专利名称：：具有定向天线用于毫米波对等网络的无线设备及自适应波束操纵方法
技术领域：
：00011本发明的一些实施例涉及无线通信系统。本发明的一些实施例涉及使用毫米波频率用于通信的无线网络。
背景技术：
：许多常规无线网络利用范围一般在2GHz和10GHz之间的射频(RF)进行通信。这些系统一般主要采用全向或低方向性天线，因为这些频率的波长较长，路径损耗小。这些天线的低方向性会限制这些系统在更大距离上的吞吐量。由于用毫米波进行通信存在很大的路径损耗，因此一般采用大口径的高方向性天线。在毫米波频率上，高方向性天线可以更小、更紧凑，并且能够提高这些系统的吞吐量。利用这些高方向性天线在无线设备之间建立链路非常困难，特别是当无线设备处于移动状态时。此外，利用这些高方向性天线快速重新建立已经恶化的链路也非常困难。因此，需要能够利用高方向性天线建立链路的无线设备，以及能够快速重新建立已经恶化的链路的无线设备。0005图1说明本发明一些实施例中的无线网络；以下描述和附图充分说明本发明的具体实施例，以便本领域技术人员能够实践它们。其它实施例可以结合结构、逻辑、电气、工艺和其它变化。实例仅仅用于给出可能变化的典型。各个组件和功能是可选的，除非明确需要；操作顺序也可以改变。一些实施例的部分特征可以包括在其它实施例中或者替换其它实施例中的特征。权利要求中给出的本发明的实施例囊括这些权利要求的所有可能等同替换。本发明的实施例在这里可以被单独或一起称为"发明"仅仅是为了方便，而不是要将这一申请的范围限制于任何单个发明或发明思想，如果事实上公开了一个以上的。根据本发明的一些实施例，无线设备102可以选择方向，利用定向天线103来互相通信，帮助使一个或多个链路参数最大。在一些实施例中，当初始建立的方向上的链路恶化时，可以选择替换方向进行通信。在一些实施例中，可以由无线设备102对通信方向进行联合选择和优化。这些实施例中的一些特别适合于无线设备102之间的非视距(NLOS，Non-LineofSight)毫米波通信。在一些实施例中，每个无线设备102可以发射信标信号供一个或多个其它无线设备接收，用于标识一个或多个方向进行通信。在一些实施例中，可以根据信号电平给方向排序，虽然本发明的范围不限于这一方面。预先选择两个或多个通信路径允许无线设备102很容易地建立链路，并且很快就能重新建立己经恶化的链路。下面更加详细地讨论这些实施例。在一些实施例中，基于通过无线设备102A的定向天线103从无线设备102B收到的信标信号，无线设备102A可以标识两个或多个方向，用来与无线设备102B通信。在这些实施例中，无线设备102A可以发射信标信号供包括无线设备102B的一个或多个其它无线设备接收，供包括无线设备102B的其它无线设备标识两个或多个方向，以便与无线设备102A进行通信。在一些实施例中，处理电路204可以包括基带处理器，基带处理器利用相控阵天线以全向方式接收信号。在这些实施例中，基带处理器可以标识接收信号的到达角来标识上面讨论的一个或多个方向。在一些替换实施例中，定向天线203可以是可以是机械操纵的天线。在这些实施例中，定向天线203可以响应处理电路204提供的控制信号，在选择的方向上进行通信，虽然本发明的范围不限于这一方面。尽管将无线设备200画成具有几个分开的功能单元，但是这些功能单元的一个或多个可以被组合起来，并且可以用软件配置的单元的组合实现，例如包括数字信号处理器(DSP)的处理单元，和/或其它硬件单元。例如，一些单元可以包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)以及各种硬件和逻辑电路的组合，用来实现这里描述的至少一种功能。在一些实施例中，系统无线设备200的功能单元可以是指一个或多个处理单元中的一个或多个处理操作。在一些实施例中，处理电路204(图2)可以配置定向天线303，在每个方向302内扫描，接收另一个无线设备发射的信标信号。这些方向可以基于收到的信标信号的信号电平来排序。在操作404中，可以从网络的一个或多个其它无线设备接收信标信号。在操作404中，无线设备可以配置定向天线103，扫描两个或多个方向，从一个或多个其它无线设备接收信标信号。在操作414中，无线设备判断链路是否故障。当链路没有故障时，执行操作416。当链路已经故障时，重复操作402到412。当通过链路不能进行通信吋，链路就已经故障。参考图l，在一些实施例中，无线设备102可以在多载波通信通道中传递多载波信号，例如OFDM通信信号。多载波通信通道可以在预定频谱中，并且可以包括多个正交子载波。在一些实施例中，无线设备102可以按照多址技术进行通信，例如正交频分多址(OFDMA)，虽然本发明的范围不限于这一方面。在一些实施例中，无线设备102可以用扩频信号通信，虽然本发明的范围不限于这一方面。00055在一些实施例中，无线设备102可以是便携式无线设备，例如个人数字助理(PDA)，具有无线通信能力的膝上型或便携式计算机，微型网络终端(webtablet)、无线电话、无线头戴式耳机、寻呼机、即时消息设备、数字照相机、接入点、电视、医疗设备(例如心率监视仪、血压监视仪等)，或者能够以无线方式接收和/或发射信息的其它设备。00056在一些实施例中，无线设备102可以用毫米波信号通信，包括大约57和90GHz之间的毫米波频率。在一些实施例中，毫米波信号可以是多载波信号。虽然本发明的实施例是针对使用毫米波信号的，但是本发明的范围不限于这一方面，因为其它频率也合适。00057在一些替换实施例中，无线设备102传递的信号的频谱可以包括5GHz频谱和/或2.4GHz频谱。在这些实施例中，5GHz频谱可以包括从近似4.9到5.9GHz的频率，2.4GHz频谱可以包括从近似2.3到2.5GHz的频谱，虽然本发明的范围不限于这一方面，因为其它频谱同样适用。在一些BWA网络实施例中，通信信号的频谱可以包括2和11GHz之间的频率，虽然本发明的范围不限于这一方面。在一些实施例中，任何无线设备102都可以是通信台的一部分，例如无线局域网(WLAN)通信台可以包括无线高保真(WiFi)通信台、接入点(AP)或者移动台(MS)。在一些其它实施例中，任何无线设备102都可以是宽带无线接入(BWA)网络通信台的一部分，例如微波接入的世界互作(WiMax)通信台，虽然本发明的范围不限于这一方面。本发明的一些实施例可以被实现为硬件、固件和软件中的一个或组合。本发明的一些实施例还可以被实现为机器可读介质上储存的指令，它们可以被至少一个处理器读出并执行，来完成这里描述的操作。机器可读介质可以包括用来以机器(例如计算机)可读形式储存或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光盘存储介质、闪存设备，电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等。[00062给出摘要是为了符合37C.F.R第1.72(b)节需要摘要以便读者能够确定所公开的技术方案的实质和精髓的要求。要明白，提供的摘要不是用来限制本发明或权利要求的范围的。[00063在前面的详细描述中，在单个实施例中不经意地将各种特征组合在一起，以便使这一说明更加流畅。这一公开的方法不应当被解释为反映了技术方案需要比每个权利要求中明确提到的更多的特征。相反，如同权利要求所反映的一样，本发明不需要公开的单个实施例中那么多特征。因此，将下面的权利要求结合进详细说明，每个权利要求本身就是一个单独的优选实施例。权利要求1.一种通信方法，包括由第一无线设备利用定向天线在初始选择的方向上建立与第二无线设备的链路；以及如果在所述初始选择的方向上所述链路恶化，就在以前标识的替换方向上重新建立所述链路，其中所述初始选择的方向和所述替换方向是由所述第一和第二无线设备选择的。2.如权利要求l所述的方法，其中在所述替换方向重新建立所述链路时，所述第一和第二无线设备同时切换到在所述替换方向通信。3.如权利要求2所述的方法，还包括基于通过所述定向天线从所述第二无线设备收到的信标信号，标识用于与所述第二无线设备进行通信的两个或多个方向，所述两个或多个方向包括所述初始选择的方向和所述替换方向；以及发射信标信号供包括所述第二无线设备的一个或多个其它无线设备接收，由所述一个或多个其它无线设备用来标识与所述第一无线设备通信的所述两个或多个方向。4.如权利要求2所述的方法，还包括当所述初始选择的方向上所述链路恶化时，通知所述第二无线设备在所述替换方向重新建立所述链路。5.如权利要求4所述的方法，其中所述初始选择的方向和所述替换方向是基于一个或多个链路参数标识的，并且其中所述方法还包括同意所述第二无线设备关于所述初始选择的方向和所述替换方向分别用来初始建立所述链路和重新建立所述链路；以及当所述初始建立的方向上所述链路恶化时，协调切换到所述替换方向。6.如权利要求3所述的方法，还包括当所述链路故障时，重新发射信标信号给所述第二无线设备，并且从所述第二无线设备重新接收信标信号；以及其中所述第一和第二无线设备基于收到的所述信标信号重新标识两个或多个方向用于通信。7.如权利要求l所述的方法，其中所述链路包括毫米波频率的数据通道，并且其中通知包括利用微波频率的控制通道通知所述第二无线设备。8.—种无线设备，包括定向天线，用于在多个方向中的每一个内传送信号；以及处理电路，用于标识两个或多个方向以便与第二无线设备通信，在初始选择的方向上建立的链路恶化以后，该处理电路选择所述方向中的替换方向以便与所述第二无线设备进行通信。9.如权利要求8所述的无线设备，其中所述无线设备是第一无线设备，其中所述第二无线设备还标识所述两个或多个方向以便与所述第一无线设备通信，并且当在所述初始选择的方向建立的与所述第一无线设备的链路恶化时，选择所述替换方向以便与所述第一无线设备通信。10.如权利要求9所述的无线设备，其中所述第一和第二无线设备同意所述初始选择的方向来建立所述链路，还同意所述替换方向来重新建立所述链路，以及当所述初始选择的方向上建立的所述链路恶化时，协调切换到在所述替换方向进行通信。11.如权利要求9所述的无线设备，其中所述链路是在毫米波频率的高吞吐量数据通道上建立的，并且其中所述第一和第二无线设备利用微波频率的控制通道协调所述切换。12.如权利要求9所述的无线设备，其中所述第一和第二无线设备在对等无线网络中作为对等设备工作。13.如权利要求9所述的无线设备，其中所述第一和第二无线设备在网格网络中作为节点工作，并且其中在所述初始选择的方向和所述替换方向上所述第一和第二无线设备之间的通信包括代表所述网格网络中其它无线设备路由的数据包。14.网络接口电路，用于将定向天线与第一无线通信设备耦合，所述网络接口电路包括处理电路，用于标识两个或多个方向以便与第二设备通信，当在所述方向中初始选择的方向上建立的链路恶化时，该处理电路选择所述方向中的替换方向以便与所述第二设备进行通信；以及收发机，用来生成毫米波信号，以通过所述链路与所述第二通信设备通信。15.如权利要求14所述的网络接口电路，其中所述收发机利用所述定向天线在所述初始选择的方向上建立与所述第二无线设备的所述链路，并且当所述初始选择的方向上的链路恶化时，在以前标识的替换方向上重新建立所述链路，其中所述初始选择的方向和所述替换方向是由所述第一和第二无线设备联合选择的。16.如权利要求15所述的网络接口电路，其中当所述收发机在所述替换方向重新建立所述链路时，所述第一和第二无线设备同时切换到在所述替换方向通信。17.如权利要求15所述的网络接口电路，其中所述处理电路基于通过所述定向天线从所述第二无线设备收到的信标信号，标识所述两个或多个方向，以便与所述第二无线设备通信，其中所述收发机发射信标信号供包括所述第二无线设备的一个或多个其它无线设备接收，由所述一个或多个无线设备用来标识所述两个或多个方向，以便与所述第一无线设备通信，以及其中，当所述初始选择的方向上的所述链路恶化时，所述收发机发射信号来通知所述第二无线设备在所述替换方向上重新建立所述链路。18.如权利要求16所述的无线设备，其中所述链路是在毫米波频率的高吞吐量数据通道上建立的，并且其中所述第一和第二无线设备利用微波频率的控制通道协调在所述替换方向上的所述同时切换。19.一种用于配置对等网络的工具包，包括第一网络接口电路，用于将第一定向天线和第一通信设备耦合，所述第一网络接口电路包括用来标识两个或多个方向以便与第二通信设备通信的电路，以及当所述方向中初始选择的方向上建立的链路恶化时选择所述方向中的替换方向以便与所述第二通信设备通信的电路；以及第二网络接口电路，用来将第二定向天线和所述第二通信设备耦合，所述第二网络接口电路包括用来标识所述两个或多个方向以便与所述第一通信设备通信的电路，以及当所述初始选择的方向上建立的与所述第一通信设备的所述链路恶化时选择所述替换方向以便与所述第一通信设备通信的电路。20.如权利要求19所述的工具包，其中所述第一和第二网络接口电路用于同意所述初始选择的方向来建立所述链路，还同意所述替换方向来重新建立所述链路，以及在所述初始选择的方向上建立的所述链路恶化以后，协调切换到在所述替换方向上进行通信。全文摘要在这里一般性地描述了在无线网络中进行通信的无线设备和方法的实施例。还可能描述了其它实施例。在一些实施例中，无线设备利用定向天线在初始选择的方向上建立与另一无线设备的链路。如果在初始选择的方向上链路恶化，就在以前标识的替换方向上重新建立这一链路。在一些实施例中，所述初始选择的方向和替换方向是由第一和第二无线设备联合选择的。文档编号H04L12/28GK101444010SQ200780017307公开日2009年5月27日申请日期2007年6月7日优先权日2006年6月13日发明者A·S·萨德里,D·基钦,E·F·卡萨斯申请人:英特尔公司