으므로 더 낮은 데이터 레이트인 32.15kbps가 WUR 프리앰블에 적용되었다. 그 결과, 1-비트의 SIG 필드를 위해 32us이 필요하다.
한편, 1-비트의 WUR PPDU 정보 지시를 위해 시그니쳐 시퀀스가 사용될 경우, 총 2개의 시그니쳐 시퀀스들이 존재할 수 있다. 2개의 시그니쳐 시퀀스들은 각각 비트 값 0 및 1에 대응할 수 있다. 데이터 레이트 62.5kbps를 가정할 때 2개의 시그니쳐 시퀀스들 간의 구별에 대한 오차가 1% PER 미만으로 발생되도록 하기 위해서, 시그니쳐 시퀀스 길이는 3이 필요하다.
표 2는 WUR PPDU 정보 지시가 2-비트인 경우를 나타낸다.
[표 2]
Figure PCTKR2018009829-appb-img-000002
표 1과 마찬가지로 SIG 필드가 사용되는 경우 데이터 레이트 31.62 5kbps이 이용되므로, 1 심볼의 길이는 64us이다.
낮은 데이터 레이트 (e.g., 62.5kbps)의 심볼 길이(e.g., 16us)에 기초하여 프리앰블이 구성되는 경우, 전체 프리앰블의 길이는 동기 시퀀스 길이(e.g., 16us* 32) + WUR PPDU 정보의 시그널링 길이의 합으로 결정될 수 있다.
한편, 동기 시퀀스 및 시그니쳐 시퀀스가 사용되는 경우, 비트 수가 큰 시퀀스를 사용하거나 또는 Hamming distance가 큰 시퀀스를 사용하는 것이 성능 향상을 위해 유리할 수 있다.
따라서, 동일한 WUR 프리앰블 기간 동안에 비트 수가 큰 시퀀스를 사용하기 위해서 WUR 송신기는 250kbps 단위로 심볼을 구성하여, 전체 비트 수에 해당하는 시퀀스를 설정/전송할 수 있다. 다만 250kbps 단위의 심볼 구성은 하나의 예일뿐 프리앰블에 실리는 시퀀스(e.g., 동기 시퀀스/ PPDU 정보 지시)는 WUR PPDU의 다른 높은 데이터 레이트(e.g., 500kbps, 1Mbps 등)에 대한 심볼 구조를 이용하여 전송될 수도 있다.
이와 같이 WUR 프리앰블의 전체 기간은 낮은 데이터 레이트 기반으로 결정되고, WUR 프리앰블을 구성하는 1 심볼의 길이가 높은 데이터 레이트 기반으로 결정되면 WUR 프리앰블에 비트 수가 큰 시퀀스가 사용할 수 있고, 따라서 성능이 향상될 수 있다.
- Example 2
도 19는 Example 2에 따른 WUR 프리앰블 구조를 도시한다.
Example 1과는 다르게 프리앰블의 오버헤드를 줄이기 위해서 프리앰블에서의 1 심볼의 길이가 높은 데이터 레이트에 해당하는 심볼 길이로 설정될 수 있다. 이때, 프리앰블의 동기 및 지시를 위해서 사용되는 시퀀스의 비트 수는 낮은 데이터 레이트에서 사용되는 시퀀스의 비트 수와 동일할 수 있다.
예를 들어, 낮은 데이터 레이트에서 동기 시퀀스가 32-비트이고, PPDU 정보 지시를 위해 사용되는 시퀀스가 3-비트이고, WUR 프리앰블의 각 심볼은 높은 데이터 레이트의 심볼 구조를 따른다고 가정한다.
높은 데이터 레이트가 250kbps인경우에 프리앰블의 한 심볼은 4us 단위로 구성된다. 따라서, 프리앰블의 전체 길이는 32*4us + 3*4us = 140us 이다. 낮은 데이터 레이트의 심볼 단위로 WUR 프리앰블을 구성할 때 560 us(=32*16us+3*16us)가 소요되므로, 높은 데이터 레이트의 심볼 단위로 WUR 프리앰블을 구성하면 약 4배 정도 오버헤드가 저감될 수 있다.
한편, 높은 데이터 레이트는 250kbps(i.e., 4us)외에도 500kbps(i.e., 2us), 1Mbps(i.e., 1us)등이 고려될 수 있다.
- Example 3
도 20은 Example 3에 따른 WUR 프리앰블 구조를 도시한다.
Example 1과 Example 2에서 프리앰블 내에서는 각 심볼이 모두 동일한 심볼 단위로 구성된 것과는 다르게 Example 3에 따르면 프리앰블을 구성하는 각 파트 마다 다른 심볼 단위가 사용될 수 있다.
프리앰블을 구성하는 동기 파트와 PPDU 정보 지시 파트는 각각 다음과 같은 데이터 레이트의 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 낮은 데이터 레이트가 62.5kbps이고 높은 데이터 레이트가 250kbps라고 가정할 때, 상대적으로 긴 길이가 필요한 동기 파트에는 높은 데이터 레이트가 적용된 4us 심볼 구조가 사용되고, 신뢰성(reliability)이 중요한 정보 지시 파트에는 낮은 데이터 레이트가 적용된 16us 심볼 구조가 사용될 수 있다.
한편, 높은 데이터 레이트는 250kbps(i.e., 4us)외에도 500kbps(i.e., 2us), 1Mbps(i.e., 1us)등이 고려될 수 있다.
- Example 4
Example 3과 반대로 Example 4에 따르면 동기 시퀀스의 신뢰성을 고려하여 동기 파트에는 낮은 데이터 레이트(e.g., 62.5kbps, 16us 길이 심볼)이 적용되고, 정보 지시 파트에는 오버헤드를 최소화하기 위해서 높은 데이터 레이트(e.g., 500kbps 및 2us 길이 심볼 또는 1Mbps 및 1us 길이 심볼)가 적용될 수 있다.
높은 데이터 레이트가 사용될 경우에는 성능 저하를 방지하기 위하여 낮은 데이터 레이트가 사용될 경우 보다 큰 비트 수의 시퀀스가 사용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 WUR PPDU를 도시한다.
도 21을 참조하면, legacy PCR과 WUR의 공존(coexistence)을 위하여 WUR PPDU에는 L-Part가 WUR 파트 보다 먼저 위치하며, WUR 파트는 WUR-프리앰블과 WUR-body로 구성될 수 있다. WUR-Body는 WUR STA에 대한 데이터가 아닌 제어 정보를 포함한다. L-PART는 WUR 수신기가 아닌 3rd party STA을 위해 송신되는 것으로써, WUR 수신기는 L-part를 디코딩 하지 않을 수 있다. WUR 파트는 L-part가 전송되는 BW 내 가용 톤(tone)들 중 일부를 이용하여 협대역(narrow bandwidth)으로 전송될 수 있다(e.g., 4 MHz BW). WUR 파트의 가용 tone 의 수는 예를 들어, 11a의 OFDM numerology가 사용되는 경우 13이며, WUR ON symbol을 구성하기 위한 주파수 시퀀스의 길이는 각 가용 tone의 수와 같다.
WUR 수신기는 협대역을 통해 신호를 수신하기 때문에 WUR PPDU의 L-part를 디코딩 할 수 없다. WUR 수신기는 WUR 프리앰블 필드를 이용하여 동기화/WUR 패킷 검출과 같은 동작을 수행할 수 있다.
이하에서는 WUR PPDU에 대한 동기화, WUR PPDU 검출 및 WUR 페이로드의 데이터 레이트 지시를 위한 WUR 프리앰블에 대하여 제안한다.
- Example 5
Example 5에 따르면, 프리앰블을 구성하는 시퀀스 길이는 모든 데이터 레이트들에 대해서 동일하지만, 데이터 레이트에 따라 다른 시퀀스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 시퀀스는 길이 64, 128, 256을 가지는 시퀀스 (e.g., 의사-잡음 시퀀스, Golay 시퀀스, Maximum Length 시퀀스, 직교 시퀀스 또는 하다마드 시퀀스)로 구성될 수 있다.
프리앰블의 각 심볼은 OOK 변조를 통해서 전송되며, 1 심볼의 길이는 1/2/4us 일 수 있다.
WUR 프리앰블은 프리앰블 시퀀스의 길이와 symbol duration에 따라 아래 표 3과 같이 구성될 수 있다.
[표 3]
Figure PCTKR2018009829-appb-img-000003
데이터 레이트 마다 다른 시퀀스가 맵핑되고, WUR 송신기는 데이터 레이트에 따라서 결정된 시퀀스로 프리앰블을 구성하여 WUR PPDU를 전송할 수 있다.
WUR 수신기는 known 시퀀스와 수신한 시퀀스와의 상관(correlation)을 통하여 시간 동기화을 수행하며, 동시에 동기 추정시에 선택된 시퀀스를 통하여 WUR 페이로드의 데이터 레이트를 판별할 수 있다. 동기 추정시 선택된 시퀀스는 상관 결과가 최대 값을 나타내는 시퀀스일 수 있다.
예들 들어, 데이터 레이트의 수가 2/4개인 경우에 WUR 프리앰블을 구성하기 위한 WUR 프리앰블 시퀀스들의 개수는 2/4개 일 수 있다.
에러 정정(error correction)을 위해서 WUR 프리앰블 시퀀스들은 상호 간 일정한 Hamming distance를 가질 수 있다.
프리앰블에는 데이터 레이트에 해당하는 심볼 duration이 사용될 수 있다.
- Example 6
Example 6에 따르면 WUR 페이로드에 적용되는 데이터 레이트 별로 다른 길이의 WUR 프리앰블 시퀀스가 이용될 수도 있다.
높은 데이터 레이트가 적용되는 경우는 낮은 데이터 레이트가 적용되는 경우에 비하여 채널 상황이 좋은 환경인 것이 일반적이므로, 높은 데이터 레이트가 적용되는 경우에는 짧은 길이의 시퀀스(e.g., 적은 비트 수의 시퀀스)가 사용되며 반대로 낮은 데이터 레이트가 적용되는 경우는 긴 길이의 시퀀스(e.g., 큰 비트 수의 시퀀스)가 WUR 프리앰블에 사용될 수 있다.
(1) 모든 데이터 레이트들에 대해서 WUR 프리앰블의 길이를 동일하게 설정하는 방법
낮은 데이터 레이트가 사용되는 경우에 긴 길이 시퀀스(e.g., 큰 비트 수의 시퀀스)를 이용하기 위하여 동일한 프리앰블 길이 내에서 짧은 Duration의 심볼, 예를 들어, 1us/2us으로 구성된 심볼이 사용될 수 있다.
반대로 높은 데이터 레이트의 경우 채널 상황이 좋은 경우이므로 2/4us의 Duration의 심볼을 이용하여 프리앰블이 구성될 수 있으며, 낮은 데이터 레이트에 비해서 상대적으로 짧은 길이의 시퀀스(e.g., 큰 비트 수의 시퀀스)가 이용될 수 있다.
(2) 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 길이를 다르게 설정하는 방법
일 예로 모든 데이터 레이트들에 대하여 WUR 프리앰블에서 동일한 심볼 duration (e.g., 1/2/4us)이 이용될 수 있다. 단 데이터 레이트에 따라서 시퀀스의 길이가 다르게 설정됨으로써 프리앰블의 길이는 데이터 레이트에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 2개의 데이터 레이트들이 이용 가능할 때 높은 데이터 레이트(e.g., 250 kbps)를 위하여 길이 32/64/128 비트의 시퀀스가 사용될 수 있다. 낮은 데이터 레이트(e.g., 62.5 kbps)의 경우 상대적으로 긴 길이의 시퀀스, 예컨대, 길이 64/128/256 비트의 시퀀스가 사용될 수 있다.
한편, 오버헤드를 줄이기 위하여 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 기반하여 프리앰블이 설정될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 레이트가 500kbps인 경우에 2us 심볼 duration을 이용하여 프리앰블이 구성될 수 있다.
또는, 낮은 데이터 레이트를 위한 긴(long) 시퀀스와 높은 데이터 레이트를 위한 짧은(short) 시퀀스가 존재할 때, 짧은 시퀀스는 긴 시퀀스의 일부에 기초하여 생성/설정될 수 있다. 일 예로, WUR 송신기 및/또는 WUR 수신기는 낮은 데이터 레이트를 위한 긴 시퀀스를 설정한 다음에 높은 데이터 레이트를 위한 짧은 시퀀스는 긴 시퀀스의 일부분을 이용하여 구성할 수 있다.
예를 들어, 2개의 데이터 레이트들이 사용 가능하다고 가정하는 경우에 낮은 데이터 레이트를 위한 시퀀스의 길이가 128/256이면, 높은 데이터 레이트를 위한 짧은 시퀀스는 낮은 데이터 레이트의 긴 시퀀스의 좌측 절반(left half) 또는 우측 절반(right half)으로 구성될 수 있다. 예컨대 짧은 시퀀스의 길이는 긴 시퀀스의 길이를 데이터 레이트들의 수로 나눈 값 N으로써, 낮은 데이터 레이트를 위한 긴 시퀀스의 N MSBs/N LSBs/center N bits로부터 생성될 수 있다.
이와 같이 데이터 레이트에 따라서 시퀀스의 길이가 다르게 설정될 수 있다.
또는 이와 달리 데이터 레이트에 따라서 symbol duration도 다르게 설정될 수도 있다.
- Example 7
Example 7에 따르면 두 개의 프리앰블 시퀀스들에 기초하여 프리앰블이 구성되며, 데이터 레이트에 따라서 다른 프레임 포맷이 이용될 수 있다.
데이터 레이트 마다 시퀀스가 할당되고 이를 통해서 프리앰블이 구성되는 경우, 데이터 레이트들의 수에 비례하여 시퀀스들의 수가 늘어나게 된다. 따라서 WUR 수신기가 WUR PPDU 검출을 위한 블라인드 검출을 수행해야 하는 회수가 증가하고, 그 결과 전력 소모가 증가하게 된다.
따라서 이와 같은 문제점을 방지하기 위하여 다음과 같이 프리앰블 및 프레임 포맷이 설정될 수 있다.
프리앰블 시퀀스는 2개가 존재하며, 하나의 시퀀스는 최하위 데이터 레이트를 위해 사용되고, 다른 하나의 시퀀스는 최하위 시퀀스를 제외한 다른 모든 데이터 레이트를 위해 사용된다.
예를 들어, 3개의 데이터 레이트들 62.5kbps, 250kbps 및 500kbps 이 사용 가능할 경우, 시퀀스 1은 최하위 데이터 레이트인 62.5kbps를 지시하기 위해서 사용되며, 시퀀스 2는 나머지 2개의 데이터 레이트들 250kbps 및 500kbps를 지시하기 위해서 사용될 수 있다. 나머지 2개의 데이터 레이트들 중 WUR PPDU에 사용된 데이터 레이트를 지시하기 위하여 시그널링 파트가 시퀀스 2를 포함하는 프리앰블 다음에 위치할 수 있다. 여기서, 시그널링 파트는 SIG 필드 또는 시그니쳐 시퀀스로 일 수 있다.
도 22는 Example 7에 따른 WUR PPDU의 구조를 예시한다.
도 22의 (a)는 최하위 데이터 레이트가 적용되는 경우로써, 프레임 포맷은 WUR 프리앰블 + WUR 페이로드 형태로 설정된다.
도 22의 (b)는 최하위 데이터 레이트가 아닌 다른 데이터 레이트가 적용되는 경우로써, 프레임 포맷은 WUR 프리앰블 + 데이터 레이트 지시를 위한 시그널링 파트 (e.g., 시그니쳐 시퀀스 또는 SIG-필드) + WUR 페이로드 형태로 설정된다.
한편, 시퀀스 길이는 64/128/256일 수 있으며, symbol duration은 1/2/4us일 수 있다.
이와 같이 2개의 프레임 포맷들이 존재한다. 프레임 포맷 1의 프리앰블 시퀀스 1는 최하위 데이터 레이트를 나타내기 위해서 사용되며, 프레임 포맷 2의 프리앰블 시퀀스 2는 다른 데이터 레이트들 즉 높은 데이터 레이트들을 나타내기 위해서 사용된다.
프리앰블 시퀀스 1은 최하위 데이터 레이트 적용시 WUR PPDU에 대한 동기화 및 데이터 레이트 지시를 위해서 사용된다.
프리앰블 시퀀스 2는 높은 데이터 레이트들을 지시하기 위해서 사용되며 이때, 프리앰블 시퀀스 2는 2개 이상의 데이터 레이트들에 대한 지시를 위해서 2개 이상의 시퀀스 세트로 구성될 수도 있다. 예컨대, 높은 데이터 레이트 각각에 다른 시퀀스가 할당될 수도 있다. 예를 들어, 높은 데이터 레이트가 250kbps, 500kbps라 하면 이때 프리앰블 시퀀스 2는 250kbps를 위한 서브 시퀀스 1과 500kbps를 위한 서브 시퀀스 2로 구성될 수 있으며, 서브 시퀀스 1과 서브 시퀀스 2의 길이는 서로 동일할 수 있다.
데이터 레이트 마다 다른 프레임 포맷이 이용되는 경우, 각 프레임 포맷 별 프리앰블 시퀀스의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 만약 프레임 포맷 별로 프리앰블 시퀀스의 길이가 다르다면, 낮은 데이터 레이트에 대해서는 긴 길이의 시퀀스가 이용되고, 높은 데이터 레이트에 대해서는 짧은 길이의 시퀀스가 이용될 수 있다.
WUR 수신기는 프리앰블을 이용하여 WUR PPDU에 대한 시간 동기화를 수행하며 이때 검출한 프리앰블 시퀀스를 통해서 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 파악할 수 있다.
이상에서 언급된 프리앰블 시퀀스, 프리앰블을 구성하기 위한 시퀀스는 WUR 동기 시퀀스로 명명될 수 있으며, 또는 WUR 프레임을 구성하는 다른 필드/시퀀스로 명칭이 수정될 수도 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU 송수신 방법의 흐름을 도시한다.
도 23을 참조하면, 엑세스 포인트(AP)는 WUR PPDU의 페이로드에 적용될 데이터 레이트를 결정한다(2305). AP는 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 설정할 수 있다.
AP는 결정된 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스를 설정한다(2310). AP는, 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps일 경우 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스를 동기 시퀀스로 설정하고, 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 62.5 kbps일 경우 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스를 동기 시퀀스로 설정할 수 있다.
AP는 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이를 2 us로 설정할 수 있다.
페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인 경우 WUR 프리앰블의 길이는 64 us이고, 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps인 경우 WUR 프리앰블의 길이는 128 us일 수 있다.
길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스는 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스의 일부를 이용하여 획득 가능한 시퀀스일 수 있다. 제2 시퀀스의 일부는 제2 시퀀스의 좌측 절반(left half)이거나 또는 우측 절반(right half)일 수 있다.
STA은 WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신한다(2315).
STA은 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 동기화를 수행하고, 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득한다(2320). STA은, 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정할 수 있다. STA은 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이는 2 us라고 가정할 수 있다.
STA은 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 페이로드를 디코딩한다(2325). STA은 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 가정하고 페이로드를 디코딩 할 수 있다.
도 24는 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 24의 무선 장치(100)은 상술한 설명의 특정 STA, 그리고 무선 장치(850)은 상술한 설명의 AP에 대응할 수 있다.
STA (100)은 프로세서(110), 메모리(120), 송수신기(130)를 포함할 수 있고, AP (150)는 프로세서(160), 메모리(170) 및 송수신기(180)를 포함할 수 있다. 송수신기(130 및 180)은 무선 신호를 송신/수신하고, IEEE 802.11/3GPP 등의 물리적 계층에서 실행될 수 있다. 프로세서(110 및 160)은 물리 계층 및/또는 MAC 계층에서 실행되고, 송수신기(130 및 180)와 연결되어 있다.
프로세서(110 및 160) 및/또는 송수신기(130 및 180)는 특정 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(120 및 170)은 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 유닛을 포함할 수 있다. 일 실시 예가 소프트웨어에 의해 실행될 때, 상기 기술한 방법은 상기 기술된 기능을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로세스, 기능)로서 실행될 수 있다. 상기 모듈은 메모리(120, 170)에 저장될 수 있고, 프로세서(110, 160)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리(120, 170)는 상기 프로세스(110, 160)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있고, 잘 알려진 수단으로 상기 프로세스(110, 160)와 연결될 수 있다.
STA의 송수신기(130)은 송신기(미도시) 및 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. STA의 수신기는, 주 연결 라디오(e.g., IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax 등 무선 랜) 신호를 수신하기 위한 주 연결 라디오 수신기 및 WUR 신호를 수신하기 위한 WUR 수신기를 포함할 수 있다. STA의 송신기는, 주 연결 라디오 신호를 송신하기 위한 주 연결 라디오 송신기를 포함할 수 있다.
AP의 송수신기(180)은 송신기(미도시) 및 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. AP의 송신기는 OFDM 송신기에 해당할 수 있다. AP는 OFDM 송신기를 재사용하여 WUR 페이로드를 OOK 방식으로 송신할 수 있다. 예컨대, 앞서 설명된 바와 같이 AP는 OFDM 송신기를 통해 WUR 페이로드를 OOK 변조할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 상술한 설명으로부터 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 IEEE 802.11을 비롯한 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 랜(WLAN)에서 스테이션(STA)이 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 수신하는 방법에 있어서,
    WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신하는 단계;
    상기 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 상기 페이로드를 디코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 STA은, 상기 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 상기 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 상기 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이는 2 us라고 가정하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 64 us이고, 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 128 us인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스는 상기 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스의 일부를 이용하여 획득 가능한 시퀀스인, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 시퀀스의 일부는 상기 제2 시퀀스의 좌측 절반(left half)이거나 또는 우측 절반(right half)인, 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 상기 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 가정하고 상기 페이로드를 디코딩하는, 방법.
  7. 무선 랜(WLAN)에서 엑세스 포인트(AP)가 WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 송신하는 방법에 있어서,
    WUR PPDU의 페이로드에 적용될 데이터 레이트를 결정하는 단계;
    상기 결정된 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스를 설정하는 단계; 및
    상기 WUR 프리앰블 및 상기 페이로드를 포함하는 상기 WUR PPDU를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 AP는, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps일 경우 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하고, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 62.5 kbps일 경우 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 AP는 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 관계 없이 상기 WUR 프리앰블 내에서 1 심볼의 길이를 2 us로 설정하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 64 us이고, 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps인 경우 상기 WUR 프리앰블의 길이는 128 us인, 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스는 상기 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스의 일부를 이용하여 획득 가능한 시퀀스인, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 시퀀스의 일부는 상기 제2 시퀀스의 좌측 절반(left half)이거나 또는 우측 절반(right half)인, 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 AP는 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps인지 또는 62.5 kbps 인지에 따라서 상기 페이로드 내에서의 1 심볼의 길이를 다르게 설정하는, 방법.
  13. WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 수신하는 스테이션(STA)에 있어서,
    WUR 수신기; 및
    상기 WUR 수신기를 통해 WUR 프리앰블 및 페이로드를 포함하는 WUR PPDU를 수신하고, 상기 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스에 기초하여 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트에 대한 정보를 획득하고, 상기 데이터 레이트에 대한 정보에 기초하여 상기 페이로드를 디코딩하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 동기 시퀀스가 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 250 kbps라고 판정하고, 상기 동기 시퀀스가 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스인 경우 상기 페이로드에 적용된 데이터 레이트가 62.5 kbps라고 판정하는, 스테이션.
  14. WUR(wake-up radio) PPDU(physical layer protocol data unit)를 송신하는 엑세스 포인트(AP)에 있어서,
    송수신기; 및
    WUR PPDU의 페이로드에 적용될 데이터 레이트를 결정하고, 상기 결정된 데이터 레이트에 따라서 WUR 프리앰블의 동기 시퀀스를 설정하고, 상기 송수신기를 통해 상기 WUR 프리앰블 및 상기 페이로드를 포함하는 상기 WUR PPDU를 송신하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 250 kbps일 경우 길이 32-비트를 갖는 제1 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하고, 상기 페이로드에 적용되는 데이터 레이트가 62.5 kbps일 경우 길이 64-비트를 갖는 제2 시퀀스를 상기 동기 시퀀스로 설정하는, 엑세스 포인트.
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