CN102783201A - 使用定向天线的通信 - Google Patents

Abstract

具有波束成形天线的方法和设备生成多个定向天线波束。生成发现信标以在与无线发射/接收单元（WTRU）相关联时使用。使用粗聚焦的定向天线波束将该发现信标传送至多个扇区。WTRU可以接收粗聚焦的定向天线波束中的一个，并且然后可以传送响应消息。正在建立精聚焦定向天线波束以用于分组数据传输。然后可以使用粗聚焦定向天线波束中的一个向WTRU传送周期性信标。

Description

使用定向天线的通信

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月24日提交的美国临时申请No.61/307,777、2010年2月25日提交的美国临时申请No.61/308,218和2010年4月29日提交的美国临时申请No.61/329,303的权益，其内容通过引用结合到本文中。

背景技术

在无线通信中，智能天线具有改变无线电波束传送和接收模式以充分利用无线传输环境的能力。智能天线是有利的，因为其在不增加过多成本和系统复杂性的情况下提供相对高的无线电链路增益。移动站（STA）或接入点（AP）可以使用智能天线来形成定向传送和接收波束以在差的无线电环境中实现高性能。

诸如IEEE 802.11无线局域网（WLAN）的在2.4GHz和5GHz波段中操作的无线通信系统利用全向信标进行系统广告和发现。与较高频带相比，2.4GHz和5GHz波段中的传输范围较高且需要较少的“天线增益”来传送或接收信号。然而，当使用全向天线对着所有方向时，在诸如60GHz波段的高频WLAN无线电环境条件下操作的STA常常充分地退化。无线电环境退化程度随着频带的增加而增加，并且信号穿透障碍物变得困难且大气吸收使信号退化。

IEEE 802.11无线发射/接收单元（WTRU）可以依赖于具有冲突避免的载波侦听多址接入（CSMA/CA）和请求发送/清除发送（RTS/CTS）机制来减少帧冲突。当使用定向天线时，隐藏的节点问题可能更加普遍，因为WTRU传送和接收指向特定的地理区域（或扇区）。利用定向天线的WTRU也面临遮蔽（deafness）问题。当WTRU的传输由于相邻WTRU的天线沿另一方向接收（换言之，相邻WTRU可能未沿着适当的方向进行侦听）而未被相邻WTRU接收到时发生遮蔽。当相邻WTRU与另一WTRU通信时可能发生遮蔽。

发明内容

一种具有波束成形天线的方法和设备生成多个定向天线波束。生成发现信标以在与WTRU相关联时使用。使用粗（coarsely）聚焦的定向天线波束将该发现信标传送至多个扇区。WTRU可以接收粗聚焦的定向天线波束中的一个，然后可以传送响应消息。建立精（finely）聚焦定向天线波束以用于分组数据传输。然后可以使用粗聚焦定向天线波束中的一个向WTRU传送周期性信标。

用于定向WTRU的保护机制包括定向准备发送（DRTS）和定向清除发送（DCTS）帧。具有定向天线的WTRU可以在与定向天线相关联的每个扇区中使用定向保护机制。使用DRTS和DCTS帧来解决从使用定向天线的多个WTRU的使用产生的遮蔽和隐藏节点问题。还公开了定向自由接收（DFTR）。

附图说明

通过结合附图以示例的方式给出的以下描述，可以具有更详细的理解，在附图中：

图1A是其中可以实现一个或多个公开的实施方式的示例性通信系统的系统图；

图1B是可以在图1A所示的通信系统内使用的示例性无线发射/接收单元（WTRU）的系统图；

图1C是可以在图1A所示的通信系统内使用的示例性无线电接入网和示例性核心网的系统图；

图2是用于传送发现信标、周期性信标和分组数据传输的方法的方法流程图；

图3是使用粗定向波束的发现信标传输的示例的图示；

图4是使用定向天线波束的发现信标传输、周期性信标传输和分组数据传输的图示；

图5是使用定向天线波束的发现信标传输、周期性信标传输和分组数据传输的信号流程图；

图6是用于使用定向天线波束的发现信标传输的WTRU扫描的图示；

图7是根据一个实施方式的后面是响应周期的发现信标传输的图；

图8是根据一个实施方式的后面是响应周期的发现信标传输的图；

图9是用于接收由AP传送的发现信标的WTRU精波束调节的图；

图10是用于传送由AP传送的空间-频率信标的方法流程图；

图11描绘其中目的WTRU与另一WTRU通信的遮蔽情形的示例；

图12是实现QDRTS/QDCTS保护机制的图11的WTRU的图；

图13是其中传送WTRU预期接收WTRU的扇区中的QDRTS和QDCTS帧传送和接收的图；

图14是本公开所预期的第一类型的遮蔽问题的图；

图15是图14所示的遮蔽问题的一个解决方案的信号流程图；以及

图16是本公开所预期的第二类型的遮蔽问题的图。

具体实施方式

图1A是其中可以实现一个或多个公开的实施方式的示例性通信系统100的图。通信系统100可以是向多个无线用户提供诸如语音、数据、视频、消息发送、广播等内容的多接入系统。通信系统100可以使得多个无线用户能够通过包括无线带宽的系统资源的共享来接入此类内容。例如，通信系统100可以采用一种或多种信道接入方法，诸如码分多址（CDMA）、时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、正交FDMA（OFDMA）、单载波FDMA（SC-FDMA）等。

如图1A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（RAN）104、核心网106、公共交换电话网（PSTN）108、因特网110及其它网络112，但是应认识到所公开的实施方式可以预期任何数目的WTRU、基站、网络和/或网络元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一个可以是被配置为在无线环境中进行操作和/或通信的任何类型的设备。举例来说，WTRU 102a、102b、102c、102d可以被配置为传送和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备（UE）、移动站、固定或移动订户单元、寻呼机、蜂窝式电话、个人数字助理（PDA）、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、消费型电子设备等。

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为与WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一个无线连接以促进对一个或多个通信网络的接入的任何类型的设备，所述通信网络诸如为核心网106、因特网110和/或网络112。举例来说，基站114a、114b可以是基站收发台（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）、无线路由器等。虽然基站114a、114b每个被描绘成单个元件，但应认识到基站114a、114b可以包括任何数目的互连的基站和/或网络元件。

基站114a可以是RAN 104的一部分，RAN 104还可以包括其它基站和/或网络元件（未示出），诸如基站控制器（BSC）、无线电网络控制器（RNC）、中继节点等。基站114a和/或基站114b可以被配置为在可以称为小区（未示出）的特定地理区域内传送和/或接收无线信号。该小区还可以被划分成小区扇区。例如，可以将与基站114a相关联的小区划分成三个扇区。因此，在一个实施方式中，基站114a可以包括三个收发信机，即小区的每个扇区一个。在另一实施方式中，基站114a可以采用多输入多输出（MIMO）技术，因此可以将多个收发信机用于小区的每个扇区。

基站114a、114b可以通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c、102d中的一个或多个通信，空中接口116可以是任何适当的无线通信链路（例如，射频（RF）、微波、红外线（IR）、紫外线（UV）、可见光等）。可以使用任何适当的无线电接入技术（RAT）来建立空中接口116。

更具体地，如上所述，通信系统100可以是多接入系统且可以采用一种或多种信道接入方案，诸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等。例如，WTRU 102a、102b、102c和RAN 104中的基站114a可以实现无线电技术，诸如通用移动电信系统（UMTS）陆地无线电接入（UTRA），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）。

在另一实施方式中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实现诸如演进UMTS陆地无线电接入（E-UTRA）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。

在其它实施方式中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实现无线电技术，诸如IEEE 802.16（即全球互通微波接入（WiMAX））、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、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）、GSM演进增强型数据速率（EDGE）、GSM EDGE（GERAN）等。

例如，图1A中的基站114b可以是无线路由器、家用节点B、家用e节点B或接入点，并且可以利用任何适当的RAT以便促进诸如营业场所、家、车辆、校园等局部区域中的无线连接。在一个实施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可以实现诸如IEEE 802.11的无线电技术以建立无线局域网（WLAN）。在另一实施方式中，基站114b和WTRU 102c、102d可以实现诸如IEEE 802.15的无线电技术以建立无线个域网（WPAN）。在另一实施方式中，基站114b和WTRU 102c、102d可以利用蜂窝式RAT（例如，WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等）来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示，基站114b可以具有到因特网110的直接连接。因此，基站114可以不需要经由核心网106而接入因特网110。

RAN 104可以与核心网106通信，核心网106可以是被配置为向WTRU102a、102b、102c、102d中的一个或多个提供语音、数据、应用程序和/或网际协议语音（VoIP）服务的任何类型的网络。例如，核心网106可以提供呼叫控制、帐单服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分发等和/或执行诸如用户认证的高级安全功能。虽然图1A未示出，但应认识到RAN 104和/或核心网106可以与采用与RAN 104相同的RAT或不同RAT的其它RAN进行直接或间接通信。例如，除被连接到可能正在利用E-UTRA无线电技术的RAN 104之外，核心网106还可以与采用GSM无线电技术的另一RAN（未示出）进行通信。

核心网106还可以用作WTRU 102a、102b、102c、102d接入PSTN 108、因特网110和/或其它网络112的网关。PSTN 108可以包括提供简单老式电话服务（POTS）的电路交换电话网。因特网110可以包括使用公共通信协议的互连计算机网络和设备的全球系统，所述公共通信协议诸如TCP/IP因特网协议组中的传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）和网际协议（IP）。网络112可以包括由其它服务提供商拥有和/或操作的有线或无线通信网络。例如，网络112可以包括被连接到可以采用与RAN 104所采用的相同的RAT或不同的RAT的一个或多个RAN的另一核心网。

通信系统100中的WTRU 102a、102b、102c、102d的某些或全部可以包括多模式能力，即WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括用于通过不同的无线链路与不同的无线网络通信的多个收发信机。例如，图1A所示的WTRU 102c可以被配置为与可以采用蜂窝式无线电技术的基站114a通信并与可以采用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。

图1B是示例性WTRU 102的系统图。如图1B所示，WTRU 102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、显示器/触控板128、不可移动存储器130、可移动存储器132、电源134、全球定位系统（GPS）芯片组136及其它外围设备138。可以认识到的是WTRU 102可以在保持实施方式一致的同时包括前述元件的任何子组合。

处理器118可以是通用处理器、专用处理器、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、任何其它类型的集成电路（IC）、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能够在无线环境中操作的任何其它功能。处理器118可以被耦合到收发信机120，收发信机120可以被耦合到发射/接收元件122。虽然图1B将处理器118和收发信机120描绘为单独组件，但将认识到的是可以将处理器118和收发信机120一起集成在电子封装或芯片中。

可以将发射/接收元件122配置为通过空中接口116向基站（例如基站114a）传送或从基站（例如基站114a）接收信号。例如，在一个实施方式中，发射/接收元件122可以是被配置为传送和/或接收RF信号的天线。在另一实施方式中，发射/接收元件122可以是被配置为传送和/或接收例如IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。在另一实施方式中，可以将发射/接收元件122配置为传送和接收RF和光信号两者。将认识到的是可以将发射/接收元件122配置为传送和/或接收无线信号的任何组合。

另外，虽然发射/接收元件122在图1B中被描绘为单个元件，但WTRU102可以包括任何数目的发射/接收元件122。更具体地，WTRU 102可以采用MIMO技术。因此，在一个实施方式中，WTRU 102可以包括两个或更多发射/接收元件122（例如，多个天线）以通过空中接口116来传送和接收无线信号。

收发信机120可以被配置为调制将由发射/接收元件122传送的信号并对由发射/接收元件122接收到的信号进行解调。如上所述，WTRU 102可以具有多模式能力。因此，收发信机120可以包括用于使得WTRU 102能够经由诸如UTRA和IEEE 802.11的多种RAT进行通信的多个收发信机。

WTRU 102的处理器11 8可以被耦合到扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触控板128（例如液晶显示器（LCD）显示单元或有机发光二极管（OLED）显示单元），并且可以从中接收用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触控板128输出用户数据。另外，处理器118可以从任何类型的适当存储器访问信息并在其中存储数据，诸如不可移动存储器130和/或可移动存储器132。不可移动存储器130可以包括随机存储存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬盘或任何其它类型的存储器存储设备。可移动存储器132可以包括订户身份模块（SIM）卡、记忆棒、安全数字（SD）存储卡等。在其它实施方式中，处理器118可以从在物理上不位于WTRU 102上（例如在服务器或家用计算机（未示出）上）的存储器访问信息并在其中存储数据。

处理器118可以从电源134接收功率，并且可以被配置为向WTRU 102中的其它组件分配和/或控制功率。电源134可以是用于对WTRU 102供电的任何适当设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池（例如镍镉（NiCd）、镍锌（NiZn）、镍金属氢化物（NiMH）、锂离子（Li-ion）等）、太阳能电池、燃料电池等。

处理器118还可以被耦合到GPS芯片组136，其可以被配置为提供关于WTRU 102的当前位置的位置信息（例如经度和纬度）。除来自GPS芯片组136的信息之外或作为其替代，WTRU 102可以通过空中接口116从基站（例如，基站114a、114b）接收位置信息和/或基于从两个或更多附近基站接收到信号的定时（timing）来确定其位置。将认识到的是WTRU 102可以在保持实施方式一致性的同时借助于任何适当的位置确定方法来获取位置信息。

处理器118还可以被耦合到其它外围设备138，其可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如，外围设备138可以包括加速计、电子指南针、卫星收发信机、数字照相机（用于摄影或视频）、通用串行总线（USB）端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、蓝牙

模块、调频（FM）无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器等。

图1C是根据实施方式的RAN 104和核心网106的系统图。RAN 104可以是采用IEEE 802.16无线电技术来通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信的接入服务网（ASN）。如下文将进一步讨论的，可以将WTRU102a、102b、102c、RAN 104和核心网106的不同功能实体之间的通信链路定义为参考点。

如图1C所示，RAN 104可以包括基站140a、140b、140c和ASN网关142，但是将认识到的是RAN 104可以在保持实施方式一致性的同时包括任何数目的基站和ASN网关。基站140a、140b、140c每个可以与RAN 104中的特定小区（未示出）相关联且每个可以包括用于通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信的一个或多个收发信机。在一个实施方式中，基站140a、140b、104c可以实施MIMO技术。因此，例如，基站140a可以使用多个天线来向WTRU 102a传送无线信号并从其接收无线信号。基站140a、140b、140c还可以提供移动性管理功能，诸如移交触发、隧道建立、无线电资源管理、业务分类、服务质量（QoS）策略实行等。ASN网关142可以用作业务聚合点且可以负责寻呼、订户简档的高速缓存、到核心网106的路由等。

可以将WTRU 102a、102b、102c和RAN 104之间的空中接口116定义为实现IEEE 802.16规范的R1参考点。另外，WTRU 102a、102b、102c中的每一个可以建立与核心网106的逻辑接口（未示出）。可以将WTRU 102a、102b、102c与核心网106之间的逻辑接口定义为R2参考点，其可以用于认证、授权、IP主机配置管理和/或移动性管理。

可以将基站140a、140b、140c中的每一个之间的通信链路定义为R8参考点，其包括用于促进WTRU切换和基站之间的数据传输的协议。可以将基站140a、140b、140c与ASN网关215之间的通信链路定义为R6参考点。R6参考点可以包括用于基于与WTRU 102a、102b、102c中的每一个相关联的移动事件来促进移动性管理的协议。

如图1C所示，RAN 104可以被连接到核心网106。例如，可以将RAN104与核心网106之间的通信链路定义为包括用于促进数据传输和移动性管理能力的协议的R3参考点。核心网106可以包括移动IP家用代理（MIP-HA）144、认证、授权、记账（AAA）服务器146和网关148。虽然前述元件中的每一个被描绘为核心网106的一部分，但将认识到的是这些元件中的任何一个可以被除核心网运营商之外的实体所拥有和/或操作。

MIP-HA可以负责IP地址管理，并且可以使得WTRU 102a、102b、102c能够在不同的ASN和/或不同核心网之间漫游。MIP-HA 144可以为WTRU102a、102b、102c提供对诸如因特网110的分组交换网的接入，以促进WTRU102a、102b、102c和IP使能设备之间的通信。AAA服务器146可以负责用户认证和支持用户服务。网关148可以促进与其它网络互联。例如，网关148可以为WTRU 102a、102b、102c提供对诸如PSTN 108的电路交换网的接入，以促进WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备之间的通信。另外，网关148可以为WTRU 102a、102b、102c提供对网络112的接入，网络112可以包括由其它服务提供商所拥有和/或操作的其它有线或无线网络。

虽然图1C未示出，但将认识到的是RAN 104可以被连接到其它ASN且核心网106可以被连接到其它核心网。可以将RAN 104与其它ASN之间的通信链路定义为R4参考点，其可以包括用于协调RAN 104与其它ASN之间的WTRU 102a、102b、102c的移动性的协议。可以将核心网106与其它核心网之间的通信链路定义为R5参考，其可以包括用于促进家用核心网与被访问核心网之间的互联的协议。

其它网络112可以进一步连接到基于IEEE 802.11的无线局域网（WLAN）160。WLAN 160可以包括接入路由器165。该接入路由器可以包含网关功能。接入路由器165可以与多个接入点（AP）170a、170b通信。接入路由器165与AP 170a、170b之间的通信可以经由有线以太网（IEEE802.3标准）或任何类型的无线通信协议。AP 170a通过空中接口与WTRU102d进行无线通信。

为了与AP或基站通信，WTRU需要能够在基础设施模式网络的情况下发现AP或基站，或在点对点（ad-hoc）模式网络的情况下发现其它WTRU。在诸如60 GHz频带的高频带中，当使用高增益定向天线时，发现变得困难。这是因为定向天线在给定时间沿着特定方向进行传送。定向天线本身进行操纵以沿着各种方向进行通信。通过对定向天线进行操纵或波束成形来沿着每个方向进行扫描在设备和处理时间方面是非常昂贵的。

因此，降低与使用定向天线进行扫描相关联的成本的机制是期望的，特别是在诸如60GHz波段的高频带中。除接入点的覆盖区域内的所有设备的高效发现之外，关于AP的覆盖区域内的WTRU的相对位置或无线电位置的信息是期望的。此位置信息可以由AP和在形成精波束时与AP相关联的各WTRU两者用于高速率数据传输。具有在AP的覆盖区域内的WTRU位置的知识还可以帮助避免网络中的冲突和瓶颈并解决由于定向通信产生的其它问题（例如遮蔽和隐藏节点类型的问题）。

空间发现由于WTRU在给定AP的覆盖区域内的运动而变得更复杂。由于WTRU在AP的覆盖区域内移动，所以WTRU、AP和潜在的其它WTRU所经历的网络配置和无线电环境将改变且可能退化。在AP和WTRU两者处不断地要求波束成形调整且这产生附加开销信令。因此，用于跟踪AP覆盖区域内的WTRU运动的机制可以改善系统性能。

参考图2，公开了一种供在AP中使用的方法200。在步骤210处，生成发现信标。该发现信标可以例如是包括AP发现所需的各种信息的信标。该发现信标可以是根据IEEE 802.11标准的信标。在步骤220处，由AP以粗或准全向方式来传送发现信标。如下文将描述的，可以由全向天线来实现用来传送发现信标的粗或准全向方式。可替换地，可以经由开关波束天线或由波束成形天线或由能够产生定向天线波束的任何其它天线系统来实现发现信标传输的粗或准全向方式。可以周期性地、以诸如IEEE 802.11标准中所讨论的信标间隔来传送发现信标。

在步骤220中的发现信标的周期性传输期间，AP确定是否已经在步骤230中从AP的覆盖区域内的WTRU接收到任何响应（例如，关联请求或探测请求等）。如果在AP处接收到关联请求，则AP在步骤240处确定WTRU从其传送关联请求的AP的覆盖区域的扇区。然后，可以由WTRU和AP来执行精波束成形过程以在步骤250中产生精定向天线波束。可以根据IEEE802.11标准来执行精波束成形过程，并且该过程可以包括在WTRU与AP之间探测信道并传送信道估计和操纵矩阵。一旦传送关联请求的WTRU完成与AP的关联，则在AP处发生两件事。首先，在步骤260处，AP传送周期性信标（使用基于在步骤240中标识的WTRU的扇区的精定向天线波束或诸如用于发现信标传输的粗波束）。其次，在步骤270处，AP和WTRU使用基于在步骤240中标识的WTRU的扇区的精定向波束来传送和接收分组数据。

参考图3，示出了以粗方式传送发现信标的示例的图示。为了对信标传输进行初始化，定义将与AP相关联的小区的覆盖区域分成扇区的N个方向。在图3中，N＝4，但是N可以是任何数目且为了描述简便而选择了4。在第一时间间隔t₁，AP在扇区1中以2π/N的半功率波束宽度（HPBW）传送发现信标。在第二时间间隔t₂中，AP在扇区2中传送发现信标。在第三时间间隔t₃中，AP在扇区3中传送发现信标。在第四时间间隔t₄中，AP在扇区4中传送发现信标。此过程以时分方式在全部的N个扇区中继续。在每个发现信标传输之后，AP侦听从WTRU传送的响应消息（例如，关联请求）。AP可以使用用来传送信标的粗定向波束来侦听从WTRU传送的响应消息，或者可以使用全向波束。

发现信标可以包含：（1）包括但不限于诸如信标检测、测量或关联中的一个或多个的功能所需的基本内容，（2）标识AP存在于特定扇区中的一串导频符号，（3）一串微型信标，例如，尺寸‘s’的每个粗扇区一串，其中，‘s’是与AP相关联的粗扇区的数目，或者（4）周期性信标内容的子集。这保证发现信标占用较少的媒体时间且尝试发现AP的WTRU在检测发现信标时消耗最小的能量和时间。一旦检测到发现信标，WTRU可以向AP发送探测请求或关联请求消息。AP可以通过发送探测响应或关联响应来进行响应，并且还切换至用于该扇区的周期性信标。

发现信标还可以包含传送波束标识信息。传送波束标识信息可以是索引的形式。此信息还可以在周期性信标中使用。此类传送波束标识信息可以在移动性功能中使用。例如，WTRU可以在向AP发送响应消息时返回报告传送波束标识信息。此机制允许AP确定WTRU的位置并允许AP在WTRU穿过AP的覆盖区域时跟踪WTRU的运动。WTRU还可以向AP返回传送波束标识信息以及诸如测量结果（例如信号强度、信号干扰比等）的其它信息或者没有任何其它信息或测量结果。基于此WTRU的传送波束标识信息的报告，AP可以做出诸如基于负载向扇区添加周期性信标并在扇区中更频繁地发送发现信标的决定。

发现信标可以包含比周期性信标少的信息。发现信标还可以使用更稳健的编码或更强的扩频频谱编码增益，这将允许在保持相同范围的同时以比周期性信标或分组数据低的方向性发送发现信标。

在一个实施方式中，发现信标的内容与周期性信标的内容相同。

在关联过程中，AP或WTRU可以交换天线训练信息以在生成精定向天线波束中使用以便以高吞吐量速率来传输分组数据。可以在AP、WTRU、或两者处生成精定向天线波束。可以基于天线训练信息来确定和存储与AP相关联的任何WTRU的位置。如上所述，任何WTRU的位置可以是WTRU相对位置或无线电位置。可以将位置信息存储在AP、WTRU、或两者的管理信息库（MIB）中。

在分组数据传输期间，可以由AP来传送周期性信标。为了减少系统开销，可以仅在其中WTRU已与AP相关联的扇区中传送周期性信标。参考图4，在发现阶段310中，AP 312在例如AP的覆盖区域的四个扇区（C1、C2、C3和C4）上以粗方式来传送发现信标。WTRU 314、316可以接收在扇区1中传送的发现信标C1。WTRU 318、328可以接收在扇区2中传送的发现信标C2。在数据传输阶段330期间，使用精定向天线波束来向与AP 312相关联的每个WTRU 314、316、318、320传送分组数据。AP 312使用定向天线波束F1来与WTRU 314传送分组数据。AP 312使用定向天线波束F2来与WTRU 316传送分组数据。AP 312使用定向天线波束F3来与WTRU 318传送分组数据。AP 312使用定向天线波束F4来与WTRU 320传送分组数据。在周期性信标阶段350期间，AP 312向与AP 312相关联的WTRU 312、314、316、318传送周期性信标。在本示例中，全部的四个WTRU 312、314、316、318位于与AP 312相关联的扇区1和2中。为了使开销最小化，在一个实施方式中，仅在与AP相关联的WTRU所位于的扇区中传送周期性信标。因此，在图3所描绘的示例中，PA 312使用粗波束C1和C2仅在扇区1和2中传送使用粗波束传送的周期性信标。

参考图5，示出了上文参考图3详述的发现阶段310、数据传输阶段330和周期性信标阶段350以及用于数据传输阶段550的精波束成形的信号流程图500。当AP 312被上电时，AP 312可以随机地选择扇区并在该随机选择的扇区中开始传送发现信标。在图3中，AP 312随机地选择用于第一发现信标502传输的扇区1。WTRU1 314和WTRU2 316位于扇区1中，并因此接收第一发现信标502。发现信标传输后面是侦听周期，其中，AP 312侦听从位于刚刚在其中发送了发现信标的扇区中的WTRU传送的响应消息（其可以例如是关联请求消息）。可以基于各种因素来固定和调整AP侦听响应消息的时间量。WTRU1 312传送响应504且WTRU2 316传送响应506。一旦侦听周期到期，AP 312选择用于发现信标传输的下一个信标。应注意的是虽然公开的实施方式示出了连续扇区中的发现信标传输，但这仅仅是示例性的，并且扇区的选择是随机的，或者可以基于例如已知业务模式来选择。

在侦听周期到期之后，AP 3 12在扇区2中传送第二发现信标508。WTRU3 318和WTRU4 320接收第二发现信标508，因为WTRU3 318和WTRU4 320位于AP 312的第二扇区中。WTRU3传送响应消息510且WTRU4 320还传送响应消息512。在第二侦听周期完成时，AP 312在扇区3中传送第三发现信标514并在扇区4中传送第四发现信标516。由于在本示例中在扇区3或扇区4中不存在WTRU，所以第三和第四侦听周期在没有任何附加响应消息的情况下到期。

发现阶段310可以是预定时间段，或者其可以持续直至发现WTRU为止。还可以周期性地重复发现阶段，使得可以发现进入AP覆盖区域的新设备。在发现阶段310完成之后，AP 312集中于其中发现了WTRU的扇区，该扇区在本示例中是扇区1和扇区2。

发现阶段310后面是用于数据传输阶段550的精波束成形。用于数据传输阶段550的精波束成形从AP 312与已发现的WTRU 314、316、318和320之间的关联、认证和波束成形开始。关联和认证可以由WTRU或AP发起，并且可以根据已知的IEEE 802.11协议进行。在AP 312与每个WTRU 314、316、318和320之间交换（用信号发送518）天线训练符号和/或权值以允许AP 312和WTRU 314、316、318和320两者中的每个形成精定向波束。然后，将这些精波束用于分组数据传输和接收。

在数据传输阶段330期间，可以在AP 312与WTRU 314、316、318和320之间交换分组数据。在数据传输阶段330期间，需要同步（例如，时间和/或频率同步）。可以由AP 312来提供同步。AP 312可以在周期性信标阶段350中传送周期性信标。周期性信标阶段350和数据传输阶段330可以且可能将同时发生。AP 312可以如上文相对于发现信标所讨论的那样以粗方式或者使用精定向天线来传送周期性信标，非常像分组数据传输。在图4中，AP 312在每个扇区中传送粗周期性信标。AP 312在扇区1中传送第一周期性信标520。WTRU1 314和WTRU2 316接收第一周期性信标520。AP 312在扇区2中传送第二周期性信标522。WTRU3 318和WTRU4 320接收第二周期性信标522。只有已与AP 312相关联的WTRU才需要周期性信标。因此，可以仅在其中已发现WTRU且其与AP 312相关联的扇区中传送周期性信标。因此，AP 312继续在扇区1中传送第一周期性信标524并在扇区2中传送第二周期性信标526。周期性信标传输之间的时间间隔是信标间隔。周期性信标520、522、524和526可以包括非关联WTRU可以用于关联的信息。

在一个实施方式中，可以由AP 312使用被用于分组数据传输的相同精定向波束来传送周期性信标。这在图4的信号流程图400中未示出。

AP 312可以在AP 312检测到与AP 312相关联的所有WTRU与AP 312解除关联时中断周期性信标传输。AP 312可以被配置为周期性地检查以了解新的WTRU是否可用于关联，因此，AP 312可以周期性地重返到发现阶段310。AP 312可以被配置为在预定时间段（例如，周期性信标间隔的整数倍）之后重返到发现阶段310。AP 312可以进一步被配置为当AP 312在空闲模式下操作时找机会重返到发现阶段310。AP 312还可以被配置为在AP 312执行数据传输阶段330和周期性信标阶段350的同时执行发现阶段310。虽然图5按顺序示出消息流序列，但本领域的技术人员将认识到发现阶段310、用于数据传输阶段550的精波束成形、数据传输阶段330和周期性信标阶段350可以关于AP 312的覆盖区域中的不同WTRU同时地发生。此外，虽然数据传输阶段330在图5中仅示出一次，但这仅仅是为了描述简便。由于数据传输是本文所述的方法、设备和系统的目标，所以数据传输阶段330可以在需要时频繁地发生。

由于AP和WTRU两者可以包括定向天线，所以WTRU处的天线波束扫描是重要的。参考图6，WTRU 610包括四个定向天线波束A、B、C和D。当WTRU 610进入扫描模式时，WTRU 610选择其四个定向天线波束中的一个并开始扇区扫描605。用于WTRU的所有定向天线波束的扫描周期可以近似等于AP 620发现信标传输间隔，其为由AP在扇区之一中正传送发现信标的时间段。这使得WTRU 610能够在由AP 620完成的定向发现信标传输608的一个循环期间接收发现信标传输608。例如，AP 620开始以1秒（纯粹地举例）的信标间隔在扇区1中传送发现信标630₁。WTRU 610以0.25秒的扫描周期同时开始其四个定向天线波束A、B、C、D的其扫描。当AP 620开始在扇区2中传送发现信标630时，WTRU 610已在其四个定向天线波束A、B、C和D中的每一个中扫描发现信标，针对每个波束扫描了0.25秒。WTRU610在其四个定向天线波束A、B、C中的每一个上继续扫描，在每个定向天线波束上达到0.25秒的扫描周期。最后，当WTRU 610切换至定向天线波束D时，WTRU 610将接收由AP 620传送的发现信标630₂。然后，WTRU610可以在与扇区2相关联的响应周期640中传送响应消息并开始与AP 620的关联过程。在一个实施方式中，响应周期640可以等于一个扇区中的发现信标传输时间间隔（也就是说，每个扇区630₁、630₂等中的用于发现信标传输的时间间隔）。在与AP 620相关联时，WTRU 610可以仅侦听由AP 620在被发现的扇区（即，AP 620的扇区D）中传送的周期性信标。

在一个实施方式中，在每个扇区仅传送一个发现信标的情况下（换言之，当不存在信标串时），AP将顺次在所有扇区中发送信标。WTRU扫描每个扇区，扫描的周期大于全部的四个扇区的信标传输时间。WTRU将继续扫描不同的扇区直至其接收到发现信标。

如从图6的上述讨论可以看到的，在WTRU处选择允许在发现信标间隔期间扫描所有WTRU扇区的扫描间隔增加WTRU在其第一扫描循环中接收到发现信标的可能性。用于增加发现信标传送和接收的可靠性的另一技术是在发现信标内提供标识AP的签名。在WTRU正在从多个AP接收发现信标的情况中，这种签名将促进WTRU选择适当的AP。

上文所讨论的情形假设由AP进行的发现信标传输与在WTRU处执行的粗扇区扫描同步。虽然在实际中这种情况是真的，但AP和WTRU不同步是非常可能的。可以在上文公开的发现信标程序开始之前执行各种同步方法。例如，可以在AP、WTRU、或两者处执行与常规2.4/5 GHz无线设备或另一无线电接入技术（RAT）（例如蜂窝系统）的同步。可以在AP、WTRU或两者处执行内部（本地）时钟同步，由此，一旦WTRU被关联到AP，每个设备的内部时钟可以固定其时间漂移（如果有的话）。WTRU、AP或两者可以基于接收到的全球定位系统（GPS）信号来执行时间同步。

上述发现信标传输使用粗定向天线波束，还可以应用于其中不存在中央AP或控制器的点对点情形。例如，在IEEE 802.11点对点模式下，任何WTRU可以在目标信标传输时间（TBTT）期间传送信标。所选的WTRU可以以上文公开的方式传送发现信标以发现点对点网络中的新WTRU。如果两个或更多WTRU同时进入点对点模式，则其中的任何一个可以随机地专注于发出发现信标。可以沿所有方向发出发现信标，使得其它WTRU可以发现网络。传送发现信标的WTRU在指定时间间隔之后或在空闲模式期间进入发现阶段以广播发现信标。由于所有WTRU具有传送发现信标的能力，如果正在处理发现阶段的WTRU离开网络，则另一WTRU可以立即承担发现阶段职责（即传送发现信标）。

在点对点模式中，所有WTRU可以传送周期性信标。在TBTT期间，WTRU可以进入并完成不活动的随机回退周期，并且然后可以传送周期性信标。点对点网络中的将完成其随机回退周期的第一WTRU传送周期性信标。然后，WTRU可以发现点对点网络中的其它WTRU的位置以用于后续粗信标传输。

在另一实施方式中，WTRU可能能够使用直接链路协议直接与另一WTRU通信。因此，每个WTRU可以被配置为传送用于发现其它WTRU的发现信标。由WTRU进行的发现信标的传输可以由在基本服务集（BSS）信道或闲置信道（off channel）（非BSS信道）上的AP发起，独立于BSS信道上的AP（例如，（通过AP）隧道式直接链路或直接在对端之间），或者独立于闲置信道上的AP。

参考图7，示出了上文参考图5公开的发现阶段310。在与传送AP相关联的每个扇区中传送多个发现信标710。在每个发现信标710传输之后，关联响应周期720允许接收到发现信标的WTRU向AP传送响应消息。有可能AP可以从同一WTRU接收到不止一个响应。这例如在WTRU位于两个扇区的边缘处的情况下发生或者由于来自无线电传输环境中的不同障碍物和表面的多路反射而发生。

为了确定WTRU所在的最佳粗扇区，如果WTRU未对任意先前的发现信标进行响应或者如果当前接收到的发现信标比先前接收到的发现信标更强，则WTRU可以在接收到发现信标之后发送响应消息。AP将仅考虑最后接收到的响应。例如，WTRU在扇区1中接收发现信标并发送响应。同一WTRU稍后在扇区2中接收更强的发现信标。WTRU还发送响应。WTRU还在扇区3中接收发现信标，但是此发现信标比在扇区2中接收到的发现信标弱，因此，WTRU不传送响应消息。AP基于接收到的响应消息来确定WTRU位于扇区2中。

在另一实施方式中，参考图8，示出了上文参考图5公开的发现阶段310。在每个扇区中连续地传送定向发现信标传输810。在已在AP的每个扇区中传送发现信标810之后，可以为AP的每个扇区分配一个响应周期820。WTRU可以接收各种发现信标810并基于可以是预定或可调整的各种因素来确定哪个发现信标是最佳的。WTRU然后可以在与最强扇区相关联的适当响应周期820中对AP做出响应。

在上文公开的各种实施方式中，可以在由传送发现信标的设备决定的任意时间、在由传送发现信标的设备决定的机会时间、在周期性信标周期之后立即、或在从周期性信标的特定偏移（被选作设计参数）处对发现信标进行定位。

参考图9，示出了粗/精探测的图示900。在本示例中，WTRU正在执行活动扫描。在WTRU在阈值时间量或阈值扫描循环次数未接收到发现信标的情况下，WTRU可以向AP传送探测消息（例如探测请求消息）。这可以例如在WTRU在发现信标传输范围之外时或在对象甚至妨碍粗传送的发现信标的情况下发生。WTRU由在四个扇区912上传送探测消息开始。由于用于此情形中的相对粗扇区划分的功率分配，在四个扇区912上传送的探测消息的传输范围不足以用于AP 920进行的检测。当WTRU 910未从AP 920接收到响应消息时，扇区的数目增加（在本示例中，因子为2）至8个扇区。现在，WTRU 910在八个扇区914上传送探测消息，并且更窄聚焦的定向天线波束实现更长的传输范围。然而，在本示例中，八个扇区914上的探测消息的传输仍不足以用于AP 920接收探测消息。再次地，当WTRU 910未从AP 920接收到响应消息时（诸如在预定数目的传输循环之后或在预定时间段之后），WTRU 910将其定向天线的扇区数目增加2倍。接下来，使用16个扇区的WTRU 910在16个扇区916上传送探测消息。使用16个扇区的传输范围足以到达AP 920，并且AP 920然后可以传送探测响应消息。在以上描述中，WTRU 910可以以循环方式在每个扇区中传送探测消息，直至进行确定以调整被用于探测消息传输的扇区的数目为止。

当WTRU 910从AP 920接收到探测响应时，WTRU 910将继续使用在探测消息的成功传输中得到的精波束来侦听周期性信标或来自AP 920的任何其它广播。AP 920可以在向WTRU 910传送周期性信标时继续使用其粗波束（在所示示例中，与扇区2相关联的粗波束）。WTRU 910和AP 920两者可以将精调的窄天线波束用于分组数据传输。

在上文公开的实施方式中，AP覆盖区域中的WTRU知道AP传送发现信标所在的频率信道的确定。情况可能不总是如此，并且在接收到由AP传送的发现信标之前，WTRU可能需要扫描可用信道以确定AP正在哪个信道上进行传送。扫描信道以确定AP活动信道的WTRU可以利用传送发现信标所在的固定发现信道。此发现信道必须先验地（priori）为AP和WTRU所知。在另一实施方式中，AP可以在多个信道上传送发现信标，从而增加WTRU将能够检测发现信标的机会。在另一实施方式中，AP可以使用高编码增益在固定信道上传送发现信标。在本实施方式中，即使信道被另一系统占用或由于高环境干扰而中断，相对高的编码增益允许WTRU对发现信标进行解码并接入系统。在另一实施方式中，WTRU可以同时扫描多个信道，从而减少接收到发现信标的时间。在另一实施方式中，WTRU可以接收关于AP将在传送发现信标所在的一个和/或多个信道的信息。此信息可以由WTRU当前正在与之通信的第二无线电接入技术（RAT）提供。一旦WTRU接收到此信息，则其可以调谐至适当的信道并接收发现信标。

在AP将传送发现信标所在的信道未知的另一实施方式中，可以将空间-频率跳跃用于发现信标传输。参考图10，用于传送空间-频率信标的方法1000从AP确定将在其上传送空间-频率信标的扇区数目M开始，1010。接下来，AP确定将在其上传送空间-频率信标的频率信道数目N，1020。然后，AP通过从所有可能的组合（M，N）的集合中随机地选择扇区M和频率信道N的组合来生成空间-频率信标串，1030。然后，AP传送空间-频率信标串1040。空间-频率信标串在每个扇区M中和每个频率信道N上包括至少一个空间-频率信标传输。然后在1040连续地重复空间-频率信标传输直至该过程终止。

假设M个扇区和N个频率信道是可能的，因此存在M乘N个唯一的扇区-频率组合，因此，信标发送（beaconing）设备应从这些（M，N）组合中随机地进行传送。一种可能的方法可以是在一个循环内随机地选择这些组合仅一次，其可以称为空间-频率信标串，并连续地重复该信标串。因此，先前被发现的设备将知道被特定邻近设备所使用的信标串，并使其扫描选择（扇区和频率）集中于已知将被使用的组合。

希望从AP获取发现信标的WTRU可以锁定频率并使用其定向天线波束来执行扫描。一旦WTRU获取了发现信标，则AP可以用信号发送用于未来发现信标传输的伪随机空间频率模式的指示。

在本文所述的任何实施方式中，可以应用松散同步方法来改善吞吐量。在第一松散同步方法中，采用自适应信标发送来调整信标间隔（即连续信标传输之间的间隔）。可以基于多种因素来修改信标间隔，包括给定AP的上行链路/下行链路业务比或扫描周期的变化。在第二松散扫描方法中，在存在不对称业务（例如，机顶盒（STB）与高清晰（HD）显示器之间的数据业务，其中，下行链路业务比上行链路业务高得多）的情况下，在初始同步之后，具有较高业务的节点进行传送并随后等待另一节点发送应答（ACK）。当期望规则信标发送时，例如某些类型的预定事件，可以在数据或ACK分组的末尾处附加控制分组，指示应以规则的方式进行信标发送。在预定事件完成时，不对称数据传输可以在没有周期性信标发送的情况下如先前一样进行。

在上述发现阶段310之后，在数据传输阶段330期间，可以使用一些保护机制来解决隐藏节点问题和遮蔽。在一个实施方式中，WTRU向所有扇区/四分之一区域（quarter）传送四分之一区域定向请求发送（QDRTS）和四分之一区域定向清除发送（QDCTS）消息以向邻近WTRU提供通信信息。可以对此保护机制增加四分之一区域定向自由接收（QDFTR）机制以遏制可能由于使用QDRTS/QDCTS消息而引起的任何可能的时间延迟。应注意的是四分之一区域定向传输（即，π/2扇区中的传送）的使用仅进行作为示例和出于说明的目的而提出。本文提供的相同方法可以应用于任何扇区宽度的传输。可以根据扇区尺寸对QDRTS、QDCTS和QDFTR重命名。

参考图11，示出了目的地WTRU A与另一WTRU B通信的遮蔽情形的示例。在本示例中，三个WTRU、即WTRU A、WTRU B和WTRU C能够执行定向通信且可以在四个扇区1、2、3和4中传送和接收天线波束。当WTRU A与WTRU B通信时，WTRU A阻挡扇区1、2和4中的天线波束，由此WTRU A的传送天线未分别沿着扇区1、2和4的方向被调节。因此，WTRU A仅使用扇区3中的天线波束进行通信。类似地，与WTRU A通信的WTRU B仅使用与扇区1相关联的天线波束。WTRU C不知道WTRU A和WTRU B正在进行的通信，因此当WTRU C向WTRU A传送DRTS信号时，WTRU A将不能从WTRU C接收该DRTS。换言之，WTRU A将听不到（deaf to）WTRU C的DRTS传输。

可能需要QDFTR帧，因为在QDRTS字段中指示的持续时间可能不表示媒体被预留的准确时间。可以在所有扇区中发送QDRTS/QDCTS帧，并且这些帧的传输可能由于这些扇区中正在进行的传输而被延迟。

在一个实施方式中，可以通过交换QDRTS和QDCTS信令来解决图11中的上述遮蔽问题。此交换将告知所有周围的WTRU两个WTRU正在忙碌，并且周围的WTRU能够阻挡在正在通信的WTRU的方向上的其扇区，从而不与其传输相干扰。此机制还保证目的地WTRU可用于通信。在分组传输结束时，两个WTRU都可以如下所述地在所有扇区中发送QDFTR消息，指示WTRU再次可自由地进行接收。

WTRU可以根据包括在QDRTS或QDCTS消息中的持续时间字段来设置其各自的网络配置向量（NAV）。当NAV到期时，WTRU将其用作朝着正在通信的节点调节其天线以从该节点接收QDFTR消息的指示。如下所述，可能不是在每个情形中都使用QDFTR消息。

当WTRU沿着所有方向传送QDRTS信号时，其可以跳过不允许其进行传送的扇区。可能存在小延迟（例如，IEEE 802.11中的帧间间隔（IFS）），其中WTRU在传送之前感测媒体。如果WTRU检测到媒体忙碌，则其可以跳过该扇区（将其视为被阻挡的扇区）并在确定媒体不忙碌等之后在下一个扇区中传送QDRTS信号。当WTRU沿着所有方向传送QDCTS信号时，可以应用相同的方法。可替换地或另外，WTRU可以跳过该扇区并随后在稍后的时间返回至被跳过的扇区。例如，WTRU可以在WTRU将变得不被阻挡的近似时间返回至该扇区（例如，基于从触发该阻挡的QDRTS和QDCTS确定的计算的NAV值）。例如，WTRU可以中断其正在进行的定向传输，调节至变得不被阻挡的扇区，并传送QDRTS、QDCTS、或用于告知此扇区中的其它WTRU该WTRU忙碌并指示预期可用时间的某些其它定向消息。

参考图12，示出了实现上述QDDRTS/QDCTS保护机制的图11的WTRU。WTRU A可以在与WTRU A相关联的四个扇区中的每一个中传送QDRTS信号。在扇区1中传送QDRTS1，在扇区2中传送QDRTS2等等。QDRTS传输指示WTRU A的建立与WTRU B的通信的意图。WTRU A可以以旋转方式来传送QDRTS信号，顺次地对与WTRU A相关联的所有扇区进行扫频（sweep），或者WTRU A可以以随机方式或基于一些其它标准来传送QDRTS信号。如果WTRU A的扇区中的一个或多个被阻挡进行传输，例如，因为其正在与另一WTRU（未示出）进行通信，则在被阻挡的扇区中将不发送QDRTS信号。

在从WTRUA接收到QDRTS信号时，WTRU B可以在所有未被阻挡的扇区中传送响应QDCTS信号（条件是WTRU B可用于通信），告知WTRUB的所有邻近设备，WTRU B将与WTRU A通信。如果WTRU A在指定时间段（其可以是预配置的，基于MAC层消息发送，或者基于各种标准在WTRU处动态设置）之后未从WTRU B接收到QDCTS响应信号，则WTRUA可以断定WTRU B不可用。然后，WTRU A可以在所有扇区中传送QDFTR帧，告知WTRUA的邻近设备该信道是空闲的。

QDRTS帧和QDCTS帧可以包含定义WTRU的传送扇区数目（即，WTRU在其中意图进行通信的扇区）的信息元素或字段。此信息元素或字段可以帮助网络保持空间分集，因为所有WTRU将知道网络中的WTRU之间的通信方向。然后，可以在WTRU之间建立选择性通信路径以使网络中的干扰最小化。例如，仍参考图12，由WTRUA传送且被WTRU C接收到的QDRTS3可以包含信息，该信息告知WTRU C，WTRU A正在经由WTRU A的扇区3进行通信。然后，WTRU C可以知道远离WTRU A和WTRU B定向的使用扇区1或扇区3的通信将不会干扰WTRU A与WTRU B之间的通信。可以利用各种算法来确定空间关系并基于QDCTS和QDRTS信令来使干扰最小化。

在一个实施方式中，在WTRU A与WTRU B之间的通信会话完成时，WTRU A和WTRU B两者可以以与如上所述的发送QDRTS和QDCTS信号相同的方式来发送QDFTR信号。QDFTR信号告知WTRU C及其它邻近WTRU：WTRU A和WTRU B可自由地接收分组。QDFTR帧是类似于QDRTS和QDCTS的控制帧。接收到QDFTR帧的WTRU知道传送WTRU完成了其通信且可用于接收任何其它数据。QDFTR帧可以包含时间段的指示，其指定传送WTRU在该时间段已逝去之后将是可用的。QDFTR的目的地是广播地址，因为QDFTR帧指向所有邻近WTRU。

在一个实施方式中，WTRU A和WTRU B可以在已被发现的WTRU的方向发送QDRTS和QDCTS。参考图13，示出了每个WTRU在其中期望接收WTRU的扇区中传送和接收QDRTS帧和QDCTS帧的WTRU A、WTRUB和WTRU C的图示。WTRU A可以在扇区3和扇区4中发送QDRTS帧（即，在已被发现的WTRU B和WTRU C的方向），而WTRU B可以仅在扇区1和扇区4中发送QDCTS帧（指向已被发现的WTRU A和WTRU C）。除此之外或替换地，WTRU A和WTRU B可以在扇区中发送指向已被发现的WTRU的QDFTR信号。可替换地，还可以在所有扇区中发送QDFTR信号以保证最近进入网络的新的邻近WTRU也将接收到QDFTR帧。

在源WTRU具有要传送的数据的一个实施方式中，如果目的地WTRU的位置是先前已知的，则WTRU仅沿着目的地WTRU的方向传送QDRTS帧。然后，源WTRU可以等待QDCTS帧响应。响应于接收到QDCTS帧，源WTRU可以继续进行以下选项中的至少一个。源WTRU可以沿着所有其它剩余方向传送QDRTS帧。源WTRU可以沿着所有其它剩余方向中继其接收到的QDCTS帧。目的地节点可以沿着所有剩余方向传送QDCTS帧。在本实施方式中，在数据传输结束时可能不需要传送QDFTR帧，因为接收到QDRTS/QDCTS帧的所有WTRU将已在其各自的NAV中更新过定时信息，并将知道预留媒体的持续时间。

在另一实施方式中，可以使用QDRTS/QDCTS保护机制来缓解上述遮蔽问题。参考图14，源WTRU（WTRU S）和目的地WTRU（WTRU D）进行通信，促使WTRU B阻挡与其扇区2和其扇区4相关联的方向天线。同时，WTRU A已阻挡与其扇区3相关联的定向天线以避免与WTRU S和WTRU D之间的通信相干扰。WTRU B可自由地从其扇区1定向天线向WTRUA进行传送，但是当WTRU B由于WTRU A已阻挡其扇区3而未响应于QDCTS帧接收到QDCTS帧时，遮蔽问题发生。

为了解决上述遮蔽问题，WTRU可以告知其它WTRU延迟传输直至发生触发事件。该触发事件可以是QDFTR帧的接收、NAV定时器的到期或某个其它触发事件。

参考图15，示出了来自图14的WTRU A和WTRU B的信号流程图。如上文所讨论的，WTRU B确定其具有两个被阻挡的两个相反定向天线，并且由WTRU B的其余定向天线接收到的任何传输将与WTRU S和WTRU D之间的已建立的通信相冲突。响应于确定了遮蔽情形，WTRU B向WTRU A传送QDRTS信号，其包括信息元素或字段，该信息元素或字段告知WTRUA延迟传送响应QDCTS信号直至WTRU A接收到QDFTR或指示WTRU S与WTRU D之间的传输结束的任何其它FTR信号之后。一旦WTRU A和WTRU B接收到其各自的QDFTR帧（QDFTR_2和QDFTR_3），WTRU B传送QDRTS帧且WTRU A传送QDCTS帧。此信令交换为WTRU B与WTRUA之间的通信预留信道。如图15所示，WTRU B可以在从WTRU D接收到QDFTR帧之后在扇区2、扇区3和扇区4中发送QDRTS帧（分别为QDRTS_2、QDRTS_3、QDRTS_4）。WTRU A可以在所有扇区中传送QDCTS帧（分别为QDCTS_1、QDCTS_2、QDCTS_3、QDCTS_4）。可替换地，WTRU B可以在扇区2、扇区3和扇区4中发送QDRTS帧并在接收到QDFTR帧之后再次在扇区1中发送QDRTS帧。在一个实施方式中，仅在其中已经发现WTRU的扇区中发送QDRTS帧、QDCTS帧和/或QDFTR帧。

图16是WTRU由于正在进行的传输（在另一扇区中）而阻挡一个扇区并结果听不到来自被阻挡扇区中的邻近WTRU的输入QDRTS和QDCTS的另一遮蔽情形的图示。WTRU A和WTRU B具有已建立的定向通信并随后阻挡所有扇区，除了被用于定向通信的那些扇区，即WTRU A的扇区2和WTRU B的扇区1。如图16所示，WTRU A和WTRU B现在听不到来自WTRU C和WTRU D的任何潜在QDRTS和QDCTS。因此，WTRU A和WTRU B将不知道WTRU C与WTRU D之间的通信会话。当WTRU A和WTRU B完成其通信会话时，WTRU A和WTRU B不应在其扇区3和扇区4中的每一个中发起传输，因为这些传输可能对WTRU C与WTRU D之间的通信造成干扰。可以通过指定该扇区中的任何传输之前的最小扇区感测时间来避免此遮蔽问题。例如，WTRU A和WTRU B可以在一持续时间感测其扇区3或扇区4中的每一个中的信道，以保证WTRU A和WTRU B将捕获完整的WTRU C至WTRU D的传输，包括来自接收WTRU的任何应答（ACK）帧。以这种方式，WTRU A和WTRU B可以感测WTRU C至WTRUD通信会话的任一方向是否将受到影响。例如，可以将每个扇区的感测时间定义为：

感测时间=MAX分组持续时间+回退时间（例如，短帧间间隔（SIFS））+ACK时间

虽然上文以特性组合的方式描述了特征和元素，但本领域的技术人员将认识到每个特征或元素可以单独地或以与其它特征和元素的任何组合的方式使用。另外，可以在被结合在计算机可读介质中以便由计算机或处理器执行的计算机程序、软件、或固件中实现本文所述的方法。计算机可读介质的示例包括电子信号（通过有线或无线连接传送）和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、寄存器、高速缓冲存储器、半导体存储器件、诸如内部硬盘和可移动磁盘的磁介质、磁光介质、以及诸如CD-ROM磁盘和数字多功能磁盘（DVD）的光学介质。可以使用与软件相关联的处理器来实现射频收发信机以供在WTRU、UE、终端、基站、RNC或任何主机计算机中使用。

实施例

1、一种用于设备发现的方法，该方法包括：

使用定向天线。

2、根据实施例1所述的方法，还包括以下中的至少一个：

提供用于发现的专用信标；

在发现阶段期间以粗方式使用定向信标；

使用精定向波束以用于使用在发现阶段期间接收到的信息的数据传输或周期性信标传输；

仅在已发现的扇区中广播粗周期性信标；或

提供用于发现范围之外设备的机制。

3、根据实施例1-2中的任一项所述的方法，还包括：

重复信标串。

4、根据实施例1-3中的任一项所述的方法，还包括：

在设备周围以时分方法沿着多个方向发送发现信标，其中，以2π/N的半功率波束宽度向N个扇区中发送发现信标。

5、根据实施例1-4中的任一项所述的方法，还包括：

侦听对发现信标的响应。

6、根据实施例1-5中的任一项所述的方法，其中，信标传输的信道频率是已知的。

7、根据实施例1-5中的任一项所述的方法，其中，信标传输的信道频率是未知的。

8、根据实施例1-7中的任一项所述的方法，还包括：

开启信标发送设备。

9、根据实施例1-8中的任一项所述的方法，还包括：

开始发现周期，包括：

在粗定向波束中向随机选择的第一扇区传送发现信标；

在一时间段侦听来自周围设备的响应；以及

移动至第二扇区并传送发现信标。

10、根据实施例1-8中的任一项所述的方法，还包括：

在发现信标已被发送到所有粗扇区的情况下，集中到包含已发现的设备的扇区。

11、根据实施例1-9中的任一项所述的方法，还包括：

在发现周期为初始发现周期的情况下下，发现周期继续预定时间段或直到发现设备。

12、根据实施例1-11中的任一项所述的方法，还包括：

在已发现的站之间进行关联；

交换天线训练符号或权值；以及

基于交换的训练符号或权值对已发现的站之间的精波束进行波束成形。

13、根据实施例1-12中的任一项所述的方法，其中，在传送设备处形成精波束。

14、根据实施例1-13中的任一项所述的方法，其中，在接收设备处形成精波束。

15、根据实施例1-14中的任一项所述的方法，其中，所述精波束用于高吞吐量数据传送和接收。

16、根据实施例1-15中的任一项所述的方法，还包括：

执行同步。

17、根据实施例1-16中的任一项所述的方法，其中，由以下中的至少一个来执行所述同步：

使用发现信标粗扇区来发送粗周期性信标，其中，所述周期性信标被发送至包含已发现的设备的扇区；

发送精周期性信标，其中，所产生的用于周期性信标的精扇区是用于数据传输的扇区，其中，基于发现信标传输来使新设备被关联；或

仅在所有设备都被关联的情况下或在信标发送设备不允许任何附加设备从扇区关联的情况下发送精周期性信标。

18、根据实施例1-17中的任一项所述的方法，还包括：

中断周期性信标；以及

在信标发送设备检测到来自该扇区的最后一个站（STA）已与信标发送设备解除关联的情况下或在信标发送设备检测到在扇区中不存在STA的情况下，传送发现信标。

19、根据实施例1-18中的任一项所述的方法，还包括：

检查新设备，包括以下中的至少一个：

周期性地向所有扇区发送发现信标；或者

在空闲模式期间找机会向所有扇区发送发现信标。

20、根据实施例1-19中的任一项所述的方法，还包括：

执行扫描操作。

21、根据实施例1-20中的任一项所述的方法，其中，所述扫描操作包括：

在一个已完成的接入点（AP）循环期间在每个粗扇区中扫描发现信标。

22、根据实施例1-21中的任一项所述的方法，还包括：

与AP相关联；

在已发现的扇区中侦听周期性信标；以及

在STA改变位置的情况下，继续侦听发现信标。

23、根据实施例1-22中的任一项所述的方法，还包括：

在STA在接收到周期性信标的扇区中被接通的情况下，接收周期性信标；

基于来自周期性信标的信息来发送关联请求；

执行用于数据传输的波束成形；以及

仅在已发现的扇区中侦听周期性信标。

24、根据实施例1-23中的任一项所述的方法，其中，一个专用STA发出发现信标以在网络中找到新的STA。

25、根据实施例1-24中的任一项所述的方法，其中，由任意STA来广播周期性信标。

26、根据实施例1-25中的任一项所述的方法，其中，沿着所有方向发送发现信标。

27、根据实施例1-26中的任一项所述的方法，还包括：

在指定时间间隔之后或在空闲模式期间进入发现阶段以广播发现信标。

28、根据实施例1-27中的任一项所述的方法，还包括：

进入随机回退；

在STA是将完成回退的第一STA的情况下，发送周期性信标；

发现包含STA的扇区；以及

向包含STA的扇区发送粗周期性信标。

29、根据实施例1-28中的任一项所述的方法，其中，STA充当提供所有STA之间的协调并保持网络同步的临时AP。

30、根据实施例1-29中的任一项所述的方法，其中，任何STA能够发现所有其它STA。

31、根据实施例1-30中的任一项所述的方法，还包括：

发起发现过程；

通过基本服务集（BSS）信道上或闲置信道上的AP；

独立于BSS信道直接链路上的或直接在对端之间的AP；或者

独立于闲置信道上的AP。

32、根据实施例1-31中的任一项所述的方法，其中，发现信标是仅在未发现STA的扇区中或在所有扇区中发送的非常短的信标。

33、根据实施例1-32中的任一项所述的方法，其中，所述发现信标包括：

周期性信标内容的子集；

包括以下中的至少一个的功能的基本内容：

信标检测、测量或关联；

标识AP存在于特定扇区中的导频符号串；或者

微型信标串。

34、根据实施例1-33中的任一项所述的方法，还包括：

在AP从同一STA接收到不止一个响应的情况下，如果STA先前未进行响应；或者在发现信标在当前扇区中比在前一个扇区中强，则STA在检测到发现信标之后进行响应；以及

考虑接收到的最后一个响应。

35、根据实施例1-34中的任一项所述的方法，还包括：

发送连续定向发现信标传输。

36、根据实施例1-35中的任一项所述的方法，还包括：

在STA接收到最佳发现信标的扇区中发送一个响应。

37、根据实施例1-36中的任一项所述的方法，还包括：

基于以下中的至少一个对发现信标进行定位：

由信标发送设备决定的任意时间；

在由信标发送设备确定的机会时间；

在周期性信标周期之后立即找到新STA时获得的附加信息上；或者

在从周期性信标的特定偏移。

38、根据实施例1-37中的任一项所述的方法，其中，所述发现信标包括指示AP的身份的签名。

39、根据实施例1-38中的任一项所述的方法，其中，同步包括：

与常规2.4/5GHz无线设备或另一无线电接入技术（RAT）的同步；

使用内部时钟的同步；或者

基于全球定位系统（GPS）的同步。

40、根据实施例1-39中的任一项所述的方法，其中，所述发现信标或周期性信标传送标识信息。

41、根据实施例1-40中的任一项所述的方法，还包括：

向扇区添加周期性信标，或者至少部分地基于标识信息在扇区中更频繁地发送发现信标。

42、根据实施例1-41中的任一项所述的方法，还包括：

在未接收到发现信标的情况下，探测AP。

43、根据实施例1-42中的任一项所述的方法，其中，探测包括：

向所有扇区发送粗探测；

在每个扇区中发送N次探测；

侦听响应；以及

在未接收到响应的情况下，将每个粗扇区划分成两半并重新发送探测N次，直到接收到响应或波束的焦点不能再收缩。

44、根据实施例1-43中的任一项所述的方法，其中，探测还包括：

在接收到响应的情况下，继续使用精波束来侦听周期性信标或任意其它广播。

45、根据实施例1-44中的任一项所述的方法，还包括检测信标信道。

46、根据实施例1-45中的任一项所述的方法，其中，检测信标信道包括以下中的至少一个：

扫描已知的发现频率；

接收包含到信道的指针和其它广播信息的发现信标；

检测已知信道上的信标；

采用粗信道扫描；或者

在另一RAT或无线局域的帮助下获取信道信息。

47、根据实施例1-46中的任一项所述的方法，还包括：

在多个扇区和频率信道上以伪随机方式发送发现信标；

根据每个信标或微型信标形成串；以及

在一个循环中没有重复的情况下在随机选择的频率和随机选择的扇区上发送串。

48、根据实施例1-47中的任一项所述的方法，还包括：

在伪随机模式的情况下跳跃空间和时间以侦听信标。

49、一种被配置为执行实施例1-48中的任一项所述的方法的无线发射/接收单元。

50、一种被配置为执行实施例1-48中的任一项所述的方法的接入点。

51、一种被配置为执行实施例1-48中的任一项所述的方法的基站。

52、一种用于在第一无线发射接收单元（WTRU）中实现的媒体接入控制的方法，该方法包括：

向第二WTRU发送四分之一区域定向请求发送帧；以及

从第二WTRU接收四分之一区域定向清除发送帧。

53、根据实施例52所述的方法，其中，所述请求发送帧具有π/2的半功率波束宽度。

54、根据任何前述实施例所述的方法，还包括发送四分之一区域定向自由接收帧以告知周围的WTRU：第一WTRU可自由地从周围WTRU接收数据分组。

55、一种用于在被配置为在扇区中传送定向波束的第一无线发射接收单元（WTRU）中实现的媒体接入控制的方法，包括：

在指向第二WTRU处的扇区的一部分内阻挡精调波束；以及

在指向第三WTRU的扇区的一部分内传送精调波束。

56、根据实施例55所述的方法，其中，所述传送包括定向请求发送帧。

57、根据实施例55所述的方法，其中，所述传送包括定向清除发送帧。

58、根据实施例55-57中的任一项所述的方法，还包括在第一WTRU确定第二WTRU不再向另一WTRU进行传送的情况下将被阻挡的精调波束解除阻挡。

59、一种用于在与第二无线发射接收单元（WTRU）端对端地通信的WTRU中实现的媒体接入控制的方法，包括：

根据上行链路和下行链路业务比来自适应地调整信标间隔。

60、根据实施例59所述的方法，还包括执行初始同步并允许具有较高业务的WTRU成为进行传送的第一WTRU。

61、根据实施例59或60所述的方法，还包括响应于特殊事件在数据分组或ACK分组的末尾处附加特殊控制分组；以及

在特殊事件之后恢复信标间隔的自适应调整。

62、一种无线发射接收单元，包括被配置为执行任意前述方法所述的方法的处理器。

63、一种用于在第一无线发射接收单元（WTRU）中实现的媒体接入控制的方法，该方法包括：

向第二WTRU发送定向请求发送（RTS）帧；以及

从第二WTRU接收定向清除发送（CTS）帧。

64、根据任何前述实施例所述的方法，还包括在向第二WTRU发送数据之前等待定向CTS帧。

65、根据任何前述实施例所述的方法，还包括在完成了到第二WTRU的数据传输的情况下，发送定向自由接收（FTR）帧以告知周围的WTRU，第一WTRU可自由地从周围WTRU接收数据分组。

66、根据实施例65所述的方法，其中，所述FTR帧包括帧结构，该帧结构包括时间段以指定第一WTRU在该时间段之后可用。

67、根据任何前述实施例所述的方法，其中，所述帧是具有π/2的波束宽度的四分之一区域定向帧。

68、根据任何前述实施例所述的方法，其中，第一WTRU在点对点实现中与第二WTRU通信，该方法还包括顺次地扫描每个天线扇区，查找试图发起通信的周围WTRU，其中，用于每个天线扇区的扫描持续时间被同步到主时钟。

69、根据任何前述实施例所述的方法，其中，由天线扇区来标识定向帧且所述定向帧包括具有信息元素的帧结构，该信息元素指示将传送数据帧所在的天线扇区。

70、根据任何前述实施例所述的方法，还包括第一WTRU根据包含在定向RTS帧中的持续时间字段来设置其网络分配向量。

71、根据实施例70所述的方法，其中，第一WTRU朝着通信节点调节其天线扇区以响应于网络分配向量的到期而接收FTR帧。

72、根据任何前述实施例所述的方法，还包括阻挡指向两个邻近WTRU之间的已有通信传输的天线扇区以避免干扰。

73、根据实施例72所述的方法，其中，在被阻挡的扇区的方向不发送定向RTS帧。

74、根据任何前述实施例所述的方法，其中，第一WTRU在指向每个已发现的周围WTRU的天线扇区上发送定向RTS。

75、根据任何前述实施例所述的方法，其中，第一WTRU仅在指向第二WTRU的天线扇区上发送定向RTS。

76、根据实施例75所述的方法，还包括第一WTRU在所有其余天线扇区上发送定向RTS。

77、根据实施例75所述的方法，还包括第一WTRU在所有其余天线扇区上中继接收到的定向CTS。

78、根据实施例65所述的方法，其中，第一WTRU在指向每个已发现的周围WTRU的天线扇区上发送定向FTS帧。

79、根据任何前述实施例所述的方法，还包括第一WTRU发送包括特殊字段的RTS帧以告知第二WTRU延迟发送定向CTS帧直至从周围WTRU接收到FTR帧，该FTR帧指示已有的邻近通信传输的结束。

80、根据任何前述实施例所述的方法，还包括第一WTRU在任何传输之前指定最小扇区感测时间以保证检测到完整的邻近传输。

81、根据实施例80所述的方法，其中，所述感测时间被设置为最大分组持续时间、回退持续时间和ACK持续时间的和。

82、根据任何前述实施例所述的方法，其中，经由中央集线器来实现通信，该方法还包括经由中央集线器来发送定向RTS帧并经由中央集线器来接收定向CTS帧。

83、根据实施例82所述的方法，其中，在被指定为主扇区的天线扇区上发送定向RTS帧，并且所有其它扇区被指定为次扇区。

84、根据实施例83所述的方法，其中，第一WTRU在主扇区中接收定向CTS，其具有来自中央集线器的关于何时开始传输的指示。

85、根据实施例83所述的方法，其中，第一WTRU在所有天线扇区上发送定向RTS。

86、一种无线发射接收单元，包括被配置为执行如任何前述方法所述的方法的处理器。

Claims (20)

1.一种在具有被配置为生成多个定向天线波束的波束成形天线的接入点（AP）中使用的方法，该方法包括：

生成发现信标以在与无线发射/接收单元（WTRU）相关联时使用；

使用粗聚焦定向天线波束向与所述AP相关联的多个扇区传送所述发现信标；

在所述发现信标的传输之后侦听来自WTRU的响应消息；

在从所述WTRU接收到响应消息的情况下，建立用于与该WTRU通信的精聚焦定向天线波束；

使用所述精聚焦定向天线波束与所述WTRU传递分组数据；以及

使用所述粗聚焦定向天线波束中的一个粗聚焦定向天线波束向所述WTRU传送周期性信标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述AP被配置为在60千兆赫频带中操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，传送所述发现信标包括传送与所述粗聚焦定向天线波束的地理覆盖相关联的信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，从所述WTRU接收到的响应消息包括对所述WTRU接收到哪个粗聚焦定向天线波束的指示。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发现信标包括被包含在所述周期性信标中的信息的子集。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

生成与所述AP相关联的扇区的旋转顺序，其中根据该旋转顺序来执行向与所述AP相关联的多个扇区传送所述发现信标。

7.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

生成与所述AP相关联的扇区的随机顺序，其中根据该随机顺序来执行向与所述AP相关联的多个扇区传送所述发现信标。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在向与所述AP相关联的所述多个扇区中的每一个扇区传送所述发现信标之后执行侦听来自WTRU的响应消息。

9.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

动态地调整执行传送所述发现信标所在的第一间隔；以及

动态地调整执行传送所述周期性信标所在的第二间隔。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一间隔不同于所述第二间隔。

11.一种供在包括被配置为生成多个定向波束的天线的接入点（AP）中使用的方法，该方法包括：

确定所述多个定向波束的数目；

确定传送发现信标所在的多个频率信道；

生成发现信标串，该发现信标串包括与所述多个定向波束中的每一个定向波束和所述多个频率信道中的每一个频率信道相关联的发现信标；

传送所述发现信标串。

12.一种接入点（AP），该AP包括：

处理器，该处理器被配置为生成发现信标以在与无线发射/接收单元（WTRU）相关联时使用；

波束成形天线，该波束成形天线被配置为生成多个粗定向天线波束并使用所述多个粗定向天线波束来传送所述发现信标；

接收机，该接收机被配置为在传送所述发现信标之后侦听来自WTRU的响应消息；

其中，该波束成形天线还被配置为在从所述WTRU接收到响应消息的情况下，生成用于与所述WTRU传递分组数据的精聚焦定向天线波束，并使用所述多个粗聚焦定向天线波束中的一个粗聚焦定向天线波束向所述WTRU传送周期性信标。

13.根据权利要求12所述的AP，其中，所述AP被配置为在60千兆赫频带中操作。

14.根据权利要求12所述的AP，其中，所述处理器还被配置为生成多个发现信标并在所述多个发现信标的每一个发现信标中包含与将被用于传送该发现信标的所述多个粗定向天线波束中的一个粗定向天线波束的地理覆盖相关联的信息。

15.根据权利要求14所述的AP，其中，所述接收机还被配置为从所述WTRU接收响应消息，该响应消息包括对所述WTRU接收到哪个粗定向天线波束的指示。

16.根据权利要求12所述的AP，其中，所述发现信标包括被包含在所述周期性信标中的信息的子集。

17.根据权利要求12所述的AP，其中，所述波束成形天线还被配置为根据所述多个粗定向天线波束的旋转顺序来传送所述发现信标。

18.根据权利要求12所述的AP，其中，所述波束成形天线还被配置为根据所述多个粗定向天线波束的随机顺序来传送所述发现信标。

19.根据权利要求12所述的AP，其中，所述接收机还被配置为在所述波束成形天线使用所述多个粗定向天线波束中的每一个粗定向天线波束传送所述发现信标之后侦听来自WTRU的响应消息。

20.根据权利要求12所述的AP，其中，所述波束成形天线还被配置为动态地调整传送所述发现信标所在的第一间隔；以及动态地调整传送所述周期性信标所在的第二间隔。

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