使用方向性传输的长范围设备发现的制作方法
【专利说明】使用方向性传输的长范围设备发现
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年2月7日提交的美国临时申请号No. 61/762, 127以及2013年 9月6日提交的美国临时申请号No.61/874, 800的权益，所述申请的内容作为引用结合于 此。
【背景技术】
[0003] 毫米波（mmW)频段提供了巨大量的频谱。在美国，60GHz未许可频谱包含大约7GHz 范围（这一范围根据国家不同而改变）并且更多的频谱可能作为许可、容易许可或未许可 频谱而变得潜在可用。为了关闭用于mmW应用的链路预算，高方向性天线被需要并且正变 得可实现（例如无线HD设备）。诸如在_W波段的较高频率有可能允许更大的空间复用； 在较低频率处减弱并且有效地不可能低于6GHz的协同效应。此外，用于毫米波通信的较高 增益天线具有更大的方向性，这可以减少由非意向接收机看到的干扰。在_W频率，大载波 带宽（BW)可以用比较低的小数（fractional)BW实现。这可以使得单个无线电解决方案能 够解决大量频谱。利用_W频率也可以通过使用高方向性天线和通过交换功率带宽（香农 定律）导致更低的功耗。
[0004] mmW载波具有近光学属性，高穿透损耗、高反射损耗和很少衍射；导致视线（LOS) 线为主的覆盖范围。毫米波频率也受到了许多传播挑战，包括针对60GHz波段的高氧吸收。
[0005] 使用60GHz波段的IEEE802.Ilad标准承受设备发现范围比其关联的通信范围 短。换句话说，IEEE802.Ila设备能够通过该标准在比它们能够通过该标准发现彼此的距 离更远的距离进行通信。这种有限的设备发现范围是由于准全向的（并因此低增益）天线 方向图（pattern)，具有该天线方向图的设备寻求成为网络中的新节点，包括站（STA)，扫 描信标传输。虽然802.Ilad的接入点（AP)传送具有扇区化（即方向性，高增益）天线方 向图的信标，组合的天线增益比在遵循相互波束精化的数据通信期间使用的更小。
[0006] IEEE802.Ilad标准的其他限制由信标消息的传输导致，所述信标消息在不同方向 本质上相同，不同的只是扇区标识和时间戳值。这些信标消息中的每一个包括用于每个信 标中的所有关联的STA的信道预留调度。这个长消息在每个扇区被重复而不管STA的相对 位置。IEEE802.Ilad标准的另一个限制是在标准下的所有通信被限制在mmW信道。
【发明内容】
[0007] 描述了用于利用方向性传输的长范围设备发现的若干程序。这包括发现信标和发 现信标响应的方向性接收，使用全向波段传输来辅助瞄准方向性天线，使用单独的发现和 调度信标，以及使用方向性天线用于信标接收和响应传输，其中所述发现信标仅包括用于 设备发现所必需的那些信息元素。所述发现信标可以包括更鲁棒的编码以增加发现范围， 或者可以使用更窄的信道传送以提高信噪比。将明确的是这些程序可以被单独使用或适当 地组合使用。
【附图说明】
[0008] 从以下描述中可以更详细地理解本发明，这些描述是以实例方式给出的，并且可 以结合附图加以理解，其中：
[0009]图IA为可以在其中实现一个或多个所公开的实施方式的示例通信系统的系统 图；
[0010] 图IB为示例无线发射/接收单元（WTRU)的系统图，其中所述WTRU可以在如图IA 所示的通信系统中使用；
[0011] 图IC为示例无线电接入网络和示例核心网络的系统图，其中所述示例核心网络 可以在如图IA所示的通信系统中使用；
[0012] 图2描述了IEEE802.Ilad设备发现程序；
[0013] 图3描述了配对的信标传输和响应时隙；
[0014] 图4描述了用于配对的信标传输和响应时隙的帧结构；
[0015] 图5描述了未配对的信标传输和响应时隙；
[0016] 图6描述了用于未配对的信标传输和响应时隙的帧结构；
[0017] 图7A-7D描述了响应方使用可变响应方波束带宽发现的示例波束方向图；
[0018] 图8A-8B描述了根据STA/响应方位置信息的信标传输聚焦；
[0019] 图9A-9E描述了用于传输聚焦的帧结构和波束配置；
[0020] 图10描述了当前802.Ilad信标和所提出的发现和调度信标的内容；
[0021] 图11描述了当前802.Ilad信标和所提出的发现信标的格式；
[0022] 图12描述了方向性网格网络设备发现程序；
[0023] 图13描述了用于处理设备发现差错条件的消息序列；
[0024] 图14描述了用于处理另一设备发现差错条件的消息序列；
[0025] 图15A和15B描述了用于处理另一设备发现差错条件的消息序列；
[0026] 图16为描述在发起网格节点处的示例设备发现阶段的流程图；以及
[0027] 图17为描述在响应新节点处的示例设备发现阶段的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 图IA为可以在其中实施一个或者多个所公开实施方式的示例通信系统100的 图例。通信系统1〇〇可以是将诸如语音、数据、视频、消息、广播等之类的内容提供给多个 无线用户的多接入系统。通信系统100可以通过系统资源（包括无线带宽）的共享使得 多个无线用户能够访问这些内容。例如，通信系统100可以使用一个或多个信道接入方 法，例如码分多址（CDM)、时分多址（TDM)、频分多址（FDM)、正交FDM(OFDM)、单载波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0029]如图IA所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元（WTRU) 102a，102b， 102c，102d、无线电接入网络（RAN) 104、核心网络106、公共交换电话网（PSTN) 108、因特网 110和其他网络112,但可以理解的是所公开的实施方式涵盖任意数量的WTRU、基站、网络 和/或网络元件。WTRU102a，102b，102c，102d中的每一个可以是被配置成在无线通信中操 作和/或通信的任何类型的装置。作为示例，WTRU102a，102b，102c，102d可以被配置成发 送和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备（UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼 机、蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、智能电话、便携式电脑、上网本、个人计算机、无线传感 器、消费电子产品等等。
[0030] 通信系统100还可以包括基站114a和基站114b。基站114a，114b中的每一个可 以是被配置成与WTRU102a，102b，102c，102d中的至少一者无线交互，以便于接入一个或 多个通信网络（例如核心网络106、因特网110和/或网络112)的任何类型的装置。例如， 基站114a，114b可以是基站收发信站（BTS)、节点B、e节点B、家用节点B、家用e节点B、站 点控制器、接入点（AP)、无线路由器以及类似装置。尽管基站114a，114b每个均被描述为单 个元件，但是可以理解的是基站114a，114b可以包括任何数量的互联基站和/或网络元件。
[0031] 基站114a可以是RAN104的一部分，该RAN104还可以包括诸如站点控制器 (BSC)、无线电网络控制器（RNC)、中继节点之类的其他基站和/或网络元件（未示出）。基 站114a和/或基站114b可以被配置成发送和/或接收特定地理区域内的无线信号，该特 定地理区域可以被称作小区（未示出）。小区还可以被划分成小区扇区。例如与基站114a 相关联的小区可以被划分成三个扇区。因此，在一种实施方式中，基站114a可以包括三个 收发信机，即针对所述小区的每个扇区都有一个收发信机。在另一实施方式中，基站114a 可以使用多输入多输出（MMO)技术，并且由此可以使用针对小区的每个扇区的多个收发 信机。
[0032] 基站 114a，114b可以通过空中接口 116 与WTRU102a，102b，102c，102d中的一者 或多者通信，该空中接口 116可以是任何合适的无线通信链路（例如射频（RF)、微波、红外 线（IR)、紫外线（UV)、可见光、_W频率等）。空中接口 116可以使用任何合适的无线电接 入技术（RAT)来建立。
[0033] 更为具体地，如前所述，通信系统100可以是多接入系统，并且可以使用一个或多 个信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDM以及类似的方案。例如，在RAN 104中的基站114a和WTRU102a，102b，102c可以实施诸如通用移动电信系统（UMTS)陆地 无线电接入（UTRA)之类的无线电技术，其可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口 116。 WCDMA可以包括诸如高速分组接入（HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)的通信协议。HSPA 可以包括高速下行链路分组接入（HSDPA)和/或高速上行链路分组接入（HSUPA)。
[0034] 在另一实施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以实施诸如演进型UMTS 陆地无线电接入（E-UTRA)之类的无线电技术，其可以使用长期演进（LTE)和/或高级 LTE(LTE-A)来建立空中接口 116。
[0035] 在其它实施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以实施诸如IEEE 802. 16 (即全球微波互联接入（WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000lx、CDMA2000EV-D0、临时标 准2000 (IS-2000)、临时标准95 (IS-95)、临时标准856 (IS-856)、全球移动通信系统（GSM)、 增强型数据速率GSM演进（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)之类的无线电技术。
[0036] 举例来讲，图IA中的基站114b可以是无线路由器、家用节点B、家用e节点B或 者接入点，并且可以使用任何合适的RAT，以用于促进在诸如公司、家庭、车辆、校园之类的 局部区域的无线连接。在一种实施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以实施诸如 IEEE802. 11之类的无线电技术以建立无线局域网络（WLAN)。在另一种实施方式中，基站 114b和WTRU102c，102d可以实施诸如IEEE802. 15之类的无线电技术以建立无线个人局 域网络（WPAN)。在又一种实施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以使用基于蜂窝的 狀1'(例如呢0麻、00麻2000、6511、1^^、1^^4等）以建立微微小区（？1(：〇〇611)或毫微微小 区（femtocell)。如图IA所示，基站114b可以具有至因特网110的直接连接。因此，基站 114b不必经由核心网络106来接入因特网110。
[0037]RAN104可以与核心网络106通信，该核心网络106可以是被配置成将语音、数据、 应用程序和/或网际协议上的语音（VoIP)服务提供到WTRU102a，102b，102c，102d中的一 者或多者的任何类型的网络。例如，核心网络106可以提供呼叫控制、账单服务、基于移动 位置的服务、预付费呼叫、网际互联、视频分配等，和/或执行高级安全性功能，例如用户验 证。尽管图IA中未示出，应该理解的是RAN104和/或核心网络106可以直接或间接地与 其他RAN进行通信，这些其他RAN可以使用与RAN104相同的RAT或者不同的RAT。例如， 除了连接到可以采用E-UTRA无线电技术的RAN104,核心网络106也可以与使用GSM无线 电技术的其他RAN(未显示）通信。
[0038]核心网络 106 也可以用作WTRU102a，102b，102c，102d接入PSTN108、因特网 110 和/或其他网络112的网关。PSTN108可以包括提供普通老式电话服务（POTS)的电路交 换电话网络。因特网110可以包括互联计算机网络的全球系统以及使用公共通信协议的 装置，所述公共通信协议例如传输控制协议（TCP)/网际协议（IP)因特网协议套件的中的 TCP、用户数据报协议（UDP)和IP。网络112可以包括由其他服务提供方拥有和/或操作的 无线或有线通信网络。例如，网络112可以包括连接到一个或多个RAN的另一核心网络，这 些RAN可以使用与RAN104相同的RAT或者不同的RAT。
[0039] 通信系统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可以包括用于通过多不同无线链路与不同的无线 网络进行通信的多个收发信机。例如，图IA中显示的WTRU102c可以被配置成与使用基于 蜂窝的无线电技术的基站114a进行通信，并且与使用IEEE802无线电技术的基站114b进 行通信。
[0040] 图IB为示例WTRU102的系统框图。如图IB所示，WTRU102可以包括处理器118、 收发信机120、发射/接收元件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示屏/触摸板128、不 可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统（GPS)芯片组136和其他外 围设备138。应该理解的是，在保持与实施方式一致的同时，WTRU102可以包括上述元件的 任何子组合。
[0041] 处理器118可以是通用目的处理器、专用目的处理器、常规处理器、数字信号处理 器（DSP)、多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用 集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)电路、其他任何类型的集成电路（1C)、状态机 等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或使得WTRU 102能够操作在无线环境中的其他任何功能。处理器118可以耦合到收发信机120,该收发 信机120可以耦合到发射/接收元件122。尽管图IB中将处理器118和收发信机120描述 为独立的组件，应该理解的是处理器118和收发信机120可以被一起集成到电子封装或者 芯片中。
[0042] 发射/接收元件122可以被配置成通过空中接口 116将信号发送到基站（例如基 站114a)，或者从基站（例如基站114a)接收信号。例如，在一种实施方式中，发射/接收 元件122可以是被配置成发送和/或接收RF信号的天线。在另一实施方式中，发射/接收 元件122可以是被配置成发送和/或接收例如IR、UV或者可见光信号的发射器/检测器。 在又一实施方式中，发射/接收元件122可以被配置成发送和接收RF信号和光信号两者。 应该理解的是发射/接收元件122可以被配置成发送和/或接收无线信号的任意组合。
[0043] 此外，尽管发射/接收元件122在图IB中被描述为单个元件，但是WTRU102可以 包括任何数量的发射/接收元件122。更特别地，WTRU102可以使用MM