CN101578909A - 支持在微微网络中进行通信的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了用于将无线通信网络(例如，蜂窝网络)覆盖扩大到室内和其它位置的技术。无线设备使用频分双工(FDD)在经许可的频带内通过下行链路和上行链路频率信道与无线网络中的基站进行通信。所述无线设备使用时分双工(TDD)通过所述上行链路频率信道与微微网络(微微网)中的微微网基站(PBS)进行通信。PBS在上行链路频率信道上与无线设备进行通信，并通过有线通信链路与无线网络交换数据。PBS将从无线设备接收到的数据转发到无线网络，并将从无线网络接收到的针对无线设备的数据转发到无线设备。PBS从无线网络接收针对无线设备的寻呼消息，并将寻呼消息转发到无线设备。

Description

支持在微微网络中进行通信的方法和装置
技术领域
概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及扩展无线通信网络覆盖的技术。
背景技术
广泛部署了无线通信系统，以提供多种通信服务，比如语音、视频、分组数据、消息接发、广播等等。这些无线网络可以是能够通过共享可用网络资源支持多个用户的多址网络。这类多址网络系统的实例包括码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络等。
在无线网络中，无线设备(例如，手机)可以经由下行链路和上行链路与基站通信。下行链路(或前向链路)指的是从基站到无线设备的通信链路，上行链路(或反向链路)指的是从无线设备到基站的通信链路。如果基站可以达到无线设备的目标接收信号质量或更好的信号质量，则无线设备能够成功地与基站进行通信，反之亦然。然而，无线设备和/或基站在某些操作情况下无法达到目标接收信号质量。例如，无线设备可能离基站太远和/或可能位于家或建筑物的室内。希望无线设备即使是在这些操作情况下也能获得通信服务。
因此本领域中需要改善无线网络覆盖的技术。
发明内容
本申请描述了将无线通信网络(例如，蜂窝网络)的覆盖扩展到室内和其它位置的技术。根据一个方面，微微网基站(PBS)支持微微网络(微微网)中无线设备(例如，蜂窝电话)的通信。微微网可以覆盖家庭、办公室、楼宇等。PBS允许无线设备获得通信服务，例如语音、视频、分组数据等，和/或从无线网络接收寻呼消息。
一种无线设备使用频分双工(FDD)与无线网络中的基站进行通信，并使用时分双工(TDD)与微微网中的PBS进行通信。无线设备通过在经许可的频带内的下行链路频率信道和上行链路频率信道与基站进行通信。无线设备通过上行链路频率信道与PBS进行通信。无线设备在上行链路频率信道上将数据发送给基站和PBS，在下行链路频率信道上从基站接收数据，并在上行链路频率信道上从PBS接收数据。
PBS使用TDD在上行链路频率信道上与无线设备进行通信，还通过有线通信链路与无线网络交换数据。PBS将从无线设备接收到的数据转发到无线网络，还将从无线网络接收到的针对无线设备的数据转发到无线设备。PBS将时隙分配给无线设备，并在分配的时隙中与无线设备交换数据。PBS从无线网络接收针对无线设备的寻呼消息，并将寻呼消息转发给无线设备。PBS可采用专用集成电路(ASIC)来实现，例如一般用于无线设备的移动站调制解调器(MSM)。
下面进一步详细描述本发明的各个方面和特征。
附图说明
图1示出了无线通信网络和微微网。
图2示出了无线网络和微微网中的各个网络实体。
图3示出了无线设备和PBS的方框图。
图4示出了支持TDD的收发机的方框图。
图5示出了支持FDD和TDD的收发机的方框图。
图6示出了数据处理器的方框图。
图7示出了示例性超帧结构。
图8示出了无线设备的处理模块。
图9示出了PBS的处理模块。
图10示出了示例性帧结构。
图11示出了无线设备执行的通信过程。
图12示出了PBS执行的支持无线设备的通信的过程。
具体实施方式
本文所述的这些技术可用于各种无线通信网络。术语“网络”和“系统”常常可互换地使用。例如，这些技术可以用于无线广域网(WWAN)和蜂窝网络，比如CDMA网络、TDMA网络、FDMA网络、OFDMA网络等。CDMA网络可以实现诸如宽带CDMA(W-CDMA)、cdma2000等等的无线技术。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)、WiMax等等的无线技术。这些不同的无线技术和标准在本领域是公知的。W-CDMA和GSM在名为“第三代合作伙伴项目”(3GPP)的组织的文档中描述。cdma2000在名为“第三代合作伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文档中描述。WiMax在名为“电气和电子工程师学会(IEEE)”的组织的IEEE 802.16文档中描述。3GPP、3GPP2和IEEE 802.16文档是公开可获得的。为清楚起见，下面针对3GPP网络来描述这些技术。
图1示出具有多个基站的无线通信网络100。为简明起见，在图1中仅示出两个基站130a和130b。基站一般是与无线设备进行通信的固定站，还可以称为节点B、增强节点B(eNodeB)、接入点(AP)等。每个基站130为特定地理区域提供通信覆盖。根据术语“小区”所使用的上下文，其可以指基站和/或其覆盖区域。为了提高系统容量，可以将基站覆盖区域划分成多个较小的区域。每个较小的区域由各自的基站收发机子系统(BTS)来提供服务。根据术语“扇区”所使用的上下文，其可以指BTS和/或BTS的覆盖范围。
无线设备110可遍布于整个无线网络。无线设备可以是固定的或移动的，也可以称为用户设备(UE)、移动站(MS)、移动设备(ME)、终端、接入终端(AT)、电台(STA)等。无线设备可以是能够进行无线通信的任何设备，可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持机、手持式设备、用户单元、无线调制解调器、膝上型计算机、个人计算机(PC)、超移动PC(UMPC)等。在任何给定时刻，无线设备可以在下行链路和/或上行链路上与零个、一个或多个基站进行通信。
一些无线设备可能处于基站130的良好覆盖范围内，而其它的无线设备可能处于差的覆盖范围内。给定无线设备所感知的覆盖可由导频强度、接收信号质量等来量化。所感知到的覆盖取决于各种因素，例如到基站的距离、地形、障碍等。例如，无线设备110a到110d处于基站130a和130b良好的覆盖范围，而无线设备110x位于室内，从这些基站接收弱的信号。无线设备110x仍可能与基站130a或130b进行通信。然而，对于无线设备110x将获得低的数据速率，和/或将消耗更多无线资源来支持无线设备110x的通信。
根据一个方面，微微网基站(PBS)120支持微微网络(微微网)102中的无线设备(例如，无线设备110x)进行通信。PBS 120可有效地将无线网络100的覆盖扩展到基站130覆盖较差的区域。PBS 120还可称为个人基站、家庭基站、个人接入点等。微微网102是小的网络，其覆盖小的或中等大小的地理区域，例如，家庭、办公室、楼宇、咖啡店等。微微网102还可称为个人网络、本地网等。PBS 120可以与微微网102中的一个或多个无线设备进行通信，并允许这些无线设备通过无线网络100获取各种通信服务，例如语音、视频、分组数据、消息接发、寻呼等。从无线设备110x到PBS 120的通信链路称为上行链路，从PBS 120到无线设备110x的通信链路称为下行链路。
图2示出了无线网络100和微微网102中的各种网络实体。在无线网络100中，基站130耦合到无线网络控制器(RNC)132，无线网络控制器(RNC)132为这些基站提供协调和控制。RNC 132还可称为基站控制器(BSC)等。基站130和RNC 132可以是无线网络子系统(RNS)的一部分。RNC 132耦合到执行各种功能并支持各种服务的核心网络134。例如，核心网络134包括执行数据路由，移动性管理等的网络实体。WLAN接入网关(WAG)/分组数据网关(PDG)136耦合到核心网络134，并支持无线局域网(WLAN)和无线网络100之间的互通。WAG/PDG 136可以使网际协议(IP)网络中的电台能够访问核心网络134所支持的功能和服务。
无线网络100还可以包括其它图2中未示出的网络实体。无线网络100可实现IP多媒体子系统(IMS)，IP多媒体子系统(IMS)是支持移动和固定多媒体服务(例如IP语音(VoIP)、分组数据等)的连网体系结构。
在微微网102中，PBS 120通过各种接口耦合到路由器122，例如通用串行总线(USB)、RJ45或以太网、蓝牙等。路由器122促进PBS 120和外部网络之间的分组数据的交换。路由器122耦合到回程调制解调器124，回程调制解调器124支持与数据网络140进行通信。回程调制解调器124可以是线缆调制解调器、数字用户线(DSL)调制解调器、卫星调制解调器等。数据网络140是因特网或其它私有和/或公共数据网络。
在另一设计中，PBS 120包括路由器122并且耦合到回程调制解调器124。在又一设计中，PBS 120包括回程调制解调器124，并与数据网络140进行通信。通常，PBS 120通过无线通信链路与无线设备进行通信，并通过有线通信链路与外部网络(例如无线网络100、因特网等)交换数据。
图3示出了无线设备110x和PBS 120的方框图。在无线设备110x，数据处理器310从数据源308接收业务数据，并处理业务数据以生成输出码片。数据处理器310的处理取决于无线网络100和微微网102使用的无线技术，并包括编码、交织、符号映射、扩频、加扰等。收发机320内的发射机(TMTR)对输出码片进行调节(例如，转换到模拟、放大、滤波和频率上变频)，并生成上行链路信号，其通过天线322来发射。
在PBS 120，天线352从无线设备110x接收上行链路信号，并将接收到的信号提供给收发机350内的接收机(RCVR)。接收机对接收到的信号进行调节(例如，滤波、放大、频率下变频以及数字化)，并提供抽样。数据处理器360以与数据处理器310互补的方式对抽样进行处理，并将解码数据提供给数据宿362。数据处理器360的处理包括：解扰、解扩、符号反映射、解交织、解码等。
在下行链路上，数据处理器360为无线设备110x从数据源362接收业务数据，并处理业务数据以生成输出码片。收发机350内的发射机然后对输出码片进行调节并生成下行链路信号，下行链路信号通过天线352发送。在无线设备110x，下行链路信号由天线352接收，并由收发机320内的接收机进行调节以获取抽样。数据处理器310然后对抽样进行处理，并将解码数据提供给数据宿308。在PBS 120和无线设备110x处对下行链路传输的处理可以与上行链路传输的处理相同或不同。
控制器/处理器330和370分别指示无线设备110x和PBS 120处各种单元的操作。存储器332和372分别存储无线设备110x和PBS 120的数据和程序代码。外部接口单元380支持PBS 120与外部设备(例如，路由器122)和/或外部网络(例如，数据网络140)之间的数据交换。
数据处理器310和360分别可以采用一个或多个集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)等来实现。在一个设计中，数据处理器310和360分别可采用来自位于加利福尼亚州圣地亚哥市的高通有限公司的移动站调制解调器(MSM)ASIC来实现。通常，PBS 120内的数据处理器360可采用与无线设备110x内的数据处理器310所使用的相同或相似的ASIC来实现。这可以简化PBS 120的设计和/或减少PBS 120的成本。
无线设备110x具有与无线网络100中的基站130以及PBS 120进行通信的能力。这允许无线设备110x从无线网络100获取广阔区域的覆盖，并从PBS 120获取良好的室内覆盖。PBS 120具有通过无线链路与无线设备110x进行通信并通过有线链路与无线网络100进行通信的能力。这允许PBS120为无线设备110x提供良好的室内覆盖，并达到与无线网络100交换数据的高吞吐量，而不需利用有价值的无线资源。
无线网络100可利用频分双工(FDD)来进行基站和无线设备之间的通信。采用FDD，对于下行链路和上行链路使用两个单独的频率信道。上行链路传输可与下行链路传输在两个频率信道上同时进行。用于下行链路的频率信道称为下行链路信道，用于上行链路的频率信道称为上行链路信道。
根据一个方面，时分双工(TDD)用于无线设备110x和PBS 120之间的通信。采用TDD，下行链路和上行链路使用一个频率信道。上行链路传输在一些时隙内发送，下行链路传输可在相同的频率信道上在其它的时隙内发送。在一个设计中，上行链路信道用于无线设备110x和PBS 120之间的TDD通信。该设计允许无线设备110x与PBS 120进行通信，同时监控无线网络100中来自基站的信号。该设计还有效地针对无线网络100和微微网102对现有频率信道进行重用。在另一设计中，不同频率信道(其未用于FDD)用于无线设备110x和PBS 120之间的TDD通信。例如，一些在经许可的频带内的频率信道可保留以便进行TDD操作。该设计避免对无线网络100所使用的下行链路和上行链路信道产生干扰。在其它设计中，FDD可用于无线设备110x和PBS 120之间的通信，例如，使用无线网络100所使用的相同的下行链路和上行链路信道或者另一对频率信道。在又一设计中，无线网络100可使用TDD来进行基站和无线设备之间的通信，TDD也可用于无线设备110x和PBS 120之间的通信。在该情形下，无线网络100和微微网102中的通信链路可使用相同的频率信道，或者每个网络使用单独的频率信道。为了清楚起见，下面的大多数说明假定无线设备110x和PBS120使用TDD在上行链路信道上进行通信。
用于PBS和无线设备之间的TDD通信的频率信道以及用于基站和无线设备之间的FDD通信的频率信道属于经许可的频带内。经许可的带是在其中进行操作要求得到管理机构(例如，美国的联邦通信委员会(FCC))许可的频带。表1列出了3GPP和3GPP2网络常用的一些经许可的带。
表1
频带 频带   上行链路(MHz)   下行链路(MHz) 通用名称
  UMTS带I   1920-1980   2110-2170   IMT-2000
  GSM 1900   UMTS带II   1850-1910   1930-1990   PCS
  GSM 1800   UMTS带III   1710-1785   1805-1880   DCS
  UMTS带IV   1710-1770   2110-2170
  GSM 850   UMTS带V   824-849   869-894   蜂窝
  UMTS带VI   830-840   875-885
  GSM 900   890-915   935-960
用于无线设备、PBS和基站之间通信的经许可频带与无线局域网(WLAN)中使用的未经许可的频带形成对比。未经许可的带是指进行操作不需要许可的频带。未经许可的带的一些实例包括IEEE 802.11b中使用的5GHz的未经许可的国家信息基础设施(U-NII)带，以及IEEE 802.11、802.11b和802.11g中使用的2.4GHz的带。IEEE 802.11a、b、g为来自IEEE的IEEE 802.11标准族中的不同WLAN标准。
图4示出了收发机350设计的方框图，收发机350在上行链路信道上支持TDD操作。收发机350包括发射路径410和接收路径420。在发射路径410中，正交调制器(Quad Mod)412从数据处理器360接收同相的和正交的(I/Q)基带信号，采用来自LO发生器440的上行链路本地振荡器(UL LO)信号对I和Q基带信号进行正交调制，并提供调制信号。功率放大器(PA)414对调制信号进行放大并获得想要的输出功率级。来自功率放大器414的放大信号通过开关430路由、由滤波器432进行滤波，并通过天线352发送。滤波器432让频率信道(例如，上行链路信道)中要传输的信号分量通过，并将正交调制过程引起的图像删除。
在接收路径420中，来自天线352的接收信号由滤波器432进行滤波、由开关430路由，并由低噪声放大器(LNA)422来放大。滤波器432将关注的频率信道(例如，上行链路信道)中的信号分量通过，并删除其它频率的信号分量。正交解调器(Quad Demod)424采用UL LO信号对来自LNA422的放大信号进行正交解调，并将I和Q基带信号提供给数据处理器360。
开关430由TX/RX控制信号来控制，该TX/RX控制信号由数据处理器360或控制器370生成。开关430在用于进行数据传输的时隙内将功率放大器414耦合到滤波器432，并在用于数据接收的时隙内将滤波器432耦合到LNA 422。
图5示出了收发机320的设计的方框图，其在下行链路和上行链路信道上支持FDD操作，并在上行链路信道上支持TDD操作。收发机320包括一个发射路径510以及两个接收路径520和530。发射路径510用于在上行链路信道上针对FDD和TDD操作进行数据传输。接收路径520用于在上行链路信道上针对TDD操作进行数据接收。接收路径530用于在下行链路上针对FDD操作进行数据接收。
在发射路径510中，正交调制器512从数据处理器310接收I和Q基带信号，采用来自LO发生器550的UL LO信号对I和Q基带信号进行正交调制，并提供调制信号。滤波器514对调制信号进行滤波，让上行链路信道中的信号分量通过并将正交调制过程引起的图像删除。功率放大器516对滤波后的信号进行放大，以获得想要的输出功率级。来自功率放大器516的放大信号通过开关540来路由，进一步通过双工器542，并经由天线322发送。
在接收路径520中，从天线322接收到的信号通过双工器542和开关540路由，由LNA 522放大，并由滤波器524滤波。正交解调器526采用UL LO信号对来自滤波器524的滤波信号进行正交解调，并将I和Q基带信号提供给数据处理器310。在接收路径530中，从天线322接收到的信号通过双工器542路由，由LNA 532放大，并由滤波器534滤波。正交解调器536采用来自LO发生器550的下行链路(DL)LO信号对来自滤波器534的滤波信号进行正交解调，并将I和Q基带信号提供给数据处理器310。
对于TDD操作，发射路径510和接收路径520是激活的。开关540在用于数据传输的时隙中将功率放大器516耦合到双工器542，在用于数据发送的时隙中将LNA 522耦合到双工器542。在TDD操作期间关闭接收路径530以节约电池能量。对于FDD操作，发射路径510和接收路径530是激活的，并关闭接收路径520。开关540在FDD操作期间将功率放大器516耦合到双工器542。
图4和5示出了两个示例性收发机设计。在常规的收发机中，对发射和接收路径中信号的调理可由放大器、滤波器、混频器等中的一个或多个阶段来执行。这些电路模块可以排列成与图4和5中示出的结构不同的结构。另外，其它未在图4和5中示出的电路模块可用于对发射和接收路径中的信号进行调节。收发机320和350都可在单个射频IC(RFIC)或多个RFIC上制造。
图3-5还示出了配有单个天线的无线设备110x和PBS 120。无线设备110x和/或PBS 120还可配有多个天线。通常，对于每个天线，收发机320和350都可以包括任意数量的发射路径和任意数量的接收路径。例如，可使用两个天线，FDD操作可使用一个或两个天线，TDD操作可使用一个或两个天线。第二天线还可用来获得高的数据吞吐率，以提供接收分集和/或发射分集等。收发机320和350还包括用于蓝牙和/或其它无线技术的发射和接收路径。
图6示出了数据处理器600的设计的方框图，其可用于图3中无线设备110x中的数据处理器310和/或PBS 120中的数据处理器360。数据处理器600包括执行数据传输和发送的处理并支持其它功能的各种单元。
在数据处理器600内，数字信号处理器(DSP)610对数据执行各种类型的处理，例如，对音频和视频进行编码和解码、图形处理等。精简指令集计算机(RISC)处理器620执行高层应用、通信应用(例如呼叫处理)等的软件代码。对于数据发送，编码器612对将要发送的数据进行编码，调制器614执行例如扩频，加扰等的处理，数模转换器(DAC)616把数字数据转换成模拟信号。对于数据接收，模数转换器(ADC)626把模拟信号转换成数字数据，解调器624执行例如解扰，解扩等的处理，解码器622对数据进行解码。
内部控制器630控制数据处理器600内各个单元的操作。内部存储器632为数据处理器600存储数据和程序代码。功率控制器634控制各个单元的功率，并在电路模块(例如，在收发机320或350中的电路模块)不需要时给它们断电，以便节省电池能量。输入/输出(I/O)控制器636支持外部设备的各种接口。例如，I/O控制器636可支持用于音频的扬声器和麦克风接口、用于视频的LCD和摄像机接口、键盘接口、外部存储器接口、USB、以太网和/或蓝牙接口等。
图6示出了数据处理器600的示例性设计。通常，数据处理器可以包括任意数量和任意类型的模块，这些模块可以与图6中示出的模块不同。
图7示出了示例性超帧结构700，其可用于PBS 120和无线设备(例如，无线设备110x)之间的TDD通信。可将传输时间线划分成多个超帧。每个超帧具有预定的时长并由超帧号来标识。可将每个超帧划分成：导频/信标部分710、竞争访问期(CAP)720、无竞争期(CFP)730。
导频/信标部分710由PBS 120用来将控制/系统信息广播到微微网中的无线设备，以便将资源(例如，时隙)分配给无线设备，从而提供时间同步等。竞争访问期720用来支持访问微微网，发送用于与PBS 120进行关联的请求和响应，发送无线设备的认证请求和响应，在呼叫建立协商期间交换数据流的参数，发送命令帧等。命令帧用于无线设备110x和PBS 120的媒体访问控制(MAC)实体之间的通信和协商。命令帧传送例如关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、信标请求等的信息。无竞争期730包括管理时隙(MTS)732以及保证时隙(GTS)734。管理时隙732用来代替命令帧的竞争访问期720。保证时隙734分配给无线设备，用于传输同步和/或异步数据流。同步数据流是数据依照一定时间限制进行传送的数据流(例如，语音流或视频流)。异步数据流是可将数据拆分并在随机的时间进行传送的数据流，例如，用于数据下载。
管理时隙732包括(a)用于PBS和无线设备通信的开放和专用时隙，(b)用于系统接入的关联时隙，和/或(c)其它类型的时隙。每个管理时隙具有(a)PBS和无线设备事先已知的固定时长或者(b)可在信标中传送的可配置的时长。每个超帧中管理时隙的数量由PBS控制，PBS作为微微网控制器(PNC)，并在信标中传送。
根据例如无线设备的数据要求、可用的时隙等的各种因素，将保证时隙734分配给各个无线设备。例如，无线设备可具有一个或多个数据流，在给定的超帧中为每个数据流分配零个、一个或多个保证时隙。每个保证时隙可用于从无线设备到PBS的上行链路传输或者从PBS到无线设备的下行链路传输。每个保证时隙可具有(a)固定的时长，由PBS和无线设备事先知晓，或者(b)可配置的时长，在信标中传送。在相邻的保证时隙之间提供保护时间，以避免在这些时隙中发送的传输之间发生冲突(例如，由于时钟漂移)。每个超帧中保证时隙的数量以及用于下行链路和上行链路的保证时隙的数量由PBS进行控制并在信标中传送。
保证时隙734包括(a)动态时隙，其占据不同超帧中的不同位置，(b)伪静态时隙，其占据不同超帧中的相同位置，或者其位置缓慢变化，(c)其它类型的时隙。动态和伪静态时隙具有不同持续期。通过信标中发送的信道时间分配(CTA)信息元素(IE)、在广播信道上发送的时间批准命令等来识别动态时隙和/或将动态时隙分配给无线设备。可将伪静态时隙分配给同步数据流，以使这些流能够满足它们的时间限制。PNC改变伪静态时隙的位置，并与分配了这些时隙的无线设备通信并确认这些变化。
如图7中所示，超帧包括710、720和730部分的一个时段。超帧还可以包括给定部分的多个时段。部分710、720和730还可以采用其它名称来指称。例如，竞争访问期720还可称为竞争期、信道访问期等。无竞争期730还可称为调度的访问期等。时隙还可以采用其它名称来指称。例如，保证时隙734可称为传输机会(TXOP)、调度时隙等。
图7示出了示例性超帧结构，其可用于PBS和无线设备之间的TDD通信。也可将具有不同部分和/或时隙的其它超帧结构用于TDD通信。
PBS 120可在每个超帧的导频/信标部分710中发送信标。信标提供微微网的“心跳”，使无线设备能够以有序的方式建立和保持通信。信标可携带各种类型的信息，例如：
·PBS的标识符(PBS ID)，
·系统/配置信息，其在超帧中传送竞争访问和无竞争期，以及管理和保证时隙，开销/控制信道等，
·分配信息，其将保证时隙的分配传送到与PBS 120进行通信的无线设备，
·来自PBS 120的信令，例如同步、数据速率、节能模式等，
·来自无线网络110的信令，例如PBS 120覆盖范围内的无线设备的寻呼消息。
(例如)当感受到无线网络100差的覆盖或者无覆盖时，无线设备检测来自PBS的信标。PBS 120覆盖范围内的无线设备可接收PBS发送的信标，并根据接收到的信标来识别PBS。这些无线设备从接收到的信标获取系统/配置信息以及超帧时序，并通过在竞争访问期720或管理时隙732内发送访问探测消息来尝试访问PBS 120。PBS 120可批准对无线设备的访问，为这些无线设备进行授权以及呼叫建立，等等。PBS 120还可将批准访问PBS 120的无线设备通知无线网络100。
PBS 120可将保证时隙分配给在连接模式下运行的激活的无线设备。激活的无线设备和PBS 120可就时隙进行协商。激活的无线设备根据无线设备的数据要求来请求下行链路和上行链路传输的时隙。PBS 120可根据可供分配的时隙、PBS 120处的负载情况、请求时隙的无线设备的优先级等，将时隙批准给激活的无线设备。激活的无线设备然后通过分配的时隙与PBS120进行通信。时隙分配在呼叫过程中会发生变化。激活的无线设备在呼叫结束时发送断开连接或终止消息，以便释放分配的时隙。
PBS 120将来自无线网络100的信令(例如，寻呼消息)转发给空闲的和激活的无线设备。给空闲的无线设备分配特定的超帧(例如，每第N个超帧，其中N≥1)，在该特定的超帧中将信令发送给无线设备。空闲的无线设备(a)周期性地唤醒并针对可能的无线设备的信令检查每个分配的超帧中的信标，并且(b)在其它的时间睡眠，以节省电池能量。
PBS 120可支持各种访问方案，例如带有冲突避免的载波监听多路访问(CSMA/CA)、增强的分布式信道访问(EDCA)、时隙Aloha等。对于CSMA/CA和EDCA，无线设备在指定给系统访问的时间期间内(例如，竞争访问期720和/或管理时隙732内)监听无干扰的无线信道。如果检测的无线信道对于特定的竞争窗口中为无干扰的，则无线设备等待一段退避时间，如果无线信道仍然是无干扰的，则进行传输。CSMA/CA使用共同的连接窗口并随机地为无线设备选择退避时间，而EDCA使用不同的竞争窗口和退避时间，以针对不同优先级类别中的无线设备而获得对无线信道访问的不同概率。对于时隙Aloha，无线设备可在时隙开始时发送帧，并且，如果发生冲突，或者未收到该帧的确认，则重发该帧。这些多种访问方案在本领域中是公知的。
可使用竞争访问期720来支持CSMA/CA或EDCA。命令帧也在竞争访问期720内发送，在该情形下忽略管理时隙732。或者，采用管理时隙732来支持时隙Aloha，在该情形下忽略竞争访问期720。
图8示出了无线设备110x的处理模块800的设计。处理模块800可采用软件、固件、硬件或其组合来实现。采用软件来实现处理模块800允许无线设备110x只需使用极少其它的硬件便能够支持与无线网络100和微微网102进行通信，例如，使用用于与无线网络100进行FDD通信的MSM。软件可由图3中的数据处理器310或控制器/处理器330(例如，通过图6中的RISC处理器)来执行。
在处理模块800内，高层应用810包括各种最终用户应用，例如，用户界面(UI)应用、提供语音服务的语音应用、提供数据服务的数据应用、用户浏览器、电子邮件客户端等。语音和数据应用可分别生成发起语音和数据呼叫的请求。
呼叫管理器820可发起对无线网络中的基站和/或微微网中的PBS的搜索，并控制对无线网络和微微网的访问。呼叫管理器820还(例如，按照高层应用810所指示的那样)控制对无线网络和微微网的呼叫的发起、建立和终止。通信处理模块830执行与无线网络中的基站和微微网中的PBS进行通信的处理。模块830包括：(a)WWAN模块832，其执行与无线网络进行信令交换的处理，(b)微微网模块834，其执行与微微网中的PBS进行信令交换的处理。
发射模块840控制无线设备110x中收发机320内的发射机的操作。接收模块850控制收发机320内接收机的操作。呼叫管理器820管理分配给无线设备110x的时隙，并根据分配的时隙控制模块840和850的操作，使得在适当的时间发送上行链路传输并接收下行链路传输。
PBS 120可执行各种功能来管理微微网102内的通信。例如，PBS 120可控制：对微微网102的访问，从无线设备接收访问请求，批准或拒绝每个访问请求。PBS 120仅允许受限列表内的无线设备(例如，由微微网运营商或PBS所有者来确定)来访问微微网，或者允许所有无线设备来访问微微网。
PBS 120可以以各种方式来管理无线资源。例如，PBS 120对无线信道进行扫描，以便检测附近的PBS，并可将检测到的PBS报告给无线网络100内指定的实体，例如，WAG 136或其它实体。指定的实体可协调信道的利用并将频率信道分配给PBS，从而可以获得良好的性能。PBS 120请求微微网102中给定的无线设备或所有无线设备来使用特定的频率信道或切换到另一频率信道，(例如)以便于管理和减少干扰。PBS 120还可以强制未经授权的无线设备改变频率信道，以减少干扰。
PBS 120可以以各种方式将无线/时间资源分配给无线设备。PBS 120可将伪静态时隙分配给同步数据流，将动态时隙分配给异步数据流。PBS120还以沉默方式批准先前存储的下载大量数据的请求。该请求先前由无线设备发送给无线网络或微微网，但因为无线网络或微微网不具有足够资源而未获批准。
图9示出了PBS 120的处理模块900的设计。处理模块900可采用软件、固件、硬件或他们的组合来实现。采用软件来实现处理模块900允许将PBS 120设计成采用与无线设备110x相同或相似的硬件。例如，数据处理器360可采用无线设备110x中数据处理器310所使用的相同的MSM来实现。软件可由图3中的数据处理器360或控制器/处理器370来执行。
在处理模块900内，无线/时间管理模块910管理微微网102的无线和时间资源。模块910控制：对微微网102的访问、将时隙分配给无线设备等。模块910还针对附近微微网内的PBS扫描无线信道。模块910与无线网络100中的WAG 136(或其它实体)进行通信，并将检测到的PBS、PBS120的负载情况等进行报告。WAG 136将频率信道分配给PBS 120，从而达到在PBS之间的负载平衡并减少干扰。通常，PBS 120使用的频率信道：(a)由无线网络100中的实体(例如，WAG 136)来确定/控制，(b)由PBS 120单方选择，或者(c)固定为特定的频率信道。WAG 136和/或PBS120还设定并调整无线设备的发射功率，以减少对其它无线设备的干扰。
WWAN互通模块920支持无线网络100和微微网102之间的互通。模块920与无线网络100中的WAG 136(和其它实体)进行通信，以对无线设备进行注册和验证。模块920提供批准访问微微网102的无线设备的信息，接收无线设备的寻呼和其它消息，并将消息转发给接收方无线设备。
通信处理模块930执行与微微网102中的无线设备以及与无线网络100中的WAG 136进行通信的处理。模块930包括：(a)微微网模块932，其执行与微微网102中的无线设备进行信令交换的处理，以及(b)WWAN模块934，其执行与微微网102进行信令交换的处理。
发射模块940控制PBS 120中收发机350内的发射机的运行。接收模块950控制收发机350内接收机的运行。模块910根据分配给无线设备的时隙来控制模块940和950的运行，以便在适当的时间发送下行链路传输并接收上行链路传输。外部通信(Comm)模块960依照WWAN模块934的指示与外部接口单元380进行通信。
图8和9分别示出了在无线设备110x和PBS 120的示例性处理模块。无线设备110x和PBS 120的操作还可由其它处理模块来控制，这些处理模块可包括与图8和9中示出的所不同的模块。
对于PBS 120和无线设备110x之间的通信，可将数据划分成多个块。在物理层(PHY)，每个块由物理层会聚协议(PLCP)作为PLCP协议数据单元(PPDU)进行处理，并在一个时隙内发送。
图10示出了示例性PPDU结构，其可用于PBS 120和无线设备110x之间的通信。在该PPDU结构中，PPDU 1000包括：PLCP前同步码1010、PLCP报头1020以及PHY服务数据单元(PSDU)1030。
PLCP前同步码1010包括分组/帧同步字段1012以及信道估计字段1014。同步字段1012携带第一比特序列，其由接收站用于信号检测和同步。信道估计字段1014携带第二比特序列，其由接收站用于信道估计。字段1012和1014的比特序列可以是伪随机数(PN)序列或具有良好信号属性的其它序列。信道估计字段1014可具有(a)固定长度，其事先已知，或者(b)可配置的长度，其在呼叫建立期间和/或在其它时间进行选择。选择信道估计字段1014的长度，以向接收站提供充足的时间在接收PSDU 1030以前进行频率捕获和信道估计。
PLCP报头1020包括：PHY报头字段1022，尾部比特字段1023，MAC报头字段1024，报头检验序列(HCS)字段1026，以及尾部比特字段1028。字段1022携带PHY报头，其传送例如数据速率，PSDU中帧有效载荷的长度，数据加扰器信息等的信息。在PHY报头后，字段1023携带用于将在发送站的编码器和在接收站的解码器重新设置为已知状态的尾部比特。字段1024携带MAC报头，其可传送例如微微网ID，源地址，目的地地址，协议版本，确认(ACK)策略等的信息。字段1026携带报头校验序列，其根据字段1022和1024生成并由接收站使用，以确定PLCP报头是正确解码或是出错。在MAC报头后，字段1028携带尾部比特，其用于将编码器和解码器重新设置为已知状态。
PSDU 1030包括：帧有效载荷字段1032、帧校验序列(FCS)字段1034、尾部比特字段1036、填充比特字段1038。字段1032携带PPDU 1000的数据并具有可变长度。字段1034携带帧校验序列，其基于字段1032生成并由接收站用来确定数据是正确解码还是出错。字段1036携带用于将编码器和解码器重新设置为已知状态的尾部比特。字段1038携带填充比特，用于使PPDU 1000具有整数个八位组。
图10示出了示例性PPDU结构，可用于PBS和无线设备之间的TDD通信。其它具有不同部分和/或字段的PPDU结构也可用于TDD通信。
图11示出了过程1100，其由无线设备执行，用于与无线通信网络和微微网进行通信。无线设备执行使用FDD与无线网络中的第一基站进行通信的数据处理(方框1112)。无线设备还执行使用TDD与微微网中的第二基站进行通信的数据处理(方框1114)。对于方框1112和1114，无线设备可进行下面的处理：(a)在上行链路频率信道上将数据传输给第一和第二基站，(b)在下行链路频率信道上为第一基站接收数据，以及(c)在上行链路频率信道上为第二基站接收数据。下行链路和上行链路频率信道在经许可的频带内。无线设备根据W-CDMA，cdma2000，或其它无线技术进行数据处理，以与第一基站进行通信。无线设备根据无线网络所使用的相同的无线技术或不同的无线技术进行数据处理，以与第二基站进行通信。每个基站的数据处理取决于无线技术，并包括：(例如)编码、解码、调制、解调、加扰、解扰等。
无线设备(例如)根据基站在下行链路频率信道上发送的导频来检测无线网络中的基站。无线设备(例如)根据基站在上行链路频率信道上发送的信标检测微微网中的基站。无线设备首先检测无线网络中的基站，如果没有检测到基站，则检测微微网中的基站。无线设备还可以以其它顺序检测无线网络和微微网中的基站。无线设备(例如)根据哪个基站在与无线设备进行通信，将与检测到的无线网络中的基站和/或检测到的附近微微网中的基站有关的信息发送给无线网络中的第一基站和/或微微网中的第二基站。
无线设备通过第二基站来注册无线网络(方框1116)。如果无线设备是激活的，则无线设备从第二基站接收时隙的分配，然后在分配的时隙中与第二基站交换数据(方框1118)。无线设备交换协议数据单元(PDU)中数据，其中每个PDU在一个分配的时隙中发送，或者，多个PDU可在一个时隙内以PDU之间的MIFS(最小帧间间隔)连续发送。PDU可以是分组、帧等的一部分。或者或另外，无线设备可通过第二基站从无线网络接收寻呼消息(方框1120)。
图12示出了过程1200，其由PBS执行，用来支持微微网的通信。PBS执行使用TDD在经许可的频带内的频率信道上与无线设备进行通信的数据处理(方框1212)。频率信道是无线网络中的上行链路频率信道，并由无线网络分配给PBS。PBS执行通过有线通信链路与无线网络进行数据交换的处理(方框1214)。PBS将从无线设备接收的数据转发到无线网络，并将从无线网络接收到的针对无线设备的数据转发给无线设备。PBS为无线设备分配时隙，并在分配的时隙中与无线设备交换数据。PBS处的数据处理可采用一个或多个处理器来执行，这些处理器可以由ASIC来实现，例如，在无线设备中广泛使用的MSM。
PBS在预定时长的每个超帧中发送信标。无线设备使用信标检测PBS。PBS将其覆盖范围内的无线设备在无线网络注册(方框1216)。PBS从无线网络接收针对注册的无线设备的寻呼消息(方框1218)，并将寻呼消息(例如)在超帧中发送的信标中转发给这些无线设备(方框1220)。
PBS可检测附近微微网中的PBS，并将与探测到的PBS有关的信息发送给无线网络。PBS还将关于其微微网的负载和/或其它信息发送给无线网络。无线网络根据报告的信息控制PBS的操作。例如，无线网络将频率信道分配给PBS，和/或调整微微网中无线设备的发射功率级，以到达所有微微网的良好性能。
本申请描述的通信技术可通过多种方式来实现。例如，这些技术可在硬件、固件、软件或他们的组合中实现。对于硬件实现，在实体处(例如，无线设备或PBS)用来执行技术的处理单元可采用一个或多个ASIC、DSP、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、用于执行本申请所述功能的其它电子单元、计算机或上述各项的组合中。
对于固件和/或软件实现，所述技术可采用执行本申请所描述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。固件和/或软件代码可存储在存储器中(例如，图3中的存储器332或372)并由、处理器(例如，处理器330或370)来执行。存储器可实现在处理器内部或者处理器外部。
为使本领域技术人员能够实现或者使用本发明，上面对本发明进行了描述。对于本领域技术人员来说，对本发明的各种修改都是显而易见的，并且，本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本发明并不限于本申请给出的实例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (46)

1、一种装置，包括：
至少一个处理器，用于：
执行使用频分双工(FDD)与无线通信网络中的第一基站进行通信的数据处理，
执行使用时分双工(TDD)与微微网络(微微网)中的第二基站进行通信的数据处理；
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
执行在上行链路频率信道上将数据传输到所述第一基站和第二基站的处理，
执行在下行链路频率信道上接收所述第一基站的数据并在所述上行链路频率信道上接收所述第二基站的数据的处理。
3、根据权利要求2所述的装置，其中，所述下行链路和上行链路频率信道在经许可的频带内。
4、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
向所述无线通信网络进行注册并通过所述第二基站从所述无线通信网络接收寻呼消息。
5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
根据单个无线技术执行与所述第一基站和第二基站进行通信的数据处理。
6、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
根据宽带码分多址(W-CDMA)或cdma2000执行与所述第一基站进行通信的数据处理。
7、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
从所述第二基站接收时隙的分配，并在所分配的时隙内与所述第二基站进行数据交换。
8、根据权利要求7所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
交换在所分配的时隙内发送的协议数据单元(PDU)中的数据。
9、根据权利要求1所述的装置，其中，至少一个处理器用于：
根据所述第一基站在下行链路频率信道上发送的导频，检测所述无线通信网络中的第一基站，
根据所述第二基站在上行链路频率信道上发送的信标，检测微微网中的第二基站。
10、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
在所述无线通信网络中检测第一基站，如果没有检测到第一基站，则检测微微网中的第二基站。
11、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
检测所述无线通信网络中的其它第一基站，
检测附近微微网中的其它第二基站，
将与检测到的第一和第二基站有关的信息发送到所述无线通信网络中的所述第一基站。
12、根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
检测所述无线通信网络中的其它第一基站，
检测附近微微网中的其它第二基站，
将与检测到的第一和第二基站有关的信息发送到所述微微网中的所述第二基站。
13、根据权利要求1所述的装置，还包括：
收发机，其包括：发射路径、第一接收路径和第二接收路径，所述发射路径用于将数据发送到所述第一基站和第二基站，所述第一接收路径用于从所述第一基站接收数据，所述第二接收路径用于从所述第二基站接收数据。
14、一种装置，包括：
至少一个处理器，用于：
执行根据第一无线技术在经许可的频带上与无线通信网络中的第一基站进行通信的数据处理，
执行根据第二无线技术在所述经许可的频带上与微微网络(微微网)中的第二基站进行通信的数据处理；
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
15、根据权利要求14所述的装置，其中，所述第二无线技术与所述第一无线技术相同。
16、一种方法，包括：
执行使用频分双工(FDD)与无线通信网络中的第一基站进行通信的数据处理；
执行使用时分双工(TDD)与微微网络(微微网)中的第二基站进行通信的数据处理。
17、根据权利要求16所述的方法，其中，
执行与所述第一基站进行通信的数据处理包括：
执行在上行链路频率信道上向所述第一基站传输数据的处理，
执行在下行链路频率信道上从所述第一基站接收数据的处理；
执行与所述第二基站进行通信的数据处理包括：
执行在所述上行链路频率信道上将数据传输到所述第二基站的处理，
执行在所述上行链路频率信道上从所述第二基站接收数据的处理。
18、根据权利要求16所述的方法，还包括：
向所述无线通信网络进行注册；
通过所述第二基站从所述无线通信网络接收寻呼消息。
19、一种装置，包括：
用于执行使用频分双工(FDD)与无线通信网络中的第一基站进行通信的数据处理的模块；
用于执行使用时分双工(TDD)与微微网络(微微网)中的第二基站进行通信的数据处理的模块。
20、根据权利要求19所述的装置，其中，
用于执行与所述第一基站进行通信的数据处理的模块包括：
用于执行在上行链路频率信道上将数据传输到所述第一基站的处理的模块，
用于执行在下行链路频率信道上从所述第一基站接收数据的处理的模块；
用于执行与所述第二基站进行通信的数据处理的模块包括：
用于执行在所述上行链路频率信道上将数据传输到所述第二基站的处理的模块，
用于执行所述上行链路频率信道上从所述第二基站接收数据的处理的模块。
21、根据权利要求19所述的装置，还包括：
用于向所述无线通信网络进行注册的模块；
用于通过所述第二基站从所述无线通信网络接收寻呼消息的模块。
22、一种计算机可读介质，其包括存储在其上的指令，所述指令包括：
第一指令集，用于控制使用频分双工(FDD)与无线通信网络中的第一基站进行的通信；
第二指令集，用于控制使用时分双工(TDD)与微微网络(微微网)中的第二基站进行的通信。
23、一种支持微微网络(微微网)通信的装置，包括：
至少一个处理器，用于：
执行使用时分双工(TDD)在经许可的频带内的频率信道上与无线设备进行通信的数据处理，
执行通过有线通信链路与无线通信网络进行数据交换的处理；
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
24、根据权利要求23所述的装置，其中，用于与所述无线设备进行通信的所述频率信道是所述无线通信网络的上行链路频率信道。
25、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
从所述无线通信网络接收对所述频率信道的选择。
26、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
在预定时长的每个超帧中发送信标，所述信标由无线设备用来检测所述微微网。
27、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
将时隙分配给所述无线设备，并在所分配的时隙内与所述无线设备交换数据。
28、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
批准下载数据的请求，所述请求先前由所述无线设备发送给所述无线通信网络或所述微微网并进行存储，直到所述微微网中的资源可用为止。
29、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
将所述无线设备向所述无线通信网络注册，以便从所述无线通信网络接收针对所述无线设备的寻呼消息，并将所述寻呼消息发送给所述无线设备。
30、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
从所述无线通信网络接收针对无线设备的寻呼消息，并在信标中发送所述寻呼消息。
31、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
将从所述无线设备接收到的数据转发给所述无线通信网络，
将从所述无线通信网络接收到的针对所述无线设备的数据转发给所述无线设备。
32、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
从所述无线设备接收访问请求
根据允许访问所述微微网的无线设备的列表，批准或拒绝所述无线设备的访问。
33、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
指示所述无线设备切换到另一频率信道以减少干扰。
34、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
指示另一个不在所述微微网中的无线设备切换到另一个频率信道以减少干扰。
35、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
将关于所述微微网的负载信息发送给所述无线通信网络。
36、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
检测附近微微网中的其它第二基站，
将与检测到的第二基站有关的信息发送给所述无线通信网络。
37、根据权利要求23所述的装置，还包括：
收发机，包括发射路径和接收路径，所述发射路径用于将数据发送给所述无线设备，所述接收路径用于从所述无线设备接收数据。
38、根据权利要求23所述的装置，还包括：
接口单元，用于通过回程调制解调器与所述无线通信网络交换数据。
39、根据权利要求23所述的装置，其中，所述至少一个处理器以专用集成电路(ASIC)的方式实现。
40、根据权利要求39所述的装置，其中，所述ASIC是在所述无线设备中使用的移动站调制解调器(MSM)。
41、一种方法包括：
执行使用时分双工(TDD)在经许可的频带内的频率信道上与无线设备进行通信的数据处理；
执行通过有线通信链路与无线通信网络进行数据交换的处理。
42、根据权利要求41所述的方法，还包括：
将所述无线设备向所述无线通信网络注册；
从所述无线通信网络接收针对所述无线设备的寻呼消息；
将所述寻呼消息发送给所述无线设备。
43、根据权利要求41所述的方法，还包括：
将从所述无线设备接收到的数据转发给所述无线通信网络；
将从所述无线通信网络接收到的针对所述无线设备的数据转发给所述无线设备。
44、一种装置，包括：
用于执行使用时分双工(TDD)在经许可的频带内的频率信道上与无线设备进行通信的数据处理的模块；
用于执行通过有线通信链路与无线通信网络进行数据交换的数据处理的模块。
45、根据权利要求44所述的装置，还包括：
用于将所述无线设备向所述无线通信网络注册的模块；
用于从所述无线通信网络接收针对所述无线设备的寻呼消息的模块；
用于将所述寻呼消息发送给所述无线设备的模块。
46、根据权利要求44所述的装置，还包括：
用于将从所述无线设备接收到的数据转发给所述无线通信网络的模块；
用于将从所述无线通信网络接收到的针对所述无线设备的数据转发给所述无线设备的模块。
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