具有接入点集群的毫米波接入架构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的示例性和非限制性的实施例一般地涉及用于采用毫米波无线频谱的蜂窝无线设备的部署的接入架构。更特别地，本发明的示例性实施例涉及联合运行的接入点的集合或集群的部署，该联合运行的接入点的集合或集群被部署以覆盖毫米波大小的小区(例如100米半径)以及克服对于毫米波波段而言典型的阴影和体损耗(body loss) O
【背景技术】
[0002]预计在2010到2015年期间无线数据流量会增长26倍，到2015年前超过每月6xl0~18比特。在3GPP LTE中达到顶峰的蜂窝无线接口设计中的当前创新提供将难以继续改进的频谱效率性能。为了满足增长的流量需求，必须通过缩小小区尺寸或者获取额外的频谱来增加每平方米的蜂窝容量。为了该目的，工业界已经在通过微微小区和宏小区的异构网络来寻求更小的小区。类似地，6GHz以下的大于500MHz的频谱正被使得可用以帮助满足该增长的需求。虽然这些努力在短期内将有助于满足需求，但是长期来看，所预计的数据流量的增长速率将超过这一增加的容量。此外，6GHz以下的可用频谱是有限的，并且对于小小区能够缩减到多小存在实践限制。因此，蜂窝工业界必须在高于6GHz的频率中寻找新资源来满足这一需求。
【附图说明】
[0003]在附图中:
[0004]图1图示了不同的毫米波部署，其中可以使用本发明的示例性实施例；
[0005]图2图示了示例性电子设备的简化框图，这些电子设备适合于在实施本发明的各种示例性实施例中使用；
[0006]图3A图示了根据本发明的示例性实施例的用户发起的快速重新路由；
[0007]图3B图示了根据本发明的示例性实施例的接入点发起的快速重新路由；
[0008]图4图示了根据本发明的示例性实施例的示例帧结构；
[0009]图5A图示了根据本发明的示例性实施例的具有同时联播的信标的毫米波接入结构小区选择；
[0010]图5B图示了根据本发明的示例性实施例的示例信标波形；
[0011]图6图示了根据本发明的示例性实施例的带有扫描信标的毫米波接入架构小区选择；
[0012]图7图示了根据本发明的示例性实施例的示例扫描波形；
[0013]图8A和8B图示了示例调制数字学(numerology)空循环前缀(CP)-单载波；
[0014]图9图示了主信息块的ASN.1描述；
[0015]图10 图示了系统信息块(SystemInformat1nBlock)类型 1-8 ;以及
[0016]图11A、12A以及11B、12B分别是图示了用于接入点以及用户站(诸如图2所示的接入点20-22以及用户设备24)的方法和计算机程序产品的操作的逻辑流程图。
【发明内容】
[0017]在本发明的一个示例性方面中，存在一种方法，包括:确定用于网络节点的信标信号，其中该网络节点被配置为与无线通信网络中的接入点的集群连接，并且其中该信标信号标识该集群；并且朝向该无线通信网络发送该信标信号。
[0018]在本发明的一个示例性方面中，存在一种装置，包括:至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，其中该至少一个存储器和该计算机程序代码被配置为，利用该至少一个处理器，使得该装置至少:确定用于网络节点的信标信号，其中该网络节点被配置为与无线通信网络中的接入点的集群连接，并且其中该信标信号标识该集群；并且朝向该无线通信网络发送该信标信号。
[0019]在本发明的另一个示例性方面中，存在一种设备，包括:用于确定用于网络节点的信标信号的装置，其中该网络节点被配置为与无线通信网络中的接入点的集群连接，并且其中该信标信号标识该集群；以及用于朝向该无线通信网络发送该信标信号的装置。
[0020]根据在上文段落中描述的本发明的示例性方面，用于确定的装置包括包含计算机程序代码的计算机可读介质，该计算机程序代码可由至少一个处理器执行；并且用于发送的装置包括到该无线通信网络的接口。
[0021 ] 在本发明的另一个示例性方面中，有一种方法，包括:由移动装置基于来自关联于接入点的集群的至少一个接入点的信令，确定接入点的该集群的主要接入点；并且响应于该确定，朝向接入点的该集群的主要接入点引导通信。
[0022]在本发明的又一个示例性方面中，有一种装置，包括:至少一个处理器；以及包含计算机程序代码的至少一个存储器，其中该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为，利用该至少一个处理器，使得该装置至少:基于来自关联于接入点的集群的至少一个接入点的信令，确定接入点的该集群的主要接入点；并且响应于该确定，朝向接入点的该集群的主要接入点引导通信。
[0023]在本发明的再一个示例性方面中，有一种设备，包括:基于来自关联于接入点的集群的至少一个接入点的信令，确定接入点集群的主要接入点的装置；以及用于响应于该确定朝向接入点的该集群的主要接入点引导通信的装置。
[0024]根据上文段落中描述的本发明的示例性方面，用于确定的装置以及用于引导的装置包括包含计算机程序代码的计算机可读介质，该计算机程序代码可由至少一个处理器执行。
【具体实施方式】
[0025]本发明的示例性实施例一般性地涉及用于采用毫米波无线电频谱的蜂窝无线电设备的部署的接入架构。根据本发明的示例性实施例，联合工作的接入点的集合或者接入点的“集群”被部署，以覆盖毫米波尺寸的小区(例如100米半径)，这被选择以克服对于毫米波波段而言典型的传播限制，诸如阴影或者体损耗。这些接入点将具有提供高定向性增益以及对应的窄波束带宽的可转向的天线阵列。每个集群包括一组散布的但具有重叠的覆盖区域的一个或多个接入点。
[0026]在频率高于6GHz的波段上存在用于蜂窝扩充的新机会。不同于传统的蜂窝系统，这些波段中的EM波(例如毫米波)并不受益于衍射以及散射，这使得它们难以沿障碍传播，并且在一些物质中还遭受较高的穿透损耗。例如，在毫米波段，水泥块的穿透损耗相比于6GHz以下的传输高10倍。因此，相比于6GHz以下的传输，毫米传输更可能遭遇阴影效应。由于在这些更高的频率处较低的PA输出功率和更大的路径损耗，毫米传输还具有较不有利的链路预算。然而，毫米波的一个优点在于，较小的波长允许制造在比微波波段的典型的小得多的区域中具有数量多得多的天线单元的天线阵列。在链路预算中提供9-18dB的多达8-64个单元的天线阵列被预计在毫米波段中是典型的。对这些阵列增益的依赖(以及对应的窄波束宽度)可能使得链路获取以及维持非常具有挑战性。诸如3G LTE的传统的蜂窝系统不能被简单地提升波段，并且被期望为在毫米波段运行，特别是因为当前所设计的LTE只支持最多8个发射天线。新的系统概念和过程必须被定义以挖掘这一新的频谱资源。
[0027]此外，可以通过来自或发往天线阵列的无线电信号的加权合并来执行波束成形，该天线阵列诸如是用于在毫米波频谱集群中的每个接入点的天线阵列。波束成形可以如同3G和4G蜂窝中通常地那样地在基带完成，或者可以在RF处完成，鉴于预期的大阵列，该RF可能是用于毫米波通信的RF。波束成形被用来通过调整对应于每个天线输出或输入的权重来创建天线阵列的辐射模式，从而在期望的源/目标的方向上的信号的相位被有助益地增加，反之在不期望的/造成干扰的源/目的方向上他们可能被取消或减轻。在波束成形中，每个天线单元的幅度和相位二者均可以被控制。用于每个天线的组合的相对幅度以及相移被称为“复权重”。用于无线电发射机的波束成形器应用这样的复权重以传输信号，从而针对天线阵列每个单元偏移相位以及设置幅度，随后将所有信号加和至具有期望的方向性模式的一个信号。
[0028]链路余量或链路预算是通信系统中的从发射机通过诸如天线的介质到接收机的所有增益和损耗的计算。它解释传输信号由传播所致的衰减，以及天线增益、馈线以及其他损耗。通过增加某种余量，随机变化的信道增益(诸如衰落)被纳入考虑，该余量取决于所预期的该效应的严重程度。
[0029]但是，毫米波接入架构出现一些独特的挑战。如前文提及的，一个主要挑战是毫米传输更可能遭遇阴影效应。更特别地，视线内或者毫米波传输路径内的物体可以导致严重衰落以及高路径损耗。此外，毫米波传输容易受到衍射和散射效应的影响。在毫米波传输波遭遇障碍时，这样的衍射效应可能出现，并且散射效应由例如毫米波的分量时间差所导致。毫米波传输倾向于不沿障碍物传播，并且在许多材料中具有高穿透损耗。例如，由混凝土块所导致的毫米波的穿透损耗要比用于微波传输的高10倍。
[0030]由于上文提及的具有许多单元的阵列的使用，毫米波传输通常使用比传统蜂窝更窄的波束宽度。采用这些大阵列，毫米波可以采用预期的高容量阵列维度被使用，以获得链路预算。例如，在毫米波阵列中，8到64个单元意味着9到ISdB的链路增益。当然，为了获得这些增益，需要链路获取和维持来追踪空间选择性。
[0031]在具有高于6GHz的频率的毫米波段上存在用于蜂窝扩展的新机会。不同于传统的蜂窝系统，毫米波段的EM波并不从衍射和散射中受益，这使得它们难以沿障碍物传播，并且在一些材料中还经受较高的穿透损耗。因此，毫米传输相比于6GHz下的传输更可能遭遇阴影效应。由于在这些较高频率上的较低PA输出功率以及更大路径损耗，毫米传输还具有更不利的链路预算。然而，一个优点是更小波长允许以下天线阵列的制造，该天线阵列在比微波波段小得多的区域内具有多得多的数量的天线单元。对这些阵列增益的依赖性可能使得链路获取以及维持非常具有挑战性。诸如4G LTE的传统蜂窝系统不能够被简单地提升波段，并被期望在毫米波段内工作。因此，必须定义新的系统概念和过程以挖掘这一新的频谱资源。
[0032]此外，诸如3GPP LTE的当前蜂窝无线标准提供对于6GHz以下频带的解决方案，该频带具有众所周知的传播特性，并且通常具有不多于8个发射和接收天线。简单将波段提升到70GHz的LTE系统将不会提供充分的覆盖或节约。LTE依赖于沿障碍物的无线电波衍射，并且因此LTE毫米波系统将不会获得合理的覆盖可靠性目标(例如90%覆盖可靠性)。类似地，半导体设备的功率效率在频率高于6GHz时降低，并且因此要求更小线性度的调制技术应当被采用，以改进可用发射功率。对DL采用OFDM调制的LTE需要显著的PA回退，使得该技术方案在70GHz处较不令人满意。
[0033]诸如IEEE 802.1lad和IEEE 802.15c的局域解决方案存在，并定义了用于局域接入的空中接口。该解决方案通常针对室内部署，或者针对个人区域网络，因此10米的范围作为解决方案是典型的。这些系统将不会提供与所建议的发明同样的范围、服务质量或者对于户外接入的同样的覆盖可靠性。
[0034]因此为了利用毫米波技术，需要新的解决方案。如上所述，不能简单地提升LTE或WCDMA波段，并期望通信系统在毫米波段运行。因此，必须定义新的系统概念和过程，以更充分利用这一新的频谱资源。
[0035]本发明的示例性实施例提供了一种方法，用于获得毫米波技术的益处，以及显著降低如上所述由毫米波传播导致的负面效应。根据本发明的第一实施例，有集群的概念，在该集群中多个接入点协作以覆盖一区域。根据实施例，两个或多个接入点形成一个集群，以确保流量可以被立即沿障碍物重新路由。本发明提出用于采用毫米波无线频谱的蜂窝无线设备的部署的接入架构。
[0036]根据示例性实施例，存在联合工作的接入点的集合或接入点的集群，该接入点被部署为覆盖毫米波尺寸的小区(例如半径100米)，并克服毫米波波段典型的阴影/体损耗。这些接入点将具有提供高定向性增益以及相应的窄波束宽度的