CN103052085A - 使用定向天线的无线通信系统中的波束成形的校准 - Google Patents

Abstract

本公开涉及使用定向天线的无线通信系统中的波束成形的校准。一种识别站是否能够发送用于校准定向天线的PHY-BRP包的技术。当被请求时，通过将PHY-BRP包附加至BRP应答以将源和目的地信息关联至PHY-BRP包，PHY-BRP包被发送。

Description

使用定向天线的无线通信系统中的波束成形的校准

相关申请的交叉引用

本发明要求2011年10月11日提交的美国临时专利申请第61/545,941号以及2012年9月28日提交的美国专利申请第13/630,613号的优先权，其保持其完整性地通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施方式涉及无线通信，并更具体地，涉及两个装置在毫米波带的链接。

背景技术

众所周知当今多种无线通信系统直接地或通过网络提供装置之间的通信链路。这样的通信系统包括国家和/或国际蜂窝电话系统、互联网、点到点家庭内系统、以及其他系统。通信系统一般根据一个或多个通信标准或协议进行工作。例如，无线通信系统可利用诸如IEEE 802.11、蓝牙（商标），高级移动电话业务（AMPS）、数字AMPS、移动通信全球系统（GSM）、码分多址（CDMA）、本地多点分布式系统（LMDS）、多信道多点分布式系统（MMDS）、以及其他的协议进行工作。

对于参与无线通信的每个无线通信装置来说，一般包括内置的无线电收发器（即接收器和发送器）或被耦接至相关的无线电收发器（例如用于家庭内和/或建筑内无线通信网络的站、调制解调器等）。一般，收发器包括基带处理级和射频（RF）级。基带处理根据具体的无线通信协议为发送提供从数据到基带信号的转换，为接收提供基带信号到数据的转换。基带处理级耦接至提供基带信号和RF信号之间转换的RF级（发送器部和接收器部）。RF级可以是直接在基带和RF之间转换的直接转换收发器或可包括一个或多个中频级。

进一步地，无线装置一般在由管理机构建立的、并被一个或多个通信标准或协议所使用的某射频范围或频带内进行工作。包括得到确认的WiFi和蓝牙（商标）协议的2.4GHz频带具有受限的容量，故具有受限的数据吞吐量。近来，毫米波范围中的更高频率正被更新的60GHz标准所使用以追求更高吞吐量的需求。使用60GHz频带技术，诸如实时未压缩/压缩高清晰度（HD）视频和音频流的高数据率传输可在两个装置间被无线地传输。由于对目标应用的固有的实时要求，新兴的60GHz标准明确定义了对业务流的服务质量（QoS）要求以满足装置间的高吞吐量。

被研发的使用60GHz频带的协议/标准之一是IEEE 802.11ad标准。工作在60GHz频带，也被IEEE 802.11ad标准称为D频带（或DBand）内的装置使用定向通信，而不是信号的全向传播（诸如2.4和5GHz频带处）以克服在这些更高频率处严重的通路丢失。60GHz扩展的D频带TSPEC描述了对存在于网络内的、诸如工作于60GHz的D频带的个人基础服务集（PBSS）和基本构架基础服务集（IBSS）的业务流（TS）的时序和业务要求。由无线吉比特联盟（WGA或WiGig）规定的60GHz的D频带规范DBand装置使用定向天线以定向发送的频谱能量。这些研发中的60GHz标准提出对遵守协议/标准的装置的某些要求。用于定向信号传播的一个实现的技术是波束成形，其中D频带（和其他毫米波）装置从定向天线或天线阵列辐射传播能量。

为了建立定向通信链路，一种典型的方法是对于发起D频带装置是通过多个发送扇区（波束传播扇区）的扫描来发起一系列的发送以覆盖全向（或准全向）的区域，在这之后另一D频带装置通过其发送扇区的扫描用一系列的发送来应答，并通知发起装置哪一个发起者发送扇区是用于与应答者通信的最好的扇区。在应答者完成其扇区扫描后，发起者发送回反馈信号以指示应答者扇区中的哪一个最适于与发起者通信。

波束成形（beamforming）使一对站（STA）或接入点（AP）和STA可以校准（train，训练）并定位其定向天线以获得最佳的无线连接来与彼此通信。在两个装置如上所提到地遵循成功的校准序列之后，波束成形被建立。波束成形的一个特征是波束的改进。波束的改进是在其中STA可为发送和/或接收改善其天线配置（或天线重量和矢量）的过程。在波束改进协议进程中，波束改进协议（BRP）包被使用以校准接收器。

一种特殊类型的BRP包名为物理层（PHY）BRP包，或PHY-BRP包。PHY-BRP包是可或不可使用在某些装置中的可选的BRP包。由于某些装置可能不具有PHY-BRP包的能力，故其是可选的。PHY-BRP包被引入以简化接收器天线的重量和矢量校准。PHY-BRP包持续时间短，以使校准的总体时间缩短。如在至少一个标准中的规范所当前指出的，PHY-BRP包具有影响60GHz和其他毫米波装置性能的至少两个缺点。第一，不是每个装置使用PHY-BRP包，故此需要一种辨别具体的装置是否具有PHY-BRP包能力的方式；第二，PHY-BRP包并不具有PHY或MAC（介质访问控制）报头，故此对于所传输PHY-BRP包的源和意向目的地来说可能存在模糊性。

因此，存在寻找一种应对PHY-BRP包的这两个缺点的解决方法的需要。

发明内容

（1）一种方法，包括：发送表示装置能够发送校准包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述校准包不包括与发送所述校准包的装置相关的地址；从请求者处接收请求来发送所述校准包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；通过从所述装置发送应答来应答所述请求，其中，所述应答包括表示定位所述定向天线的所述校准包被附加至所述应答的标识，所述应答包括与所述装置相关的地址；以及，将所述校准包附加至所述应答并将附加的校准包与所述应答一起发送。

（2）根据（1）所述的方法，其中，所述校准包是对所述定向天线进行定位的可选包。

（3）根据（1）所述的方法，其中，所述校准包是可选的波束改进协议（BRP）包。

（4）根据（1）所述的方法，其中，所述应答中的选定位的值被用作表示定位所述定向天线的校准包被附加至所述应答的标识。

（5）根据（4）所述的方法，其中，延迟时间段被引入到所述应答和所述附加的校准包之间。

（6）根据（4）所述的方法，其中，所述校准包将被用于校准并定位所述定向天线以进行毫米波传输。

（7）根据（4）所述的方法，其中，所述校准包将被用于校准并定位所述定向天线以进行60GHz的频带传输。

（8）一种方法，包括：发送表示装置能够发送物理波束改进协议（PHY-BRP）包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述物理波束改进协议包不包括与发送所述物理波束改进协议包的装置相关的地址，并且其中，所述物理波束改进协议包的结构由通信协议规定；从请求者处接收波束改进协议请求来发送所述物理波束改进协议包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；通过从所述装置发送波束改进协议应答来应答所述请求，其中，所述波束改进协议应答包括表示定位所述定向天线的所述物理波束改进协议包被附加至所述波束改进协议应答的标识，所述波束改进协议应答包括与所述装置相关的地址；以及，将所述物理波束改进协议包附加至所述波束改进协议应答并将附加的物理波束改进协议包与所述波束改进协议应答一起发送。

（9）根据（8）所述的方法，其中，所述物理波束改进协议包是对所述定向天线进行定位的可选的波束改进协议包。

（10）根据（9）所述的方法，其中，所述波束改进协议应答中的选定位的值被用作表示对所述定向天线进行定位的物理波束改进协议包被附加至所述波束改进协议应答的标识。

（11）根据（10）所述的方法，其中，表示所述装置能够发送所述物理波束改进协议包来校准所述定向天线的标识被包括在由所述装置发送以识别所述装置的能力的能力信息字段中。

（12）根据（11）所述的方法，其中，所述能力信息字段中的选定位的值被用作表示所述装置能够发送所述物理波束改进协议包来校准所述定向天线的标识。

（13）根据（9）所述的方法，其中，延迟时间段被引入所述波束改进协议应答和所述附加的物理波束改进协议包之间。

（14）根据（9）所述的方法，其中，所述物理波束改进协议包将被用于校准并定位所述定向天线以进行毫米波传输。

（15）根据（9）所述的方法，其中，所述物理波束改进协议包将被用于校准并定位所述定向天线以进行60GHz频带传输。

（16）根据（9）所述的方法，其中，所述通信协议基于IEEE 802.11ad规范。

（17）一种设备，包括：发送器，发送射频（RF）信号；接收器，接收射频信号；以及，基带处理器模块，包括处理器，并被耦接至所述发送器和所述接收器，以提供由通信协议规定的包的处理，以：发送表示装置能够发送校准包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述校准包不包括与发送所述校准包的装置相关的地址；从请求者处接收请求来发送所述校准包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；通过从所述装置发送应答来应答所述请求，其中，所述应答包括表示对所述定向天线进行定位的所述校准包被附加至所述应答的标识，所述应答包括与所述装置相关的地址；以及，将所述校准包附加至所述应答并将附加的校准包与所述应答一起发送。

（18）根据（17）所述的设备，其中，所述校准包是可选的波束改进协议（BRP）包。

（19）根据（18）所述的设备，其中，所述校准包是物理波束改进协议包。

（20）根据（19）所述的设备，其中，所述通信协议基于IEEE 802.11ad规范。

附图说明

图1是其中在网络中存在多个站（STA）的网络图，其中，具体的站根据用于实现本发明的一个实施方式与其他的站和/或网络控制或接入点通信。

图2是示出根据用于实现本发明的一个实施方式的、图1所示各个装置之间的利用定向天线的定向信号传播的图。

图3是示出根据用于实现本发明的一个实施方式的无线通信装置的实施方式的硬件示意框图。

图4示出了如WGA规范中所规定的那样用于D频带的BRP包结构，所述WGA规范被施加于根据用于实现本发明的一种实施方式所使用的协议或标准上。

图5示出了如WGA规范中所规定的那样用于D频带的可选的PHY-BRP包结构，所述WGA规范被施加于根据用于实现本发明的一种实施方式所使用的协议或标准上。

图6示出了根据用于实现本发明的一种实施方式适用的现有的D频带STA能力信息域帧结构。

图7示出了根据用于实现本发明的一种实施方式的修正的D频带STA能力信息域帧结构，其中使用PHY-BRP能力位来指明具体的STA具有PHY-BRP能力。

图8示出了根据用于实现本发明的一种实施方式的修正的D频带BRP应答帧结构，其中使用PHY-BRP遵从位来指明PHY-BRP遵从BRP-应答。

图9示出了根据用于实现本发明的一种实施方式的对BRP应答的PHY-BRP包的追加。

具体实施方式

本发明的实施方式可被以在无线环境或网络中工作的多种无线通信装置实现。本文描述的示例适于近似工作于60GHz频带（也被称作D-Band）内的装置。注意60GHz，频率波长是毫米级的，因此，被确定为毫米波频带。然而，本发明不需要被限制于60GHz频带。使用定向信号传播的其他毫米波频带也可以实现本发明。进一步地，本文描述的示例参考具体的标准、协议、规范等，诸如基于WGA规范和/或IEEE 802.11ad规范的本发明的应用。因此，具体的帧格式和结构参考这些规范被描述。不过，本发明并不局限于本文提到的具体的指定。本发明可容易地适用于其中定向波束成形信号被使用并要求校准以确定天线方向来在两个无线装置之间建立通信链路的其他应用。

进一步地，实施方式被描述为在两个无线站（STA）之间建立通信链路。然而，无线链路可以在控制点（或接入点）和站之间，或在其他无线装置之间。术语STA被本文所使用来描述无线地通信并在其中使用校准域来为两个STA提供对定向天线或天线阵列的校准以建立通信链路的两个装置。因此，本文所用的STA适于任何无线装置——无论其扮演着站装置的角色、接入点的角色、控制点的角色、还是任何其他无线通信角色。

如上所提到的，根据WGA（或WiGig）规范或根据IEEE 802.11ad规范的工作在60GHz频带的装置（例如D频带或DBand）使用定向通信来克服在毫米波频率所经历的严重的通路丢失。60GHz D频带的工作如WGA（或WiGig）所规定的那样规定D频带装置使用定向天线以定向发送的频谱能量。正在被研发的使用60GHz频带的协议/标准之一是IEEE802.11ad标准。这些研发的标准提出对遵守协议/标准的装置的某些要求。用于定向信号传播的一个实现的技术是波束成形，其中D频带（和其他毫米波）装置定向或定位来自定向天线或天线阵列的传播能量。因此，波束成形使一对STA可以校准其发送（TX）和接收（RX）天线以获得最优无线链路来与彼此通信。在两个STA遵循成功的校准序列之后，波束成形被建立。

图1示出了可以是任何类型无线网络的无线网络100。在一种实施方式中，网络100可以是基础服务集（BSS）。在一种实施方式中，网络100可以是和/或包括形成个人网络的个人基础服务集（PBSS）。在另一种实施方式中，网络100可以是形成更大的基本构架网络的基本构架基础服务集。仍在其他实施方式中，网络可在其他无线环境中进行工作。

在所示的实施方式中，图1中的示例网络100由控制点104和多个站（STA）101、102、103（也被分别注为STA_A、STA_B和STA_C）组成，其中一个或多个STA可处于控制点104的控制下。应注意，只有三个STA被示出，但网路100可由比所示更少的STA或更多的STA组成。控制点可以是基站（BS）、接入点（AP）、个人BSS控制点（PCP）或某些其他装置。下文在描述中，控制点被称为PCP 104。STA 101-103可以是固定的或移动的装置。进一步，在其他实施方式中，PCP 104还可以是站装置，在这种情况中多个STA以对等通信进行通信。

在所示的示例中，STA 101和103与PCP 104通信，但STA 102直接与STA 101通信。尽管STA 101到103可以代表多种无线装置，在具体的示例中，STA 101是个人计算装置、STA 103是手持移动装置（诸如移动手机或手持多媒体播放器）而STA 102是与STA 101一起工作的无线耳麦。如示例，在一种实施方式中，无线耳麦可以是耦接至STA 101的蓝牙（商标）装置。在另一示例实施方式中，STA 102可以是与STA 101一起工作的无线显示装置。再次，STA 102可以是某些其他装置。图1的一个意图是示出装置可与其他装置无线通信，无论其他装置是控制点或站装置。下面的描述为了解释的简单描述了两个STA之间的无线通信。不过，应注意，一个或两个装置都可如上所提到地具有诸如控制点的其他角色。

要在两个STA之间通信，STA采用具体的通信协议或标准以提供无线链路。具体的协议可被施加于网络中的装置或可被施加在仅一对装置之间。在一种实施方式中，网络工作在如WGA规范的60GHz的D频带内。在其他实施方式中，网络可工作在其他频带或频率范围内。当工作在60GHz的D频带或其他更高的频带内时，装置使用定向天线定向发送波束。

在一般的60GHz通信进程中，波束成形技术被使用以在某一方向上用某种波束宽度辐射能量来在两个装置之间通信。定向的传播将发送能量集中向目标装置以补偿在两个通信装置之间的信道中的极大的能量损失。因此，如图2所示，为了PCP 104和STA 101之间的定向的通信链接，PCP104向STA 101传播定向的波束111而STA 101向PCP 104传播定向的波束114。同样，当PCP 104和STA 103需要彼此通信时，为了两个装置之间的定向通信链路，PCP 104向STA 103传播定向的波束112而STA 103向PCP 104传播定向的波束113。相对于在全向传播中所使用的相同的发送能量，定向传输扩展了毫米波通信的范围。

同样，当STA 101和STA 102通信时，定向波束115、116各自被定向至彼此。图2的示例示出了从装置辐射的多个定向能量波瓣，其中一个波瓣大于其他以在特定的方位上指示定向的能量。注意对于一般的波束成形进程，具体的装置通过具有多个传播扇区进行工作。当最优扇区被定向或确定时，装置定位天线（或天线阵列）来在最优扇区进行工作。一般地，校准序列被用来为定位天线确定最优方向。因此，在图2中，较大的波瓣代表用于两个无线装置彼此进行最优通信的定向天线的朝向。

图3是示出部分无线通信装置200的示意框图，所述无线通信装置200包括发送器（TX）201、接收器（RX）202、本地振荡器（LO）207和基带模块205。基带模块205包括处理器以提供基带处理操作。在一些实施方式中，基带模块205是或包括数字信号处理器（DSP）。基带模块205一般被耦接至主机单元、应用处理器或为装置和/或与用户的接口提供操作处理的其他单元。

在图3中，主机单元210被示出。例如，在平板或笔记本电脑中，主机210可代表电脑的计算部分，而装置200则被使用来为电脑和接入点之间和/或电脑和蓝牙装置之间的无线通信提供WiFi和/或蓝牙组件。相似地，对于手持音频或视频装置，主机210可代表手持装置的应用部分，而装置200则被使用来为手持装置和接入点之间和/或手持装置和蓝牙装置之间的无线通信提供WiFi和/或蓝牙组件。可选地，对于诸如蜂窝手机的移动电话，装置200可代表手机的射频（RF）和基带部分而主机210可提供手机的用户应用/接口部分。进一步地，装置200，以及主机210可被结合在图1中无线通信装置中的一个或多个中。

存储器206如示被耦接至基带模块205，其中存储器206被使用以存储数据以及在基带模块205上工作的程序指令。多种类型的存储器装置可被作为存储器206使用。应注意，存储器206可被放置在装置200中的任意地方，在一种实例中，其还可以是基带模块205的一部分。

发送器201和接收器202被经由发送/接收（T/R）切换模块203耦接至天线组件204。T/R切换模块203根据工作模式在发送器和接收器之间切换天线。在其他实施方式中，可分别为发送器201和接收器202使用单独的天线。进一步地，在其他实施方式中，可使用多重天线或天线阵列与装置200一起提供天线分集或诸如MIMO的多重输入和/或多重输出的能力。只要适于上面的波束成形，天线204可以是定向天线或定向天线阵列以在用于发送和/或接收射频信号的具体的方向上定位天线204。

在较低的千兆赫范围内的频率处，全向天线为无线装置之间的通信提供足够的覆盖。因此，在2.4到5GHz频率，一个或多个全向天线一般可用于发送和接收。然而在较高的频率处，由于信号的受限的范围，带有波束形成能力的定向天线被使用来定向波束以将发送能量集中。在这些实例中，定向天线和天线阵列允许在具体的方向上定向波束。如由无线吉比特联盟（WGA或WiGig）规定的那样，60GHz的D频带规定D频带装置使用定向天线以定向发送的频谱能量。在本实例中的装置200能够在包括60GHz的D频带的毫米波范围内发送和接收。因此，天线组件204是定向天线或天线阵列。

用于从主机单元210传输的出站数据被耦接至基带模块205并转换为基带信号并在之后被耦接至发送器201。发送器201将基带信号转换为出站射频（RF）信号以经由天线组件204从装置200发送。发送器201可使用多种上变频或调制技术中的一种来将出站基带信号转换为出站RF信号。一般，转换过程取决于正在被使用的具体的通信标准或协议。

以相似的方式，入站RF信号由天线组件204接收并耦接至接收器202。之后接收器202将入站RF信号转换为入站基带信号，所述入站基带信号之后被耦接至基带模块205。接收器202可使用多种下变频或解调技术中的一种来将入站RF信号转换为入站基带信号。入站基带信号被基带模块205处理而入站数据被从基带模块205输出至主机单元210。

基带模块205一般使用一个或多个通信协议进行工作并提供必需的分包（或结合提供分包的其他组件进行工作）和在所接收信号和将被发送的信号上的其他数据处理操作。因此，基带模块205还提供参照本文所述发明描述的数据（例如包）处理。在其他实施方式中，其他组件可基于具体的通信协议提供所述的数据操作和包的格式化。

LO 207提供被发送器201用于上变频，被接收器202用于下变频的本地振荡信号。在某些实施方式中，可为发送器201和接收器202使用单独的LO。尽管可使用多种LO电路线路，在一些实施方式中，PLL可被使用来锁定LO以基于所选择的信道频率输出频率稳定的LO信号。

应注意，在一种实施方式中，基带模块205、LO 207、发送器201和接收器202被集成在同一块集成电路（IC）芯片上。发送器201和接收器202一般被称为RF前端。在其他实施方式中，这些组件中的一个或多个可以在单独的IC芯片上。相似地，图3所示的其他组件可与基带模块205、LO207、发送器201和接收器202一起被合并在同一块IC芯片上。在一些实施方式中，天线204也可被合并到相同的IC芯片上。进一步地，随着片上系统（SOC）集成的出现，诸如主机单元210的主机装置、应用处理器和/或用户接口可与基带模块205、发送器201和接收器202一起被集成在同一块IC芯片上。

此外，尽管一个发送器201和一个接收器202被示出，应注意，其他实施方式可使用多个发送器单元和接收器单元，以及多个LO。例如，分集通信和/或诸如多进多出（MIMO）通信的多重输入和/或多重输出通信可使用多重发送器201和/或接收器202作为部分的RF前端。此外，应注意，图3示出了用于发送和接收的基本组件并且实际的装置可合并这些所示组件外的其他组件。

如上所提到的，利用定向天线和/或阵列的波束成形是一种提供在毫米波频带的RF信号的定向发送和/或接收的技术。波束成形的一个特征是波束的改进。波束的改进是STA可改善其用于发送和/或接收的天线配置（或天线重量和矢量）的过程。在波束改进协议进程中，波束改进协议（BRP：Beam Refinement Protocol）包被用于校准接收器。

BRP是在其中STA校准其接收和发送天线（或阵列）以利用重复的进程改善其天线配置的过程。不管被STA支持的天线配置如何，都可使用BRP。BRP包被发送以应答BRP请求，其中请求由期望BRP通信的装置发送以校准定向天线。当接收BRP请求，接收装置发送回BRP应答，所述BRP应答包括BRP包。图4示出了一般BRP包300的结构，包括短校准字段（STF）、信道评估字段（CE）、报头、数据、AGC子字段和TRN-R/T（校准接收器/发送器）子字段。BRP包300包括提供对BRP包的源和意向目的地的标识的报头301（例如PHY或MAC报头）。

一种特殊类型的BRP包被称为物理层（PHY）BRP包或PHY-BRP包（此处使用单数，但应注意对于所有“包”的使用，也可使用复数“包”）。PHY-BRP包是可或不可被使用在某些装置中的可选的BRP包。由于某些装置可能不具有PHY-BRP包能力，所以其是可选的。PHY-BRP包被引入以在BRP包300的结构上简化针对定向性的接收器天线重量和矢量校准。图5示出了包括STF字段311和多个CE字段312的一般PHY-BRP包310结构。STF 311是控制PHY短校准序列而CE 312是信道评估序列。CE重复8×(L-RX+1)次，其中L-RX是L-RX字段的值。L-RX字段指示作为波束改进进程的一部分的由发送STA请求的接收校准（TRN-R）子字段的压缩数。注意STA可使用BRP包300或PHY-BRP包310来应答BRP请求。当然，如果STA不具备可选PHY-BRP 310的能力，那么STA将用BRP 300来应答BRP请求。注意用于IEEE 802.11ad的D频带规范可同时采用BRP包300和PHY-BRP310结构。

如上所提到的，对PHY-BRP包结构310的当前格式来说潜在地存在至少两个缺点。第一，不是每个STA使用可选的PHY-BRP包，所以当STA具有PHY-BRP包能力时需要一种辨别的方法。第二，PHY-BRP包并不具有PHY或MAC（介质访问控制）报头（诸如图4中的BRP包300中的报头301），所以对于所传输PHY-BRP包的源和意向目的地来说可能存在模糊性。例如，如果BRP请求信号的应答者发送出PHY-BRP包作为BRP应答信号的一部分，存在请求者收到来自其之间的不同STA的其他PHY-BRP包的可能性。如果这发生，请求者可能校准天线至错误的STA，而不是意向的STA，仅仅是因为没有识别PHY-BRP包的源和/或意向目的地的方式。下面描述的本发明的实施方式应对了这些关注或缺点。

图6示出了如IEEE 802.11ad标准的规范所规定的用于现有D频带能力信息字段的包结构320。D频带STA能力信息字段代表不考虑STA的角色的发送STA的能力。图6的图标识了每个字段的名字且每个字段的位排列被示出在每个对应的方框上。方框下面的数字指示了每个对应字段中的位数。总共64位被用于D频带STA能力信息字段320。位数（例如B58-B63）当前被预留并因此不被使用。注意包320不指示装置具有（或不具有）可选的PHY-BRP能力。因此，装置发送D频带能力信息字段320不识别是否能够发送PHY-BRP包且D频带能力信息接收字段的接收者将不知道发送者是否具有PHY-BRP能力。

因此，在本发明的一种实施方式中，如图7所示，对于包结构340，预留位中的一个被用作PHY-BRP能力位341（示例中的位B58）。当该位341被设定（诸如位值为“1”），发送D频带STA能力信息字段的STA向接收者标识D频带STA能力信息字段320的发送者能够发送可选的PHY-BRP包。之后，D频带STA能力信息字段320的接收者获知发送者具备PHY-BRP能力并可在之后发送BPR请求，该BPR请求请求PHY-BRP包作为BRP应答的一部分。BHY-BRP能力位341的使用省去了尝试确定装置是否具有PHY-BRP能力的猜测工作。当接收到BRP请求信号被请求发送PHY-BRP包时，将自身识别为具备PHY-BPR能力装置的具体的STA可这样做。

PHY-BRP能力位的使用解决了上面提到的第一个缺点，由此现在存在识别哪个STA具有发送PHY-BRP包的能力的方法。注意在示例中，位B58被使用。应理解，在其他实施方式中可使用任何其他一个预留位或多个预留位。

为了解决上面提到的其中PHY-BRP包中没有PHY和/或MAC报头的第二个缺点，图8和9示出了在一种实施方式中如何解决该问题。当具备PHY-BRP能力的STA从其他STA接收到BRP请求时，具备PHY-BRP能力的STA具有发送带有或不带有可选的PHY-BRP包的BRP应答的能力。如果STA不或不能发送PHY-BRP包，则STA可使用用于不发送PHY-BRP包的STA的通常应答，诸如图4所示的格式。然而，如果BRP请求请求PHY-BRP包，STA可通过发送PHY-BRP包来应答。注意由于STA发送带有位341设定的D频带STA能力信息字段，BRP请求的发起者获知STA具有PHY-BRP包能力。

图8示出了用于BRP应答的包结构400。如图8所示，如果STA对BRP请求发送任何类别的接收器校准应答，RX校准应答位401（在示例中的位B18）被设定（诸如位值为“1”）以标识存在来自STA的附带BRP应答的校准应答。然而，如果STA决定发送PHY-BRP包以响应于BRP请求，那么被指定为PHY-BRP跟随位的其他位402被设定（诸如位值为“1”）来通知接收者PHY-BRP包跟随BRP应答。在具体的示例中，预留位位值中的一个（位B53）被用于PHY-BRP跟随位402。应理解，在其他实施方式中，可使用任何其他一个预留位或多个预留位。BRP应答400中的位402的设定向BRP请求的发送者指示PHY-BRP包将跟随BRP应答。

发送带有PHY-BRP包请求的BRP请求的发起者和用带有附加的PHY-BRP包的BRP应答来应答的应答者的序列在图9中被示出。用于“PHY-BRP跟随”的位402的使用是通告BRP请求420的发起者PHY-BRP包310被附加到BRP请求400的指示，如图9所示。BRP应答400中的位401和402将被设定。由于PHY-BRP包310被附加至BPR应答400，发起者可使用在BRP应答400中存在的PHY和/或MAC标志来获得用于BRP应答以及用于所附加的PHY-BRP包的源和目的地信息。因此，现在发送PHY-BRP包与源和目的地相关，在该实例中是在BRP应答中的信息。

为了保护PHY-BRP包免受其他站的干扰，用BRP应答400中的持续时间字段设定网络的网络分配矢量（NAV）以包括与所附PHY-BRP包相关的时间段。如图9所示，在BRP应答400和PHY-BRP包310之间存在延迟431（示为SIFS）。NAV被设定以在至少（SIFS）+（PHY-BRP）的持续时间段上通告网络，STA将要发送。在一种实施方式中，持续时间被设为（SIFS）+（PHY-BRP）来确保足够的时间来无干扰地发送。应注意对其他实施方式其他持续时间段可被使用。在图9中，时间段BRPIFS指示被BRP请求的发起者准许的延迟时间段430以允许来自应答者的BRP应答。在一种实施方式中，BRPIFS大约为3到40微秒。而且，在一种实施方式中，SIFS大约为3微秒。

由此，描述了使用定向天线的无线通信系统中的波束成形校准。尽管用适于IEEE 802.11ad规范的具体的示例描述了本发明，但本发明不限于这样的使用，同样，本发明以适于60GHz和D频带的方式被讨论，但本发明可容易地适应使用定向天线或天线阵列的其他频率和频带。

以上借助于示出了特定功能表现的功能结构块描述了本发明的实施方式。这些功能结构块的边界为了描述的方便被随意地规定。只要特定的功能被适当地表现，可选的边界可被规定。本领域技术人员还应认识到，本文中的功能结构块和其他示例性框块、模块和组件可被如示出地或通过分散的组件、应用专用集成电路、处理器执行适当软件等或其任何组合来实现。

仍如本文所使用的那样，术语“处理模块”、“处理电路”和/或“处理单元”可以是单个的处理装置或多个处理装置。这样的处理装置可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路线路、模拟电路线路、数字电路线路、和/或基于电路线路的硬代码和/或操作指令操作信号（模拟和/或数字）的任何装置。处理模块、模块、处理电路、和/或处理单元可以是或进一步包括存储器和/或集成的存储器元件，所述集成存储器元件可以是单个存储装置、多个存储装置、和/或其他处理模块、模块、处理电路、和/或处理单元中的嵌入电路线路的。这样的存储装置可以是只读存储器、随机访问存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、缓存、和/或存储数字信息的任意装置。

Claims (10)

1.一种方法，包括：

发送表示装置能够发送校准包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述校准包不包括与发送所述校准包的装置相关的地址；

从请求者处接收请求来发送所述校准包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；

通过从所述装置发送应答来应答所述请求，其中，所述应答包括表示定位所述定向天线的所述校准包被附加至所述应答的标识，所述应答包括与所述装置相关的地址；以及

将所述校准包附加至所述应答并将附加的校准包与所述应答一起发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准包是对所述定向天线进行定位的可选包。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准包是可选的波束改进协议（BRP）包。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应答中的选定位的值被用作表示定位所述定向天线的校准包被附加至所述应答的标识。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述校准包将被用于校准并定位所述定向天线以进行毫米波传输。

6.一种方法，包括：

发送表示装置能够发送物理波束改进协议（PHY-BRP）包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述物理波束改进协议包不包括与发送所述物理波束改进协议包的装置相关的地址，并且其中，所述物理波束改进协议包的结构由通信协议规定；

从请求者处接收波束改进协议请求来发送所述物理波束改进协议包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；

通过从所述装置发送波束改进协议应答来应答所述请求，其中，所述波束改进协议应答包括表示定位所述定向天线的所述物理波束改进协议包被附加至所述波束改进协议应答的标识，所述波束改进协议应答包括与所述装置相关的地址；以及

将所述物理波束改进协议包附加至所述波束改进协议应答并将附加的物理波束改进协议包与所述波束改进协议应答一起发送。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述物理波束改进协议包是对

所述定向天线进行定位的可选的波束改进协议包。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述波束改进协议应答中的选定位的值被用作表示对所述定向天线进行定位的物理波束改进协议包被附加至所述波束改进协议应答的标识。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，表示所述装置能够发送所述物理波束改进协议包来校准所述定向天线的标识被包括在由所述装置发送以识别所述装置的能力的能力信息字段中。

10.一种设备，包括：

发送器，发送射频（RF）信号；

接收器，接收射频信号；以及

基带处理器模块，包括处理器，并被耦接至所述发送器和所述接收器，以提供由通信协议规定的包的处理，以：

发送表示装置能够发送校准包来校准定向天线以朝向所述装置定位的标识，其中，所述校准包不包括与发送所述校准包的装置相关的地址；

从请求者处接收请求来发送所述校准包至所述请求者，以校准所述请求者的定向天线；

通过从所述装置发送应答来应答所述请求，其中，所述应答包括表示对所述定向天线进行定位的所述校准包被附加至所述应答的标识，所述应答包括与所述装置相关的地址；以及

将所述校准包附加至所述应答并将附加的校准包与所述应答一起发送。

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