CN106953673B - Ieee 802.11ad网络中的回程优化的波束形成 - Google Patents

Abstract

一种方法包括，从包括节点(300)的网络的网络(100，200)接收至少第一节点连接(310，310a)，每个节点可操作为发送和/或接收包含数据的分组(80)的定向波束(380，390)。该方法还包括，识别第一节点(300，300a)和第二节点(300，300b)之间的开路的第一通信链路(330，330a)，并且确定第一推荐的波束矢量集(342，342a)以当与第二节点发起波束形成时约束所述第一节点的第一扫描范围(372，373，374，375)。该方法还包括，将第一推荐的波束矢量集发送到第一节点。第一推荐的波束矢量集使得第一节点使用第一推荐的波束矢量集执行与第二节点的波束形成训练，以建立与第二节点的第一通信链路。

Description

IEEE 802.11AD网络中的回程优化的波束形成

技术领域

本公开涉及IEEE 802.11ad网络中的回程优化的波束形成。

背景技术

IEEE 802.11ad标准定义了可互操作物理的(PHY)和介质接入控制 (MAC)层，其可用于使能在网络内的节点之间实现点到多点通信。无线芯片组提供商正在开发基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的基带和射频集成电路(RFIC)解决方案作为整体Wi-Fi芯片组产品的一部分，以实现低成本和低功率的解决方案，而不是以场可编程门阵列(FPGA)或作为定制专用集成电路(ASIC)实现专有协议和的技术。

然而，实现802.11ad标准的这些CMOS无线芯片组被设计为关注于短程移动通信，其最终塑造了在执行波束形成操作时由芯片组采用的协议、算法和波束形成码本的设计。然而，对于长距离通信所需的较大天线阵列，要扫描以实现适当覆盖的波束数目增加，导致用于在一对节点之间建立通信链路所需的波束形成操作和波束形成训练的管理成本的增加。在一些场景下，用于长距离通信的较大的天线阵列根本不支持实现802.11ad标准的无线芯片组。因此，使用802.11ad的CMOS无线芯片组针对短距离、室内类型的应用进行了优化，并且因此在需要长距离固定通信的高带宽回程应用中使用中不是最优的。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种用于在IEEE 802.11ad网络中操作回程优化波束形成的方法。该方法包括，在数据处理硬件处接收来自数据处理硬件外部的网络的至少第一节点连接，以及使用数据处理硬件识别网络的第一节点和第二节点之间的开路的第一通信链路。网络包括节点网络，每个节点可操作为发送和/或接收包含数据分组的定向波束。该方法还包括使用数据处理硬件确定第一推荐的波束矢量集，以在与第二节点开始波束形成时约束第一节点的第一扫描范围。该方法还包括将第一推荐的波束矢量集发送到第一节点。第一推荐的波束矢量集使得第一节点使用第一推荐的波束矢量集与第二节点执行波束形成训练以建立与第二节点的第一通信链路。

本公开的实现方式可以包括以下可选特征的一个或多个。在一些实现方式中，该方法包括，使用数据处理硬件从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点和第二节点的位置，并且基于相对第一节点位置的第二节点位置确定推荐的第一波束矢量集。推荐的第一波束矢量集可以约束第一节点的第一扫描范围以加速与第二节点的波束形成对准。该方法还可以包括，使用数据处理硬件从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点的位置和与第二通信链路相关联的第三节点和第四节点的位置，以及基于相对于第三节点位置和/或第四节点位置的第一节点位置确定推荐的第一波束矢量集。推荐的第一波束矢量集可以约束第一节点的第一扫描范围，以减轻与在第三节点和第四节点之间的第二通信链路的干扰。在一些实现方式中，该方法包括，使用数据处理硬件从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得与第一节点的天线阵列相关联的天线信息，并且基于天线信息确定推荐的第一波束矢量集。天线信息可以包括天线阵列的位置、天线阵列的几何形状、天线阵列的定向或天线阵列的环境中的至少一个。

第一节点可以通过以下来执行与第二节点的波束形式训练：执行由第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频，而第二节点在一个或多个接收器定向波束上接收；在所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束指示在所述发起者发送器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量；向所述第二节点发送扇区扫频反馈，所述扇区扫频反馈指示在所述响应者发送器扇区级扫频期间由所述第一节点接收的最优响应者波束矢量；以及当从所述第二节点接收到扇区扫频应答时，使用所述第一节点处的所述最优发起者波束矢量和在所述第二节点处的所述最优响应波束矢量建立所述第一通信链路。在一些示例中，所述第一节点或所述第二节点的至少一个执行接收器扇区级扫频以确定最优接收波束矢量，而所述第一节点或所述第二节点的另一个执行所述发起者发送器扇区级扫频或所述响应者发送器扇区级扫频的相应的一个，所述建立的第一通信链路基于所述第一节点或所述第二节点的至少一个相关联的最优接收波束矢量。

当第二节点连接到网络和数据处理硬件时，该方法可以包括：使用数据处理硬件，从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点的位置；使用所述数据处理硬件基于所述第一节点位置确定第二推荐的波束矢量集，以当所述第一节点发起与所述第二节点的波束形成训练时，约束所述第二节点的第二扫描范围；以及向所述第二节点发送所述第二推荐的波束矢量集，所述第二推荐的波束矢量集使所述第二节点执行以下中的至少一个：由所述第二推荐的波束矢量集约束的响应者发送器扇区级扫频；或在第一节点执行发起者发送器扇区级扫频时，由第二波束矢量集约束的接收器扇区级扫频。当在第一节点和第二节点之间建立第一通信链路时，该方法可以包括在数据处理硬件处从第一节点和第二节点中的至少一个接收最优发起者波束矢量和最优响应者波束矢量；以及基于所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量，向所述第一节点和/或所述第二节点提供波束细化协议指令。当由第一节点和/或第二节点接收时，波束细化协议指令可以使波束细化协议过程在第一节点和第二节点之间执行以优化第一通信链路。

在一些示例中，所述第一节点通过以下与所述第二节点执行波束形成训练，当所述第二节点包括未发现节点时：当所述第二节点执行接收器扇区级扫频时，执行由所述第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频，所述第二节点确定与所述接收器扇区级扫频相关联的最优接收波束矢量，而所述第一节点执行所述发起者发送器扇区级扫频；当所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时，从所述第二节点接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束由波束矢量集使用所述最优接收波束矢量约束并且指示在所述发起者发送器扇区级扫频和接收器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量；当所述第一节点在所述响应者发送器扇区级扫频期间从所述第二节点捕捉响应者定向波束的一个或多个时，建立与所述第二节点的所述第一通信链路；以及将所述第一通信链路在所述第一节点和所述第二节点之间建立通知给所述数据处理硬件。当在从网络间歇性断开连接之后重新发现第一节点时，该方法可以包括，在数据处理硬件处从第一节点接收连接请求，其请求连接到与第二节点的先前建立的第一通信链路；在所述数据处理硬件处从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置和波束历史。该方法还可以包括使用数据处理硬件基于第一和第二节点的位置和波束形成历史来确定引导波束形成指令，并且将引导波束形成指令发送到第一节点和第二节点。当由第一节点和第二节点接收时，引导波束形成指令使得第一节点和第二节点：使用由所述波束形成历史指明的最优发起者发送和接收波束矢量和最优发送和接收响应者波束矢量重新建立第一通信链路，而不在所述第一节点和所述第二节点之间执行扇区级扫频过程；以及执行波束细化协议过程以优化所述重新建立的第一通信链路。

当第一通信链路与未被调度用于数据传输的次要路由相关联时，该方法可以包括，使用数据处理硬件指令第一节点和第二节点周期性地执行波束跟踪过程，以在不使用时维持所述第一通信链路。在一些实例中，该方法包括，使用数据处理硬件，识别所述网络的第三节点和第二节点之间的第二通信链路。当第一通信链路和第二通信链路在干扰阈值之外时，该方法可以包括：使用数据处理硬件，确定所述第一通信链路和第二通信链路将不会互相干扰；以及使用所述数据处理硬件，调度在所述第一通信链路和所述第二通信链路之上使用相同频率的重叠的服务周期，而不指令与所述第一和第二通信链路相关联的任何节点进行干扰评估。

在一些实施方式中，当第一通信链路和第二通信链路在干扰阈值内时，该方法包括，使用数据处理硬件确定第一通信链路和第二通信链路之间的干扰倾向。该方法还可以包括以下之一：使用数据处理硬件，确定用于第一通信链路或第二通信链路的至少一个节点的波束调谐指令，其使得至少一个节点调整旁瓣电平，或者以其它方式修改其波束，以减轻干扰；使用所述数据处理硬件，指令所述节点中的至少一个节点执行干扰评估；使用所述数据处理硬件，限制在所述第一通信链路和所述第二通信链路上的重叠服务周期的调度；或使用所述数据处理硬件，改变所述第一通信链路或所述第二通信链路的至少一个之上的频率信道。在一些示例中，该方法包括使用数据处理硬件，识别相对于第一节点在第一通信链路上引起干扰的第三节点，并且在数据处理硬件处从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点和第三节点的位置和波束历史节点。波束形成历史可以指示由第一节点和第三节点使用的波束矢量。

该方法还可以包括，使用数据处理硬件基于第一和第三节点位置和波束形成历史来确定第一节点的波束调谐指令，并将波束调谐指令发送到第一节点。当由第一节点接收时，波束调谐指令可以使第一节点调整旁瓣电平，或者以其它方式修改其波束(例如通过在干扰方向上引导零点)，以减轻第一通信链路或者第二通信链路(在调整发送器旁瓣的情况下)上的干扰。网络的每个节点可以包括被配置为促进与网络的一个或多个其它节点的通信的介质访问控制层，以及与相关联的介质访问控制层通信的、并且被配置为促进与数据处理硬件的通信的应用软件层。

本公开的另一方面提供了一种用于在IEEE 802.11ad网络中操作回程优化波束形成的网络系统。该系统包括在网格网络外部的数据处理硬件和与数据处理硬件通信的存储器硬件。网格网络包括节点的网络，每个节点操作为发送和/或接收包含数据分组的定向波束。存储器硬件存储当在数据处理硬件上执行时使数据处理硬件执行操作的指令。操作包括：从数据处理硬件外部的网络接收至少第一节点连接；识别所述网络的第一节点和第二节点之间的开路的第一通信链路；确定第一推荐的波束矢量集以在与所述第二节点开始波束形成时约束所述第一节点的第一扫描范围；以及将所述第一推荐的波束矢量集发送到所述第一节点。该方面可以包括以下可选特征的一个或多个。网络包括节点网络，每个节点操作为发送和/或接收包含数据分组的定向波束。第一推荐的波束矢量集使得第一节点使用第一推荐的波束矢量集与第二节点执行波束形成训练以建立与第二节点的第一通信链路。

操作还可以包括从存储器硬件获得第一节点和第二节点的位置，以及基于相对于第一节点位置的第二节点位置确定推荐的第一波束矢量集。推荐的第一波束矢量集可以约束第一节点的第一扫描范围以加速与第二节点的波束形成对准。操作还可以包括从存储器硬件获得第一节点的位置和与第二通信链路相关联的第三节点和第四节点的位置，以及基于相对于第三节点位置和/或第四节点位置的第一节点位置确定推荐的第一波束矢量集。推荐的第一波束矢量集可以约束第一节点的第一扫描范围，以减轻对第三节点和第四节点之间的第二通信链路的干扰。操作还可以包括从存储器硬件获得第一节点的位置和与第二通信链路相关联的第三节点和第四节点的位置，基于相对于第三节点位置和/或第四节点位置的第一节点位置，确定推荐的第一波束矢量集，并且基于所述天线信息确定推荐的第一波束矢量集。天线信息可以包括天线阵列的位置、天线阵列的几何形状、天线阵列的定向或天线阵列的环境中的至少一个。

在一些实现方式中，第一节点通过以下来执行与第二节点的波束形成训练：执行由第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频；在所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时，接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束指示由所述第二节点在所述发起者发送器扇区级扫频期间接收的最优发起者波束矢量；向所述第二节点发送扇区扫频反馈，所述扇区扫频反馈指示在所述响应者发送器扇区级扫频期间由所述第一节点接收的最优响应者波束矢量；以及当从所述第二节点接收到扇区扫描应答时，使用所述第一节点处的最优发起者波束矢量和所述第二节点处的最优响应者波束矢量来建立所述第一通信链路。在一些示例中，第一节点或第二节点中的至少一个执行接收器扇区级扫频以确定最优接收波束矢量，而第一节点或第二节点中的另一个执行发起者发送器扇区级别扫描或响应者发送器扇区级扫频的相应的一个，所建立的第一通信链路基于与第一节点或第二节点中的至少一个相关联的最优接收波束矢量。

当第二节点连接到网络和数据处理硬件时，系统可以包括：从与数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点的位置；基于所述第一节点位置确定第二推荐的波束矢量集，以当所述第一节点发起与所述第二节点的波束形成时，约束所述第二节点的第二扫描范围；以及向所述第二节点发送所述第二推荐的波束矢量集，所述第二推荐的波束矢量集使所述第二节点执行以下的至少一个：由所述第二推荐的波束矢量集约束的所述响应者扇区级扫频；或在第一节点执行发起者发送器扇区级扫频时由第二波束矢量集约束的接收器扇区级扫频。当在第一节点和第二节点之间建立第一通信链路时，系统可以包括从第一节点或第二节点中的至少一个接收最优发起者波束矢量和最优响应者波束矢量；以及基于所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量，向所述第一节点和/或所述第二节点提供波束细化协议指令。当由第一节点和/或第二节点接收时，波束细化协议指令可以使波束细化协议过程在第一节点和第二节点之间执行以优化第一通信链路。

在一些示例中，操作包括：当在从网络间歇性断开连接之后重新发现第一节点时：从第一节点接收连接请求，其请求连接到与第二节点的先前建立的第一通信链路；从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置和波束历史；基于所述第一和第二节点的位置和波束形成历史来确定引导波束形成指令；以及将所述引导波束形成指令发送到所述第一节点和所述第二节点。波束形成历史可以指示与先前建立的第一通信链路相关联的最优初始发送和接收波束矢量以及最优响应发送和接收波束矢量。当由第一节点和第二节点接收时，引导波束形成指令使得第一节点和第二节点：使用由所述波束形成历史指明的最优发起者发送和接收波束矢量和最优响应者发送和接收波束矢量来重新建立第一通信链路，而不在所述第一节点和所述第二节点之间执行扇区级扫频过程；以及执行波束细化协议过程以优化所述重新建立的第一通信链路。

在一些实施方式中，操作包括：当第一通信链路与未被调度用于数据传输的次要路由相关联时，指令第一节点和第二节点周期性地执行波束跟踪过程以在不使用时维持所述第一通信链路。操作还可以包括识别网络的第三节点和第二节点之间的第二通信链路。当第一通信链路和第二通信链路在干扰阈值之外时，系统可以包括确定第一通信链路和第二通信链路将不会彼此干扰，调度在所述第一通信链路和所述第二通信链路之上的重叠的服务周期，而不指令与所述第一和第二通信链路相关联的任何节点进行干扰评估。

在一些示例中，操作包括：当第一通信链路和第二通信链路在干扰阈值内时，确定第一通信链路和第二通信链路之间的干扰倾向。操作还可以包括以下之一：确定用于第一通信链路或第二通信链路的节点中的至少一个的波束调谐指令，其使得至少一个节点调整旁瓣电平以减轻干扰倾向；指令所述节点中的至少一个执行干扰评估；限制在所述第一通信链路和所述第二通信链路上的重叠服务周期的调度；或改变在第一通信链路或第二通信链路中的至少一个上的频率信道。

操作可以进一步包括，识别相对于第一节点在第一通信链路上引起干扰的第三节点，并从存储器硬件获得第一节点和第三节点的位置和波束历史。波束形成历史可以指示由第一节点和第三节点使用的波束矢量。操作还可以包括，基于第一和第三节点位置和波束形成历史确定用于第一节点的波束调谐指令，并将波束调谐指令发送到第一节点，当由第一节点接收时，波束调谐指令使得第一节点调整旁瓣电平或以其它方式修改其波束，以减轻第一通信链路上的干扰。网络的每个节点可以包括被配置为促进与网络的一个或多个其它节点的通信的介质访问控制层，以及与相关联的介质访问控制层通信的、并且被配置为促进与数据处理硬件的通信的应用软件层。

在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个实现方式的细节。从说明书和附图以及从权利要求书中，其它方面、特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1A和1B是示例性网络系统的示意图。

图2是示例性网络系统的示意图，该系统包括网络和向网络中的一个或多个节点提供波束形成信息的基于云的控制器。

图3是与基于云的控制器通信的示例性节点的示例组件的示意图；

图4A是向连接到网络的第一节点和第二节点提供波束形成信息的控制器的示意图。

图4B是第一节点在发送扇区级扫频期间使用受限发起者发送扫描范围发送发起者定向波束的示意图。

图4C是第二节点在响应者发送器扇区级扫频期间使用受限响应者发送扫描范围来发送响应者定向波束的示意图。

图4D是控制器指示第一节点和第二节点执行波束细化协议过程以优化通信链路的示意图。

图4E是第一节点向控制器发送连接请求以重新建立与第一节点相关联的通信链路的示意图。

图4F是控制器指示第一节点和第二节点执行波束形成引导过程以重新建立通信链路的示意图。

图5是调度用于在第一通信链路和第二通信链路上的数据转移的重叠服务时段的控制器的示意图。

图6A是控制器将波束调谐指令发送到第一节点以减轻干扰电平的示意图。

图6B是第一节点发射减少的旁瓣以减轻干扰电平的示意图。

图7是当新节点被引入到网格网络时由控制器执行的示例操作的示意图。

图8是示例计算装置的示意图。

各个附图中相似的附图标记指示相似的元件。

具体实施方式

如图1A和1B所示，在一些实现方式中，网络系统10包括与一个或多个住宅网络200和远程系统140通信的提供商网络100。远程系统140可以是具有包括计算资源(例如，数据处理硬件)142和/或存储资源(例如，存储器硬件)144的可扩展/弹性资源。

提供商网络100可以包括来自中心局(CO)20(或光线路终端(OLT)) 的光网络100(例如，无源光网络(PON)或能够千兆比特的PON(GPON))。光纤到户(FTTH)是在光纤网络100之上通过光纤12、12a-n将通信信号从中心局(CO)20递送到与用户30(也称为客户)的客户端32(或结构)相关联的住宅网络200。无源光网络(PON)100是点对多点网络架构，其使用光分路器40来使得单个光纤馈线12能够服务多个用户30a-30n(例如 16-128)。尽管关于无源光网络描述了光网络100，但是也可以使用有源光网络(AON)。

光网络100提供光纤12，用于将来自包括光线路终端(OLT)50(例如，光发送器/接收器或收发器)50的CO 20的数据的分组80发送到多个网络接口终端(NIT))60。在一些示例中，NIT 60包括光网络单元/终端(ONT) 60。CO 20从内容源22接收数据，诸如视频媒体分布22a、因特网数据22b 和语音数据22c，其可以作为数据的分组80被传送到终端用户30。每个NIT 60可以包括用于从CO 20发送和接收数据分组80的光发送器/接收器(即，收发器)。NIT60可以是将光纤光信号转换为电信号以用于在铜线(例如以太网线)之上通信的介质转换器。在一些示例中，光网络100包括多个光发送器/接收器或收发器系统50、60。一个光纤12从CO 20发送到远程节点 70，其中信号被拆分并经由光纤12、12a-12n被分配到许多(例如，16、205 个或更多个)不同的NIT 60a-60n。多个远程节点70可以拆分信号。在一些实现方式中，诸如110VAC电线(或来自通常可用的有线电视9CATV)电源线的电力线112路由光纤12并提供电力。

该示例通过将服务提供商的设备使用的电信号转换到光网络100所使用的光纤信号/从光网络100使用的光纤信号转换服务提供商的设备使用的电信号，来示出OLT 50作为光网络100的端点。此外，OLT 50协调在用户端 30处的转换装置之间的多路复用。OLT 50通过馈线光纤12发送光纤信号，并且该信号由远程节点70接收，该远程节点70解复用该信号并将其分配给多个用户30。

NIT 60在用户端将路由从OLT 50接收(在无源光网络100之上)的数据的分组80的光信号转换为电信号，并且为与终端用户30相关联的住宅网络200提供层2介质访问控制功能。因此，NIT 60用作介质转换器，将光信号转换为电信号，例如以太网信号。

在一些实现方式中，住宅网络200是包括节点300的基于网格的网络(例如，沿着一个或多个无线通信链路330引导数据的分组80的路由器)的毫米波网格网络。网格网络200可以包括个域网(PAN)、局域网(LAN)、校园网(CAN)或城域网(MAN)。节点300可以使用IEEE802.11ad(以下称为“802.11ad”)技术彼此无线地通信以在通信链路330之上的多跳(hop)中传送数据的分组80。因此，网格网络200的节点300促进将来自源210(图 2)的数据分组80传送到与用户30相关联的目的地220(例如，电子装置)。节点300可以配备有多个互联网协议(IP)接口。在一些实施方式中，NIT 60 与节点300之一集成为住宅网络200的单个光网络-住宅网关装置。节点300 可以经由802.11ad技术通过连接的(例如，建立的)通信链路330相互无线地通信以在整个网格网络200中提供Wi-Fi。因此，节点300用作路由器以在多跳之上从源210向位于有限的区域32(例如，房屋、办公楼等)内的装置220提供数据分组80。

在一些实施方式中，网格网络200是促进在诸如用户30的家庭、学校、办公室的有限区域32内的电子装置220之间的通信和互操作性的局域网 (LAN)(例如，家庭区域网络(HAN))。电子装置220可以是TV盒220a、存储盒220b、平板电脑220c、互联网协议语音(VoIP)装置220d、电话或智能电话220e、计算机220f(或膝上型计算机、便携式电子装置)等，其中的每一个可以经由Wi-Fi连接或具有到一个或多个节点300的有线连接202。

IEEE 802.11标准(以下称为“802.11s”)支持具有与广播信道环境相关联的可互操作介质访问控制(MAC)和物理(PHY)层的节点的多跳网格拓扑，例如802.11a/b/g/n/ac。使用802.11技术的节点各自以站模式(例如，STA) 操作，并且通过利用信道环境的广播性质来竞争对资源的接入。然而，使用 802.11ad技术的节点不包括广播性质，并且与位于网络100内的接入点(AP) 或个人基本服务集(PBSS)控制点(PCP)通信以协调对介质的接入。AP/PCP 用作监管器以通知每个STA与AP/PCP或与其它STA通信的机会。因此，实现802.11ad标准的无线芯片组由于其可互操作的MAC/PHY层306(图3) 通过定向波束提供信道环境而不支持多跳网格拓扑。因此，用于使用802.11ad 技术的节点300的MAC/PHY层306不直接与位于网络200内的AP/PCP通信来协调节点300之间的无线通信。相反，AP/PCP的功能驻留在远程系统 140内，以促进通过多跳毫米波网格拓扑的分组80的形成、管理和路由。

实现802.11ad标准的互补金属氧化物半导体(CMOS)无线芯片组被设计为关注短程移动通信。对短距离通信的这种关注最终塑造了包括用于在执行波束形成操作时由CMOS无线芯片组采用的波束形成码本370(图3)的协议、算法、存储空间的固件的设计。例如，使用802.11ad技术的节点300 包括用于覆盖天线阵列308(图3)整个扫描范围(例如，发送扫描范围372 (图3)和/或接收扫描范围374(图3))的短距离通信的波束形成配置370，因为节点300的定向和其它节点300的位置不是先验已知的。但是，对于长距离通信所需要的较大的天线阵列，需要被扫描以覆盖相同的扫描范围的波束的数量增加，导致在两个节点300之间建立长距离通信链路330所需的波束形成操作和波束形成训练中的管理成本的增加。结果，使用802.11ad技术的节点300配备有为波束形成配置370分配的协议、算法和存储器空间，该波束形成配置370不适合在需要长距离固定通信的高带宽回程应用中使用。

在一些实现方式中，网格网络200的节点300通过提供商网络100或其它通信与远程系统140建立节点连接310。在一些示例中，远程系统140基于网格网络200的条件通过网格网络200执行管理业务(例如，数据分组80) 的端到端路由的端到端路由的控制器800。例如，控制器800可以通过网格网络200识别用于路由数据分组80的一个或多个路由201、202(图2)，沿着识别的路由201、202识别节点对300之间的一个或多个通信链路330，并确定在与另一节点形成远程通信链路330时使用的节点300中的一个或多个的波束形成(BF)信息34，保持远程通信链路330和/或减轻远程通信链路 330上的网络干扰电平。使用节点连接310，控制器800动态地向一个或多个节点300提供BF信息34，以更新或修改与其相关联的配置370，以执行由控制器800安排的远程波束形成操作。

如图2所示，在一些实施方式中，在远程系统140(例如云)上执行的控制器800从远程系统140外部的网络200(例如，多跳毫米波网格网络) 接收一个或多个节点连接310。网络200包括节点300(N1-N4)的网络，每个节点操作为发送和/或接收包含数据分组80的定向波束。节点300包括 IEEE 802.11ad无线芯片组并且以STA模式操作。网络200不包括与节点300 通信的AP/PCP以通知节点300何时相互通信。相反，AP/PCP功能驻留于在远程系统140(例如，云环境)上执行的控制器800内，以使得控制器800 能够识别网络200内的一个或多个路由201、202以用于从源210提供数据分组80到目的地220。控制器800可以识别网格网络200内的其它路由(未示出)，用于将来自其它源210(未示出)的数据分组80提供给其它目的地 220(未示出)。控制器800还标识沿着每个路由201、202在节点300的通信对之间的一个或多个通信链路330。控制器800可以使用一些节点300以用于点对多点通信，并且因此，网络200的节点300的一个或多个可以与两个或多个通信链路330相关联。在一些实现方式中，每个通信链路330是远程通信链路，并且每个节点300是静态的。源210可以包括发起节点300或者可以包括NIT 60(图1A-1B)，并且目的地220可以包括数据分组80的端接收方电子装置220a-n。目的地220还可以对应于沿着所标识的路由201、 202的终止节点300。

图2示出了控制器800识别包括源S210、第一节点N1 300、第二节点 N2 300和目的地D 220的第一路由201。控制器800还识别包括源S210、第三节点N3 300、第四节点N4 300和目的地D220的第二路由202。在一些示例中，控制器800将第一路由201标识为主要通信路由，以促进源S210和目的地D220之间的大部分数据传输。控制器800还可以在需要时将第二路由202识别为用于源S210和目的地D220之间的零散的和/或短期数据传输调度的次要通信路由。

控制器800利用节点连接310向节点N1-N4提供BF信息34并从节点 300接收节点信息36。控制器800可以将接收的节点信息36存储在与控制器800相关联的存储器硬件144中。在一些实施方式中，控制器800从存储器硬件144获得(例如，取回)与一个或多个节点300相关联的存储的节点信息36，以确定提供给一个或多个节点300的BF信息34。例如，当控制器800识别第一节点N1 300和第二节点N2 300之间的开路的第一通信链路 330、330a(由虚线表示)时，提供给第一节点N1 300的BF信息34可以指定受限的发送扫描范围373(图4B)，并指示第一节点N1 300使用受限的发送扫描范围373执行发送扇区级扫频(SLS)过程以关闭/建立与第二节点 N2的第一通信链路330。类似地，提供给第二节点N2的BF信息34可以指定受限接收扫描范围375(图4C)，并指示第二节点N2 300使用受限接收扫描范围375执行接收SLS过程以发现在发送SLS期间从第一节点N2 300发送的一个或多个定向波束。

参考图3，在一些实现方式中，每个节点300包括软件应用层302(例如，主机)、存储器硬件304和可互操作的MAC/PHY层306。MAC/PHY层 306可以包括两个层，每一个层与MAC层或PHY层的相应的一个相关联。驱动器、存储器硬件304和MAC/PHY层306可以驻留在使用802.11ad技术的Wi-Fi芯片组上。软件应用层302(以下称为“应用层”)促进经由节点连接310的无线节点到控制器通信，以使得控制器800能够发送BF信息34 到关联节点300并且从关联节点300接收节点信息36。

控制器800确定BF信息34并将BF信息34发送到相关联节点300的应用层302。BF信息34可包括推荐的波束矢量集342、波束细化协议(BRP) 指令344、引导BF指令346和/或波束调谐指令348的一个或多个。在一些示例中，控制器800确定推荐的波束矢量集342，以在执行发送和/或接收 SLS时限制相关联节点300的发送和/或接收扫描范围。

当节点300在STA模式下操作时，应用层302将从控制器800接收的 BF信息34转发到MAC/PHY层306和/或存储器硬件304。例如，通信路径 320可以将BF信息34从应用层302提供到MAC/PHY层306。MAC/PHY 层306促进节点到节点通信，以使得相关联的节点300能够基于从控制器800 接收的BF信息34执行波束形成以及波束训练过程，以建立和/或维持与一个或多个其它节点300的(一个或多个)远程通信链路330。当建立通信链路330时，控制器800可以在通信链路330之上调度数据传送。MAC/PHY 层306包括一个或多个天线308、308a-b，将定向波束380(图4B)发送到一个或多个指定节点和/或从一个或多个其它节点接收定向波束390(图4C)。在一些示例中，MAC/PHY层306包括两个或多个天线308a、308b的天线阵列308以形成定向波束。MAC/PHY层306可以使用来自控制器800的推荐的波束矢量集342，34以用于与接收节点执行BF训练，以确定建立与接收节点的通信链路330的最优发送波束矢量382(图4B)。在一些示例中， MAC/PHY层306可以使用来自控制器800的BRP指令344，34以用于与其它节点300执行BRP过程，以优化其间建立的通信链路330。

在一些示例中，应用层302和/或MAC/PHY层306更新/修改存储在相关联节点300的存储器硬件304中的BF配置370。BF配置370可以包括波束形成码本(例如，BF码本)、算法、协议和控制消息，其用于短距离通信。例如，BF配置370可以包括但不限于，发送SLS扫描范围372、接收SLS 扫描范围374、天线相位权重376和/或天线振幅权重378。在一些示例中，从控制器800接收的推荐的波束矢量集342通过约束发送SLS扫描范围372 来更新BF配置370，从而使得MAC/PHY层306基于推荐的波束矢量集342 在受限扫描范围373上执行发送器SLS。

在一些实施方式中，MAC/PHY层306经由通信路径320将节点信息36 转发到应用层302，并且应用层302经由节点连接310向控制器800提供节点信息36。控制器800可以将节点信息36存储在存储器硬件144中，并且在将来的操作期间使用节点信息36来确定BF信息34。节点信息36可以包括但不限于，位置信息362、天线信息364、BF历史366和/或连接请求368。在一些示例中，位置信息362指示关联节点300在网络200中的位置。附加地或者可替换地，位置信息362可以指示其与每个节点共享通信链路330的位置和/或在节点300的邻近中的其它节点的位置。天线信息364可以包括阵列BF历史366可以包括与节点300相关联的每个天线(例如，天线阵列) 308的阵列几何、位置、定向和/或环境。BF历史366可以包括由节点300 在接收/发送SLS过程期间获得的并且用于建立通信链路330的最优发送波束矢量382和/或最优接收波束矢量392(图4C)。BF历史366还可以包括由节点300执行的用于优化与另一节点的通信链路330的BRP过程。此外， BF历史366可以指示节点300 用于在通信链路330之上通信的天线相位和/ 或幅度权重。连接请求368对应于请求与其它节点300连接的一个或多个先前建立的通信链路330的相关联节点300。

每个节点300的控制器800和/或应用层302可以就存在什么时段以及哪些节点300(以STA模式操作)在适当时段期间被给予分配以用于无线通信而言，构造信标间隔。此外，每个节点300的控制器800和/或软件应用层 302通过选择适当的信道、减轻干扰和/或提供网格网络200之上的无线电资源利用的时间和空间管理，来为所识别的路由201、202提供频谱管理。另一方面，每个节点300的MAC/PHY层306可以负责链路自适应，包括基于信道条件适配所使用的调制结构(MCS)和波束跟踪。此外，每个节点300 的MAC/PHY层306可以当相关联的节点300在由控制器800分配的特定时段期间与其它节点300竞争接入网络200时，实现基于竞争的接入周期 (CBAP)过程。因此，控制器800和应用层302基于网络条件优化业务的端到端路由，而MAC/PHY层306基于改变的信道条件快速地适配通信链路 330，而没有将这些功能集中在控制器800处引起的延迟。

参考图4A，示意图400a示出了控制器800识别第一节点(节点A)300a 和第二节点(节点B)300b之间的开路的第一通信链路330a。虚线指示第一通信链路330a开路，并且因此未建立。图4A还示出了在第一节点300a 附近的第三节点(节点C)300c。控制器800可以指示第一节点300a与第二节点300b发起波束形成以建立/关闭第一通信链路330a。控制器800确定第一推荐的波束矢量集342，342a以当发起与第二节点300b的波束形成时，约束第一节点300a的发送扫描范围372(例如，由配置370指定)。附加地或者可替换地，控制器800可以确定第二推荐的波束矢量集342，342b以当第一节点300a发起与第二节点300b的波束形成时，约束第二节点300b的接收扫描范围374。此后，控制器800经由第一节点连接310a将第一推荐的波束矢量集342a发送到第一节点300a，并经由第二节点连接310b将第二推荐的波束矢量集342b发送到第二节点300b。

在一些示例中，控制器800从存储器硬件144获得第一节点300a和第二节点300b的位置(例如，位置信息362)，并且基于相对于第一节点300a 位置的第二节点300b位置确定第一推荐的波束矢量集342a。这里，第一推荐的波束矢量集342a操作为约束第一节点300a的发送SLS(T-SLS)扫描范围372(图4B)，以加速与第二节点300b的BF对准。附加地或者可替换地，在一些场景中，控制器800从存储器硬件144获得第一节点300a和第三节点300b的位置(例如，位置信息362)，并且基于相对于第三节点300c 位置的第一节点300a的位置确定第一推荐的波束矢量集342a。这里，第一推荐的波束矢量集342a可操作为约束第一节点300a的T-SLS扫描范围372，以减轻对第三节点300c的干扰。控制器800还可以从存储器存储硬件144 获得与第一节点300a的天线阵列308相关联的天线信息364，并且基于天线信息364确定第一推荐的波束矢量集342a。

如图4B所示，由第一节点300a接收的第一推荐波束矢量组342a使得第一节点300a使用第一推荐波束矢量组342a与第二节点300b执行BF训练。具体地，图4B示出了第一节点300b通过执行由第一推荐波束矢量组342a 约束的发起者T-SLS来执行与第二节点300b的BF训练。例如，由第一节点 300a的配置370指定的发起者T-SLS扫描范围372被第一推荐的波束矢量集342a约束，以在受限扫描范围373之上提供发起者定向波束380。受限扫描范围373不干扰第三节点300c，并且还更擅长向第二节点300b的位置提供发起者定向波束380，以确定由第二节点300b在发起者T-SLS期间接收的最优发起者波束矢量382。在一些示例中，第二节点300b在发起者T-SLS 期间执行接收器SLS(R-SLS)，以从第一节点300a捕捉一个或多个发起者定向波束380。在一些场景中，由第二节点300b接收的第二推荐的波束矢量集342b可操作为约束由第二节点300b执行的R-SLS，以提供使第二节点 300b能够基于第一节点300a的位置从第一节点300a监听发起者定向波束的受限扫描范围380。

参考图4C，由第二节点300b接收的第二推荐的波束矢量集342b使第二节点300b在第二节点在发起者T-SLS期间执行R-SLS之后执行响应者 T-SLS。例如，由第二节点300b的配置370指定的响应者T-SLS扫描范围 374受第二推荐波束矢量组342b的限制，以在限制扫描范围375上提供响应者定向波束390，该限制扫描范围375定向到第一节点300b的位置。此后，第一节点300a接收响应者定向波束390中的一个或多个，其指示在发起者 T-SLS期间由第二节点300b接收的最优起始波束矢量382(图4B)。响应于从第二节点300b接收到一个或多个响应者定向波束390，第一节点300a可以向第二节点300b发送扇区扫频反馈，指示当行响应者T–SLS时由第二节点300b使用的最优响应者波束矢量392，并且当第一节点300a从第二节点 300b接收扇区扫频应答时，使用最优发起者波束矢量382和最优响应者波束矢量392来建立第一通信链路330a。在一些示例中，第一节点执行RLS，而第二节点300b执行响应者T-SLS，并且响应者重复其T-SLS以考虑/允许发起者进行其R-SLS。在一些实现方式中，发起者T-SLS包括关于其将在响应者进行其T-SLS时进行R-SLS的信息以通知响应者需要其T-SLS的多少次重复。这里，第一推荐的波束矢量集342a可以约束与第一节点300a相关联的R-SLS的扫描范围。

在一些实施方式中，第一节点300a和第二节点300b各自执行R-SLS并确定用于从第一节点300a或第二节点300b中的另一个接收定向波束380、 390的相关联的最优接收波束矢量。可以使用与第一节点300a相关联的最优接收波束矢量、与第二节点300b相关联的最优接收波束矢量、最优起始波束矢量382或最优响应波束矢量392中的至少一个来建立第一通信链路330a。

在一些实现方式中，当在第一节点300a和第二节点300b之间建立第一通信链路330a时，控制器800经由(一个或多个)节点连接310a、310b从节点300a、300b中的一个或两者接收包括最优响应者波束矢量392和最优起始波束矢量382的BF历史信息366，36。参考图4D，在一些实施方式中，控制器800基于最优响应者波束矢量392和最优发起者波束矢量382向第一节点300a和/或第二节点300b提供BRP指令344，344a-b。BRP指令344 在当由第一节点300a和/或第二节点300b接收时使得在第一节点300a和第二节点300b之间执行BRP过程，以优化第一通信链路330a。

参考图4E，在一些实现方式中，第一节点300a在间歇断开之后重新连接到网络200。结果，第一节点300a和第二节点300b之间的第一通信链路 330a丢失。当第一节点300a被重新发现时，控制器800从第一节点300a接收连接请求368，368a，其请求连接到与第二节点300b的先前建立的第一通信链路330a。在一些示例中，控制器800从存储器硬件144获得第一节点 300a和第二节点300b的BF历史366。BF历史366可以包括与第一通信链路330a相关联的最优发起者和响应者波束矢量382、392。控制器800还从存储器硬件144获得包括第一节点300a位置和第二节点300b位置的位置信息362。使用位置信息362和BF历史366，图4F示出了控制器800确定并经由节点连接310a、310b将引导BF指令346a、346b发送到节点300a、300b，以用于重建第一通信链路330a，而不需要第一节点300a和第二节点300b执行以上图4A-4C列出的BF训练过程。具体地，当第一节点300a和第二节点300b接收引导BF指令346a、346b时，第一节点300a和第二节点300b 使用由BF历史366指定的最优发起者和响应者波束矢量382、392(以及/ 或与节点300a、300b相关联的最优接收波束矢量)来重新建立第一通信链路330a，并且随后执行BRP过程以优化重新建立的第一通信链路330a，而不执行T-SLS过程或R-SLS过程。在一些实现方式中，当第一通信链路330a 与不被调度用于数据传输的次级路由相关联时，控制器800提供BF信息34，其指示第一节点300a和第二节点300b周期性地执行波束跟踪过程，以维持不使用时的第一通信链路330a，以在需要链路330a的情况下提供鲁棒性。

参考图5，在一些实现方式中，控制器800识别第一节点300a和第二节点300b之间的第一通信链路330a和第三节点300c和第四节点300d之间的第二通信链路330b。为了允许沿着第一和第二通信链路330a、330b在相同频率信道上的重叠或并发服务周期，控制器800必须确保链路330a、330b 不会彼此干扰。虽然控制器800可以指示节点300a-d进行干扰评估测试以测量其环境内的干扰，但是控制器800可以使用节点300的已知位置来确定链路330a、330b是否容易相互干扰。换句话说，当控制器800确定与相应通信链路330a、330b相关联的两个节点300a、300c位于彼此远离足够远时，控制器800获得两个节点300a，300c将不会彼此干扰的确定性。在一些示例中，当相对于第三节点300c位置的第一节点300a的位置在干扰阈值530 之外时，控制器800确定第一通信链路330a和第二通信链路330b将不会彼此干扰，因此允许调度在第一通信链路330a和第二通信链路330b上的重叠服务周期，而不需要节点300执行干扰评估测试。在这些场景下，控制器800 将调度信息534，534a-d发送到指定服务周期的相应节点300a-d，其中节点 300a-d操作为沿着相关联的通信链路330a、330b发送或接收数据分组80a， 80b。

另一方面，如果相对于第三节点300c位置的第一节点300a位置在干扰阈值530内，则控制器800可以要求节点300a，300c进行干扰评估测试，或者可以决定不允许在同一频道上的用于数据传输的重叠服务周期。控制器 800还可以向波束传输中的至少一个节点300发送波束调谐指令348，以通过零陷或调整在波束发送期间从至少一个节点300发送的旁瓣电平来减轻干扰。这里，波束调谐指令348动态地调整由节点300中的至少一个使用的天线相位权重376和/或天线振幅权重378，或者可以提供一组波束形成矢量以由节点300中的至少一个采用，该节点300的所有都具有用于第二链路的期望的干扰特性。

参考图6A和6B，在一些实施方式中，控制器800识别第一节点300a 和第二节点300b之间的第一通信链路330a和第三节点300c和第四节点300d 之间的第二通信链路330b。图6A示出了当在第一通信链路330a上与第二节点300b通信时从第一节点300a的第一定向波束发送发射的旁瓣电平331， 331a，以及当在第二通信链路330b上与第四节点300d通信时从第三节点 300c的第二定向波束发送发射的旁瓣电平331，331b。当第一节点300a的旁瓣电平331a与第二节点300b的旁瓣电平331b重叠时，控制器800识别干扰332。控制器800可以基于报告干扰332的第一节点300a和/或第三节点300c来识别干扰332。在一些示例中，控制器800基于从存储器硬件144 所获得的与节点300a、300c相关联的BF历史366来识别干扰332。在这些示例中，BF历史366指示当通过其相关联的通信链路330a、330b进行通信时，第一节点300a和第三节点300c使用的波束矢量。附加地或者可替换地，控制器800可以基于从存储器硬件144获得的与节点300a、300c相关联的位置信息362结合由存储在节点的存储器硬件304上的波束形成配置370指定的天线相位权重366和/或天线振幅权重378 来识别干扰332。

在识别第一节点300a和第三节点300c之间的干扰332时，控制器800 从存储器硬件144获得第一节点300a和第三节点300b的位置和波束历史，并基于第一和第三节点位置和BF历史来确定用于第一节点300a的波束调谐指令348。图6A示出了控制器800经由第一节点连接310a将波束调谐指令 348发送到第一节点300a。图6B示出由第一节点300a接收的波束调谐指令 348，使得第一节点300a发送不再与第三节点300c的旁瓣电平331b重叠或干扰的减少的旁瓣电平333，333a。波束调谐指令348可以使得第一节点300a 调整天线相位权重376和/或天线振幅权重378以发送减小的旁瓣电平333a。因此，控制器800使用波束调谐指令348来减轻一个或多个通信链路330a、 330b上的干扰电平。控制器800可附加或替代地确定用于第三节点300c的波束调谐指令348，以通过减少与第三节点300c相关联的旁瓣电平331b来减轻干扰332。

图7是示出当第二节点300b是被引入网络200但是从网络200和控制器800断开的新节点时由网络系统10的控制器800执行的示例操作的图 700。可以参考图4A-4D描述当第二节点300b与控制器800断开(例如，第二节点连接310b不存在)时的示意图。垂直y轴表示从顶部到底部增加的时间。控制器800指示第一节点300a与第二节点300b发起波束形成以发现第二节点300b并建立/关闭第一通信链路330a。如果第二节点的位置是已知的，则控制器800基于第二节点300b的相对位置来确定第一推荐的波束矢量集342a以约束发送扫描范围372(例如，由配置370指定)。在时间1处，控制器800将第一推荐的波束矢量集342a发送到第一节点300a，并且在时间2处，第一节点300a通过使用第一推荐波束矢量组342a执行T-SLS(例如，TXSS)来执行与第二节点300b的波束形成训练。因此，T-SLS在受限发送扫描范围373(图4B)内发送发送器定向波束380。时间2对应于T-SLS (例如，TXSS)执行时的时间范围。此外，在此时间期间，节点300b可以执行接收器扇区扫频，以扫频RX码本。在时间3处，发现节点300a并尝试被节点300a发现的第二节点300b使用由与第二节点300b相关联的配置370指定的响应者T-SLS扫描范围374来执行响应者T-SLS(例如，TXSS)。响应者T-SLS扫描范围374可以基于在由第二节点300b执行以发现节点 300a的R-SLS期间使用的最优波束来适配。这里，第一节点300a接收一个或多个响应者定向波束390，而第二节点300b执行响应者T-SLS(例如， TXSS)。节点300a可以在它的发起者T-SLS(例如，TXSS)传输中指示其将监听来自其它节点的任何响应者T-SLS(例如，TXSS)传输的时间段。在应答器T-SLS(例如，TXSS)期间在节点300a处接收到的响应者定向波束 390指示在时间2处的发起者T-SLS(例如，TXSS)期间由第二节点300b 接收的最优发起者波束矢量382。时间3对应于响应者T-SLS(例如，TXSS) 执行时的时间范围。在时间4处，第一节点300a向第二节点300b发送扇区扫频反馈，其指示在响应者T-SLS(例如，TXSS)在时间3处期间由第一节点300a接收的最优响应波束矢量392。在时间5处，当第二节点300b从第一节点300a接收扇区扫频反馈，第二节点300b向第一节点300a发送扇区扫频应答(ACK)。在时间6处，第一节点300a使用最优发起者波束矢量 382建立第一通信链路330a，并且在时间7处，第二节点300b使用最优响应者波束矢量392建立第一通信链路330a。在时间8处，第一节点300a向控制器800报告第二节点300b的发现以及与现在建立的第一通信链路330a 相关联的BF历史346。控制器800现在可以向第一节点300a和/或第二节点 300b提供BF信息34，以用于优化和维护第一通信链路330a。

图8是可以用于实现本文档中描述的系统和方法的示例计算装置800的示意图。计算装置800旨在表示各种形式的数字计算机——诸如膝上型计算机、台式计算机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片服务器、大型机和其它适当的计算机。这里所示的组件、它们的连接和关系以及它们的功能仅仅意欲是示例性的，并且不意欲限制本文中描述的和/或要求保护的本发明的实现方式。

计算装置800包括处理器(例如，数据处理硬件)810、存储器硬件820、存储装置830、连接到存储器硬件820和高速扩展端口850的高速接口/控制器840、以及连接到低速总线870和存储装置830的低速接口/控制器860。组件810、820、830、840、850和860中的每一个使用各种总线互连，并且可以安装在公共主板上或以适当的其它方式。数据处理硬件810执行并且可以处理用于在计算装置800内执行的指令，包括存储在存储器硬件820或存储装置830中的指令，以在外部输入/输出上显示图形用户界面(GUI)的图形信息装置，例如耦接到高速接口840的显示器880。在其它实施方式中，可视情况使用多个处理器和/或多个总线以及多个存储器和各种类型的存储器。此外，可以连接多个计算装置800，其中每个装置提供部分的必要操作 (例如，作为服务器组、刀片服务器组或多处理器系统)。

存储器硬件820将信息非瞬时地存储在计算装置800内。存储器硬件820 可以是计算机可读介质、(一个或多个)易失性存储器单元或(一个或多个) 非易失性存储器单元。存储器硬件820可以是用于临时或永久地存储用于计算装置800使用的程序(例如，指令序列)或数据(例如，程序状态信息) 的物理装置。非易失性存储器的示例包括但不限于，闪速存储器和只读存储器(ROM)/可编程只读存储器(PROM)/可擦除可编程只读存储器(EPROM) /电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)(例如，通常用于固件，例如引导程序)。易失性存储器的示例包括但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、相变存储器 (PCM)以及磁盘或磁带。

存储装置830能够为计算装置800提供大容量存储。在一些实施方式中，存储装置830是计算机可读介质。在各种不同的实施方式中，存储装置830 可以是软盘装置、硬盘装置、光盘装置或磁带装置、闪速存储器或其它类似的固态存储装置或装置阵列，包括在存储区域网络中的装置或其它配置。在另外的实现方式中，计算机程序产品有形地实现在信息载体中。计算机程序产品包含当被执行时执行诸如上述那些的一个或多个方法的指令。信息载体是计算机或机器可读介质——诸如存储器硬件820、存储装置830或数据处理硬件810上的存储器。

高速控制器840管理计算装置800的带宽密集型操作，而低速控制器860 管理较低带宽密集型操作。这种职责分配仅仅是示例性的。在一些实施方式中，高速控制器840耦接到存储器硬件820、显示器880(例如，通过图形处理器或加速器)和到高速扩展端口850，该高速扩展端口850可以接受各种扩展卡(未示出)。在一些实现方式中，低速控制器860耦接到存储装置830和低速扩展端口870。低速扩展端口870可以包括各种通信端口(例如， USB、蓝牙、以太网、无线以太网)，该低速扩展端口870可以例如通过网络适配器耦接到一个或多个输入/输出装置——诸如键盘、指示装置、扫描仪或网络装置，例如交换机或路由器。

计算装置800可以作为在远程系统140上执行的控制器800，如图1A-1B 所示。例如，控制器800可以被实现为标准服务器800a或者在一组这样的服务器800a中多次作为膝上型计算机800b或作为机架式服务器系统800c 的一部分。

这里所描述的系统和技术的各种实现方式可以实现在数字电子和/或光学电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中。这些各种实现方式可以包括在可编程系统上可执行和/ 或可解释的一个或多个计算机程序中的实现方式，所述可编程系统包括至少一个可以是专用或通用的可编程处理器，其被耦接以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令并且将数据和指令发送到存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置。

这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以以高级过程和/或面向对象的编程语言、和/ 或以汇编/机器语言实现。如本文所使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指任何计算机程序产品、非瞬时性计算机可读介质、设备和 /或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD))，用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据，包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。

本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器进行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来进行功能。过程和逻辑流程还可以由专用逻辑电路来进行，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。适合于执行计算机程序的处理器包括，例如，通用和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于进行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置，例如磁盘、磁光盘或光盘，或者可操作地耦接以从该存储装置接收数据或向其传送数据或两者。然而，计算机不需要具有这样的装置。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，包括例如半导体存储器装置，例如EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，本公开的一个或多个方面可以在具有显示装置以及可选地键盘和指示装置，该显示装置例如CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)监控器或触摸屏的计算机上实现以用于向用户显示信息，并且该指示装置例如鼠标或轨迹球，用户可以通过该指示装置向计算机提供输入。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。另外，计算机可以通过向用户使用的装置发送文档和从用户使用的装置接收文档来与用户交互；例如，通过响应于从网页浏览器接收的请求，将网页发送到用户的客户端装置上的网页浏览器。

已经描述了多种实现方式。然而，应当理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，其它实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种波束形成方法，包括：

在数据处理硬件处从所述数据处理硬件外部的网络接收至少第一节点连接，所述网络包括网络节点，每个节点被配置为发送和/或接收包含数据分组的定向波束；

使用所述数据处理硬件识别所述网络的第一节点和第二节点之间的开路的第一通信链路；

使用所述数据处理硬件确定第一推荐的波束矢量集，以在与所述第二节点发起波束形成时约束所述第一节点的第一扫描范围；以及

从所述数据处理硬件向所述第一节点发送所述第一推荐的波束矢量集，所述第一推荐的波束矢量集使所述第一节点使用所述第一推荐的波束矢量集执行与所述第二节点的波束形成训练以与所述第二节点建立所述第一通信链路。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置；以及

基于相对于所述第一节点位置的所述第二节点位置确定所述第一推荐的波束矢量集，所述推荐的第一波束矢量集约束所述第一节点的第一扫描范围，以加速与第二节点的波束形成对准。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得第一节点的位置以及与第二通信链路相关联的第三节点和第四节点的位置；以及

基于相对于所述第三节点位置和/或所述第四节点位置的所述第一节点位置，确定所述第一推荐的波束矢量集，所述第一推荐的波束矢量集约束所述第一节点的所述第一扫描范围以减轻与所述第三节点和所述第四节点之间的所述第二通信链路的干扰。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得与所述第一节点的天线阵列相关联的天线信息，所述天线信息包括所述天线阵列的位置、所述天线阵列的几何形状、所述天线阵列的定向或所述天线阵列的环境中的至少一个；以及

基于所述天线信息确定所述第一推荐的波束矢量集。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点通过以下与所述第二节点执行波束形成训练：

执行由所述第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频；

在所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时从所述第二节点接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束指示在所述发起者发送器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量；

向所述第二节点发送扇区扫频反馈，所述扇区扫频反馈指示在所述响应者发送器扇区级扫频期间由所述第一节点接收的最优响应者波束矢量；以及

当从所述第二节点接收到扇区扫频应答时，使用所述第一节点处的所述最优发起者波束矢量和在所述第二节点处的所述最优响应者波束矢量建立所述第一通信链路。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一节点或所述第二节点的至少一个执行接收器扇区级扫频以确定最优接收波束矢量，而所述第一节点或所述第二节点的另一个执行所述发起者发送器扇区级扫频或所述响应者发送器扇区级扫频的相应的一个，所述建立的第一通信链路基于所述第一节点或所述第二节点的至少一个相关联的最优接收波束矢量。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括：

当所述第二节点连接到所述网络和所述数据处理硬件时：

在所述数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点的位置；

基于所述第一节点位置，使用所述数据处理硬件确定第二推荐的波束矢量集以约束当所述第一节点发起与所述第二节点的波束形成时所述第二节点的第二扫描范围；以及

从所述数据处理硬件向所述第二节点发送所述第二推荐的波束矢量集，所述第二推荐的波束矢量集使所述第二节点执行以下中的至少一个：

由所述第二推荐的波束矢量集约束的所述响应者 发送器扇区级扫频；或

在所述第一节点执行所述发起者发送器扇区级扫频时，由所述第二推荐的波束矢量集约束的接收器扇区级扫频。

8.根据权利要求5所述的方法，还包括：

当在所述第一节点和所述第二节点之间建立所述第一通信链路时：

在所述数据处理硬件处，从所述第一节点或所述第二节点中的至少一个接收所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量；以及

基于所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量向所述第一节点和/或所述第二节点提供波束细化协议指令，所述波束细化协议指令当由所述第一节点和/或所述第二节点接收时，使得波束细化协议过程在所述第一节点和所述第二节点之间执行以优化所述第一通信链路。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点通过以下与所述第二节点执行波束形成训练：

当所述第二节点包括未发现节点时：

当所述第二节点执行接收器扇区级扫频时，执行由所述第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频，当所述第一节点执行所述发起者发送器扇区级扫频时，所述第二节点确定与所述接收器扇区级扫频相关联的最优接收波束矢量；

当所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时，从所述第二节点接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束由波束矢量集使用所述最优接收波束矢量约束并且指示在所述发起者发送器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量和所述响应者定向波束；

当所述第一节点在所述响应者发送器扇区级扫频期间从所述第一节点捕捉响应者定向波束的一个或多个时，建立与所述第二节点的所述第一通信链路；以及

将所述第一通信链路在所述第一节点和所述第二节点之间建立通知所述数据处理硬件。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当在从所述网络间歇性断开连接之后重新发现所述第一节点时：

在所述数据处理硬件处，从所述第一节点接收连接请求，其请求连接到与所述第二节点先前建立的第一通信链路；

在所述数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置和波束形成历史，所述波束形成历史指示与所述先前建立的第一通信链路相关联的最优发起者发送和接收波束矢量和最优响应者发送和接收波束矢量；

基于所述第一节点和第二节点的位置和波束形成历史，使用所述数据处理硬件确定引导波束形成指令；以及

将所述引导波束形成指令发送到所述第一节点和所述第二节点，所述引导波束形成指令，当由所述第一节点和所述第二节点接收时，使得第一节点和所述第二节点进行：

使用由所述波束形成历史指明的最优发起者发送和接收波束矢量和所述最优响应者发送和接收波束矢量，重新建立所述第一通信链路，而不在所述第一节点和所述第二节点之间执行扇区级扫频过程；以及

执行波束细化协议过程以优化所述重新建立的第一通信链路。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括，当所述第一通信链路与未被调度用于数据传输的次要路由相关联时，使用所述数据处理硬件指令所述第一节点和所述第二节点周期性地执行波束跟踪过程以在不使用时维持所述第一通信链路。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用所述数据处理硬件识别所述网络的第三节点和第二节点之间的第二通信链路；

当所述第一通信链路和所述第二通信链路在干扰阈值之外时：

使用所述数据处理硬件，确定所述第一通信链路和所述第二通信链路将不会彼此干扰；以及

使用所述数据处理硬件，调度在所述第一通信链路和所述第二通信链路之上使用相同频率信道的重叠的服务周期，而不指令与所述第一和第二通信链路相关联的任何节点进行干扰评估。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

当所述第一通信链路和所述第二通信链路在所述干扰阈值内时，使用所述数据处理硬件，确定所述第一通信链路和所述第二通信链路之间的干扰的倾向；以及以下的一个：

使用所述数据处理硬件，确定所述第一通信链路或所述第二通信链路的节点的至少一个的波束调谐指令，其使得所述至少一个节点调整旁瓣电平以减轻干扰的倾向；

使用所述数据处理硬件，指令所述节点的至少一个执行干扰评估；

使用所述数据处理硬件，限制所述第一通信链路和所述第二通信链路之上的重叠服务周期的调度；

使用所述数据处理硬件，改变所述第一通信链路或所述第二通信链路的至少一个之上的频率信道。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：

使用所述数据处理硬件，识别相对于所述第一节点在所述第一通信链路之上引起干扰的第三节点；

在所述数据处理硬件处，从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第三节点的位置和波束形成历史，所述波束形成历史指示由所述第一节点和所述第三节点使用的波束矢量；

使用所述数据处理硬件，基于所述第一和第三节点位置和波束形成历史，确定所述第一节点的波束调谐指令；以及

从所述数据处理硬件向所述第一节点发送所述波束调谐指令，所述波束调谐指令当由所述第一节点接收时，使得所述第一节点调整旁瓣电平以减轻所述第一通信链路或所述第二通信链路之上的干扰。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络的每个节点包括：

介质访问控制层，被配置为促进与所述网络的一个或多个其它节点的通信；以及

应用软件层，与相关联的介质访问控制层通信并且被配置为促进与所述数据处理硬件的通信。

16.一种网络系统，包括：

数据处理硬件，在网络之外，所述网络包括节点的网络，每个节点操作为发送和/或接收包含数据的分组的定向波束；

与所述数据处理硬件通信的存储器硬件，所述存储器硬件存储当由所述数据处理硬件执行时使所述数据处理硬件进行操作的指令，所述操作包括：

从所述数据处理硬件之外的所述网络接收至少第一节点连接；

识别所述网络的第一节点和第二节点之间的开路的第一通信链路；

确定第一推荐的波束矢量集，以当发起与所述第二节点的波束形成时约束所述第一节点的第一扫描范围；以及

从所述数据处理硬件向所述第一节点发送所述第一推荐的波束矢量集，所述第一推荐的波束矢量集使所述第一节点使用所述第一推荐的波束矢量集与所述第二节点执行波束形成训练，以与所述第二节点建立所述第一通信链路。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置；以及

基于相对于所述第一节点位置的所述第二节点位置确定所述第一推荐的波束矢量集，所述第一推荐的波束矢量集约束所述第一节点的第一扫描范围，以加速与第二节点的波束形成对准。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点的位置和与第二通信链路相关联的第三节点和第四节点的位置；以及

基于相对于所述第三节点位置和/或所述第四节点位置的所述第一节点位置，确定所述第一推荐的波束矢量集，所述第一推荐的波束矢量集约束所述所述第一节点的第一扫描范围以减轻与所述第三节点和所述第四节点之间的所述第二通信链路的干扰。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得与所述第一节点的天线阵列相关联的天线信息，所述天线信息包括所述天线阵列的位置、所述天线阵列的几何形状、所述天线阵列的定向或所述天线阵列的环境中的至少一个；以及

基于所述天线信息确定所述第一推荐的波束矢量集。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一节点通过以下与所述第二节点执行波束形成训练：

执行由所述第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频；

当所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时，从所述第二节点接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束指示在所述发起者发送器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量；

向所述第二节点发送扇区扫频反馈，所述扇区扫频反馈指示在所述响应者发送器扇区级扫频期间由所述第一节点接收的最优响应者波束矢量；以及

当从所述第二节点接收到扇区扫频应答时，使用所述第一节点处的所述最优发起者波束矢量和所述第二节点处的最优响应者波束矢量，建立所述第一通信链路。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一节点或所述第二节点的至少一个执行接收器扇区级扫频以确定最优接收波束矢量，而所述第一节点或所述第二节点的另一个执行所述发起者发送器扇区级扫频或所述响应者发送器扇区级扫频的相应的一个，所述建立的第一通信链路基于与所述第一节点或所述第二节点的至少一个相关联的最优接收波束矢量。

22.根据权利要求20所述的系统，其中所述操作还包括：

当所述第二节点连接到所述网络和所述数据处理硬件时：

从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点的位置；

基于所述第一节点位置，确定第二推荐的波束矢量集，以当所述第一节点发起与所述第二节点的波束形成时，约束所述第二节点的第二扫描范围；以及

将所述第二推荐的波束矢量集从所述数据处理硬件发送到所述第二节点，所述第二推荐的波束矢量集使所述第二节点执行以下中的至少一个：

由所述第二推荐的波束矢量集约束的所述响应者 发送器扇区级扫频；或

在所述第一节点执行所述发起者发送器扇区级扫频时，由所述第二推荐的波束矢量集约束的接收器扇区级扫频。

23.根据权利要求20所述的系统，其中所述操作还包括：

当在所述第一节点和所述第二节点之间建立所述第一通信链路时：

从所述第一节点或所述第二节点的至少一个接收所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量；以及

基于所述最优发起者波束矢量和所述最优响应者波束矢量，向所述第一节点和/或所述第二节点提供波束细化协议指令，所述波束细化协议指令当由所述第一节点和/或所述第二节点接收时，使得波束细化协议过程在所述第一节点和所述第二节点之间执行以优化所述第一通信链路。

24.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一节点通过以下与所述第二节点执行波束形成训练：

当所述第二节点包括未发现节点时：

当所述第二节点执行接收器扇区级扫频时，执行由所述第一推荐的波束矢量集约束的发起者发送器扇区级扫频，所述第二节点确定与所述接收器扇区级扫频相关联的最优接收波束矢量，而所述第一节点执行所述发起者发送器扇区级扫频；

当所述第二节点执行响应者发送器扇区级扫频时，从所述第二节点接收一个或多个响应者定向波束，所述接收的响应者定向波束由波束矢量集使用所述最优接收波束矢量约束并且指示在所述发起者发送器扇区级扫频期间由所述第二节点接收的最优发起者波束矢量和所述响应者定向波束；

当所述第一节点在所述响应者发送器扇区级扫频期间从所述第一节点捕捉响应者定向波束的一个或多个时，建立与所述第二节点的所述第一通信链路；以及

将所述第一通信链路在所述第一节点和所述第二节点之间建立通知给所述数据处理硬件。

25.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

当在从所述网络间歇性断开连接之后重新发现所述第一节点时：

从所述第一节点接收连接请求，其请求连接到与所述第二节点先前建立的第一通信链路；

从与所述数据处理硬件通信的存储器硬件获得所述第一节点和所述第二节点的位置和波束形成历史，所述波束形成历史指示与所述先前建立的第一通信链路相关联的最优发起者发送和接收波束矢量和最优响应者发送和接收波束矢量；

基于所述第一节点和第二节点的位置和波束形成历史，确定引导波束形成指令；以及

将所述引导波束形成指令发送到所述第一节点和所述第二节点，所述引导波束形成指令，当由所述第一节点和所述第二节点接收时，使得第一节点和所述第二节点进行：

使用由所述波束形成历史指明的最优发起者发送和接收波束矢量和所述最优响应者发送和接收波束矢量，重新建立所述第一通信链路，而不在所述第一节点和所述第二节点之间执行扇区级扫频过程；以及

执行波束细化协议过程以优化所述重新建立的第一通信链路。

26.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

当所述第一通信链路与未被调度用于数据传输的次要路由相关联时，指令所述第一节点和所述第二节点周期性地执行波束跟踪过程以在不使用时维持所述第一通信链路。

27.根据权利要求16所述的系统，其中所述操作还包括：

识别所述网络的第三节点和第二节点之间的第二通信链路；

当所述第一通信链路和所述第二通信链路在干扰阈值之外时：

确定第一通信链路和第二通信链路将不会彼此干扰；以及

调度在所述第一通信链路和所述第二通信链路之上使用相同频率的重叠的服务周期，而不指令与所述第一通信链路和第二通信链路相关联的任何节点进行干扰评估。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述操作还包括：

当所述第一通信链路和所述第二通信链路在所述干扰阈值内时，确定所述第一通信链路和所述第二通信链路之间的干扰的倾向；以及

以下的一个：

确定所述第一通信链路或所述第二通信链路的节点的至少一个的波束调谐指令，其使得所述至少一个节点调整旁瓣电平以减轻干扰的倾向；

指令所述节点的至少一个进行干扰评估；

限制所述第一通信链路和所述第二通信链路之上的重叠服务周期的调度；或

改变所述第一通信链路或所述第二通信链路的至少一个之上的频率信道。

29.根据权利要求27所述的系统，其中所述操作还包括：

识别相对于所述第一节点在所述第一通信链路之上引起干扰的第三节点；

从所述存储器硬件获得所述第一节点和所述第三节点的位置和波束形成历史，所述波束形成历史指示由所述第一节点和所述第三节点使用的波束矢量；

基于所述第一和第三节点的位置和波束形成历史，确定用于所述第一节点的波束调谐指令；以及

将所述波束调谐指令发送到所述第一节点，所述波束调谐指令当由所述第一节点接收时使得所述第一节点调整旁瓣电平以减轻所述第一通信链路或所述第二通信链路之上的干扰。

30.根据权利要求16所述的系统，其中所述网络的每个节点包括：

介质访问控制层，被配置为促进与所述网络的一个或多个其它节点的通信；以及

应用软件层，与相关联的介质访问控制层通信并且被配置为促进与所述数据处理硬件的通信。

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