多入力多出力無線ＬＡＮ環境でアンテナを選択してデータを送信する方法
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて、複数のアンテナから少なくとも１つのアンテナを選択して前記選択されたアンテナを介してステーションからアクセスポイントへデータフレームを送信する方法が提供される。多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて複数のステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法であって、前記アクセスポイントから第一のステーションの複数の送信アンテナのそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知し、前記感知されたチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つのアンテナを選択し、前記選択された少なくとも１つのアンテナを介して前記第一のステーションから前記アクセスポイントにデータフレームを送信すること、を含むことを特徴とするデータ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ（マイモ）：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）基盤の無線ＬＡＮシステム（ＷＬＡＮ）に関し、より詳細には、複数のアンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択してデータフレームを送信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｒｅａ＿ｎｅｔｗｏｒｋ）は、ケーブルを使用せずに無線で近距離通信網を構築する技術である。無線ＬＡＮは、有線ＬＡＮ特有の容易性と拡張性をそのまま維持しながらも、ＬＮＡの管理及び維持費用増加を防ぎ、ユーザにより便利なネットワーク接続環境を提供できるという特徴がある。
【０００３】
最近、ＰＤＡ（ｐｏｒｔａｂｌｅ＿ｄｉｇｉｔａｌ＿ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、ＰＭＰ（ｐｏｒｔａｂｌｅ＿ｍｅｄｉａ＿ｐｌａｙｅｒ）、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ＿ｐｅｒｓｏｎａｌ＿ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のような多様な種類の携帯用端末機がその使用範囲を拡大しており、このような携帯用端末機を用いたネットワーク接続機能に対するユーザの需要が増加するに伴い、無線ＬＡＮは魅力的な選択肢となっている。
【０００４】
無線ＬＡＮに関する代表的な標準としては、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ＿ｏｆ＿Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＿ａｎｄ＿Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＿Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１Ｗｉ−Ｆｉ規格がある。ＩＥＥＥ８０２．１１標準は、１９９７年に始めてリリース（ｒｅｌｅａｓｅ）されて以来、１１ｂ、１１ａ、１１ｇなどの改正を経た後、より高いパフォーマンスを支援するために、現在は１１ｎバージョンの標準化作業が進められている。
【０００５】
活発に標準化作業が進められているＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、物理層（ｐｈｙｓｉｃａｌ＿ｌａｙｅｒ）における高いデータ送信率を支援するために、多入力多出力（以下、「ＭＩＭＯ」とする）方式のシステム構成を採択している。ＭＩＭＯとは、送信端が複数の送信アンテナを介して複数の経路でデータを送信し、受信端も複数のアンテナを介してそれぞれの経路から受信した信号を用いてデータを検出することにより、データ送信率を向上させ、多重経路環境における干渉を取り除く技術である。
【０００６】
したがって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ環境のステーション（ＳＴＡ：ｓｔａｔｉｏｎ）とアクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ＿ｐｏｉｎｔ）はそれぞれ複数のアンテナを備え、このような構成により、既存のバージョンに比べて物理層においてより向上したデータ送信率を支援できるようになった。
【０００７】
大韓民国特許出願第１０−２００６−９７５３７号は、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムに関するものであり、図１は、この韓国出願で説明しているＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムの一般的な構成を簡略に示す図である。図１を参照すれば、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムは、一般的な無線ＬＡＮシステムと同様に、複数のステーション１１０、１２０と、複数のステーション１１０、１２０からデータを受信するアクセスポイント１３０とを含む。
【０００８】
一般的な無線ＬＡＮシステムとの差は、第１ステーション１１０、第２ステーション１２０がそれぞれ複数の送信アンテナ１１１及び１１２と、１２１及び１２２を備え、アクセスポイント１３０が複数の受信アンテナ１３１、１３２、１３３、１３４を備えるという点である。ステーション１１０、１２０は、複数の送信アンテナ１１１、１１２、１２１、１２２を介してそれぞれ異なる経路でデータを送信し、アクセスポイント１３０は、相違する経路を介して送信された信号を複数の受信アンテナ１３１、１３２、１３３、１３４を介してそれぞれ受信することができる。
【０００９】
ところが、図１とは異なり、各ステーションでアンテナの数が２つであり、アクセスポイントでもアンテナが２つである場合を仮定してみる。このような場合、各ステーションは、２つのアンテナを用いて自身のデータを送信する。アクセスポイントでも、２つのアンテナを用いて送信された各ステーションのデータを受信する。このとき、２つのステーションが同時にデータを送信すれば、同時にアクセスポイントに到着するデータストリームは４つとなり、アクセスポイントに存在する２つの受信アンテナでは４つのストリームを区別できずにデータの衝突（コリジョン）が生じることがある。このように、一般的な無線ＬＡＮシステムにおいて受信端のアンテナの数が送信端の独立的なデータストリームの数よりも少なければ、受信性能が急激に劣化するという問題が起こり得る。
【００１０】
従って、本発明では、複数のアンテナに対する選択的なダイバーシティ技術を適用し、データ送信スループットを向上させることができる新たな技術を提案する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した従来技術を改善するために案出されたものであって、ダイバーシティアンテナ技術を適用してデータ送信スループットを向上させることを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、データ送受信時にアンテナの数よりも少ない数のラジオ周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チェーンを使用して通信することにより、システム実現費用を低減させることを他の目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、ＭＩＭＯシステムのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ＿Ａｃｃｅｓｓ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ）層間で生じるデータ衝突を減少することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成し、上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明の一実施形態によれば、複数のステーションからアクセスポイントに対してデータを送信する方法が提供される。前記データ送信方法は、各ステーションで複数の送信アンテナに対するチャネルのチャネル状態を感知し、前記感知したチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナを選択し、前記選択された少なくとも１つの送信アンテナを介してデータフレームを前記アクセスポイントに送信することを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】多入力多出力無線ＬＡＮシステムの構成を簡略に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るステーション装置の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るデータ送受信方法を用いた多入力多出力無線ＬＡＮシステムにおけるデータの送受信方法について説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、それぞれのステーションは複数の送信アンテナを備え、データをアクセスポイントに送信するために備えられたアンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択することにより、データ衝突による性能低下を防ぐことができるようになる。
【００１８】
例えば、各ステーションはアンテナの数が２つであり、アクセスポイントもアンテナが２つである場合を仮定してみよう。すなわち、各ステーションが２つのアンテナの中の１つのみを用いてデータを送信した場合を考えてみよう。各ステーションは１つのアンテナを用いて自身のデータを送信し、アクセスポイントでは２つの受信アンテナを用いて送信されたデータを受信する。仮に、２つのステーションが同時にデータを送信すれば、２つのデータストリームが同時にアクセスポイントに到着する。アクセスポイントには独立したデータストリームの数より少なくない２つのアンテナがあるため、衝突が生じてもデータストリームを復旧できるようになる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法を示すフローチャートである。以下、図２を参照しながら、各ステップで実行される機能について詳述する。
【００２０】
まず、動作ステップＳ２１０において、ステーションは、アクセスポイントからステーションの複数の送信アンテナまでのチャネルのチャネル状態を感知する。
【００２１】
一例として、チャネル状態からチャネルのチャネル利得値（ｇａｉｎ）を計算することができる。無線チャネルの場合、多重経路フェーディング影響により、時間または地形によってチャネル利得値が変化するという特性があり、アンテナ毎のチャネル状況は互いに独立的であるといえる。このような状況において、送受信端で各アンテナのチャネル状況を追跡（ｔｒａｃｋ）してアンテナ毎のチャネル状況を認知していると仮定すれば、ステーションでは特定の通信時点においてチャネル利得値が優れたアンテナを選択して通信を始動することが好ましい。
【００２２】
チャネル状態を感知するためのさらに他の一例として、ステーションはアクセスポイントから受信したパイロット信号を用いてチャネル状態を感知することができる。特に、アップリンクとダウンリンクの特性が同一の、例えば時分割複信（ＴＤＤ）システムのようなレシプロカル通信システムにおいては、ステーションで受信した各アンテナ用のパイロット信号を用いてアップリンクで自身のデータを送信するとき、ステーションは、受信した各アンテナ用のパイロット信号を用いてアンテナを選択できる。これは無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムでも同じように適用することができる。
【００２３】
さらに他の一例として、アクセスポイントは、各ステーションでアンテナのチャネル状況を認知できるように、ビーコン信号（ｂｅａｃｏｎ＿ｓｉｇｎａｌ）を生成してステーションに送信することができる。一例として、各アンテナ用の直交または準直交するパイロット信号を生成して各ステーションに送信することもできる。
【００２４】
パイロット信号の送信の一例として、各アンテナ用のパイロット信号を各ビーコン信号に挿入する方式、各アンテナ用のパイロット信号をビーコン信号ごとに変えて各ビーコン信号に挿入する方式、ビーコン信号にパイロット信号を盛り込んで周期を調節してシグナリングオーバーヘッド（ｓｉｎｇａｌｌｉｎｇ＿ｏｖｅｒｈｅａｄ）を減らす方式の中の少なくとも１つ以上を用いることができる。このとき、各アンテナ用のパイロット信号は、直交符号、準直交符号、直交時間、および直交周波数などによって区別することができる。
【００２５】
次に、動作ステップＳ２２０において、感知されたチャネル状態により、複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択する。
【００２６】
一例として、各ステーションは、送信アンテナ毎のチャネル状態を識別し、チャネル状態が最も良好なアンテナを選択してもよい。
【００２７】
動作ステップＳ２３０において、ステーションは、選択されたアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信する。
【００２８】
各ステーションが自身の送信アンテナの中からチャネル状況が優れている少なくとも１つ以上のアンテナを選択してその選択したアンテナを介してデータを送信したとしても、衝突が生じた場合、各アクセスポイントは独立データストリームを区別し、データを識別することができる。
【００２９】
すなわち、ステーションの数が多くて衝突確率が高い場合にも、各ステーションは、順応して使用アンテナ数を調節できる
【００３０】
このように、本発明の一実施形態によれば、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて、送信側で使用可能な多数のアンテナの中から所定の数のアンテナを選択的に使用し、選択された所定の数のアンテナを介して送信するようにすることにより、ダイバーシティ結合（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ＿ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）技術の中から選択的ダイバーシティ（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ＿ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を実現することが可能となる。
【００３１】
チャネル状態を感知してアンテナを選択するためのアンテナスキャニング（ａｎｔｅｎｎａ ｓｃａｎｎｉｎｇ）のさらに他の一例として、チャネルに対する最大データ送信率を測定するステップを含むことができる。すなわち、各アンテナ用のチャネルのデータ送信率を自動的かつ反復的に変化させながら、例えば、データ送信率を上げたり下げたりしながら、各ステーションは、最大に上げることができるデータ送信率を測定し、最も高いデータ送信率を有する所定の数のアンテナを選択することができる。アンテナスキャニング処理を実行するか否かは対応するステーションに関連するチャネル状態及び送受信トラフィックがあるか否かに基づいて決定される。さらに、アンテナスキャニング処理が実行される時に、周期的に最大データ送信率を測定することもできる。チャネル状態が時間の経過につれて周期的測定に基づいて変化するなら、チャネル状態に基づいて異なる数のアンテナを選択することによって、性能を改善することが可能である。
【００３２】
本発明に係る他の実施形態によれば、ステーションによる挿入動作においては、選択された１つ又は複数のアンテナに対するアンテナ選択情報をデータフレームのヘッダー情報に挿入してアクセスポイントに送信するステップをさらに含んでもよい。すなわち、各ステーションが１つ又は複数のアンテナを選択した場合に、この選択情報をヘッダー情報に挿入して送信することにより、アクセスポイントがアンテナ選択に対する情報を受信することができる。
【００３３】
このように、本発明の実施形態によれば、スイッチングによるアンテナ選択により、ＯＦＤＭ変調部（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ_Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ_Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ＿ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：直交波周波数分割多重変調部）、デジタルプロセッシング部、レシーバなどのＲＦチェーンを、適切に共有でき、これによって、ハードウェア装置の構成を単純化することで製造単価を低減させることができる。
【００３４】
図２に係る実施形態では、各ステーションは自らチャネル状態を感知してアンテナを選択するが、本発明に係るさらに他の実施形態においては、アクセスポイントが、各ステーションにおけるアンテナ選択に影響を及ぼすこともある。
【００３５】
本発明のさらに他の実施形態によれば、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法は、ステーションの複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上の送信アンテナセットを選択するステップと、選択された１つ又は複数のアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信するステップをと含んでもよい。
【００３６】
ステーションが一つ以上の送信アンテナセット（ａｎｔｅｎｎａ＿ｓｅｔ）を選択する場合、アクセスポイントによって各ステーション用に決められた送信アンテナの数によって送信アンテナセットを選択してもよい。すなわち、アクセスポイントが各ステーションに送信するビーコン信号を用い、アクセスポイントが管掌する地域に存在する各ステーションで送信時に生成する独立的なデータストリームの最大値を調節できるようにする。ステーションでは、使用可能なアンテナの最大値が決められた後、選択された送信アンテナセットの１つ又は複数アンテナに対して時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Ｓｐａｃｅ＿Ｔｉｍｅ＿Ｂｌｏｃｋ＿Ｃｏｄｉｎｇ）、空間多重化（Ｓｐａｔｉａｌ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）などの技術を用いて周波数効率を向上させることができる。
【００３７】
アクセスポイントが各ステーションで用いることができるアンテナの数を決める場合、アクセスポイントとデータ通信のセッション（ｓｅｓｓｉｏｎ）を開いたステーションの数を用いることもできる。また別に、アクセスポイントは、各ステーションで使用されるアンテナの数を決定するために、複数のステーション間のデータフレーム衝突確率を用い、またはフレームエラー率ＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｒａｔｅ）を用いてもよい。
【００３８】
上述して説明したように、本発明の一実施形態においては、各ステーションでアンテナのチャネル状況を認知できるように、アクセスポイントはビーコン信号を生成してステーションに送信することができる。一例として、アクセスポイントに送信するビーコンの中で特定のビーコン（予め決められたビーコン）でのみパイロット信号を挿入することができる。このようなパイロット信号は、ステーションで使用可能なアンテナの数をアクセスポイントが決定するときにも用いることができる。
【００３９】
パイロット信号は、それ自体がシステムオーバーヘッドとなることがあるため、少しだけ挿入するほど性能側面において有利となる。従って、アクセスポイントは、送信するビーコンの中に挿入するパイロット信号の数を、各ステーションの数、各ステーションの移動速度、トラフィックロードあるいはこれらの要素の組み合わせに基づいて調節してもよい。例えば、各ユーザの動きがわずかで、ユーザの数も少ない場合には、一度決められたチャネル状況は顕著に変化しなくなる。しかしながら、移動速度やユーザの数が増加する場合、チャネル状況は著しく変化する。これによって、システムオーバーヘッドの抑制のために、チャネル状況を考慮して順応してパイロット信号を挿入することができる。
【００４０】
本発明のさらに他の実施形態によれば、各ステーションから受信した要求（ｒｅｑｕｅｓｔ）に基づいてビーコン信号に挿入するパイロット信号の数を決定してもよい。本発明に係るさらに他の実施形態によれば、送信アンテナセットを選択するステップにおいて、各ステーションは無作為に自身の複数の送信アンテナの中から所定の数のアンテナセットを選択してもよい。
【００４１】
ビーコンによって使用可能なアンテナの数が決まれば、各ステーションはその数に対応するアンテナセットを全アンテナの中から選択しなければならないが、その選択の基準例を以下に記載する。
【００４２】
第一に、シャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ）のチャネル容量（ｃａｐａｃｔｉｔｙ）に関する数式を用いて選択するアンテナセットの容量を計算し、その最大値に対応するアンテナセットを選択してもよい。
【００４３】
送受信アンテナがそれぞれ１つである場合、チャネル容量の数式は次のとおりとなる。
【数１】
【００４４】
ここで、Ｂはシステムの全体帯域幅、ＳＮＲは信号対雑音比を意味する。多数の送信アンテナ及び受信アンテナが存在するＭＩＭＯ環境におけるチャネル容量の数式は、次のとおりとなる。
【数２】
【００４５】
ここで、Ｉは恒等行列を意味し、ＨはＭＩＭＯチャネルを意味し、Ｋｘは送信端で各アンテナに割り当てられた電力の共分散行列を意味する。
【００４６】
さらにまた、各アンテナ用の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ＿ａｎｄ＿Ｎｏｉｓｅ＿Ｒａｔｉｏ）の最大値を有するアンテナセットを選択することができる。
【００４７】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を適用した物理層を定義している。多重経路チャネルにおけるゆがみを補正できる変調方式である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ＿Ａｃｃｅｓｓ）方式は、単一搬送波を用いた送信方式とは異なり、互いに直交性を有する多数の副搬送波を用いてデータを送信する。すなわち、ＯＦＤＭ方式は、データ変調に用いられる副搬送波の数だけ直並列変換を実行し、変換した各データを対応する副搬送波を用いて変調させることにより、データ送信速度をそのまま維持させながら各副搬送波におけるシンボル周期を副搬送波の数だけ長くすることができる。ＯＦＤＭ方式は、互いに直交性を有する副搬送波を用いるため、従来の周波数分割多重（ＦＤＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式に比べて帯域幅効率が良く、単一搬送波変調方式に比べて符号間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ＿Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減し又は最小化できる。
【００４８】
ここで、ＯＦＤＭを物理層として用いる場合のダイバーシティアンテナに対する本発明の一実施形態について述べる。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムは、複数の受信アンテナを備えたアクセスポイントと、複数の送信アンテナを介してアクセスポイントにデータを送信する複数のステーションとを含んでもよい。
【００５０】
無線ＬＡＮシステムは、ＯＦＤＭを物理層として用いてもよい。各ステーションはそれぞれのサブバンド用のアンテナを選択して選択したアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信してもよい。
【００５１】
すなわち、複数のアンテナの中から所定の数のアンテナを決める場合、各サブキャリア用または隣接するサブキャリアのセットに対応する各サブバンド用のアンテナを選択することができる。すなわち、特定のサブバンド用にアンテナを変更してデータを送信することができる。サブバンド用に選択されたアンテナを介して、ＳＴＢＣ、空間多重化、ビームフォーミングなどの送信技術に従ってデータを送信できる。
【００５２】
すべてのサブキャリアのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択することもできるが、周波数選択性フェーディング環境下では各サブバンド用又は各サブキャリア用にチャネル状況が著しく変化するため、各サブバンド用にアンテナを選択すれば追加的な利得が得られる効果を得ることができる。
【００５３】
また、各ステーションは、サブバンドのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択することもできる。すべてのサブキャリアのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択し、全体バンドに渡ってそのアンテナを用いることもできる。さらに、各ステーションは、各サブバンド用の使用可能な数のアンテナを無作為に選択することもできる。
【００５４】
本発明のさらに他の実施形態によれば、各ステーションが各サブバンド用又はサブキャリア用のチャネル状況を推定できるように、アクセスポイントは、ビーコン信号にパイロット信号を挿入することができる。パイロット信号は、各送信アンテナに対して直交または準直交しなければならないが、他のステーションから同時に送信したチャネル推定用パイロット信号とも直交または準直交しなければならない。こうすることにより、アクセスポイントでチャネル推定が正確になり、ＭＩＭＯ受信機が動作可能となる。
【００５５】
また、ステーションによってサブバンド用に選択されたアンテナのアクセスポイントを知らせるために、所定の信号方式を用いることができる。一例として、フレームヘッダーを用いてインデックスを追加する方式がある。ただし、各サブバンド用に用いられるアンテナが異なるため、インデックスがサブバンドの数だけ必要となる。このとき、各ステーションは、自身のすべてのアンテナに対するパイロット信号のアクセスポイントを知らせる。従って、データ送信には選択された少数のアンテナを用いるにもかかわらず、全てのアンテナの数と同じ数のチャネル推定用のパイロット信号を送信する必要がある。
【００５６】
図３は、本発明の一実施形態に係る多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムのためのステーション装置３００の内部構成を示すブロック図である。
【００５７】
ステーション装置３００は、チャネル状態感知部３１０と、アンテナ選択部３２０と、データフレーム送信部３３０とを含んでもよい。以下、各コンポーネントについて詳述する。
【００５８】
チャネル状態感知部３１０は、各ステーションの複数の送信アンテナのそれぞれに対するアクセスポイントからチャネルのチャネル状態を感知する。一例として、チャネル状態感知部３１０は、チャネル利得値を計算し、またはデータ送信率を測定することができる。さらに、チャネル状態感知部３１０は、アクセスポイント装置から受信したパイロット信号を用いてチャネル状態を感知することもできる。
【００５９】
アンテナ選択部３２０は、感知されたチャネル状態に基づき、複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択する。また、アンテナ選択部３２０は、アクセスポイントによって予め決められたアンテナの数に基づいてアンテナを選択することができる。さらに、アンテナの数を決定する場合、アンテナ選択部３２０は、アクセスポイントとデータ通信セッションを開いたステーションの数、または複数のステーション間のデータ衝突確率を使用することもできる。
【００６０】
データフレーム送信部３３０は、選択された一つ又は複数のアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信することができる。
【００６１】
以上、ステーション装置の構成について図３を参照しながら説明した。本ステーション装置３００には、図２を参照しながら多様な実施形態を用いて詳述した内容をそのまま適用することができるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００６２】
本発明の一実施形態に係るデータ送信方法は、ダイバーシティアンテナ技術に適用することでデータ処理量を改善することができる。
【００６３】
また、本発明の一実施形態によれば、ＲＦチェーンのハードウェア構造を単純化することにより、システム実現費用を低減できるようになる。
【００６４】
さらに、本発明の一実施形態によれば、ＭＩＭＯシステムのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層間で生じるデータ衝突を減少できるようになる。
【００６５】
上述したように、本発明のいくつかの実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。該当する技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ（マイモ）：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）基盤の無線ＬＡＮシステム（ＷＬＡＮ）に関し、より詳細には、複数のアンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択してデータフレームを送信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｒｅａ＿ｎｅｔｗｏｒｋ）は、ケーブルを使用せずに無線で近距離通信網を構築する技術である。無線ＬＡＮは、有線ＬＡＮ特有の容易性と拡張性をそのまま維持しながらも、ＬＮＡの管理及び維持費用増加を防ぎ、ユーザにより便利なネットワーク接続環境を提供できるという特徴がある。
【０００３】
最近、ＰＤＡ（ｐｏｒｔａｂｌｅ＿ｄｉｇｉｔａｌ＿ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、ＰＭＰ（ｐｏｒｔａｂｌｅ＿ｍｅｄｉａ＿ｐｌａｙｅｒ）、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ＿ｐｅｒｓｏｎａｌ＿ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のような多様な種類の携帯用端末機がその使用範囲を拡大しており、このような携帯用端末機を用いたネットワーク接続機能に対するユーザの需要が増加するに伴い、無線ＬＡＮは魅力的な選択肢となっている。
【０００４】
無線ＬＡＮに関する代表的な標準としては、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ＿ｏｆ＿Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＿ａｎｄ＿Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＿Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１Ｗｉ−Ｆｉ規格がある。ＩＥＥＥ８０２．１１標準は、１９９７年に始めてリリース（ｒｅｌｅａｓｅ）されて以来、１１ｂ、１１ａ、１１ｇなどの改正を経た後、より高いパフォーマンスを支援するために、現在は１１ｎバージョンの標準化作業が進められている。
【０００５】
活発に標準化作業が進められているＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、物理層（ｐｈｙｓｉｃａｌ＿ｌａｙｅｒ）における高いデータ送信率を支援するために、多入力多出力（以下、「ＭＩＭＯ」とする）方式のシステム構成を採択している。ＭＩＭＯとは、送信端が複数の送信アンテナを介して複数の経路でデータを送信し、受信端も複数のアンテナを介してそれぞれの経路から受信した信号を用いてデータを検出することにより、データ送信率を向上させ、多重経路環境における干渉を取り除く技術である。
【０００６】
したがって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ環境のステーション（ＳＴＡ：ｓｔａｔｉｏｎ）とアクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ＿ｐｏｉｎｔ）はそれぞれ複数のアンテナを備え、このような構成により、既存のバージョンに比べて物理層においてより向上したデータ送信率を支援できるようになった。
【０００７】
大韓民国特許出願第１０−２００６−９７５３７号は、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムに関するものであり、図１は、この韓国出願で説明しているＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムの一般的な構成を簡略に示す図である。図１を参照すれば、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムは、一般的な無線ＬＡＮシステムと同様に、複数のステーション１１０、１２０と、複数のステーション１１０、１２０からデータを受信するアクセスポイント１３０とを含む。
【０００８】
一般的な無線ＬＡＮシステムとの差は、第１ステーション１１０、第２ステーション１２０がそれぞれ複数の送信アンテナ１１１及び１１２と、１２１及び１２２を備え、アクセスポイント１３０が複数の受信アンテナ１３１、１３２、１３３、１３４を備えるという点である。ステーション１１０、１２０は、複数の送信アンテナ１１１、１１２、１２１、１２２を介してそれぞれ異なる経路でデータを送信し、アクセスポイント１３０は、相違する経路を介して送信された信号を複数の受信アンテナ１３１、１３２、１３３、１３４を介してそれぞれ受信することができる。
【０００９】
ところが、図１とは異なり、各ステーションでアンテナの数が２つであり、アクセスポイントでもアンテナが２つである場合を仮定してみる。このような場合、各ステーションは、２つのアンテナを用いて自身のデータを送信する。アクセスポイントでも、２つのアンテナを用いて送信された各ステーションのデータを受信する。このとき、２つのステーションが同時にデータを送信すれば、同時にアクセスポイントに到着するデータストリームは４つとなり、アクセスポイントに存在する２つの受信アンテナでは４つのストリームを区別できずにデータの衝突（コリジョン）が生じることがある。このように、一般的な無線ＬＡＮシステムにおいて受信端のアンテナの数が送信端の独立的なデータストリームの数よりも少なければ、受信性能が急激に劣化するという問題が起こり得る。
【００１０】
従って、本発明では、複数のアンテナに対する選択的なダイバーシティ技術を適用し、データ送信スループットを向上させることができる新たな技術を提案する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した従来技術を改善するために案出されたものであって、ダイバーシティアンテナ技術を適用してデータ送信スループットを向上させることを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、データ送受信時にアンテナの数よりも少ない数のラジオ周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チェーンを使用して通信することにより、システム実現費用を低減させることを他の目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、ＭＩＭＯシステムのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ＿Ａｃｃｅｓｓ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ）層間で生じるデータ衝突を減少することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成し、上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明の一実施形態によれば、複数のステーションからアクセスポイントに対してデータを送信する方法が提供される。前記データ送信方法は、各ステーションで複数の送信アンテナに対するチャネルのチャネル状態を感知し、前記感知したチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナを選択し、前記選択された少なくとも１つの送信アンテナを介してデータフレームを前記アクセスポイントに送信することを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】多入力多出力無線ＬＡＮシステムの構成を簡略に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るステーション装置の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るデータ送受信方法を用いた多入力多出力無線ＬＡＮシステムにおけるデータの送受信方法について説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、それぞれのステーションは複数の送信アンテナを備え、データをアクセスポイントに送信するために備えられたアンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択することにより、データ衝突による性能低下を防ぐことができるようになる。
【００１８】
例えば、各ステーションはアンテナの数が２つであり、アクセスポイントもアンテナが２つである場合を仮定してみよう。すなわち、各ステーションが２つのアンテナの中の１つのみを用いてデータを送信した場合を考えてみよう。各ステーションは１つのアンテナを用いて自身のデータを送信し、アクセスポイントでは２つの受信アンテナを用いて送信されたデータを受信する。仮に、２つのステーションが同時にデータを送信すれば、２つのデータストリームが同時にアクセスポイントに到着する。アクセスポイントには独立したデータストリームの数より少なくない２つのアンテナがあるため、衝突が生じてもデータストリームを復旧できるようになる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法を示すフローチャートである。以下、図２を参照しながら、各ステップで実行される機能について詳述する。
【００２０】
まず、動作ステップＳ２１０において、ステーションは、アクセスポイントからステーションの複数の送信アンテナまでのチャネルのチャネル状態を感知する。
【００２１】
一例として、チャネル状態からチャネルのチャネル利得値（ｇａｉｎ）を計算することができる。無線チャネルの場合、多重経路フェーディング影響により、時間または地形によってチャネル利得値が変化するという特性があり、アンテナ毎のチャネル状況は互いに独立的であるといえる。このような状況において、送受信端で各アンテナのチャネル状況を追跡（ｔｒａｃｋ）してアンテナ毎のチャネル状況を認知していると仮定すれば、ステーションでは特定の通信時点においてチャネル利得値が優れたアンテナを選択して通信を始動することが好ましい。
【００２２】
チャネル状態を感知するためのさらに他の一例として、ステーションはアクセスポイントから受信したパイロット信号を用いてチャネル状態を感知することができる。特に、アップリンクとダウンリンクの特性が同一の、例えば時分割複信（ＴＤＤ）システムのようなレシプロカル通信システムにおいては、ステーションで受信した各アンテナ用のパイロット信号を用いてアップリンクで自身のデータを送信するとき、ステーションは、受信した各アンテナ用のパイロット信号を用いてアンテナを選択できる。これは無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムでも同じように適用することができる。
【００２３】
さらに他の一例として、アクセスポイントは、各ステーションでアンテナのチャネル状況を認知できるように、ビーコン信号（ｂｅａｃｏｎ＿ｓｉｇｎａｌ）を生成してステーションに送信することができる。一例として、各アンテナ用の直交または準直交するパイロット信号を生成して各ステーションに送信することもできる。
【００２４】
パイロット信号の送信の一例として、各アンテナ用のパイロット信号を各ビーコン信号に挿入する方式、各アンテナ用のパイロット信号をビーコン信号ごとに変えて各ビーコン信号に挿入する方式、ビーコン信号にパイロット信号を盛り込んで周期を調節してシグナリングオーバーヘッド（ｓｉｎｇａｌｌｉｎｇ＿ｏｖｅｒｈｅａｄ）を減らす方式の中の少なくとも１つ以上を用いることができる。このとき、各アンテナ用のパイロット信号は、直交符号、準直交符号、直交時間、および直交周波数などによって区別することができる。
【００２５】
次に、動作ステップＳ２２０において、感知されたチャネル状態により、複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択する。
【００２６】
一例として、各ステーションは、送信アンテナ毎のチャネル状態を識別し、チャネル状態が最も良好なアンテナを選択してもよい。
【００２７】
動作ステップＳ２３０において、ステーションは、選択されたアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信する。
【００２８】
各ステーションが自身の送信アンテナの中からチャネル状況が優れている少なくとも１つ以上のアンテナを選択してその選択したアンテナを介してデータを送信したとしても、衝突が生じた場合、各アクセスポイントは独立データストリームを区別し、データを識別することができる。
【００２９】
すなわち、ステーションの数が多くて衝突確率が高い場合にも、各ステーションは、順応して使用アンテナ数を調節できる
【００３０】
このように、本発明の一実施形態によれば、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて、送信側で使用可能な多数のアンテナの中から所定の数のアンテナを選択的に使用し、選択された所定の数のアンテナを介して送信するようにすることにより、ダイバーシティ結合（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ＿ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）技術の中から選択的ダイバーシティ（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ＿ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を実現することが可能となる。
【００３１】
チャネル状態を感知してアンテナを選択するためのアンテナスキャニング（ａｎｔｅｎｎａ ｓｃａｎｎｉｎｇ）のさらに他の一例として、チャネルに対する最大データ送信率を測定するステップを含むことができる。すなわち、各アンテナ用のチャネルのデータ送信率を自動的かつ反復的に変化させながら、例えば、データ送信率を上げたり下げたりしながら、各ステーションは、最大に上げることができるデータ送信率を測定し、最も高いデータ送信率を有する所定の数のアンテナを選択することができる。アンテナスキャニング処理を実行するか否かは対応するステーションに関連するチャネル状態及び送受信トラフィックがあるか否かに基づいて決定される。さらに、アンテナスキャニング処理が実行される時に、周期的に最大データ送信率を測定することもできる。チャネル状態が時間の経過につれて周期的測定に基づいて変化するなら、チャネル状態に基づいて異なる数のアンテナを選択することによって、性能を改善することが可能である。
【００３２】
本発明に係る他の実施形態によれば、ステーションによる挿入動作においては、選択された１つ又は複数のアンテナに対するアンテナ選択情報をデータフレームのヘッダー情報に挿入してアクセスポイントに送信するステップをさらに含んでもよい。すなわち、各ステーションが１つ又は複数のアンテナを選択した場合に、この選択情報をヘッダー情報に挿入して送信することにより、アクセスポイントがアンテナ選択に対する情報を受信することができる。
【００３３】
このように、本発明の実施形態によれば、スイッチングによるアンテナ選択により、ＯＦＤＭ変調部（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ_Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ_Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ＿ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：直交波周波数分割多重変調部）、デジタルプロセッシング部、レシーバなどのＲＦチェーンを、適切に共有でき、これによって、ハードウェア装置の構成を単純化することで製造単価を低減させることができる。
【００３４】
図２に係る実施形態では、各ステーションは自らチャネル状態を感知してアンテナを選択するが、本発明に係るさらに他の実施形態においては、アクセスポイントが、各ステーションにおけるアンテナ選択に影響を及ぼすこともある。
【００３５】
本発明のさらに他の実施形態によれば、多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおけるステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法は、ステーションの複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上の送信アンテナセットを選択するステップと、選択された１つ又は複数のアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信するステップをと含んでもよい。
【００３６】
ステーションが一つ以上の送信アンテナセット（ａｎｔｅｎｎａ＿ｓｅｔ）を選択する場合、アクセスポイントによって各ステーション用に決められた送信アンテナの数によって送信アンテナセットを選択してもよい。すなわち、アクセスポイントが各ステーションに送信するビーコン信号を用い、アクセスポイントが管掌する地域に存在する各ステーションで送信時に生成する独立的なデータストリームの最大値を調節できるようにする。ステーションでは、使用可能なアンテナの最大値が決められた後、選択された送信アンテナセットの１つ又は複数アンテナに対して時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Ｓｐａｃｅ＿Ｔｉｍｅ＿Ｂｌｏｃｋ＿Ｃｏｄｉｎｇ）、空間多重化（Ｓｐａｔｉａｌ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）などの技術を用いて周波数効率を向上させることができる。
【００３７】
アクセスポイントが各ステーションで用いることができるアンテナの数を決める場合、アクセスポイントとデータ通信のセッション（ｓｅｓｓｉｏｎ）を開いたステーションの数を用いることもできる。また別に、アクセスポイントは、各ステーションで使用されるアンテナの数を決定するために、複数のステーション間のデータフレーム衝突確率を用い、またはフレームエラー率ＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｒａｔｅ）を用いてもよい。
【００３８】
上述して説明したように、本発明の一実施形態においては、各ステーションでアンテナのチャネル状況を認知できるように、アクセスポイントはビーコン信号を生成してステーションに送信することができる。一例として、アクセスポイントに送信するビーコンの中で特定のビーコン（予め決められたビーコン）でのみパイロット信号を挿入することができる。このようなパイロット信号は、ステーションで使用可能なアンテナの数をアクセスポイントが決定するときにも用いることができる。
【００３９】
パイロット信号は、それ自体がシステムオーバーヘッドとなることがあるため、少しだけ挿入するほど性能側面において有利となる。従って、アクセスポイントは、送信するビーコンの中に挿入するパイロット信号の数を、各ステーションの数、各ステーションの移動速度、トラフィックロードあるいはこれらの要素の組み合わせに基づいて調節してもよい。例えば、各ユーザの動きがわずかで、ユーザの数も少ない場合には、一度決められたチャネル状況は顕著に変化しなくなる。しかしながら、移動速度やユーザの数が増加する場合、チャネル状況は著しく変化する。これによって、システムオーバーヘッドの抑制のために、チャネル状況を考慮して順応してパイロット信号を挿入することができる。
【００４０】
本発明のさらに他の実施形態によれば、各ステーションから受信した要求（ｒｅｑｕｅｓｔ）に基づいてビーコン信号に挿入するパイロット信号の数を決定してもよい。本発明に係るさらに他の実施形態によれば、送信アンテナセットを選択するステップにおいて、各ステーションは無作為に自身の複数の送信アンテナの中から所定の数のアンテナセットを選択してもよい。
【００４１】
ビーコンによって使用可能なアンテナの数が決まれば、各ステーションはその数に対応するアンテナセットを全アンテナの中から選択しなければならないが、その選択の基準例を以下に記載する。
【００４２】
第一に、シャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ）のチャネル容量（ｃａｐａｃｔｉｔｙ）に関する数式を用いて選択するアンテナセットの容量を計算し、その最大値に対応するアンテナセットを選択してもよい。
【００４３】
送受信アンテナがそれぞれ１つである場合、チャネル容量の数式は次のとおりとなる。
【数１】
【００４４】
ここで、Ｂはシステムの全体帯域幅、ＳＮＲは信号対雑音比を意味する。多数の送信アンテナ及び受信アンテナが存在するＭＩＭＯ環境におけるチャネル容量の数式は、次のとおりとなる。
【数２】
【００４５】
ここで、Ｉは恒等行列を意味し、ＨはＭＩＭＯチャネルを意味し、Ｋｘは送信端で各アンテナに割り当てられた電力の共分散行列を意味する。
【００４６】
さらにまた、各アンテナ用の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ＿ａｎｄ＿Ｎｏｉｓｅ＿Ｒａｔｉｏ）の最大値を有するアンテナセットを選択することができる。
【００４７】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を適用した物理層を定義している。多重経路チャネルにおけるゆがみを補正できる変調方式である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ＿Ａｃｃｅｓｓ）方式は、単一搬送波を用いた送信方式とは異なり、互いに直交性を有する多数の副搬送波を用いてデータを送信する。すなわち、ＯＦＤＭ方式は、データ変調に用いられる副搬送波の数だけ直並列変換を実行し、変換した各データを対応する副搬送波を用いて変調させることにより、データ送信速度をそのまま維持させながら各副搬送波におけるシンボル周期を副搬送波の数だけ長くすることができる。ＯＦＤＭ方式は、互いに直交性を有する副搬送波を用いるため、従来の周波数分割多重（ＦＤＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式に比べて帯域幅効率が良く、単一搬送波変調方式に比べて符号間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ＿Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減し又は最小化できる。
【００４８】
ここで、ＯＦＤＭを物理層として用いる場合のダイバーシティアンテナに対する本発明の一実施形態について述べる。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、ＭＩＭＯ基盤の無線ＬＡＮシステムは、複数の受信アンテナを備えたアクセスポイントと、複数の送信アンテナを介してアクセスポイントにデータを送信する複数のステーションとを含んでもよい。
【００５０】
無線ＬＡＮシステムは、ＯＦＤＭを物理層として用いてもよい。各ステーションはそれぞれのサブバンド用のアンテナを選択して選択したアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信してもよい。
【００５１】
すなわち、複数のアンテナの中から所定の数のアンテナを決める場合、各サブキャリア用または隣接するサブキャリアのセットに対応する各サブバンド用のアンテナを選択することができる。すなわち、特定のサブバンド用にアンテナを変更してデータを送信することができる。サブバンド用に選択されたアンテナを介して、ＳＴＢＣ、空間多重化、ビームフォーミングなどの送信技術に従ってデータを送信できる。
【００５２】
すべてのサブキャリアのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択することもできるが、周波数選択性フェーディング環境下では各サブバンド用又は各サブキャリア用にチャネル状況が著しく変化するため、各サブバンド用にアンテナを選択すれば追加的な利得が得られる効果を得ることができる。
【００５３】
また、各ステーションは、サブバンドのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択することもできる。すべてのサブキャリアのチャネル利得値の平均値を基準としてアンテナを選択し、全体バンドに渡ってそのアンテナを用いることもできる。さらに、各ステーションは、各サブバンド用の使用可能な数のアンテナを無作為に選択することもできる。
【００５４】
本発明のさらに他の実施形態によれば、各ステーションが各サブバンド用又はサブキャリア用のチャネル状況を推定できるように、アクセスポイントは、ビーコン信号にパイロット信号を挿入することができる。パイロット信号は、各送信アンテナに対して直交または準直交しなければならないが、他のステーションから同時に送信したチャネル推定用パイロット信号とも直交または準直交しなければならない。こうすることにより、アクセスポイントでチャネル推定が正確になり、ＭＩＭＯ受信機が動作可能となる。
【００５５】
また、ステーションによってサブバンド用に選択されたアンテナのアクセスポイントを知らせるために、所定の信号方式を用いることができる。一例として、フレームヘッダーを用いてインデックスを追加する方式がある。ただし、各サブバンド用に用いられるアンテナが異なるため、インデックスがサブバンドの数だけ必要となる。このとき、各ステーションは、自身のすべてのアンテナに対するパイロット信号のアクセスポイントを知らせる。従って、データ送信には選択された少数のアンテナを用いるにもかかわらず、全てのアンテナの数と同じ数のチャネル推定用のパイロット信号を送信する必要がある。
【００５６】
図３は、本発明の一実施形態に係る多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムのためのステーション装置３００の内部構成を示すブロック図である。
【００５７】
ステーション装置３００は、チャネル状態感知部３１０と、アンテナ選択部３２０と、データフレーム送信部３３０とを含んでもよい。以下、各コンポーネントについて詳述する。
【００５８】
チャネル状態感知部３１０は、各ステーションの複数の送信アンテナのそれぞれに対するアクセスポイントからチャネルのチャネル状態を感知する。一例として、チャネル状態感知部３１０は、チャネル利得値を計算し、またはデータ送信率を測定することができる。さらに、チャネル状態感知部３１０は、アクセスポイント装置から受信したパイロット信号を用いてチャネル状態を感知することもできる。
【００５９】
アンテナ選択部３２０は、感知されたチャネル状態に基づき、複数の送信アンテナの中から少なくとも１つ以上のアンテナを選択する。また、アンテナ選択部３２０は、アクセスポイントによって予め決められたアンテナの数に基づいてアンテナを選択することができる。さらに、アンテナの数を決定する場合、アンテナ選択部３２０は、アクセスポイントとデータ通信セッションを開いたステーションの数、または複数のステーション間のデータ衝突確率を使用することもできる。
【００６０】
データフレーム送信部３３０は、選択された一つ又は複数のアンテナを介してデータフレームをアクセスポイントに送信することができる。
【００６１】
以上、ステーション装置の構成について図３を参照しながら説明した。本ステーション装置３００には、図２を参照しながら多様な実施形態を用いて詳述した内容をそのまま適用することができるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００６２】
本発明の一実施形態に係るデータ送信方法は、ダイバーシティアンテナ技術に適用することでデータ処理量を改善することができる。
【００６３】
また、本発明の一実施形態によれば、ＲＦチェーンのハードウェア構造を単純化することにより、システム実現費用を低減できるようになる。
【００６４】
さらに、本発明の一実施形態によれば、ＭＩＭＯシステムのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層間で生じるデータ衝突を減少できるようになる。
【００６５】
上述したように、本発明のいくつかの実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。該当する技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて複数のステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法であって、
前記アクセスポイントから第一のステーションの複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知し、
前記感知されたチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つのアンテナを選択し、
前記選択された少なくとも１つのアンテナを介して前記第一のステーションから前記アクセスポイントにデータフレームを送信すること、
を含むことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項２】
前記選択された少なくとも１つの送信アンテナに関するアンテナ選択情報を前記データフレームのヘッダー情報に挿入すること、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記チャネルのチャネル利得値を計算することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項４】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記アクセスポイントから受信されたパイロット信号を用いて前記チャネル状態を感知することを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項５】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記チャネルに対する最大データ送信率を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項６】
前記最大データ送信率を測定することは、前記ステーションが前記チャネルに対するデータ送信率を繰り返し変化させながら測定することを特徴とする請求項５に記載のデータ送信方法。
【請求項７】
前記最大データ送信率は、周期的に測定されることを特徴とする請求項５に記載のデータ送信方法。
【請求項８】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて複数のステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法であって、
第一のステーションの複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナセットを選択し、
前記選択された少なくとも１つのアンテナを介して前記第一のステーションから前記アクセスポイントにデータフレームを送信すること、
を含むことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、前記アクセスポイントによって前記複数のステーション別に決められた送信アンテナの数によって選択されることを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１０】
前記送信アンテナの数は、前記アクセスポイントとデータ通信セッションを開いたステーションの数によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１１】
前記送信アンテナの数は、複数のステーション間のデータ衝突確率によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１２】
前記送信アンテナの数は、フレームエラー率によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、前記複数の送信アンテナの最大チャネル容量を有することを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、無作為に選択されることを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１５】
前記データ送信方法は、
パイロット信号が挿入されたビーコン信号を生成し、
前記生成されたビーコン信号を前記アクセスポイントから前記複数のステーションのそれぞれに送信すること、
をさらに含み、
前記アクセスポイントは、各ステーションの数、移動速度、およびトラフィックロードの少なくとも１つによって前記ビーコン信号に挿入される前記パイロット信号の数を調節することを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１６】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムであって、
複数の受信アンテナを備えたアクセスポイントと、
前記アクセスポイントにデータを送信する複数の送信アンテナを備えた複数のステーションと、
を含み、
前記多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムは、直交周波数分割多重方式を物理層として用い、
前記各ステーションは、サブキャリアの集合であるサブバンド別に少なくとも１つの送信アンテナを選択してデータフレームを前記アクセスポイントに送信することを特徴とする多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１７】
前記アクセスポイントは、パイロット信号を前記各ステーションに送信し、前記各ステーションは各サブキャリア別にチャネル状況を推定することを特徴とする請求項１６に記載の多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１８】
前記各ステーションは、前記サブバンドのチャネル利得値の平均値によって少なくとも１つの送信アンテナを選択することを特徴とする請求項１６に記載の多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１９】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムのためのステーション装置であって、
アクセスポイントからステーションの複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知するチャネル状態感知部と、
前記感知されたチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナを選択するアンテナ選択部と、
前記選択された少なくとも１つの送信アンテナを介してデータフレームを前記アクセスポイントに送信するデータフレーム送信部と、
を備えることを特徴とするステーション装置
【請求項１】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて複数のステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法であって、
前記アクセスポイントから第一のステーションの複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知し、
前記感知されたチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つのアンテナを選択し、
前記選択された少なくとも１つのアンテナを介して前記第一のステーションから前記アクセスポイントにデータフレームを送信すること、
を含むことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項２】
前記選択された少なくとも１つの送信アンテナに関するアンテナ選択情報を前記データフレームのヘッダー情報に挿入すること、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記チャネルのチャネル利得値を計算することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項４】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記アクセスポイントから受信されたパイロット信号を用いて前記チャネル状態を感知することを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項５】
前記複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知することは、前記チャネルに対する最大データ送信率を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項６】
前記最大データ送信率を測定することは、前記ステーションが前記チャネルに対するデータ送信率を繰り返し変化させながら測定することを特徴とする請求項５に記載のデータ送信方法。
【請求項７】
前記最大データ送信率は、周期的に測定されることを特徴とする請求項５に記載のデータ送信方法。
【請求項８】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムにおいて複数のステーションからアクセスポイントにデータを送信する方法であって、
第一のステーションの複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナセットを選択し、
前記選択された少なくとも１つのアンテナを介して前記第一のステーションから前記アクセスポイントにデータフレームを送信すること、
を含むことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、前記アクセスポイントによって前記複数のステーション別に決められた送信アンテナの数によって選択されることを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１０】
前記送信アンテナの数は、前記アクセスポイントとデータ通信セッションを開いたステーションの数によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１１】
前記送信アンテナの数は、複数のステーション間のデータ衝突確率によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１２】
前記送信アンテナの数は、フレームエラー率によって決められることを特徴とする請求項９に記載のデータ送信方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、前記複数の送信アンテナの最大チャネル容量を有することを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの送信アンテナセットは、無作為に選択されることを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１５】
前記データ送信方法は、
パイロット信号が挿入されたビーコン信号を生成し、
前記生成されたビーコン信号を前記アクセスポイントから前記複数のステーションのそれぞれに送信すること、
をさらに含み、
前記アクセスポイントは、各ステーションの数、移動速度、およびトラフィックロードの少なくとも１つによって前記ビーコン信号に挿入される前記パイロット信号の数を調節することを特徴とする請求項８に記載のデータ送信方法。
【請求項１６】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムであって、
複数の受信アンテナを備えたアクセスポイントと、
前記アクセスポイントにデータを送信する複数の送信アンテナを備えた複数のステーションと、
を含み、
前記多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムは、直交周波数分割多重方式を物理層として用い、
前記各ステーションは、サブキャリアの集合であるサブバンド別に少なくとも１つの送信アンテナを選択してデータフレームを前記アクセスポイントに送信することを特徴とする多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１７】
前記アクセスポイントは、パイロット信号を前記各ステーションに送信し、前記各ステーションは各サブキャリア別にチャネル状況を推定することを特徴とする請求項１６に記載の多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１８】
前記各ステーションは、前記サブバンドのチャネル利得値の平均値によって少なくとも１つの送信アンテナを選択することを特徴とする請求項１６に記載の多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステム。
【請求項１９】
多入力多出力基盤の無線ＬＡＮシステムのためのステーション装置であって、
アクセスポイントからステーションの複数の送信アンテナそれぞれへのチャネルのチャネル状態を感知するチャネル状態感知部と、
前記感知されたチャネル状態により、前記複数の送信アンテナの中から少なくとも１つの送信アンテナを選択するアンテナ選択部と、
前記選択された少なくとも１つの送信アンテナを介してデータフレームを前記アクセスポイントに送信するデータフレーム送信部と、
を備えることを特徴とするステーション装置
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１０−５２７１９５（Ｐ２０１０−５２７１９５Ａ）
【公表日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０７３３０（Ｐ２０１０−５０７３３０）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／００２６０６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４０２１６
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０５４６３１０２）パンテック カンパニー リミテッド (89)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／００２６０６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４０２１６
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０５４６３１０２）パンテック カンパニー リミテッド (89)
【Ｆターム（参考）】
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