使用方向性傳輸的長范圍設備發(fā)現的制作方法
【專利說明】使用方向性傳輸的長范圍設備發(fā)現
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年2月7日提交的美國臨時申請?zhí)朜o. 61/762, 127以及2013年 9月6日提交的美國臨時申請?zhí)朜o.61/874, 800的權益，所述申請的內容作為引用結合于 此。
【背景技術】
[0003] 毫米波（mmW)頻段提供了巨大量的頻譜。在美國，60GHz未許可頻譜包含大約7GHz 范圍（這一范圍根據國家不同而改變）并且更多的頻譜可能作為許可、容易許可或未許可 頻譜而變得潛在可用。為了關閉用于mmW應用的鏈路預算，高方向性天線被需要并且正變 得可實現（例如無線HD設備）。諸如在_W波段的較高頻率有可能允許更大的空間復用； 在較低頻率處減弱并且有效地不可能低于6GHz的協同效應。此外，用于毫米波通信的較高 增益天線具有更大的方向性，這可以減少由非意向接收機看到的干擾。在_W頻率，大載波 帶寬（BW)可以用比較低的小數（fractional)BW實現。這可以使得單個無線電解決方案能 夠解決大量頻譜。利用_W頻率也可以通過使用高方向性天線和通過交換功率帶寬（香農 定律）導致更低的功耗。
[0004] mmW載波具有近光學屬性，高穿透損耗、高反射損耗和很少衍射；導致視線（LOS) 線為主的覆蓋范圍。毫米波頻率也受到了許多傳播挑戰(zhàn)，包括針對60GHz波段的高氧吸收。
[0005] 使用60GHz波段的IEEE802.Ilad標準承受設備發(fā)現范圍比其關聯的通信范圍 短。換句話說，IEEE802.Ila設備能夠通過該標準在比它們能夠通過該標準發(fā)現彼此的距 離更遠的距離進行通信。這種有限的設備發(fā)現范圍是由于準全向的（并因此低增益）天線 方向圖（pattern)，具有該天線方向圖的設備尋求成為網絡中的新節(jié)點，包括站（STA)，掃 描信標傳輸。雖然802.Ilad的接入點（AP)傳送具有扇區(qū)化（即方向性，高增益）天線方 向圖的信標，組合的天線增益比在遵循相互波束精化的數據通信期間使用的更小。
[0006] IEEE802.Ilad標準的其他限制由信標消息的傳輸導致，所述信標消息在不同方向 本質上相同，不同的只是扇區(qū)標識和時間戳值。這些信標消息中的每一個包括用于每個信 標中的所有關聯的STA的信道預留調度。這個長消息在每個扇區(qū)被重復而不管STA的相對 位置。IEEE802.Ilad標準的另一個限制是在標準下的所有通信被限制在mmW信道。

【發(fā)明內容】

[0007] 描述了用于利用方向性傳輸的長范圍設備發(fā)現的若干程序。這包括發(fā)現信標和發(fā) 現信標響應的方向性接收，使用全向波段傳輸來輔助瞄準方向性天線，使用單獨的發(fā)現和 調度信標，以及使用方向性天線用于信標接收和響應傳輸，其中所述發(fā)現信標僅包括用于 設備發(fā)現所必需的那些信息元素。所述發(fā)現信標可以包括更魯棒的編碼以增加發(fā)現范圍， 或者可以使用更窄的信道傳送以提高信噪比。將明確的是這些程序可以被單獨使用或適當 地組合使用。
【附圖說明】
[0008] 從以下描述中可以更詳細地理解本發(fā)明，這些描述是以實例方式給出的，并且可 以結合附圖加以理解，其中：
[0009]圖IA為可以在其中實現一個或多個所公開的實施方式的示例通信系統的系統 圖；
[0010] 圖IB為示例無線發(fā)射/接收單元（WTRU)的系統圖，其中所述WTRU可以在如圖IA 所示的通信系統中使用；
[0011] 圖IC為示例無線電接入網絡和示例核心網絡的系統圖，其中所述示例核心網絡 可以在如圖IA所示的通信系統中使用；
[0012] 圖2描述了IEEE802.Ilad設備發(fā)現程序；
[0013] 圖3描述了配對的信標傳輸和響應時隙；
[0014] 圖4描述了用于配對的信標傳輸和響應時隙的幀結構；
[0015] 圖5描述了未配對的信標傳輸和響應時隙；
[0016] 圖6描述了用于未配對的信標傳輸和響應時隙的幀結構；
[0017] 圖7A-7D描述了響應方使用可變響應方波束帶寬發(fā)現的示例波束方向圖；
[0018] 圖8A-8B描述了根據STA/響應方位置信息的信標傳輸聚焦；
[0019] 圖9A-9E描述了用于傳輸聚焦的幀結構和波束配置；
[0020] 圖10描述了當前802.Ilad信標和所提出的發(fā)現和調度信標的內容；
[0021] 圖11描述了當前802.Ilad信標和所提出的發(fā)現信標的格式；
[0022] 圖12描述了方向性網格網絡設備發(fā)現程序；
[0023] 圖13描述了用于處理設備發(fā)現差錯條件的消息序列；
[0024] 圖14描述了用于處理另一設備發(fā)現差錯條件的消息序列；
[0025] 圖15A和15B描述了用于處理另一設備發(fā)現差錯條件的消息序列；
[0026] 圖16為描述在發(fā)起網格節(jié)點處的示例設備發(fā)現階段的流程圖；以及
[0027] 圖17為描述在響應新節(jié)點處的示例設備發(fā)現階段的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 圖IA為可以在其中實施一個或者多個所公開實施方式的示例通信系統100的 圖例。通信系統1〇〇可以是將諸如語音、數據、視頻、消息、廣播等之類的內容提供給多個 無線用戶的多接入系統。通信系統100可以通過系統資源（包括無線帶寬）的共享使得 多個無線用戶能夠訪問這些內容。例如，通信系統100可以使用一個或多個信道接入方 法，例如碼分多址（CDM)、時分多址（TDM)、頻分多址（FDM)、正交FDM(OFDM)、單載波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0029]如圖IA所示，通信系統100可以包括無線發(fā)射/接收單元（WTRU) 102a，102b， 102c，102d、無線電接入網絡（RAN) 104、核心網絡106、公共交換電話網（PSTN) 108、因特網 110和其他網絡112,但可以理解的是所公開的實施方式涵蓋任意數量的WTRU、基站、網絡 和/或網絡元件。WTRU102a，102b，102c，102d中的每一個可以是被配置成在無線通信中操 作和/或通信的任何類型的裝置。作為示例，WTRU102a，102b，102c，102d可以被配置成發(fā) 送和/或接收無線信號，并且可以包括用戶設備（UE)、移動站、固定或移動用戶單元、尋呼 機、蜂窩電話、個人數字助理（PDA)、智能電話、便攜式電腦、上網本、個人計算機、無線傳感 器、消費電子產品等等。
[0030] 通信系統100還可以包括基站114a和基站114b?；?14a，114b中的每一個可 以是被配置成與WTRU102a，102b，102c，102d中的至少一者無線交互，以便于接入一個或 多個通信網絡（例如核心網絡106、因特網110和/或網絡112)的任何類型的裝置。例如， 基站114a，114b可以是基站收發(fā)信站（BTS)、節(jié)點B、e節(jié)點B、家用節(jié)點B、家用e節(jié)點B、站 點控制器、接入點（AP)、無線路由器以及類似裝置。盡管基站114a，114b每個均被描述為單 個元件，但是可以理解的是基站114a，114b可以包括任何數量的互聯基站和/或網絡元件。
[0031] 基站114a可以是RAN104的一部分，該RAN104還可以包括諸如站點控制器 (BSC)、無線電網絡控制器（RNC)、中繼節(jié)點之類的其他基站和/或網絡元件（未示出）?；?站114a和/或基站114b可以被配置成發(fā)送和/或接收特定地理區(qū)域內的無線信號，該特 定地理區(qū)域可以被稱作小區(qū)（未示出）。小區(qū)還可以被劃分成小區(qū)扇區(qū)。例如與基站114a 相關聯的小區(qū)可以被劃分成三個扇區(qū)。因此，在一種實施方式中，基站114a可以包括三個 收發(fā)信機，即針對所述小區(qū)的每個扇區(qū)都有一個收發(fā)信機。在另一實施方式中，基站114a 可以使用多輸入多輸出（MMO)技術，并且由此可以使用針對小區(qū)的每個扇區(qū)的多個收發(fā) 信機。
[0032] 基站 114a，114b可以通過空中接口 116 與WTRU102a，102b，102c，102d中的一者 或多者通信，該空中接口 116可以是任何合適的無線通信鏈路（例如射頻（RF)、微波、紅外 線（IR)、紫外線（UV)、可見光、_W頻率等）?？罩薪涌?116可以使用任何合適的無線電接 入技術（RAT)來建立。
[0033] 更為具體地，如前所述，通信系統100可以是多接入系統，并且可以使用一個或多 個信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDM以及類似的方案。例如，在RAN 104中的基站114a和WTRU102a，102b，102c可以實施諸如通用移動電信系統（UMTS)陸地 無線電接入（UTRA)之類的無線電技術，其可以使用寬帶CDMA(WCDMA)來建立空中接口 116。 WCDMA可以包括諸如高速分組接入（HSPA)和/或演進型HSPA(HSPA+)的通信協議。HSPA 可以包括高速下行鏈路分組接入（HSDPA)和/或高速上行鏈路分組接入（HSUPA)。
[0034] 在另一實施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以實施諸如演進型UMTS 陸地無線電接入（E-UTRA)之類的無線電技術，其可以使用長期演進（LTE)和/或高級 LTE(LTE-A)來建立空中接口 116。
[0035] 在其它實施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以實施諸如IEEE 802. 16 (即全球微波互聯接入（WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000lx、CDMA2000EV-D0、臨時標 準2000 (IS-2000)、臨時標準95 (IS-95)、臨時標準856 (IS-856)、全球移動通信系統（GSM)、 增強型數據速率GSM演進（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)之類的無線電技術。
[0036] 舉例來講，圖IA中的基站114b可以是無線路由器、家用節(jié)點B、家用e節(jié)點B或 者接入點，并且可以使用任何合適的RAT，以用于促進在諸如公司、家庭、車輛、校園之類的 局部區(qū)域的無線連接。在一種實施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以實施諸如 IEEE802. 11之類的無線電技術以建立無線局域網絡（WLAN)。在另一種實施方式中，基站 114b和WTRU102c，102d可以實施諸如IEEE802. 15之類的無線電技術以建立無線個人局 域網絡（WPAN)。在又一種實施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以使用基于蜂窩的 狀1'(例如呢0麻、00麻2000、6511、1^^、1^^4等）以建立微微小區(qū)（？1(：〇〇611)或毫微微小 區(qū)（femtocell)。如圖IA所示，基站114b可以具有至因特網110的直接連接。因此，基站 114b不必經由核心網絡106來接入因特網110。
[0037]RAN104可以與核心網絡106通信，該核心網絡106可以是被配置成將語音、數據、 應用程序和/或網際協議上的語音（VoIP)服務提供到WTRU102a，102b，102c，102d中的一 者或多者的任何類型的網絡。例如，核心網絡106可以提供呼叫控制、賬單服務、基于移動 位置的服務、預付費呼叫、網際互聯、視頻分配等，和/或執(zhí)行高級安全性功能，例如用戶驗 證。盡管圖IA中未示出，應該理解的是RAN104和/或核心網絡106可以直接或間接地與 其他RAN進行通信，這些其他RAN可以使用與RAN104相同的RAT或者不同的RAT。例如， 除了連接到可以采用E-UTRA無線電技術的RAN104,核心網絡106也可以與使用GSM無線 電技術的其他RAN(未顯示）通信。
[0038]核心網絡 106 也可以用作WTRU102a，102b，102c，102d接入PSTN108、因特網 110 和/或其他網絡112的網關。PSTN108可以包括提供普通老式電話服務（POTS)的電路交 換電話網絡。因特網110可以包括互聯計算機網絡的全球系統以及使用公共通信協議的 裝置，所述公共通信協議例如傳輸控制協議（TCP)/網際協議（IP)因特網協議套件的中的 TCP、用戶數據報協議（UDP)和IP。網絡112可以包括由其他服務提供方擁有和/或操作的 無線或有線通信網絡。例如，網絡112可以包括連接到一個或多個RAN的另一核心網絡，這 些RAN可以使用與RAN104相同的RAT或者不同的RAT。
[0039] 通信系統100中的WTRU102a，102b，102c，102d中的一些或者全部可以包括多模 式能力，即WTRU102a，102b，102c，102d可以包括用于通過多不同無線鏈路與不同的無線 網絡進行通信的多個收發(fā)信機。例如，圖IA中顯示的WTRU102c可以被配置成與使用基于 蜂窩的無線電技術的基站114a進行通信，并且與使用IEEE802無線電技術的基站114b進 行通信。
[0040] 圖IB為示例WTRU102的系統框圖。如圖IB所示，WTRU102可以包括處理器118、 收發(fā)信機120、發(fā)射/接收元件122、揚聲器/麥克風124、鍵盤126、顯示屏/觸摸板128、不 可移除存儲器130、可移除存儲器132、電源134、全球定位系統（GPS)芯片組136和其他外 圍設備138。應該理解的是，在保持與實施方式一致的同時，WTRU102可以包括上述元件的 任何子組合。
[0041] 處理器118可以是通用目的處理器、專用目的處理器、常規(guī)處理器、數字信號處理 器（DSP)、多個微處理器、與DSP核相關聯的一個或多個微處理器、控制器、微控制器、專用 集成電路（ASIC)、現場可編程門陣列（FPGA)電路、其他任何類型的集成電路（1C)、狀態(tài)機 等。處理器118可以執(zhí)行信號編碼、數據處理、功率控制、輸入/輸出處理和/或使得WTRU 102能夠操作在無線環(huán)境中的其他任何功能。處理器118可以耦合到收發(fā)信機120,該收發(fā) 信機120可以耦合到發(fā)射/接收元件122。盡管圖IB中將處理器118和收發(fā)信機120描述 為獨立的組件，應該理解的是處理器118和收發(fā)信機120可以被一起集成到電子封裝或者 芯片中。
[0042] 發(fā)射/接收元件122可以被配置成通過空中接口 116將信號發(fā)送到基站（例如基 站114a)，或者從基站（例如基站114a)接收信號。例如，在一種實施方式中，發(fā)射/接收 元件122可以是被配置成發(fā)送和/或接收RF信號的天線。在另一實施方式中，發(fā)射/接收 元件122可以是被配置成發(fā)送和/或接收例如IR、UV或者可見光信號的發(fā)射器/檢測器。 在又一實施方式中，發(fā)射/接收元件122可以被配置成發(fā)送和接收RF信號和光信號兩者。 應該理解的是發(fā)射/接收元件122可以被配置成發(fā)送和/或接收無線信號的任意組合。
[0043] 此外，盡管發(fā)射/接收元件122在圖IB中被描述為單個元件，但是WTRU102可以 包括任何數量的發(fā)射/接收元件122。更特別地，WTRU102可以使用MM