CN105122664A

CN105122664A - 在无线网络中使用具有波束赋型辅助的多频带

Info

Publication number: CN105122664A
Application number: CN201380056498.7A
Authority: CN
Inventors: A·马尔采夫; A·S·萨德里; V·谢尔盖耶夫; A·达维多夫
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: CN105122664B; US20140148107A1; US9692459B2; EP2926471A1; EP2926471A4; WO2014084912A1

Abstract

一种通信设备，其在无线网络中使用第一和第二频带与其它通信设备进行通信。根据一些实施例，由低频段提供带内波束赋型辅助。

Description

在无线网络中使用具有波束赋型辅助的多频带

背景技术

本发明实施例涉及数据通信领域，尤其涉及在无线网络中的数据通信。

在无线通信的当前状态下，逐步递增的通信设备正通过无线方式彼此进行通信。这些通信设备包括具有不同外形的许多设备，例如个人计算机、移动或桌面设备、示出器、存储设备、手持设备、电话等等。这些通信设备被包装成“目标”设备，例如，机顶盒、个人数字助理(PDA)、网络手写板、寻呼机、文本信息发射器、游戏设备、智能应用和无线移动电话。这样的设备在不同的无线环境中彼此进行通信，例如无线广域网WWAN(wirelsswideareanetwork)、无线城域网WMAN(wirelessmetropolitanareanetwork)、无线局域网WLAN(wirelesslocalareanetwork)和无线个域网WPAN(wirelesspersonalareanetwork)、全球移动通信系统GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)网、码分多址CDMA(codedivisionmultipleacess)等。

诸如视频流、实时协作、视频内容下载等高吞吐量应用需求的增长对无线通信提出了严格要求，以便提供更好、更快速和更低成本的通信系统。近年来，诸如2.4GHz(工业、科学、医疗ISM(Industrial，Scientific，Medical))和5GHz(通用国家信息基础设施UNII(UniversalNationalInformationInfrastructure))的未经当局许可的频带已经被用于上至几百Mbps的通信。为了实现这样的比特速率，电气与电子工程师协会IEEE(InstituteofElectricalandEngineers)已经提出了诸如多入多出MIMO、正交频分复用OFDM的相对复杂的调制技术。由于ISM和UNII频带的普及，这些频带变得非常拥挤，导致对这些频段的用户产生大量的干扰。

在诸如IEEE802.16m、802.16p的第四代4G无线标准和第三代合作伙伴项目3GPP长期演进LTE和高级LTE(LTEADV)的标准中，多载波操作可以支持更大的带宽并且符合高级国际移动通信(IMT-ADV，InternationalMobileTelecommunication)系统容量的规范。

为了提供干扰有限的Gbps通信，IEEE委员会近来开始关注诸如频带大于20GHz的更高频率的通信。图1示出了在已选择的主要的工业化国家/地区中当前可用的未经当局许可的频带。

附图说明

通过结合附图的以下详细的说明书将很容易理解本发明的实施例。为了便于理解，相同的参考数字定义为相同的结构元件。本发明的实施例通过示例来展示，而不被附图中图形所限制。

某些实施例参考以下图形来描述：

图1示出了在已选择的主要工业化国家/地区中当前可用的未经当局许可的频带；

图2示出了使用具有相同孔径尺寸的天线的不同频带的示例性波瓣宽度；

图3示出了根据不同实施例的无线网络；

图4示出了根据不同实施例的使用第一和第二频带的可以被接收和/或发射的不同类型的CSMA/CA协议数据；

图5示出了根据不同实施例的在无线网络中通信设备的通信过程；

图6示出了根据不同实施例的通信设备；

图7示出了根据不同实施例的用于发射和接收使用两个频带的信号的电路；

图8示出了根据不同实施例的帧格式；

图9示出了根据不同实施例的另一种帧格式；

图10示出了根据不同实施例的另一种帧格式；

图11示出了根据不同实施例的使用配置为使用两种频带进行通信的软耦合系统的这两种频带的两种帧格式；

图12示出了根据不同实施例的配置为使用两种频带进行通信的软耦合系统的电路；

图13示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备进行通信的另一个过程；

图14示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备进行通信的另一个过程；

图15示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备执行的搜索步骤；

图16示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备执行的天线调整/链接建立步骤；

图17示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备执行的另一个天线调整/链接建立步骤；

图18示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备执行的信号接收步骤；

图19示出了根据不同实施例的使用协作设备的通信系统；

图20示出了根据不同实施例的在无线网络中由协作设备执行的协作通信的过程；

图21示出了根据不同实施例的在无线网络中由通信设备执行的协作通信的过程；

图22示出了具有两种不同类型的无线通信系统的通信系统；

图23示出了适于在两种不同类型的无线通信系统中使用的示例性的用户设备；

图24示出了普遍用于两种不同类型的无线通信系统的具有帧同步周期的时序图；

图25示出了将来自使用帧同步周期的两种不同类型的无线通信系统的帧进行同步的时序图；

图26示出了使用帧同步周期检测帧同步信号的操作环境；

图27示出了使用帧同步周期来控制无线接收机以检测帧同步信号的过程；

图28为用于一个实施例的系统描述；

图29为用于一个实施例的流程图；

图30为用于另一个实施例的流程图；和

图31为根据一个实施例的站的原理图。

具体实施方式

根据本发明的不同实施例，提出了一种在使用第一和第二频带的无线网络中通信设备与其他通信设备进行通信的方法和系统。对于这些实施例，所述第一频带与第一波瓣宽度相关联，而所述第二频带与第二波瓣宽度相关联，其中所述第一波瓣宽度大于所述第二波瓣宽度。与某些实施例一致，由低频带提供带内波束赋型辅助。

尽管以下说明书中使用两个频带进行描述，然而在可替代实施例中，还可以使用超过两个频带。

在不同实施例中，所述第一频带用于传输(即发射和/或接收)第一信号，以便于在该通信设备与所述网络中的其他通信设备之间的初始通信，所述初始通信包括第一信号的初始通信，其中该第一信号包含用于其他通信设备无线地与该通信设备进行通信的粗配置的信号和/或控制信息。在设备间的第二信号的后续通信可以使用所述第二频带发射。所述第二信号还包括用于其他通信设备无线地与该通信设备进行通信的更精细配置的信号和/或控制信息。

在某些实施例中，所述第一信号适于信号检测、初始波束赋型、和/或初始载波频率偏移(CFO，carrierfrequencyoffset)估算，以便于使用所述第二频带的后续通信。通过所述第二频带进行通信的所述第二信号为适合于补充初始波束赋型的更精确的波束赋型，和/或为适合于补充初始CFO估算的精细CFO估算的信号。所述第二信号还便于实现所述其他通信设备与该通信设备的时序同步。如前所述，为了进行使用所述第二频带的第三信号的通信，使用所述第二频带进行通信的所述第二信号还便于使用所述第二频带的通信。使用所述第二频带进行通信的第三信号包括不同类型的数据，例如，所述数据包括涉及视频流、实时和/或非实时协作、视频内容下载、音频和文本内容下载和/或上传等的数据。

在不同可替代实施例中使用的不同方法是为了经由与所述第一波瓣宽度有关的第一频带(这里指“第一频带”)和与所述第二波瓣宽度相关的第二频带(这里指“第二频带”)进行通信。例如，在某些实施例中，使用所述第一频带的通信是由于使用了相对低的频带，例如这些频带低于大于20GHz，而使用所述第二频带的通信是由于使用了相对高的频带，例如，这些频带以20GHz以上为中心。为了使用第一和第二频带进行通信，在不同的可替代实施例中使用包括天线和/或多天线的不同组合的不同的天线系统。

所述第一频带为比所述第二频带低的频带。对于这些实施例来说，所述第一频带为2.4GHzISM频带或0.5GHzUNII频带，或者小于大约20GHz的其他频带，而所述第二频带为更高的频带，例如大于大约20GHz的频带，其包括24GHz频带、28至31GHz频带，或以59至62GHz频谱为中心的频带。注意到，为了便于说明，使用第一更低频带的通信过程称为带外(OOB，out-of-band)通信，而使用第二更高频带的通信过程称为带内通信。还要注意，在可替代实施中其他频带还作为第一和第二频带，以及第一更低频带与第二更高频带之间的界限不在20GHz处。在其他可替代实施例中，所述第一和第二频带以相同的频带为中心，但是由于使用不同的孔径尺寸的天线，从而与不同的波瓣宽度相关联。

该通信设备使用第一频带与无线网络中的其他通信设备进行通信，使用第二频带，OOB控制信息信号或简称“第一控制信号”便于数字通信。第一控制信号由便于该设备或其他通信设备的初始或粗波束赋型、CFO估算、时序同步等的“信号”和/或“控制信息”组成。在某些实施例中，该通信设备使用第二频带向/从无线网络的其他通信设备发射和/或接收带内控制信号或简称“第二控制信号”以进一步便于使用第二频带的数字通信。所述第二控制信号由便于该通信设备或其他通信设备的精细波束赋型、CFO估算、时序同步等的信号和控制信息组成。使用第二频带进行传输的后续数据或数字信号包括用于跟踪波束赋型、CFO、时序等的信号，以及各种类型的数据，例如包括涉及视频流、实时和/或非实时协作、视频内容下载、音频和文本内容下载和/或上传等的数据。

为了理解这里描述的实施例不同方面，现在讨论与相对宽的波瓣宽度相关联的频带的特性和与相对窄的波瓣宽度相关联的频带的特性。这里还描述了不同类型的天线的特性，例如包括全向天线和定向天线。另外，还提供了涉及使用更低频带与使用更高频带影响相互对照的讨论。

波瓣宽度是典型地与天线相关联的空间特性。天线的波瓣宽度是由天线孔径尺寸与被发射(或被接收)的信号的波长的比率来决定的。即，如果将被发射(或被接收)的信号的波长保持恒定，则孔径尺寸越大，波瓣宽度越窄。可替代地，当保持恒定的孔径尺寸时，发射(或接收)的信号的波长越短(即更高频率)，则波瓣宽度越窄。因而，当具有相同尺寸孔径的天线发射不同频带的信号时，会导致不同的波瓣宽度。此外，注意到，尽管上述讨论涉及孔径尺寸和波瓣带宽之间的关系，但是多天线还是用来有选择地控制将要被发射的信号的波瓣宽度，其中孔径尺寸与将要发射的信号的波瓣宽度不相关。即，天线系统采用使得多天线适应性地配置为有选择地发射(或接收)与不同波瓣宽度相关联的信号。

因而，为了获得相对宽的波瓣宽度，代替或者除了使用相对低的频带(例如，ISM或UNII频带)之外，一种方法是使用诸如全向天线的小孔径的天线。相反地，为了获取更窄的波瓣宽度，代替或者除了使用相对高的频带外，一种方法是使用诸如定向天线的大孔径的天线。当然，可替代地，单个天线可以提供简单地根据将要发射和/或接收的信号的频带(即，或者更高或者更低频带)变化而变化的波瓣宽度。在其他可替代方法中，如前所述，使用多天线提供具有变化波瓣宽度的频带。即，例如，通过使用特定的程序或协议来提供特定的波束方向和特定的波束形状来自适应地控制多天线。因此，使用单个集合的多天线提供变化的波瓣宽度的多个频带。注意到，在以下说明书中，词语“天线”指单个天线或多天线。

现在来比较使用相同孔径尺寸的天线的不同频带的波瓣宽度。如前所述，例如，在无线网络中，使用诸如2.4GHz(ISM)频带或5.0GHz(UNII)频带的更低频带来代替诸如带内频带(例如，大于20GHz的频带)的更高频带来进行通信的特性之一是更低的频带可能与更大的波瓣宽度相关联。由于更大波瓣宽度，经由更低频带发送的信号将可能到达无线网络中的更多设备。然而，由于更大的波瓣宽度，使用更低频带的缺陷是由于更宽的楔形造成的，因此存在更大的干扰和拦截的风险。

与更低的频带相反，当在无线网络中使用更高的频带进行通信时，会导致上述更窄的波瓣宽度。因此，更不可能存在干扰。除了更窄的波瓣宽度，更高频带的另一个性质是，如果使用更高的频带(例如，24或60GHz的频带)，那么由于诸如氧气的吸收，随着距离会产生额外的衰减。即，如图2所示，更高的频带(诸如，60GHz频带)比更低的频带(诸如，2.4或5.0GHz频带)具有更小的波瓣宽度，和更短的“距离”或“范围”。因此，相比操作在诸如2.4或5.0GHz的更低频带的设备，操作在60GHz频带的设备典型地比其它远程设备具有更少的干扰风险。

在无线网络中使用更高频带进行通信的另一个特性是更高频带允许使用更大的信号带宽(因为在更高的频率典型可以使用更多的频谱)，其最终允许更大的数据吞吐量。同时，由于在接收机侧的更低的信噪比，因此使用更大的带宽会减少发射信号的功率谱密度，并且潜在地减少可靠通信范围。

在无线网络中使用更高频带进行通信意味着定向天线比全向天线更有便于这样的通信。当在无线网络中使用这样的天线进行通信时，这种使用会提供某些优点和缺点。例如，使用定向天线和更高频带来发射信号的一个优点是，与使用全向天线来获取相同电平的接收功率相比，其需要更少的功率。因为使用更高频率的通信需要更高的RF部件成本，因此，对定向天线使用更低效(和更低成本)的射频(RF，radiofrequency)分量，在某些情况下，这可能成为重要因素。

当然，当在无线网络中通过定向天线使用更高的频率进行通信时，还存在某些缺陷。例如，为了注册网络中的所有的通信设备，需要跨度为360度的自适应的或多个固定天线设置。这将是非常耗时的，并且同步该网络中使用诸如载波监听多路访问和冲突避免(CSMA/CA，carriersensemultipleaccessandcollisionavoidance)或载波监听多路访问和冲突监测(CSMA/CD，carriersensemultipleaccessandcollisiondetection)协议的该通信设备是非常困难的，而且在定向天线下使用更高频带也变得不可行。

根据不同实施例，与上述不同波瓣宽度相关联的频带的特性可以按照下述不同实施例一致的方式在无线通信网络中组合和使用。

图3示出了根据不同实施例的包括经由多个通信链路彼此进行通信的多个通信设备(CDs，communicationdevices)的无线网络。对于这些实施例，网络300可以是WWAN、WMAN、WLAN、WPAN，或其它类型的无线网络。通信设备(CDs)302-308可以是桌上电脑、膝上电脑、机顶盒、个人数字助理(PDAs)、网络手写板、寻呼机、文本信息发射器、游戏设备、智能应用、无线移动手机或任何其它类型的计算或通信设备。在某些实施例中，CD302-308中的至少一个为主机或接入点，而其它CD为客户或从设备。注意，在可替代实施例中，网络300包括更多或更少的CD。CD302-308中的每一个经由链路310与其它CD进行通信，该链路可以是双向的。CD之间的通信可以按照与诸如802.11a、802.11b的标准，或者诸如WiMAX的这些标准的其它衍生标准，以及3GPPLTE-A技术来进行。

为了便于理解，将假定网络300为WPAN和CD302为接入点，以及其它CD304-308为客户设备来进一步描述本发明的实施例。注意，在可替代实施例中，网络300不包括接入点。例如，在可替代实施例中，网络300为ad-hoc网格网络，在这种情况下不需要接入点。回到图3，在某些实施例中，至少部分客户CD304-308可以任意并且随机地接入和/或离开网络300。每次客户CD304-308进入网络300，其进行验证或与网络相关联(这里指“关联”)，以便网络300的不同客户CD“知道”该客户CD当前处于网络300中。在某些实施例中，客户CD304-308可以通过与接入点CD302相关联，从而与网络300关联。注意，在该示例中，客户304进入网络300标记为参考符号312。

CD304一旦进入网络300就将其自身与网络300关联起来(例如，经由接入点CD302)。根据不同实施例，使用诸如与相对宽的波瓣宽度关联的第一频带来完成与网络300的关联。通过使用与相对宽的波瓣宽度(这里指“第一波瓣宽度”)相关联的第一频带来发射关联信号，网络300中的其它CD302、306和308则更可能从CD304接收验证信号(例如，信标)。在某些实施例中，所述第一频带为2.4GHz(ISM)、5.0GHz(UNII)、或小于诸如20GHz的其它频带。注意，接入点CD302通过在所述第一频带上发射的信号侦听正在进入的CD304(即，验证或关联)。在成功注册或关联到网络300(其可以通过多种关联和/或验证协议中的任何一个来执行)之后，CD304的组件进入“休眠”，直到其接收到来自网络中的其它CD中的一个的数字传输或准备向网络300(即，向网络300中的其它CD中的一个或多个)发射数据。

当客户CD304准备发射信号到网络300(包括接入点CD302)中的其它CD302、306和308中的一个或多个时，其再次使用与所述第一波瓣宽度相关联的第一频带来开始发射包括控制信息的第一控制信号。在使用与所述第一波瓣宽度相关联的第一频带中，网络300中的其它CD302、306和308更可能“听到”或接收由客户CD304发射的信号。这提供了在第二频带中降低干扰的机会，因为这些设备现在知道了CD304的目的，因此将发射推迟一个合适的时间段。在不同实施例中，其他CD302、306和308确定由客户CD304发射的第一控制信号的信号参数。通过测量信号参数，其他CD302、306和308确定所述第一控制信号的信号强度和到达角度。因此，其他CD302、306和308容易确定其它CD302、306和308与客户CD304之间的距离。

进一步，使用所述第一频带，其他CD302、306和308至少部分地基于初始信号的到达角度来确定CD304相对于其它CD的至少部分位置(例如，根据方位角和海拔)。通过使用与相对窄的波瓣宽度相关联的第二频带，这些确定结果可以有效地进一步地方便通信。即，基于这些确定的结果，可以适当地配置和/或调整其他CD302、306和308使用的天线系统，以便进一步方便使用第二频带的CD302、306和308与客户CD304之间的通信。

通过所述第一频带发射的所述第一控制信号使得CD304与网络300中的其他CD302、306和308之间的初始通信变得容易，所述第一控制信号包括用于其他CD302、306和308与CD304进行通信的粗配置的信号和/或控制信息。设备随后使用第二频带进行通信，所述第二频带与第二波瓣宽度相关联，所述第二波瓣宽度为比第一频带的第一波瓣宽度更窄的波瓣宽度。在某些实施例中，所述第一控制信号包括用于媒体接入控制(MAC，mediumaccesscontrol)机制数据的信号，例如，该数据为与CSMA/CA或CSMA/CD相关联的数据。此外，通过使用与相对宽的波瓣宽度相关联的第一频带来传输数据，诸如MAC机制数据，其他CD302、306和308的每一个更可能接收该MAC机制数据。所述第一控制信号进一步包括用于诸如波束赋型系数、同步参数、初始CFO估算、检测等的初始波束赋型参数的信号以及控制信息。特别地，在某些实施例中，所述第一控制信号适合于便于其他CD302、306和308的波束赋型、CFO估算、和/或同步。

在某些实施例中，一个或更多个CD302-304使用包括多天线的天线系统，使用所述第一频带发射的所述第一信号包括便于不同分集技术(例如，天线选择和最大比合并)、空时码(例如，Alamouti码)、和MIMO技术的信号。

第二频带为比第一频带更高的频带。例如，所述第二频带为带内频带(即，大于20GHz)，例如24GHz频带或在59-62GHz频谱的频带。诸如大于20GHz的更高的频带比更低的频带(例如，2.4GHz和5.0GHz)提供更大的波瓣宽度。在不同实施例中，使用第二频带的通信是与诸如OFDM或其他调制技术的特定技术一致。注意，在某些可替代实施例中，第一和第二频带可以使相同的频带，但是由于使用了不同的孔径尺寸的天线或使用多天线的天线系统，而与不同的波瓣宽度相关联。进一步注意到，如果CD304不能使用第二频段进行通信，那么CD304可运行在退回操作模式，在这种模式下，通信完全经由第一频带，至少直到第二频带可用。例如，如果发射和接收设备使用第二频带不能“看到”彼此，那么就需要这样的退回模式。

在使用第一频带发射第一控制信号以便于通信之后，使用第二频带来发射第二控制信号以便进一步建立通信。第二控制信号包括由其他CD302、306和308发射的便于精细波束赋型、精细CFO估算、同步等的信号和/或控制信息。一旦使用第二频带建立了进一步的通信，那么使用第二频带传输用于波束赋型、CFO、时序等跟踪的信号，以及包括诸如视频流、实时协作、视频内容下载等数据的信号。

如参考符号314所标记一样，当客户CD304打算离开网络300，客户CD304在退出网络300之前与网络300(例如，接入点CD302)交换各种退出信息或参数。一旦退出网络300，CD304通过第一频带发射退出信息。退出信息包括诸如差信号质量、或不再想进行通信(应用已经关闭)、或者不被授权进入网络等的原因代码。

图4示出了根据不同实施例的无线网络中经由第一和第二频带传输的某些类型的CSMA/CA数据。特别地，图4示出了根据CSMA/CA协议彼此进行通信的三个节点A、B和C。所述第一频带与第一波瓣宽度相关联，所述第二频带与第二波瓣宽度相关联，并且所述第一波瓣宽度比第二波瓣宽度更宽或更大。对于这些实施例，当使用第一和/或第二频带可传输MAC协议数据单元(MPDU，MACProtocolDataUnit)和确认(Ack，Acknowledge)时，使用第一和第二频带使得分布式协调功能(DCF，DistributedCoordinationFunction)帧间间隔(InterFrameSpace)DIFS、短帧间间隔(SIFS)和竞争窗口(CW，ContentionWindow)易于实施。

图5示出了使用第一和第二频带的无线网络的设备之间的通信过程，其中第一频带具有比与第二频带相关联的第二波瓣宽度更宽的第一波瓣宽度。过程500可以由不同的通信设备实现，并且在步骤504，过程500可开始于通信设备进入网络。在步骤506，在进入网络之后，通信设备使用与第一波瓣宽度相关联的第一频带(例如，2.4GHzISM频带或5.0GHzUNII频带)。在步骤508，如果通信设备完成通信(例如，发射和/或接收)，那么该设备与网络交换退出信息，并且在步骤510，退出网络。

另一方面，在步骤508，如果通信设备没有完全与网络的通信(即，网络的一个或多个通信设备)，然后通信设备使用第一频带与其他设备交换控制信号，接着在步骤512，使用与所述第二波瓣宽度相关联的第二频带进行与其他设备的通信。注意，如这里使用的术语“交换”为信号的单向或双向交换。然后在步骤514，使用第二频带传输具有便于使用所述第二频带的进一步通信的信号和/或控制信息的第二控制信号。例如，所述第二控制信号包括用于精细波束赋型、精细CFO估算和/或同步的信号和/或控制信息，其用于补偿使用第一频带被交换的第一控制信号，以便进一步建立使用第二频带的通信。一旦进一步建立使用第二频带的通信，在步骤516，交换承载各种数据的信号。在该通信设备使用第二频带完成与网络的设备的通信之后，过程500重复返回到步骤508。

图6描述了通信设备CD600的各部分，所述CD600包括具有若干层的协议栈604，这些层包括应用层606、网络层608、媒体接入MAC层610和物理PHY层612。CD600进一步包括诸如处理器或微控制器的控制器602，其用来协调与CD600各层相关联的各个组件的活动。PHY层612与两根天线614和616耦合。在某些实施例中，天线614为全向天线，而另一根天线616为定向天线。对于这些实施例，全向天线适于发射和/或接收与第一波瓣宽度相关联的第一频带的信号，而定向天线适于发射和/接收与第二波瓣宽度相关联的第二频带的信号。同样地，所述第一波瓣宽度大于所述第二波瓣宽度。在某些实施例中，所述第一频带为比第一频带更低的频带。在可替代实施例中，仅有单根天线耦合到PHY层612。在其他可替代实施例中，PHY层612可包括或耦合到使用的天线系统，例如为一个或多个多天线系统，以便分别使用与所述第一和第二波瓣宽度相关联的第一和第二频带来发射和/或接收信号。

这里描述的不同实施例可以由CD600的MAC层610和PHY层612的组件来实现(这里简称为MAC和PHY层)。PHY层612适合于使用第一频带发射和/接收第一信号(即，第一控制信号)以便于使用第二频带的初始通信的建立。PHY层612进一步适于使用第二频带发射和/接收第二信号(即，第二控制信号)以便于使用所述第二频带的进一步通信，该进一步通信使用第二频带以传输承载数据的第三信号。相反地，MAC层610适于选择由PHY层612已使用的第一或第二频带，以发射和/或接收第一、第二和/或第三信号。

全向天线614用于经由第一频带发射和/或接收第一信号以便于使用所述第一频带的CD600与无线网络中的其他CD之间的初始通信。相对地，定向天线616使用第二频带发射和/或接收第二和第三信号，经由使用所述全向天线614发射和/或接收的第一信号，使用所述定向天线616的通信至少部分地正被初始建立。为了实现所述CD600的上述各种功能以及前述的功能，CD600包括适于存储使得CD600执行前述功能的指令的物理存储介质。

图7示出了根据不同实施例的使用第一和第二频带发射和/接收信号的电路。电路700操作在无线网络环境下，此外，还包括发射机电路702、接收机电路704、频率合成器706和天线708-714。注意，在可替代实施例中，电路700使用任意数量的天线。进一步注意到，这里使用的术语“antennae”和“antennas”是同义词。

在不同实施例中，电路700可以运行在正交频分多址(OFMA，OrthogonalFrequencyMultipleAccess)环境。电路700包括零中频(ZIF，zerointermediatefrequency)电路、超外差电路、直流转换电路或其他类型电路。在某些实施例中，电路700为在美国专利申请11/394,600，标题为“用来在无线网络中使用多频带通信的系统”中披露的电路中的一种。

在某些实施例中，频率合成器706为给发射机和接收机电路702和704提供具有第一更低调制频率信号716和第二更高调制频率信号718的诸如2.4/60GHz频率合成器。第一和第二调制频率信号716和718用于调制和/或解调分别使用第一和第二频带发射或接收的信号。发射机电路702与全向天线第一天线708和定向天线第二天线710耦合。接收机电路704与定向天线第三天线712和全向天线第四天线714耦合。

在不同实施例中，由参考振荡器稳定性来定义用于电路700的相对CFO。因此，相同振荡器被用于OOB(例如，第一频带)和带内频带(例如，第二频带)的操作。相应地，CFO的绝对值比带内(第二频带)操作高得多。

使用OOB操作来解决此系统的初始CFO估算和补偿问题。例如，频率合成器706以这样的方式来设计，即带内频率合成电路和OOB频率合成电路使用相同的参考时钟振荡器。在这种情况下，在OOB频率和带内频率上发射的信号具有相同的相对(以百分比)CFO。由OOB信号获取接收端的CFO的初始估算值，随后，重新计算该估算值，并将其用于在带内频率上的粗频率偏移补偿。整个系统还使用OOB信令用于诸如时序、载波频率偏移等。

图8示出了根据不同实施例的在使用第一和第二频带的无线网络中进行通信的帧格式。帧格式800体现为通信设备发射和/或接收信号到和/或从无线网络的另一个通信设备的信号的格式。所述第一频带(即，带外(OOB)频带)为诸如少于20GHz的更低的频带，而第二频带(即，带内频带)为高于20GHz的频带。进一步注意的是，由于频带越高可用的频谱越大，所以第二更高频带具有大约1-2GHz或更多的带宽，而第一更低频带仅有几MHz的带宽。

帧格式800包括经由第一频带传输的OOB前导802，其可以嵌入到适于信号检测、初始载波频率偏移(CFO)估算和/或初始波束赋型的信号中。注意，这里使用术语“前导”应当宽泛地解释，并意味着任何类型的数据分组或数据分组的一部分。在某些实施例中，OOB前导包括诸如与CSMA/CA或CSMA/CD数据有关的媒体接入控制数据。

帧格式800进一步包括使用第二频带传输的带内前导804和带内数据806。带内前导804可以被嵌入适于更精细时序同步、更精细CFO估算和/或更精细波束赋型的信号。用于带内前导804的信号可以补偿使用第一频带交换的控制信号(例如，初始CFO估算、初始波束赋型等)。因此，带内前导804进一步便于实施使用第二频带的通信以便于带内数据806的传输。特定字段符号置于OOB前导802之后以提供后续数据符号和带内分组解码所需的编码服务信息(例如，使用的调制和编码方案等)。

为了理解嵌入到帧格式800的信号的某些方面，现在提供更详细的CFO的解释。CFO为发射机和接收机调谐所在的载波频率的差值。尽管使用诸如带内前导804的更高频带的前导(例如，前导信号)可以更加精确地确定CFO估算，但是使用OOB前导802(即，OOB前导信号)来初始地确定初始CFO估算，以便在使用带内前导804的精细CFO估算之前来部分地确定CFO。因此，通过在嵌入OOB前导802信号中包含用于初始CFO估算的信号来简化CFO估算任务。

带内前导804(即，带内前导信号)适于精细CFO估算，其用于补偿使用OOB前导802执行的初始CFO估算。CFO为发射设备的参考时钟振荡器与接收设备的参考时钟振荡器之间的频率差值。由于参考振荡器决定发射设备和接收设备的“时间标尺”，由以百分比表达的参考振荡器频率与这些频率的绝对值之间的差的结果，以及以赫兹表达的载波频率的值来确定CFO。CFO估算方案典型地对接收机与发射机的载波频率之间的差值的绝对值更加敏感，注意，载波频率越大，则可实现的CFO值越大。因此，当使用诸如带内频带的更高频带传输的前导信号来确定CFO估算时，可以提高精确度。

嵌入到OOB前导802的信号适于初始波束赋型。如这里所用，初始波束赋型是指在波束赋型计算中的初始过程，其包括来自远程发射设备的前向信号到达角度的预估算。该操作可便于接收设备的天线系统的预调整，以便接收设备接收后续的带内前导。该操作还可以减少带内信号的到达角度的搜索间隔。例如，初始波束赋型指向远程发射设备正在运行的扇区。如果接收设备的天线具有多个实质窄的扇区，那么初始波束赋型减少扇区的数量以搜索后续的带内信号。

为了补充初始波束赋型，嵌入到带内前导804的信号适于精细波束赋型。精细波束赋型指精细或精确的天线调整以提高诸如带内信号(例如通过第二频带发射的信号)的接收质量。依靠所使用的波束赋型算法，这包括选择最优天线或在信号质量指标最好的天线范围内的最优扇区。精细波束赋型还包括用于将来自不同天线或来自扇区天线的不同扇区的信号组合的复杂系数(或仅相位偏移值)的计算。

嵌入到OOB前导802的信号适于信号检测。即，包含OOB前导802的信号用来便于信号检测，并且给接收设备指示这些信号为“有效”信号。包含在OOB前导中的信号适于给该接收设备或这些设备指示这是包含来自网络通信设备的“有效”消息的信号，而不是噪声或干扰。当前，联邦通信委员会(FCC，FederalCommunicationCommission)在更低的频带(诸如，2.4GHz和5.0GHz频带)上允许更大的功率频谱密度，因此，在这些更低的频带上更容易执行信号检测，因为当使用更低频带时，“有效”信号被完全检测到的概率更高。

嵌入了带内前导804的信号适于精细时序同步。精细时序同步涉及在接收信号内发现信息符号的边界。因为带内前导804的信号具有更大频谱带宽(与OOB前导信号相关)，例如，这些信号被设计为比嵌入了OOB前导802的信号更好的相关特性。因此，通过包含具有嵌入了带内前导804的信号的精细时序同步，从而获得更精确地时序估算和更好的同步。

一旦作为传输OOB前导802和带内前导804的结果而完全建立使用第二频带的通信，那么如图8所示，经由第二频带传输带内数据806。带内数据806包括例如数据流、实时协作、视频内容下载等。

图9示出了与图8所示的帧格式800类似的包括OOB前导802、带内前导804和带内数据806的帧格式900。然而，不像图8的帧格式800，帧格式900包括时间间隙902。时间间隙902将OOB前导802与帧的更高频率部分(例如，带内前导804)隔开，以便允许接收设备的接收电路在第一和第二频带之间切换，以及允许完成在电路中诸如滤波的后续缓和过程(例如，参见图7)。

图10描述了根据不同实施例的通过使用第一和第二频带在无线网络中通信的另一个帧格式。除了在时间间隙902之后使用第一频带来跟踪和/或发射由参考符号952所示的服务信息之外，帧格式950与图9中的帧格式900相同。即，使用第一频带进行波束赋型、CFO、时序等的跟踪，和/或发射诸如信道接入信号的服务信息。注意，在可替代实施例中，不存在时间间隙902。进一步注意，帧格式950的OOB部分包含诸如前导或训练信号。

之前的实施例指使用第一和第二频带进行传输的“硬”耦合系统，其中使用第二频带的传输是使用第一频带传输的结果。换句话说，硬耦合系统使用第一频带来传输信号(例如，第一控制信号)以便于使用第二频带的随后的传输。

然而，在可替代实施例中，可以预见“软”耦合系统可以单独使用两个频带，以便使用第一频带的信号发射或接收与使用第二频带的相同系统的信号发射或接收重叠。对于这些实施例，第一频带为诸如那些低于20GHz(例如，2.4GHz或5.0GHz频带)的更低频带，而第二频带为诸如那些高于20GHz(例如，带内频带)的更高频带。

软耦合系统使用第一更低频带用于那些不需要高数据吞吐率的过程，例如进入网络、带宽请求、带宽授予、调度在第二更高频带上的传输、传送包含波束赋型信息和功率控制信息的反馈信息等。相对地，使用第二更高频带用于相对高数据吞吐率的数据传输。

图11描述了用于软耦合系统中的第一和第二频带的帧格式。第一帧格式1102与第一频带1100相关联，而第二帧格式1104与第二频带1101相关联。第一频带1100为低于20GHz的频带，而第二频带1101为高于20GHz的频带。帧格式1102和1104包括各自的前导1110和1116、帧PHY报头1112和1118、和帧有效载荷1114和1120。每个前导1110和1116适于帧检测、时序和频率同步等，这与前述的硬耦合系统的描述相同。然而，与硬耦合系统不同，这些帧格式1102和1104的前导1110和1116可以彼此独立进行处理。帧格式1102和1104的前导嵌入到适于粗化和精细CFO估算、时序同步、波束赋型等的信号。

帧格式1102和1104包括PHY报头1112和1118以指示承载在他们相关联的帧有效载荷1114和1120内的至少数量的数据。PHY报头1112和1118还指示应用到帧有效载荷1114和1120、波束赋型控制信息、有效载荷的功率控制信息和/或其他参数的调制和/或编码类型。使用可被应用到PHY报头1112和1118的诸如预定的调制和编码类型、预定的波束赋型和预定的功率控制来对其进行调制和编码。

帧格式1102和1104包括帧有效载荷1114和1120来承载有效载荷数据。帧格式1102和1104的帧有效载荷1114和1120包括附加的子报头以控制有效载荷中信息的译码，例如MAC层报头，其可用于指示诸如帧的源和/或目的地址。

第一帧格式1102的帧有效载荷1114包含诸如带宽请求和授予的信道接入控制信息。其还包含用于进入网络的特殊消息、和用于网络中站点之间的距离测量的测试信号，尽管这些功能在可替代实施例中由前导1110承载。第一帧格式1102进一步用于从分组的目的地向其源地址传输反馈信息的字段，该反馈信息涉及，例如功率控制、速率控制、波束赋型控制，和用于传输信道状态信息、诸如比特误差率、当前传输功率电平等的接收机和/或发射机性能指示符的字段。

第二帧格式1104的帧有效载荷1120包括涉及更高网络协议层的信息。

第一和第二帧格式1102和1104的PHY报头1112和1118和/或帧有效载荷1114和1120包括用于信道传输函数的估算和/或跟踪、保持时序和/或频率同步，和其他服务任务的导频信号。

基于无线网络的通信设备(例如，站)之间的竞争，使用第一频带1100进行无线网络的无线信道的接入。应用不同的技术来解决竞争中可能的冲突。例如，这些技术包括CSMA/CA、CSMA/CD等。使用不同的分址技术来降低冲突的数量，例如包括竞争机会的码分和频分或时分等。使用第一频带1100的无线信道的接入包括如果发生基于竞争的接入的决定性的机制。在第一频带1100的帧交换序列包括周期性传输的特定信标以便于在第一频带1100的帧交换。除了信标，在大致随机的时间内发生在第一频带1100上的帧的传输。

相对于使用第一频带1100的接入无线信道的上述方法，使用第二频带无线信道的接入可以是确定性的，并且基于源于使用更低频带(诸如，第一频带1100)通信的调度。例如当使用诸如随机信道接入方法时，通过降低由于冲突发生引起的回退和重传的开销来降低信道接入的时间开销的结果，其允许在更高的第二频带1101上更有效地使用高吞吐量的信道。

第一频带1100为更低频带，而第二频带1101为更高频带。第一频带与第一带宽1106相关联，而第二频带1101与第二带宽1108相关联，所述第二带宽1108大于所述第一带宽1106。经由第一频带1100选择有效载荷的类型，而使用第二频带1101选择其他类型的有效载荷。例如，网络控制消息典型地很短，并且仅由几十比特的数据组成。因此，使用第一频带1100传输网络控制消息，而使用第二频带1101传输更高层的有效载荷信息。

图12示出了用于独立双频带通信的软耦合系统的发射机/接收机电路。电路1200由发射机电路1202和接收机电路1204组成。电路1200耦合到控制不同功能的MAC层，此外还包括频率合成器1206、90度相位分离器1208、天线1210和1212、和开关1214和1216。频率合成器1206为2.4/5.0/60GHz频率合成器。如所述，发射机和接收机电路1202和1204经由开关1214和1216耦合到两根天线1210和1212。然而，在可替代实施例中，发射机和接收机电路1202和1204与任意数量的天线耦合。在某些实施例中，第一天线1210和第二天线1212适于分别传输和接收第一和第二频带，其中第一频带(例如，UNII/ISM频带)为比第二频带(例如，带内频带)更低的频带。在不同实施例中，开关1214和1216耦合到MAC层，并受MAC层控制，以便选择性地使用诸如UNII/ISM频带和/或带内频带来通信。

图13示出了根据不同实施例的无线网络中通信设备进行通信的另一个过程1300。过程1300为通信设备使用诸如第一频带的更低频带(“更低频带”)和诸如第二频带的更高频带(“更高频带”)与相邻通信设备和/或协作设备进行通信的传输过程。例如，过程1300适用于图8-10有关的实施例，其中在更高频带通信先于在更低频带的通信。无线网络的通信设备在这里指“节点”。协作设备至少与图19相关进一步描述。

在方框1302，过程1300包括由通信设备在更高和更低频带的空口监听，以便在方框1304确定另一个通信设备和/或协作设备是否在更高或更低频带发射。例如，通信设备通过在接收机天线的更高和/或更低频带上检测能量来监听空口。例如，基于在接收机天线检测到能量或从报头(例如，1118)和/或帧内容(例如，1112)解码到信息，确定另一个通信设备和/或协作设备是否在更高或更低频带上传输。

如果通信设备确定另一个设备正在传输，那么在方框1306，通信设备在更高和/或更低频带上接收到信号和/或控制信息以确定另一个设备的媒体将繁忙多久。例如，接收到的信号和/或控制信息包括包含媒体接入控制数据的前导，这些数据包括用于载波监听多路访问和冲突避免(CSMA/CA)或载波监听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)的数据。该前导为物理层信号，并且包括低频带帧，该帧包括作为双频带帧的一部分的关于用于更高频带的信号保留的信息。接收更低频带通信允许在更高的频带上的早期传输检测。如果通信设备在更低频带上接收通信失败，那么通信设备能够在更高的频带上检测到能量。

在方框1304，如果通信设备确定在更高或更低频带上其他通信设备/协作设备没有传输，那么在方框1308，该通信设备使用在更低频带上发起传输的传输协议，在方框1310，紧接着在更高频带上进行随后传输。当该通信设备在方框1310以更高频带传输时，该通信设备继续在更低频带上传输。

图14示出了根据不同实施例的在无线网络中使用通信设备进行通信的另一个过程1400。过程1400适于将更高频带进行的通信安排在更低频带，并且与以更低频带信号的物理层同步(如图10的相关描述)。

因为更高频带和更低频带同步，所以在方框1402，仅使用更低频带来监听空口。在方框1404，如果通信设备确定在更低频带，另一个通信设备/协作设备正在传输，那么在方框1406，通信设备在更低和/或更高频带接收信号和/或控制信息以确定传输设备的介质将繁忙多久。

在某实施例中，在方框1406，通信设备以更低频带接收诸如与传输调度有关的报头和/或信息的信号和/或控制信息。在方框1408，通信设备仅在该实施例中使用更低频带以确定符合条件的时隙来在更低频带上开始传输。在某实施例中，在方框1406，通信设备以更高频带接收信号和/或控制信息，通信设备从更高频带解码信号和/或控制信息。通信设备或系统设计为执行一个或两个、或这样的实施例的组合。

在方框1404，如果其他通信设备没有在更低频带上传输，那么在方框1408通信设备在更低频带上开始传输。在方框1410，通信设备随后在更高频带上开始传输，并且持续在更低频带上进行传输。在某实施例中，在方框1408，通信设备以更低频带传输，并且在方框1410，按照实施例所述以更高频带进行图5的动作512、514和516。

图15示出了根据不同实施例的无线网络中通信设备的搜索过程1500。搜索过程1500描述了通信设备的操作过程，其并不关心是否有另一个通信设备/协作设备的存在(例如，关于该通信设备的功率)。

在方框1502，通信设备在更低频带上监听空口，以便在方框1504确定在更低频带上是否有其他通信设备/协作设备正在传输。例如，通信设备确定在更低频带上接收来自另一个通信设备的信号。如果接收到来自相邻通信设备的信号，在方框1506，通信设备使用更低频带来与相邻通信设备进行通信，以确定相邻通信设备的更高频带的能力。如果相邻设备能够以更高频带进行通信，那么通信设备在更高频带上开始天线调整过程，如图16和17所示。

然而，如果在方框1504，通信设备没有接收到信号，例如在预定的时间范围内，那么在方框1504，通信设备继续监听空口。可替代地，通信设备在方框1510以更低频带发射信标信号，以便其他通信设备可以检测到该通信设备的存在。

图16示出了根据不同实施例的通信设备天线调整/链路建立过程1600。例如，通过该通信设备或相邻通信/协作设备之一来发起天线调整/链路建立过程1600，其指示了使用更高频带进行通信的能力(下文指“发起者”)。

在方框1602，发起者以更高频带发射测试信号到期望的接收方(下文指“目标接收者”)，例如另一个通信和/或协作设备。发射所述测试信号以便于目标接收者的测试和/或调整，从而以更高频带建立通信链路。

如果目标接收机在方框1604接收到测试信号，那么在方框1606，以更高频带建立链路。发起者通知该目标接收者(即，对等站)和/或协作设备使用更高频带的链路已经建立。

如果在方框1604目标接收者没有接收到该测试信号，那么在方框1608，发起者和/或目标接收机调整或重新调整相应的发射机和接收机(例如，定向天线)，以便允许在更高频带上的另一个测试信号的传输。在某实施例中，重复方框1602、1604和1608的操作，直到发起者和/或目标接收机测试了天线(例如，定向天线)的所有位置或所有位置的组合。例如，如果在方框1610，发起者和目标节点没有测试所有的位置或所有位置的组合，那么重复操作1602、1604、1608，直到在方框1606建立链路。如果发起者和目标节点测试了他们各自天线的所有位置和/或所有位置的组合，那么在方框1612，以更高频带建立链路失败。这种建立链路失败会上报给协作设备。

图17示出了根据不同实施例的无线网络中的通信设备的另一个天线调整/链路建立过程1700。在方框1702，过程1700开始测试发起者和目标节点的天线方向的所有组合。例如，发起者在发起者和目标节点的定向发射机/接收机的重定位之后反复发射测试信号，直到测试完天线方向的所有组合。

在方框1704，如果测试方向的任意组合导致托管目标接收机的目标节点接收到测试信号，那么在方框1706以更高频带建立链路。发起者通知目标接收机(例如，对等站)和/或协作设备以更高频带的链路已经建立。另外，如果在方框1704，测试方向的任何组合都没有导致目标节点接收到测试信号，那么在方框1708，发起者和目标接收节点以更高频带建立链路失败。这样的建立链路失败被上报给协作设备。

图18示出了根据不同实施例的无线网络中通信设备的信号接收过程1800。过程1800适于具有更高频带和更低频带同步信号的通信设备的信号接收(例如，使用通用参考振荡器)，如图8-10所述。

在方框1802，通信设备检测以更低频带发射的信号，在方框1804，使用在更低频带检测到的测试信号执行时序和频率偏移的粗估算和/或调整。在方框1806，通信设备使用以更高频带发射的测试信号执行时序和频率偏移的精细估算和/或调整。在方框1808，通信设备接收使用更高频带的数据有效载荷。

图19示出了根据不同实施例的使用协作设备1902的通信系统。一个或多个通信设备(例如，1904、1906、1908、1910)按照这里描述的实施例使用诸如收发机(例如，TX/RX0、TX/RX1、TX/RX2、TX/RX3)以更高频带和更低频带进行通信。例如，使用可机械地或电子地控制定向天线执行更高频带通信。例如，使用大致为全向的天线来执行更低频带通信。

更低频带通信(例如，1912、1914、1916、1918)用来管理接入到上频带的信道。例如，协作设备1902使用更低频带为一个或多个通信设备(例如，1904、1906、1908、1910)分配时间和/或频率资源(例如，时间间隔)以确定相邻通信设备在更高频带是否具有能力、可用性和/或足够链路质量来建立使用更高频带的通信。使用分配的时间和/或频率资源，例如，通过执行链路建立程序，一个或多个通信设备确定更高频带的链路可用性，这些程序可为使用更高频带搜索例行程序，和使用更低频带向协作设备1902上报链路可用性。协作设备1902搜集来自一个或多个通信设备的链路可用性以创建用于可以使用更高频带彼此进行通信的通信设备的连接表或调度。

例如，通信设备1904想要使用更高频带与通信设备1910进行通信，但是由于多种原因中的任何原因(例如，信号被结构1934阻断)无法以更高频带建立直接链路1930，其中由1932指示建立直接链路1930失败。在这种情形下，例如，通信设备1904通知协作设备1902关于通信设备1940想要与通信设备1910建立更高频带通信。协作设备1902使用连接表/调度来配置从通信设备1940到通信设备1910的数据传输，通信设备1910使用诸如通信设备1906和1908的更高频带通信链路1920、1922、1924来中继该信息。

协作设备1902为通信设备(诸如，1904、1906、1908、1910)之间更高频带链路建立分配特定时间和/或频率资源以避免干扰。例如，一对通信设备变化它们各自天线系统的方向/位置来作为链路建立搜索例行程序的一部分，其会在与其他通信设备的更高频带传输中产生实质的干扰。协作设备1902通过给这对通信设备之间的更高频带通信分配时间间隔来避免这样的干扰。

协作设备1902进一步安排使用更高频带的通信设备的干扰测试。例如，在安排的时间间隔期间，由通信设备执行干扰测试，以确定在更高频带的链路可用性。连接表包括更高频带链路与其他更高频带链路和/或由更高频带链路所经受的相应的吞吐量下降产生的干扰电平。

基于干扰信息，协作设备1902确定/计算在更高频带上与通信设备的更有效调度的传输。例如，协作设备1902允许对具有更低相互干扰的链路的同时传输和/或阻止具有更高相互干扰的连路的同时传输。协作设备1902通过将接收的干扰电平和/或相应的吞吐量下降与另一个电平或预定阈值干扰/下降电平进行比较来确定更低或更高的相互干扰。基于干扰信息的传输的调度可以增加通信系统1900中的信息的总吞吐量。

通过使用更低频带，协作设备1902发射传输调度用于在更高频带上由通信设备(例如，1904、1906、1908、1910)到这些通信设备的通信。例如，协作设备1902广播消息以同时通知这些通信设备关于该传输调度。

通信设备(例如，1904、1906、1908、1910)仅使用更高频带来为更高频带执行链路建立程序。例如，发起通信设备根据从协作设备1902接收到的传输调度来执行搜索例行程序。例如，该搜索例行程序包括测试信号的传输，例如使用更高频带和接收机波束的重定位的前导/导频信号。接收通信设备接收测试信号，并且确定在更高频带的链路质量是否足够和/或进行波束调整以提高链路质量。进一步，由发起通信设备使用更高频带来发射测试信号以便于在更高频带上的载波频率偏移(CFO)、时序同步和精细波束赋型。一旦在发起通信设备与接收通信设备之间建立了更高频带的链路，发起通信设备和接收通信设备之一或两者会通知协作设备1902关于最新建立的链路。

根据不同实施例，协作设备1902为具有与描述的实施例一致的电路的通信设备，例如如图6-7所示。在某实施例中，协作设备1902为用于与IEEE802.11(例如，Wi-Fi)一致的无线通信网络的接入点(AP，accesspoint)，但是在这里并不限于此。协作设备1902为根据其他无线技术操作的AP或基站。

协作设备1902通过诸如有线或光纤的线路1940与诸如因特网的计算网络(诸如，1950)连接。在其他实施例中，协作设备1902通过无线链路(未示出)与计算网络(例如，1950)连接。在某实施例中，协作设备1902争取建立与通信系统1900的通信设备间的更高频带链路，或者直接地(例如，链路1926、1928)建立，或者通过为增加通信系统1900的吞吐量作为中继器的通信设备来建立，。

协作设备1902包括基于接收到的链路可用性信息和/或干扰信息来创建连接表的协作模块，和基于连接表和/或与连接表相关联的信息来创建传输调度的调度模块。如这里所示，术语“模块”指代、部分为、或包括特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共用、指定或集群)和/或存储器(共用、指定或集群)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的合适的组件。

图20示出了根据不同实施例的无线网络中协作设备(例如，1902)执行的协作通信的过程2000。例如，由协作设备(例如，1902)执行这里描述的与过程2000相关的动作/操作。在方框2002，过程2000包括在第一频带(例如，更低频带)向通信设备发射时间/频率资源指示以识别能够在第二频带上进行通信的一个或多个相邻通信设备。

例如，时间/频率资源包括用于该通信设备的时间间隔以使用第二频带或不是第一或第二频带的另一个频带来识别能够在第二频带上进行通信的一个或多个相邻通信设备。在某实施例中，指示的时间/频率资源包括指定频率信道(例如，第二频带或其他频带)。例如，如果指示或指定频率边界，那么时间/频率资源包括时间间隔，并且如果指示或指定频率边界，那么当系统为使用OFDM调制系统时，时间/频率资源包括诸如信道、频带或一个或多个子载波(其为信号或频带的一部分)的频率间隔。

在方框2004，过程2000包括在第一频带接收链路可用性信息和/或用于第二频带的干扰信息。从通信设备接收链路可用性信息和/或干扰信息。作为协作设备的一部分或与其耦合的连接模块可以创建连接表，其具有诸如能够使用第二频带直接进行通信的通信设备对。该通信设备基于链路可用性信息和/或干扰信息来获取连接表。

在某实施例中，接收干扰信息包括接收由该通信设备执行的干扰测量，例如干扰电平指示。由包括该通信设备的一个或多个通信设备执行干扰测量。干扰信息包括指示干扰源的信息，例如与干扰相关联的特定站或方向的指示。协作设备分配这样的干扰信息以便于干扰的校正(例如，通过调整受影响的接收机/发射机的天线的位置)。在指示的时间/频率资源(例如，时间资源为时间间隔和频率资源为第二频带)期间获取用于第二频带的链路可用性信息和/或干扰信息以识别能够以第二频带进行通信的一个或多个相邻通信设备。

在方框2006，过程2000包括确定用于通信设备的传输调度以在第二频带上进行通信。至少部分基于接收的干扰信息来确定该传输调度。在某实施例中，至少部分通过比较干扰电平来确定传输调度，以允许对相互干扰电平低于阈值电平的至少两个通信设备使用第二频带进行同时传输，和阻止对相互干扰电平高于阈值电平的至少两个通信设备使用第二频带进行同时传输。由作为协作设备一部分或与其耦合的调度模块来确定传输调度，以及传输调度至少部分地基于接收链路可用性信息和/或干扰信息。

例如，考虑一种示例，其中发射通信设备争取发射到接收通信设备与干扰通信设备(例如，来自干扰通信设备的发射与来自发射通信设备的到接收通信设备信号的接收相干扰)。如果干扰通信设备对接收通信设备产生了低于预定阈值的干扰电平，例如由协作设备或与所述协作设备耦合的具有相同功能的协作模块进行比较，那么协作设备允许发射通信设备到接收通信设备和干扰设备的同时传输至诸如另一个通信设备。如果干扰通信设备对接收通信设备产生了高于预定阈值的干扰电平，那么协作设备阻止发射通信设备到接收通信设备和干扰设备的同时传输至诸如另一个通信设备。

在方框2008，过程2000包括在第一频带发射传输调度以指示时间/频率资源，其中通信设备在第二频带上与一个或多个相邻通信设备的至少一个进行通信。时间/频率资源包括时间周期或特定频率间隔、或他们的组合。例如，协作设备可以调度使用第二频带进行通信的频率子信道或多个时隙/频率子信道。

例如，通过信标传输来发射传输调度给范围内的所有通信设备以接收信标传输。在其他实施例中，通过诸如单播消息(例如，轮询)的其他方式来将传输调度分配给通信设备。

在方框2010，过程2000包括接收通信链路建立的通知，该通信链路在第二频带上，并且位于在该通信设备与一个或多个相邻通信设备的至少一个之间。例如，通过该通信设备和使用任何合适频带的其他链路通信设备之一或两者都来接收该通知。

图21示出了根据不同实施例的无线网络中的通信设备(例如，1904)进行的协作通信的过程2100。例如，由通信设备(例如，1904)执行与过程2100有关的动作/操作。在方框2102，过程2100包括在第一频带接收用于通信设备的时间/频率资源的指示以便识别能够在第二频带上进行通信的一个或多个相邻通信设备。从协作设备(例如，1902)接收时间/频率资源指示。时间/频率资源至少与图20有关描述的实施例一致。

在方框2104，过程2100包括使用指示的时间/频率资源来识别能够以第二频带进行通信的一个或多个相邻通信设备。所述识别包括发射如这里所述的链路建立相关联的搜索例行程序信号。

在方框2106，过程2100包括在第一频带发射能够在第二频带上进行通信的一个或多个相邻通信设备的链路可用性信息和/或干扰信息。例如，所述干扰信息的发射包括包含干扰电平的干扰测量，其中由包含该通信设备的一个或多个通信设备来执行干扰测量。

在方框2108中，过程2100包括在第一频带接收传输调度以指示时间/频率资源，其中该通信设备可在第二频带上与一个或多个相邻通信设备的至少一个进行通信。例如，传输调度基于发射的链路可用性和/或干扰信息。时间/频率资源至少与图20有关实施例的描述一致。

在方框2110中，过程2100包括发射通知，该通知指的是基于第二频带在该通信设备与一个或多个相邻通信设备中的至少一个之间建立通信链路。由该通信设备和其他链路的通信设备之一或两者一起发射该通知。

图22示出了具有操作在不同频带的两种不同类型的无线通信系统2240、2250的系统2200，其中每个频带具有不同的波瓣宽度和如前所述的相应的优点。总之，通信系统2240使用具有适于控制信息的更大覆盖面积和更低吞吐量的更宽的波瓣宽度2210，并且通信系统2250使用具有适于数据信息的更小覆盖面积和更大吞吐量的更窄波瓣宽度2220，尽管波瓣宽度2210、2220用来以变化的性能电平传输控制信息和数据信息。无线通信系统2240、2250特别适于室外操作环境，例如，宽带无线个域网(WPAN，wirelesspersonalareanetwork)、无线视频局域网(WVAN，wirelessvideoareanetwork)、无线局域网(WLAN，wirelesslocalareanetwork)、无线城域网(WMAN，wirelessmetropolitanareanetwork)、无线广域网(WWAN，wirelesswideareanetwork)等。尽管为了简洁，系统2200仅示出为两个无线通信系统2240、2250，应当知道在某些实施例中可以使用超过两个无线通信系统。另外，尽管系统2200示出为两个无线通信系统2240、2250，应当知道系统2240、2250可以组合为按照诸如第五代(5G)标准的单个统一标准运行的单个无线系统。

系统2200包含第一通信系统2240。第一通信系统2240包括蜂窝无线网络。蜂窝无线网络具有一个或更多基站2204。每个基站2204以单个波瓣宽度2210发射RF电磁信号来服务蜂窝无线网络中的一个小区2212。每个基站2204进一步支持多载波操作，因此可与诸如用户设备(UE)2202的移动站在不同的载波频率上进行通信。在诸如电气与电子工程师协会IEEE802.16m、802.16p的第四代(4G)无线标准，和第三代合作伙伴(3GPP)长期演进(LTE)和高级LTE(LTEADV)标准中，多载波操作支持更大的带宽，和满足用于系统容量的高级国际移动电信(IMT-ADV)标准。网络中的每个基站2204使用不同的载波频率。根据诸如但不限制为可用的技术和地区市场需求的因素，使用不同的载波频率来配置基站。

例如，在一个实施例中，通信系统2240可使用频带低于10GHz的任何通信系统来实施，例如3GPPLTE或LTEADV系统。3GPPLTE和LTEADV为用于无线电话和数据终端的高速数据无线通信的标准。它们基于全球移动通信系统GSM/用于GSM演进的增强数据速率(EDGE)和通用移动通信系统UMTS/高速分组接入HSPA技术，以及使用新的调制技术来增加容量和速度。可替代地，通信系统2240可以按照全球微波互联接入WiMAX或WiMAXII标准。WiMAX为基于IEEE802.16系列标准的无线宽带技术。WiMAXII为基于用于国际移动电信系统IMT高级4G系列标准的IEEE802.16m和802.16j系列标准的高级第4代4G系统。尽管某些实施例以示例形式而不是限制地将通信系统2240描述为LTE、LTEADV、WiMAX或WiMAXII系统或标准，应当知道通信系统2240可作为不同其他类型的移动宽带通信系统和标准，例如通用移动电信系统UMTS系列标准以及其衍生、码分多址CDMA2000系统系列标准以及衍生(例如，CDMA20001.时代.RTT、CDMA2000EV-DO、CDMAEV-DV等)、由欧洲电信标准协会ETSI宽带无线接入网络BRAN及其衍生创造出来的高性能无线城域网(HIPERMAN，HighPerformanceRadioMetropolitanAreaNetwork)系统系列标准、无线宽带(WiBo，wirelessbroadband)系统及其衍生、具有全球移动通信系统GSM和通用分组无线业务GPRS(GSM/GPRS)系统系列标准及其衍生、高速下行分组接入(HSDPA)系统系列标准及其衍生、高速正交频分复用(OFDM)分组接入(HSOPA，HighSpeedOFDMPacketAccess)系统系列标准及其衍生、长期演进(LTE)/系统架构演进(SAE)的第三代合作伙伴项目(3GPP)的第8版和第9版、LTEADV等。这些实施例并不限于以上内容。

系统2200包括第二通信系统2250。通信系统2250还包括不同于通信系统2240的蜂窝无线电网络。蜂窝无线电网络具有一个或更多基站2208。正如基站2204，通过发射具有某一波瓣宽度2220的RF电磁信号，每个基站2208为蜂窝无线电网络中的小区2222服务。进一步，每个基站2208支持多载波操作，因此可在不同载波频率上与诸如用户设备(UE)2202的移动站进行通信。用于通信系统2250的示例包括但不限制为使用大于20GHz的频带操作的任何通信系统，例如毫米波(mmWave)系统。mmWave系统的示例包括但不限制为由一个或更多个无线千兆联盟(WiGig，wirelessgigabitalliance)系列规范、IEEE802.11ad系列规范、IEEE802.15系列规范和其他60GHzmmWave无线系统来定义的系统。通信系统2250的另一个示例包括操作在28GHz和31GHz频带的本地多点分布式业务(localmultipointdistributionservice)系统。这些实施例不限于这些内容。

在一个实施例中，通信系统2240操作在第一频带，并且通信系统2250操作在第二系统，其中第一频带低于第二频带。通信系统2240和第一频带与第一波瓣宽度2210相关联，而通信系统2250和第二频带与第二波瓣宽度2220相关联。在一个实施例中，第一波瓣宽度2210比第二波瓣宽度2220更宽或更大。在一个实施例中，第一波瓣宽度2210比第二波瓣宽度更窄或更小。在一个实施例中，第一波瓣宽度2210和第二波瓣宽度2220具有相同的波瓣宽度。值得注意，系统2240、2250在瞬时基础上使用分别调整波瓣宽度2210、2220的波束赋型技术，因此波瓣宽度在给定时间瞬间、平均波瓣宽度或其他统计测量基础上进行比较。

第一频带低于第二频带。例如，第一频带的中心频率低于20GHz，第二频带的中心频率高于20GHz。更特别地，第一频带包括在700MHz到2.5GHz范围的一个或多个频率，如在3GPPLTE和LTEADV标准中使用的一样。第二频带包括如在IEEE802.11ad标准使用的在59GHz到62GHz范围内的一个或更多频率、如在LMDS标准中使用的28GHz到31GHz范围内的一个或更多频率。这些实施例不限于这些示例。

基站2204、2208连接到核心网2230。例如，核心网2230包括如在图19所述协作设备1902和控制实体2290。控制实体2290包括协调通信系统2240、2250之间的互操作性的逻辑，例如建立和管理两个系统共用的帧同步周期，这将进一步在下文中描述。

通信系统2240、2250与一个或多个用户设备2202进行通信。用户设备2202包括移动或固定无线设备。用户设备2202包括支持无线通信的不同无线接口和/或组件，例如一个或多个无线电、发射机、接收机、收发机、芯片组、滤波器、控制逻辑、网络接口卡(NIC)、天线、天线阵列等。天线的示例包括但不限制为内置天线、定向天线、全向天线、单极天线、双极天线、底端馈电天线、圆极化天线、微带天线、分集天线、双天线、天线阵列等。某些设备包括执行自适应天线技术和空间分集技术的多天线的天线阵列。在不同实施例中，用户设备2202包括与接收机电路耦合的一个或更多个RF天线以接收如前所定义的第一、第二和/或第三信号的电磁表现。在一个实施例中，例如，用户设备2202包括耦合到接收机电路的一个或更多个全向天线以接收第一信号的电磁表现。在一个实施例中，例如，用户设备2202包括与接收机电路耦合的一个或多个定向天线以接收第二和第三信号的电磁表现。

用户设备2202的示例包括但不限制为站、用户站、移动站、无线客户设备、无线站(STA)、膝上电脑、超级膝上电脑、便携计算机、个人计算机(PC)、笔记本PC、手持计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、智能电话、桌上电脑、寻呼机、信息传送设备、媒体播放器、数字音乐播放器、机顶盒(STB)、应用、工作站、用户终端、移动单元、消费者电子设备、电视机、数字电视机、高擎电视机、电视机接收机、高擎电视接收机等。这些实施例不限于上述内容。

用户设备2202每个都包括或实施为双频带无线结构，其具有使用不同的频带的进行通信的一个或多个共用位置无线电。每个无线设备具有在单个无线设备中使用多个具有共同位置的无线电的无线电结构，其中每个无线电都操作在与分别在第一和第二通信系统2240、2250中使用第一和第二频带对应的不同的频带。诸如控制器的控制元件执行为协调和同步多个共同位置的无线电的操作。根据执行媒体操作或控制操作的给定无线电的优点来选择用于给定实施方案的特定的无线电和相应的操作频带。将单个无线设备中的多个共同位置的无线电的优点组合起来可以增强用于无线设备的整个通信能力。可替代地，用户设备2202使用能够在多个频带操作的单个无线电。这些实施例不限于上述内容。

图23示出了用于诸如通信系统2240、2250的不同类型的通信系统的用户设备2202的示例性实施例。特别地，图23示出了包括不同元件的用户设备2202。然而，这些实施例并不限于这些描述的元件。图23示出了用户设备2202包括耦合到一个或多个天线2310的天线集合的第一无线电模块2302、耦合到一个或多个天线2350的天线集合的第二无线电模块2304、和与第一和第二无线电模块2302、2304耦合到主处理器2306的互联介质2308。这些实施例可以在硬件、软件、固件或它们的任意组合方式来实现。

尽管用户设备2202仅示出了两个无线电模块2302、2304，应当理解用户设备2202包括根据给定的实施方式的超过两个无线电模块(和相关的元件)。进一步，尽管用户设备2202示出为分别为第一和第二无线电模块2302、2304每一个分离的天线集合2310、2350，应当理解，无线电模块2302、2304经由共用天线结构的某些形式在单个天线阵列中共用一个或多个天线。这些实施例不限于上述内容。

第一无线电模块2302和第二无线电模块2304(和/或附加无线电模块)可通过不同类型的无线链路与远程设备进行通信。例如，第一无线电模块2302和第二无线电模块2304通过不同的数据网络链路分别与基站2204、2208进行通信。例如，在一个实施例中，第一无线电模块2302为3GPPLTE或LTEADV设备，第二无线电模块2304为毫米波设备，例如IEEE802.11ad设备。然而这些实施例不限于这些示例。

图23示出了包括收发机2314和通信控制器2316的第一无线电模块2302。收发机2314通过一个或多个天线2310发射和接收无线信号。如上所述，这些信号与无线数据网络相关联，例如3GPPLTE或LTEADV链路。然而，这些实施例不限于这些。

通信控制器2316控制收发机2314的操作。例如，通信控制器2316调度收发机2314的发射和接收活动。可以通过一个或多个控制设备2326来实施这样的控制和调度。控制设备2326基于通信设备2316从接收机2314接收的操作状态信息2328进行控制。同样地，这样的控制设备基于从无线电模块2304接收的状态消息和/或命令2336来控制。然而，这些实施例不限于这些示例。

进一步，通信控制器2316基于与收发机2314交换的有效载荷信息2329执行操作。这样操作的示例包括误差校验编码和解码、分组封装、各种媒体接入控制协议功能等。

如图23所示，第二无线电模块2304包括收发机2318和通信控制器2320。收发机2318还通过一个或多个天线2350发射和/或接收无线信号。如上所述，这些信号与无线数据网络相关联，例如IEEE802.11ad链路。然而，这些实施例不限于此。

通信控制器2320控制收发机2318的操作。这包括收发机2318的调度发射和接收活动。可以通过一个或多个控制指令2322来实施这样的控制和调度。控制指令2322是基于操作状态信息2324，其由通信控制器2320从收发机2318接收。同样地，这样的控制指令是基于从无线电模块2302接收的状态消息和/或命令2334。然而，这样的实施例不限于这些示例。

另外，通信控制器2320基于与收发机2318交换的有效载荷信息2325来执行操作。这样操作的示例包括误差校验编码和解码、分组封装、各种媒体接入控制协议功能等。

除了执行上述的控制操作，通信控制器2316、2320在无线电模块2302、2304之间提供协作。该协作包括信息交换。例如，图23示出了通信控制器2316向控制器2320发射状态信息和/或命令2334。相反地，通信控制器2320向通信控制器2316发射状态消息和/或命令。这些消息按照分配给不同信号线路的信号来执行。在这种分配下，每个消息都是一个信号。然而，进一步的实施例可替代地使用数据消息。通过各种连接来发射这样的数据消息。示例性的连接包括并行接口、串行接口和总线接口。进一步，与片上系统(SoC，systemonchip)发展一样，分离通信控制器2316、2320实际为相同部分的硅片或相同的核心处理器。通信控制器2316、2320实际为操作在相同芯片上的不同功能调用或软件模块。在这样情况下，消息不使用诸如并行接口、串行接口或总线接口的不同物理连接。当功能灌入一个芯片时，这些消息可以作为消息队列传送，经由栈共享、经由信号量或标记发射等。这些实施例不限于上述内容。

主处理器2306可以与无线电模块2302、2304交换信息。如在图23所示，这样的交换可以通过互联介质2308产生。例如，主处理器2306向这些无线电模块发射用于无线传输的信息。相反地，无线电模块2302和2304向以无线传输接收的主处理器2306发射信息。另外，主处理器2306与无线电模块2302和2304交换关于它们的配置和操作的信息。这样信息的示例包括主处理器2306向无线电模块2302、2304发射的控制指令。

互联介质2308为这些设备提供耦合，例如第一无线电模块2302、第二无线电模块2304和主处理器2306。因此，例如，互联介质2308包括一个或多个总线接口。示例性接口包括通用串行总线(USB)接口、串行外围互联(SPI)接口、安全数字输入输出(SDIO)接口、以及各种计算机系统总线接口。另外或可替代地，互联介质2308包括不同元件对之间的一个或多个点对点连接(例如，并行接口、串行接口等)。在某些情况下，主处理器2306为与通信控制器2316、2320一样的相同的物理芯片。因此，互联介质2308为软件，而不是诸如USB、SDIO、SPI、总线、并行等的物理接口。与这样的情况一样，互联介质2308执行为消息队列、信号量、功能调用、栈、全局变量、指针等。这些实施例不限于上述内容。

在不同实施例中，用户设备2202的收发机2314、2318包括发射机电路和/或接收机电路，例如收发机2314、2318各自的发射机电路2380、2386和/或接收机电路2382、2388。发射机电路2380、2386和接收机电路2382、2388与分别在图7、12所描述的电路700、1200的发射机电路702、1202和接收机电路704、1204相同或类似。应当知道，对于特定发射机电路或接收机电路的参考符号可用于这些所述的其他类型的发射机电路或接收机电路。例如，用于用户设备2202的某些实施例可参考发射机电路2382或接收机电路2388来描述，尽管其他实施例可使用任意的接收机电路704、1204、2382、或2388。这些实施例不限于上述内容。

在一个实施例中，用户设备2202的收发机2314、2318包括与处理器电路耦合的接收机电路2382、2388。处理器电路的示例包括但不限制为控制控制器2316、2320、主处理器2306、主处理器2306的处理器电路2390、何其他处理设备、电路或结构。

在如图23所示的实施例中，接收机电路2382配置为接收与第一波瓣宽度2210相关联的第一频带上的第一信号。接收机电路2388配置为接收与第二波瓣宽度2220相关联的第二频带上的第二信号。从基站2204接收第一信号，和其包括诸如包含帧同步参数的控制信息。从基站2208接收第二信号，和其包括诸如包含帧同步信号的控制信息。

值得注意，尽管某些实施例描述的关于基站2204、基站2208和用户设备2202在实时操作期间交换用于帧同步操作的帧同步参数，应当知道帧同步参数是无线标准中的标准化元件，其可由通信系统2240、2250、基站2204、2208和用户设备2202在这些元件的每一个的设计和生产阶段来设置。另外或可替代地，在这些元件的每一个的初始操作期间，帧同步参数分布到通信系统2240、2250、基站2204、2208和用户设备2202。这些实施例不限于以上内容。

处理器电路2390配置为激活或去激活接收机电路2382、2388以基于帧同步参数来接收帧同步信号。一旦检测到帧同步信号，则处理器电路激活接收机电路2388以接收在第二频带的第三信号，所述第三信号包括有效载荷数据。

帧同步参数用于通信系统2240、2250中通信帧(或帧)的时序同步。帧同步参数表现为定义的时间间隔，例如帧同步周期(或系统周期)，以便选择的在通信系统2240(例如第一频带或更低频带)和通信系统2250(例如，第二频带或更高频带)的典型时序跨度为选择的帧同步周期的整数个部分。

核心网2230的控制实体2290自动建立用于通信系统2240、2250的初始帧同步参数，并且响应于通信系统2240、2250的操作环境或用户指令(例如系统提供者或管理者)的改变，动态地更新帧同步参数。可替代地，诸如系统提供者或系统管理者的用户定义帧同步参数，并且将定义的帧同步参数输入控制实体2290以代表通信系统2240、2250存储、传播和管理。这些实施例不限于上述内容。

图24示出了共用于两个不同类型的无线通信系统2240、2250的帧同步周期2410的时序图2400。如图24所示，一个或更多个通信帧2412(例如，无线电帧)通过第一频带2402在通信系统2240的基站2204与用户设备2202之间传输。进一步，一个或多个通信帧2416(例如，无线电帧)通过第二频带2404在通信系统2250的基站2208与用户设备2202之间传输。

通常，当接收大量组帧数据时，用户设备2202执行帧同步操作。帧同步是一个过程，其中识别输入的帧同步信号，并允许提取帧中的数据比特用于解码或传输。该过程有时被认为是“组帧(framing)”。通过指示报头信息的末端(例如，控制信息或控制比特)和数据(例如，数据信息或数据比特)的开始，帧同步信号成为独特的比特序列和/或用于同步传输的独特的波形。换句话说，帧同步信号允许用户设备2202从大量组帧数据中的数据比特中分辨控制比特。帧同步信号的示例包括但不限制为同步字、同步字母、信标、前导、在帧中定义的长度的空间、自同步编码、组帧比特、非信息比特等。在某些情况下，帧同步信号随同数据比特一起被发射，例如在OFDM调制下。在这种情况下，预定义并且固定关于数据比特的帧同步信号的时序，其允许经由帧同步信号指示数据比特的时序。这些实施例不限于上述内容。

然而，当使用多个通信系统2240、2250尝试执行帧同步时，会产生一个问题。诸如通信系统2200的双模通信系统的一个优点是，通信系统2240的第一频带2402被用于OOB信令以快速获得和建立在建立通信系统2250与用户设备2202之间用于高速数据通信的通信信道，所述高速数据通信例如高清(HD，high-definition)视频。然而，在从通信系统2250的基站2208请求第二或第三信号之前，用户设备2202需要检测在第二频带2404上发射的诸如信标的帧同步信号。因为用户设备2202没有基站2208何时发射帧同步信号的先验知识，那么接收机电路2382(或2388)需要连续扫描第二频带2404以便检测帧同步信号。由接收机执行大量的扫描操作耗费大量的功率，而这又是移动设备的稀缺资源。另外，通信系统2240、2250的帧2412、2416都不需要校准。因此，用户设备2202不使用与在第一频带2402上的帧2412相关联的已知的时序来估算与在第二频带2404上的帧2416相关联的时序。在使用多个毫米波系统(例如，多个通信系统2250)的情况下，由于需要额外的操作来确定检测那些毫米波信号，这会消耗更多的功率，该问题进一步恶化。

为了解决这些和其它问题，控制实体2290建立和存储用于分别将频带2402、2404上发射的帧2412、2416同步的帧同步周期2410。控制实体2290可定义、产生、选择或建立帧同步周期2410。帧同步周期2410然后用来设置在通信系统2240(例如，第一频带或更低频带)和通信系统2250(例如第二频带或更高频带)的时序跨度，其为选择的帧同步周期2410的整数个部分。

用户设备2202的处理器电路2390接收来自与第一波瓣宽度2210相关联的第一通信系统2240的第一信号。所述第一信号包括帧同步参数2410。帧同步参数2410包括或表现用于与第二波瓣宽度2220相关联的第二通信系统2250的参考时间间隔。参考时间间隔的示例包括正同步周期2418。例如，在一个实施例中，参考时间间隔由与第一波瓣宽度2210相关联的第一通信系统2240的一个或多个帧2412等分。

在一个实施例中，控制实体2290向诸如第二通信系统2250的毫米波通信系统的信标间隔2418设置帧同步周期2410。信标间隔2418为信标帧传输之间的时间间隔，并且可配置用于不同的系统。选择特定信标间隔2418，并可由诸如第一通信系统2240的蜂窝通信系统的一个或多个帧2412等分。例如，假定信标间隔2418设置为100毫秒(ms)用于第二通信系统2250。该100ms被等分为第一通信系统2240的10个无线电帧2412，其中一个无线电帧T_f＝307200T_s＝10ms，并且一个半帧153600T_s＝5ms。应当知道，对于关于第一频带2402(例如，更低频带)和第二频带2404(例如，跟高频带)上的协议的不同时间跨度的帧同步周期2410的其他定义也是可能的。这些实施例不限于上述内容。

图25示出了使用帧同步周期2418将来自两个不同类型的无线通信系统2240、2250的帧进行同步的时序图2500。如前所述，用户设备2202使用表现为帧同步周期2418的帧同步参数来分别将在频带上发射的帧2412、2416同步。因此，分别由通信系统2240、2250发射的帧2412、2416被校准。这样，用户设备2202使用与第一频带2402相关联的帧2412的已知时序来精确地估算或预测与在第二频带2402上的帧2416相关联的时序。为了保存功率，用户设备2202激活或去激活第二无线电模块2304的收发机2318的接收机电路2388以检测和接收将被调度到达的帧同步信号，从而降低用户设备2202的功率消耗。

时序图2500进一步展示了该技术。如图25所示，时序图示出了由第二频带2404发射的两种不同类型的信号。第一类型的信号为信标2502。第二类型的信号为有效载荷数据2504和/或除了信标之外的其他信号。用户设备2202的处理器电路2390激活第二无线电模块2304的收发机2318的接收机电路2388(或2382)以在信标传输间隔期间检测和接收信标2502。处理器电路2390在由帧同步参数定义的时间间隔期间去激活接收机电路2388(或2382)以保存功率，即，信标间隔内没有信标被发射。相反地，传统的解决方案使得接收机电路2388(或2382)被连续激活以便检测和请求信标2502。在这种方式下，用户设备2202可以更高效地利用功率，从而延长用户设备2202的电池寿命。

图26示出了使用帧同步周期2418来检测帧同步信号的操作环境2600。在如图26所示的实施例中，帧同步器模块2606接收和输入帧同步参数2602和一个或多个操作参数2604。操作参数2604用来提供帧同步器模块2606所需的信息以开始帧2412、2416的同步，例如N个最新接收的帧2412、计数值、计时器值等。帧同步器模块2606包括由处理器模块2390执行时使得帧同步器模块2606输出控制指令2608的计算机程序指令。控制指令2608为至少两种类型，包括用来激活接收机电路2388(或2382)的第一类型，和用来去激活接收机电路2388的第二类型。去激活包括从全功率状态到完全功率关闭状态的不同的功率状态，例如由高级配置和功率接口(ACPI)规范定义的。ACPI规范给用户设备2202的操作系统提供了用于设备配置和功率管理的开放标准。正如合适的，帧同步器模块2606发射控制指令2608到无线电模块2302、2304。

图27示出了使用帧同步周期2418控制无线接收机检测帧同步信号的过程2700。由用户设备2202执行这里描述的与过程2700有关的动作/操作。

在方框2702中，过程2700包括激活第一接收机，例如参考图23描述的收发机2314的接收机部分。例如，当用户设备2202进入到第一通信系统2240的小区2212时，开始从基站2204接收控制信号。用户设备2202激活第一无线电模块2302的收发机2314的接收机电路2382以建立基站2204和用户设备2202之间的通信信道。在某一时刻，用户设备2202继续在小区2212内移动，直到其进入第二通信系统2250的小区2222。在这一时刻，用户设备2202处于基站2204、2208的传输范围内。

在方框2704，过程2700包括在与第一波瓣宽度相关联的第一频带上接收第一信号。例如，当用户设备2202进入小区2212时，它开始在第一频带2402上接收来自基站2204控制信号，该控制信号具有信息以辅助预配置用户设备2202以便使用第二频带2204与第二通信系统2250建立通信信道。该信息被用于信号检测、粗波束赋型、CFO估算、时序同步、和对从基站2208请求信号有用的其他操作。

在方框2706，过程2700包括从第一信号重新获取时序信息，所述时序信息用于指示何时在与比第一波瓣宽度更窄的第二波瓣宽度相关联的第二频带上检测第二信号。在第一频带2402的第一信号由信号和包括时序信息的控制信息构成，例如帧同步参数2602，以分别将通信系统2240、2250的帧2412、2416的帧进行同步。用户设备2202使用第一信号以便于使用波瓣宽度2220的第二频带2402的第二信号的检测和接收。第二波瓣宽度2220比第一波瓣宽度2210更窄，从而提供相对于更宽的第一波瓣宽度2210更高的数据速率。

在一个实施例中，帧同步器模块2606重新获取时序信息，该信息包括表现为共用于在第一频带2401上进行信息传输的第一通信系统2240和在第二频带2404上进行信息传输的第二通信系统2250的帧同步周期帧同步参数2602。帧同步周期2418与第二通信系统2250的定义的间隔匹配，例如第二通信系统2250的多个信标间隔。同时，帧同步周期2418与第一通信系统2240的定义的间隔匹配，例如第一通信系统2240的多个定义间隔。例如，在一个实施例中，帧同步周期2418均匀地与第一通信系统2240的一个或多个帧2412(例如，无线电帧)匹配。

在方框2708中，过程2700包括激活第二接收机，例如在图23所述的收发机2318的接收机部分。例如，帧同步器模块2606接收帧同步参数2602，并输入和输出控制指令2608以激活第二无线电模块2304的收发机2318的接收机电路2388。

在方框2710，过程2700包括在第二频带接收具有时序信息的第二信号。所述第二信号由信号、控制信息和其他信息组成，该控制信息便于信号检测、精细波束赋型、CFO估算、时序同步，该其他信息对允许用户设备2202与第二通信系统2250的基站2208之间快速建立通信的信道有用。例如，在一个实施例中，第二信号包含一个或多个信标2502。

在方框2712，过程2700包括在第二频带接收第三信号。例如，一旦接收机电路2388请求和锁定信标2502，那么接收机电路2388开始在第二频带2404接收第三信号。第三信号包括使用第二频带2404进行传输(例如，发射和/或接收)的后续的数据或数据信号，其包括用于跟踪波束赋型、CFO、时序等信号，以及包括诸如涉及视频流、实时和/或非实时协作、视频内容下载、音频和文本内容下载和/或上传等不同类型的数据。可替代地，在接收第三信号之前或不接收第三信号时，用户设备2202经由发射机电路2386发射其自身的数据。

在不同实施例中，帧同步器模块2606利用帧同步参数2602来分别将频带2402、2404上的通信帧进行同步，其表现为帧同步周期2410。在一个实施例中，帧同步器模块2606利用帧同步参数2602使用帧同步周期来同步第一频带2402上的第一通信帧2412的第一时间边界。在一个实施例中，帧同步器模块2606利用帧同步参数2602通过使用第一通信帧2412的第一时间边界来确定在第二频带2404上的第二通信帧2416的第二时间边界。例如，由于已知第一通信帧2412的开始时间边界和结束时间边界，并且第二通信帧2416的开始时间边界和结束时间边界为已知的第一通信帧2412的多个尺寸，那么当信标2502在第二频带2404上发射时，帧同步参数2602可预测或估算时间。帧同步器模块2606发出控制指令2608以在估算出的时间点或其之前激活第二无线电模块2304的接收机，从而在一个或多个第二时间边界点基于第二频带2404接收第二通信帧2416。帧同步器模块2606发出控制指令2608以去激活第二无线电模块2304的接收机以在一个或多个第二时间边界点保存功率。

再来参考控制实体2290，除了自动和动态地建立帧同步周期2410以将通信系统2240、2250之间的帧同步之外，控制实体2290为不同的小区2222建立不同的帧同步信号。在这种方式下，通过使得毫米前导对每个毫米波小区特定来进一步提升在毫米波频带上的检测和请求的可靠性，例如通过使得不同的毫米波小区使用不同的前导。在更低频带上向用户设备2202传输关于用户设备2202潜在相关联的最近的毫米波小区(或小区集合)的信息。当检测到信标帧的前导时，用户设备2202使用该信息限制假定的数量，从而提高检测性能和降低功耗。这在进入毫米波网络或重进入阶段特别有用。

与某些实施例一致，由更低频带提供带内波束赋型辅助。在某些实施例中，由基站和移动站首先在更低频带执行波束赋型。在更低频带赋型的波束的信息被用来在更高频上预调谐基站和用户设备的天线系统。在某些实施例中，更低频带和更高频带的天线系统处于共同位置，或者彼此足够接近以致可以近似为具有共同位置的发射机。参考图28，从共同位置的基站到从共同位置天线系统的用户设备(UE)1和2的方向基本是相同的。在附图28，角度阿尔法(alpha)1为从正北方向到从双频带基站到用户设备1的方向，而角度阿尔法2为从相对于双频带基站的正北方向到用户设备2的角度。

在该示例中，在某些实施例中，使用训练信号在更低频带进行对阿尔法1和阿尔法2的波束方向的初始估算，在某些示例中这些训练信号为前导或导频音或者两者。

由于天线系统尺寸、在更高频带的波束宽度小于在更低频带的波束宽度。因此，在高频带上实施波束方向精细化以提高波束赋型精度。然而，由于从更低频带测量已经知道当前波束方向，所以在某些实施例中，波束精细化过程比传统单个频带系统所需的完整的更高频带波束搜索过程花费更少时间和功率。

通常在更低频带使用的波束搜索过程是合适的。这涉及发射声音信号的用户设备，以便基站能够估算波束方向。该过程也包括发射一系列不同的波束赋型训练信号和使得用户设备从该系列中选择最好的波束赋型设置的基站。

上述步骤之后，基站和用户设备通常知道伙伴站在哪儿(或在哪个方向)，并且将更高频带的波束转向该方向。

在更低频带的多径传播情况下，波束赋型角度估算使用用于更精确测量的某一视线分量。在没有可视环境的情况下，在更低频带的非视线信道的最强的分量波束方向可能对应于在更高频带的最优传播方向，这与从相同的最强反射器反射的方向一样，。

在更低频带上，由于路径损失更小导致传播条件趋于更好，所以在该频带的覆盖面积典型更高。应用特定的功率调整使得更低频带和更高频带下的基站的覆盖面积基本相等。例如，这样的覆盖调整对由基站覆盖的微微小区有用。

用于不同频带的覆盖调整的其他方法包括对不同频带使用不同方向性的天线系统。在某些情况下，基站的更高频带使用在更高频带上具有更高增益的更定向的天线以及在更低频带上具有更宽波束和更低增益的天线。根据这种方法，基站的更低频带部分基于宏小区，并且通过使用高定向天线，更高频率覆盖面积可以延伸到那些限制区。

根据本发明的某些实施例，以软件、固件和/或硬件方式执行图29和30步骤。在软件和固件实施例中，可以由计算机执行存储在一个或多个非易失性计算机可读介质的指令来实施，这些介质可以是磁的、光的或半导体存储器。

图29的波束赋型步骤从方框2900所示的估算更低频带的波束方向开始。然后，如方框2902所示，对更高频带进行波束方向精细化。

图30的步骤给出了波束方向精细化的步骤。棱形3000的校验确定从基站到用户设备的视线(LOS，alineofsight)是否可用。如果是，如方框3002所示，则使用该视线。如果否，如方框3004所示，则使用最强波束。

图31示出了用于诸如通信设备2240、2250的不同类型的通信系统的无线通信的用户设备和/或基站3100的示例性实施例。特别地，图31示出了包括不同元件的用户设备和/或基站。然而，实施例不限于这些描述的元件。图31示出了包括与一个或多个天线3150集合耦合的第一无线电模块3102、与一个或多个天线3108集合耦合的第二无线电模块3104、主处理器3106和耦合主处理器3106与第一和第二无线电模块3102、3104的互联介质3108的用户设备和/或基站。这些元件以硬件、软件、固件、或其中的任何组合来实施。

应当知道，用户设备和/或基站包括用于给定实施方式的超过两个无线电模块(和关联元件)。进一步，尽管用户设备和/或基站示出了将天线3110、3150集合分离分别用于第一和第二无线电模块3102、3104的每一个，但是应当知道，无线电模块3102、3104可经由共用天线结构的某些形式从单个天线阵列共用一个或更多天线。这些实施例不限于上述内容。

第一无线电模块3102和第二无线电模块3104(和/或附加无线电模块)经由不同类型的无线链路与远程设备进行通信。例如，第一无线电模块3102和第二无线电模块3104经由不同的数据网络联络与基站或用户设备进行通信。例如，在一个实施例中，第一无线电模块3102为3GPPLTE或LTEADV设备，和第二无线电模块3104为诸如IEEE802.11ad设备的毫米波设备。然而，这些实施例不限于这些示例。

图31示出了包括收发机3114和通信控制器3116的第一无线电模块3102。收发机3114通过一个或多个天线3150发射和接收无线信号。如上所述，这些信号与无线数据网络相关联，诸如3GPPLTE或LTEADV链路。然而，这些实施例不限于此。

通信控制器3116控制收发机3114的操作。例如，通信控制器3116可调度用于收发机3114的发射和接收活动。通过一个或多个控制指令3126来执行这样的控制和调度。控制指令3126基于操作状态信息3128，其为通信控制器3116从收发机3114接收。同样地，这样的控制指令基于从无线电模块3104接收的状态消息和/或命令3136。然而，这样的实施例不限于这些示例。

进一步，通信控制器3116对有效载荷信息3129执行操作，该信息与收发机3114进行交换。这样操作的示例包括误差校验编码和解码、分组封装、不同媒体接入控制协议功能等。

如图31所示，第二无线电模块3104包括收发机3118和通信控制器3120。收发机3118还通过一个或多个天线3110发射和/或接收无线信号。如上所述，这些信号还与无线数据网络相关联，例如IEEE802.11ad链路。然而，这些实施例不限于此。

通信控制器3120控制收发机3118的操作。这包括调度用于收发机3118的传输和接收活动。通过一个或多个控制指令3122来执行这样的控制和调度，其为通信控制器3120从收发机3118接收。同样地，这样的控制指令基于从无线电模块3102接收的状态消息和/或命令3134。然而，这样的实施例不限于这些示例。

另外，通信控制器3120对有效载荷3125执行操作，其与收发机3118进行交换。这样操作的示例包括误差校验编码和解码、分组封装、不同媒体接入控制协议功能等。

除了执行上述控制操作，通信控制器3116、3120还提供无线电模块3102、3104之间的协作。该协作包括信息交换。例如，图31示出了通信控制器3116发射状态消息和/或命令3134到控制器3120。相反地，通信控制器3120发射状态消息和/或命令3136到通信控制器3116。这些消息按照分配给不同信号线路的信号来实施。在这样的分配下，每个消息是一个信号。然而，进一步实施例可替代地使用数据消息。通过不同的连接来发射这样的数据消息。示例性连接包括并行接口、串行接口和总线接口。进一步，如片上系统(SoC)发展一样，分离的通信控制器3116、3120实际为相同的硅片或相同的核心处理器。通信控制器3116、3120实际为不同的功能调用或在相同的芯片上操作的软件模块。在那种情况下，消息不使用不同的物理连接，诸如并行接口、串行接口或总线接口。当功能灌入一个芯片时，这些消息作为消息队列传输、经由栈共享、经由信号量或标记发射等。这些实施例不限于上述内容。

主处理器3106与无线电模块3102、3104交换信息。如图31所示，通过互联介质2308发生这样的交换。例如，主处理器3106发射信息给这些无线电模块用于无线发射。相反地，无线电模块3102和3104发射信息到主处理器3106，该信息是在无线传输中接收的。另外，主处理器3106与无线电模块3102和3104交换关于它们的配置和操作的信息。这样的信息的示例包括从主处理器3106发射到无线电模块3102、3104的控制指令。在某些实施例中，主处理器执行图29和30的步骤。

互联介质3108为这些元件提供耦合，例如第一无线电模块3102、第二无线电模块3104和主处理器。因而，互联介质2308包括诸如一个或多个总线接口。示例性接口包括通用串行总线USB接口、串行外围互联SPI接口、安全数字输入输出SDIO接口，以及不同的计算机系统总线接口。相应地或可替代地，互联介质3108包括不同元件对之间的一个或更多点对点连接(例如，并行接口、串行接口等)。在某些情况下，主处理器3106与通信控制器3116、3120处于相同的物理芯片。因此，互联介质3108为软件，而不是诸如USB、SDIO、SPI、总线、并行等的物理接口。如这些情况一样，互联介质3108执行为消息队列、信号量、功能调用、栈、全局变量、指针等。这些实施例不限于上述内容。

在不同实施例中，用户设备/基站的收发机3114、3118包括发射机电路和/或接收机电路，例如收发机3114、3118的发射机电路3180、3186和/或接收机电路3182、3188。发射机电路3180、3186和接收机电路3182、3188分别与图7、12中的电路700、1200的发射机电路702、1202和接收机电路704、1204相同或类似。应当知道，参考特定发射机电路或接收机电路可应用到这里所述的其他类型的发射机电路或接收机电路。例如，可以参考接收机电路3182或接收机电路3188来描述关于用户设备的某些实施例，尽管其他实施例可使用任意的接收机电路704、1204、3182或3188。这些实施例不限于上述内容。

在一个实施例中，用户设备的收发机3114、3118包括耦合到处理电路的接收机电路3182、3188。处理器电路的示例包括但不限制为通信控制器3116、3120、主处理器3106、主处理器3106的处理器电路3190，和其他处理设备、电路或结构。

在图31所示的实施例中，接收机电路3182配置为在与第一波瓣宽度相关联的第一频带接收第一信号。接收机电路3188配置为在与第二波瓣宽度相关联的第二频带接收第二信号。从基站接收的第一信号，包括诸如包含帧同步参数的控制信息。从基站接收的第二信号，包括诸如包含帧同步信号的控制信息。

值得注意的是，尽管某些实施例使用基站进行描述，在实时操作期间基站和用户设备交换用于帧同步操作的帧同步参数，但是应当知道，帧同步参数为无线标准中的标准化元件，并且在这些元件中的每一个的设计和制造阶段由通信系统、基站和用户设备来实现。另外或可替代地，在用于这些元件的每一个的初始操作期间，将帧同步参数分配到通信系统、基站和用户设备。这些实施例不限于上述内容。

处理器电路3190配置为激活或去激活接收机电路3182、3188以基于帧同步参数接收帧同步信号。一旦检测到帧同步信号，那么处理器电路就激活接收机电路3188以在第二频带接收第三信号，所述第三信号包括有效载荷数据。

尽管为了优选的实施例的目的，这里描述和示出了某些实施例，本领域技术人员应当知道实现相同目的的大量的可替代和/或等同替代实施例或计算的实施方式适于示出和描述的实施例，而不脱离本发明的范围。本领域技术人员很容易理解与本发明一致的实施例可以非常多的方式来实施。本申请想要覆盖这里讨论的实施例的任何改进或变化。因此，显然与本发明一致的实施例仅由权利要求及其等同替代来限定。

Claims

1.一种方法，包括：

使用用于通信的第二频带；

使用低于所述第一频带的第一频带用于另一个信号；和

使用所述第一频带用于所述第二频带的波束赋型辅助。

2.如权利要求1所述的方法，其中波束赋型包括确定一个或多个波束方向。

3.如权利要求1所述的方法，包括使用一个或多个视线分量用于在所述第一频带中的波束赋型。

4.如权利要求1所述的方法，包括使用一个或多个最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

5.如权利要求1所述的方法，包括如果可用，使用视线，否则使用用最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

6.一个或多个计算机可读介质，其存储由处理器执行的指令，所述指令用以执行序列，包括：

建立用于第一频带的波束方向；和

使用所述波束方向，对高于所述第一频带的第二频带应用波束方向精细化。

7.如权利要求6所述的介质，还存储指令以执行序列，包括确定一个或多个波束方向。

8.如权利要求6所述的介质，还存储指令以执行序列，包括使用一个或多个视线分量用于在所述第一频带中的波束赋型。

9.如权利要求6所述的介质，还存储指令以执行序列，包括使用一个或多个最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

10.如权利要求6所述的介质，还存储指令以执行序列，包括使用功率调整以平衡所述第一和第二频带的覆盖。

11.如权利要求6所述的介质，进一步存储指令以执行序列，包括使用用于不同频带的不同方向性的天线系统。

12.如权利要求6所述的介质，还存储指令以执行序列，包括如果可用，使用视线，否则使用最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

13.一种装置，包括：

第一发射机，其在更低频带上发射；和

第二发射机，其在更高频带上发射，并且所述第二发射机从所述第一发射机获取波束赋型辅助。

14.如权利要求13所述的装置，其包括控制器，其使用一个或多个视线分量用于在所述第一频带中的波束赋型。

15.如权利要求13所述的装置，其包括控制器，其使用一个或多个最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

16.如权利要求13所述的装置，其包括控制器，其使用功率调整以平衡所述第一和第二频带的覆盖。

17.如权利要求13所述的装置，其包括控制器，其使用用于不同频带的不同方向性的天线系统。

18.如权利要求13所述的装置，其包括控制器，如果可用，其使用视线，否则使用最强波束用于在所述第一频带中的波束赋型。

19.如权利要求13所述的装置，其为基站。

20.如权利要求13所述的装置，其为移动站。