CN109906563A - 利用波束成形训练的通信设备和方法 - Google Patents

利用波束成形训练的通信设备和方法 Download PDF

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Abstract

用于与另一通信设备，例如站点，进行基于RF通信的通信设备，例如接入点，包括配置成发送和接收RF信号的天线电路和配置成执行波束成形的波束成形电路。波束成形电路控制天线电路在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束发送数据，并且在波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与该组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束监听。

Description

利用波束成形训练的通信设备和方法
技术领域
本公开涉及不同的通信设备，诸如移动站点和接入点，它们被配置为彼此之间基于RF的通信。本公开还涉及相应的通信方法。
背景技术
60GHz频率范围内的通信系统存在较强的自由空间路径损耗，并随频率的增加而增加。例如，与工作在5GHz的通信系统相比，60GHz的通信系统具有大约高于22dB的衰减。为了克服增加的路径损耗，60GHz或任何毫米波通信系统采用波束成形，即发送机和/或接收机具有可操纵的相控阵天线(PAA)特征，其可以形成朝向另一通信设备的定向波束。这样的波束通常具有高方向性并且在空间上非常窄。主方向上的方向性随每个PAA的天线元件的数量而增大。相反，半功率波束宽度(HPBW)定义了图案的空间宽度随天线数量的增加而减小。因此，每个PAA的天线越多，方向性越高，并且HPBW越小。为了利用PAA的方向性进行通信，通常，波束对准对于毫米波通信系统和RF通信系统、方法和设备是重要的并且至关重要。
然而，用于关联的波束成形训练是一个具有挑战性的问题，这是由于i)在一个通信设备处(例如，在接入点(AP)处)缺乏关于可能希望关联的其它通信设备(例如，站点(STA))的任何了解，以及ii)在STA处关于它们可以监听的“好”扇区的了解相对稀缺。后者是由于STA通常以准全向模式进行监听的事实。为了解决第一个问题，IEEE802.11ad和802.11ay标准设计了一个特定的关联波束成形间隔，在该关联波束成形间隔中，STA随机选择STA适时地向AP发送定向波束的时隙，在该定向波束中包含关于它们的地址的信息和在信标间隔期间最佳接收的AP发送波束。
这种方法的问题是冲突概率和覆盖问题。冲突概率是因为AP监听全向，所以来自多个STA的帧可能冲突，特别是在密集场景中；覆盖问题是因为在STA处的方向性增益可能显著低于AP处的方向性增益，或者STA可能远离AP，在这种情况下，STA发送的波束不能到达AP。
在这样的通信系统中，需要在关联阶段中产生更高的天线增益，从而增加AP覆盖并实现远程关联和数据发送。此外，期望降低在关联阶段期间STA(第一通信设备)之间的冲突概率。
本文提供的“背景”描述的目的是总体呈现本公开的前后关系。在本背景技术部分中描述的范围内，当前指定的发明人的工作，以及在提交时可能不具有其他资格作为现有技术的描述的方面，既不被明示地也不被默认地承认为针对本公开的现有技术。
发明内容
目的是提供通信设备和相应的通信方法，以产生更高的天线增益，实现远程关联和数据发送，和/或降低关联阶段中的冲突概率。
根据一个方面，提供了一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的(第一)通信设备，例如接入点，所述通信设备包括：
-天线电路，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，其被配置为执行波束成形和执行波束成形，以及在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束来控制天线电路来发送数据，并且在波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与该组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束来监听。
根据另一方面，提供了一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的(第二)通信设备，例如站点，所述通信设备包括：
-天线电路，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，被配置为执行波束成形并控制天线电路使用至少一个第一定向发送波束发送数据，同时另一通信设备随后使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中数据仅在一个或多个所选时隙中发送，在一个或多个所选时隙中，另一通信设备正在用所选的第一定向接收波束进行监听，其中一个或多个时隙是基于从另一通信设备接收的信息来选择的，或者是从另一通信设备在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束得到的。
根据对应于通信方法的又一方面，提供了一种计算机程序，其包括用于当在计算机上执行所述计算机程序时使计算机执行本文公开的方法的步骤的程序装置，以及在其中存储计算机程序产品的非瞬时计算机可读记录介质，当由处理器执行所述计算机程序产品时，所述非瞬时计算机可读记录介质使本文公开的方法被执行。
实施例在从属权利要求中定义。应当理解，所公开的方法、所公开的计算机程序和所公开的计算机可读记录介质具有与所要求保护的设备相似和/或相同的其它实施例，并且如从属权利要求和/或本文所公开的所限定的。
本公开的一个方面是提供关联波束成形训练，其至少在第二通信设备(AP)上、优选在两个通信设备(AP和STA)上应用定向波束。这在关联阶段期间产生链路预算的增加，其可被利用来扩展关联范围，即，远程关联波束成形训练。因此，远离第二通信设备的第一通信设备可以发现并加入该第二通信设备的基本服务集(BSS)。此外，如果可以假设互易性，则提出在关联波束成形训练期间修改信道接入。这通过利用第一通信设备的固有空间波束间隔来降低第一通信设备之间的冲突概率。
此外，公开了一种协议和信令解决方案，以减少训练时间并且同时允许改进的覆盖范围和降低的冲突概率。利用所公开的方法，AP在定向关联阶段中使用的接收波束既不限于相同，也不限于与先前信标训练间隔中使用的发送波束相同的顺序。此外，所公开的解决方案的实施例使AP能够在关联间隔期间以可变波束宽度进行监听，从而可以选择波束宽度以覆盖一个或多个窄波束，这些窄波束先前已经在信标间隔的发送扇区扫描中使用。因此，与现有方法相比，可以实现开销和训练时间的减少。
在下文中，使用WLAN系统的术语，即，存在作为第一通信设备的示例的站点(STA)和作为第二通信设备的示例的单个中央网络接入点(AP)或个人基本服务集控制点(PCP)(在本文中通常称为AP；WLAN术语有时使用缩写PCP/AP)，其中第一通信设备和第二通信设备也可以被称为发送机和接收机。这两种通信设备都打算在60GHZ(毫米波)频带内无线交换数据。然而，本发明可应用于采用波束成形的任何其它RF通信系统，例如毫米波LTE。
以上段落是作为一般性介绍而提供的，并不意在限制所附权利要求的范围。通过参考下面结合附图的详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及其它优点。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，随着对本公开的更好理解，将容易获得对本公开及其许多附带优点的更完整的理解，其中：
图1示出了包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统的示意图；
图2示出了IEEE802.11ad中描述的发送间隔的图；
图3示出了常规关联波束成形训练的图；
图4示出了信标发送间隔的图；
图5示出了具有单个STA的关联波束成形训练的第一实施例的图；
图6示出了具有两个STA的关联波束成形训练的第二实施例的图；
图7示出了具有采用互易性的两个STA的关联波束成形训练的第三实施例的图；
图8示出了信标间隔控制字段的图；
图9示出了信标帧体结构图；
图10示出了简单关联波束成形控制字段的图；
图11示出了高级关联波束成形控制字段的图；
图12示出了根据另一方面的信标发送阶段的实施例的图；
图13示出了根据另一方面的关联波束成形训练的实施例的图；
图14示出了SSW字段的实施例的图；
图15示出了PPDU和帧结构的第一实施例以及对应的AWV配置的图；
图16示出了PPDU和帧结构的第二实施例以及对应的AWV配置的图；
图17示出了信标发送阶段另一实施例的图；
图18示出了信标发送阶段和波束成形发送阶段的又一实施例的图；
图19示出了扩展调度元素的实施例的图；
图20示出了扩展调度元素的另一实施例的图；以及
图21示出了EDMG扩展调度元素的实施例的图。
具体实施方式
现在参考附图，其中在多个视图中相同的附图标记表示相同的或相应的部分。图1至图11示出了根据本公开的第一方面的通信设备和方法；图12至图18示出了根据本公开的第二方面的通信设备和方法。
图1示出了包括第一通信设备1、3(站点STA1、站点STA2)和第二通信设备2(接入点AP)的通信系统的示意图。第一通信设备1、3中的每一个包括被配置为发送和接收RF信号的天线电路(有时也称为天线单元)10、30和波束成形电路(有时也称为波束成形单元)11、31，波束成形电路11、31被配置为执行波束成形并控制其天线电路10、30。类似地，第二通信设备2包括被配置为发送和接收RF信号的天线电路20和波束成形电路21，波束成形电路21被配置为执行波束成形并控制其天线电路20。下文将详细说明其操作情况。
60GHz频率范围内的通信系统经受强自由空间路径损耗afs，该损耗随着频率而增加：
afs[dB]＝-147.55dB+20log10f+20log10d
上面的公式给出了根据频率f和链路距离d的以dB为单位的自由空间路径损耗。显然，与工作在5GHz的通信系统相比，60GHz的通信系统具有大约高于22dB的衰减。
为了克服增加的路径损耗，60GHz或任何毫米波通信系统采用波束成形，即发送机和/或接收机具有天线电路特征，例如可操纵的相控阵天线(PAA)，其可以形成朝向另一通信设备的定向波束。这样的波束通常具有高方向性并且在空间上非常窄。主方向上的方向性随每个PAA的天线元件的数量而增大。相反，半功率波束宽度(HPBW)定义了图案的空间宽度随天线数量的增加而减小。因此，每个PAA的天线越多，方向性越高，并且HPBW越小。为了利用PAA的方向性进行通信，波束对准在毫米波通信系统中是关键的并且很重要。
在示范性实施例的以下描述中，将使用WLAN系统的术语，即，存在站点(STA)和单个中央网络接入点(AP)或个人基本服务集控制点(PCP)，即，本文中使用的术语AP将通常被理解为指代AP或PCP(有时在WLAN术语中也被指代为PCT/AP)。两者都旨在例如60GHZ(毫米波)频带中无线地交换数据。然而，本公开不限于此频带，而是适用于采用波束成形的任何其它通信系统，例如用于示例的毫米波LTE。
本公开特别解决了STA发现并关联AP的关联阶段(也称为波束成形训练阶段或关联波束成形训练阶段)。这一阶段尤其具有挑战性，因为需要执行初始波束对准。
图2示出了IEEE802.11ad中描述的发送间隔图。信标间隔(BI)被连续地重复，并且信标头间隔(BHI)保持关于关联的所有阶段。实际数据发送发生在数据发送间隔(DTI)内。因为期望保持DTI与BHI相比较长，所以可以偶尔关闭BHI中的关联波束成形训练(A-BFT)阶段和公告发送间隔(ATI)，这在BTI期间发送的信标帧中指示。
通常，根据IEEE802.11ad，在信标发送间隔(BTI)期间，AP在不同空间方向上具有其主要方向性的各种定向波束上发送识别数据。STA例如利用(准)全向(在下文中也称为“准全向”)或宽波束天线来监听介质(medium)，即，不应用定向图。一旦STA接收到AP识别数据，它就会记住已经为该消息应用的扇区ID。此外，STA(例如，随机地)在随后跟随BTI的关联波束成形训练(A-BFT)阶段期间选择时隙以在相反方向(STA->AP)进行发送。在A-BFT中，STA利用各种定向波束向AP发送数据，AP用(准)全向天线监听。STA发送数据保持先前BTI的最佳扇区ID。当STA停止发送并且AP成功地接收到至少一个消息时，AP确认接收(包括以最佳质量，例如，最高SNR，接收的STA扇区)。该消息通过与先前A-BFT阶段中指示的最佳扇区ID相对应的波束发送。实际关联过程在以下公告发送间隔(ATI)中进行。在ATI中，使用由BTI和A-BFT的最佳扇区ID指示的最佳波束。
在A-BFT中，多个STA可以竞争信道接入。因此，如图3所示，A-BFT被分割为多个时隙。图3示出了常规关联波束成形训练的图。这里，A-BFT被示例性地划分为STA可以响应的4个时隙。要与AP关联的STA随机选择单个时隙。这降低了冲突的可能性。在发生冲突的情况下，AP能够检测并且避免发送作为接收确认的SSW反馈帧。在发送了SSW反馈的情况下，它保存关于STA的最佳发送扇区ID的信息。未接收SSW反馈的STA随机选择另一个A-BFT时隙，该时隙甚至可能在即将到来的BI中。在SSW帧中完成单个A-BFT时隙内不同天线扇区的实际扫描。每个SSW帧用不同的天线扇区发送，该天线扇区具有在同一SSW帧内指示的扇区ID标签。
上述操作具有以下缺点：关联发生在定向到全向(D2O)模式中，与定向到定向(D2D)模式相比，D2O模式允许更小的天线增益。因此，根据本公开，采用D2D的关联阶段(在关联阶段产生较高天线增益)，从而增加AP覆盖并实现远程关联和数据发送。此外，双定向波束成形允许在关联阶段期间的空间重用，可以利用该空间重用来降低在关联阶段期间STA之间的冲突概率。
图4描绘了根据本公开的一方面的多个信标发送间隔(BTI)的图，即示出了AP TX和STA RX训练过程(也称为信标发送阶段)，假设STA具有它打算训练的N个不同的接收模式。在BTI中发送的每个DMG(定向多吉比特)信标帧使用在DMG信标内发送信号的专用方向或扇区(即，专用发送波束，在本文中也称为“第三定向发送波束”)。因此，接收DMG信标的STA可以检索用于发送该特定信标的AP的TX扇区ID。
上述BTI中的操作的第一步骤可以在AP侧保持不变，即AP经由各种定向波束40(“第三定向发送波束”)发送识别数据。与上述的已知操作相反，STA用各种定向接收波束50(“第三定向接收波束”)来监听。由于STA此时未对准帧结构，所以STA可在至少一个信标间隔(BI)的持续时间内应用其定向接收波束50。在BI期间，接收模式应保持不变。IEEE802.11ad标准定义了BI的最大持续时间高达1000ms，典型值在100ms的范围内。STA连续地监听信道并由此连续地应用其定向接收模式。应用所有定向接收模式后，或者检测到AP(情况A)，或者未检测到AP(情况B)。
在情况A中，STA旨在双定向A-BFT(DD-A-BFT)阶段中进行通信，并且STA保存最佳AP发送扇区(例如，作为“第二发送波束信息”，也称为TXAP)和最佳STA接收扇区(例如，作为“第二接收波束信息”，也称为RXSTA)。最佳扇区可通过评估示例的SNR、SINR或链路容量来确定。
STA应仅考虑在特定条件下在DD-A-BFT内进行通信：例如，如果(i)接收到的、利用扇区TXAP和RXSTA的SNR低于阈值，或者(ii)在以前的BTI中的数据接收在准全向模式下不成功，或者(iii)在具有准全向模式的常规A-BFT中失败的RSS尝试的数量(不成功的关联尝试的数量)高于阈值，或者(iv)在常规A-BFT中产生太多冲突，从而触发在关联阶段中对空间重用的需要。如果SNR高于此阈值，STA应考虑常规A-BFT。以dB为单位的阈值可由下式定义：
γtarget+DSTA，RX+DAP，TX-DSTA，TX-DAP，RX
因此，γtarget以dB为单位表示控制PHY MCS的目标SNR，这是最鲁棒的调制编码方案(MCS)，并应用于波束形成训练。此外，DD以dB为单位分别表示STA或AP在TX或RX模式下的波束方向性。
在情况B中，未检测到AP，并且STA可以连续地或在稍后的时间点用各种定向波束重复监听过程。
应当注意，在此训练阶段，AP可能不执行任何特殊操作。修改主要在STA侧。因此，该方法可以重用诸如IEEE802.11ad和/或IEEE802.11ay BTI中描述的任何BTI。不需要专用的双定向或远程BTI。由于空间重用是STA的主要目标，因此它可以在单个BTI阶段期间以全向模式进行接收，就像根据IEEE802.11ad所做的那样。前提是链路预算足以克服路径损耗。
在第二阶段(也称为关联波束成形训练阶段)中，STA TX和AP RX过程在各个DD-A-BFT时隙中发生。在单个DD-A-BFT时隙期间，STA使用不同的发送扇区，每个SSW帧使用一个扇区。AP在整个DD-A-BFT时隙期间保持其接收机模式不变，即由STA在一个DD-A-BFT时隙内发送的每个SSW帧应分别由采用相同接收波束或RX扇区的AP接收。每个DD-A-BFT时隙使用不同的AP接收机模式。与已知过程相反，STA在所有DD-A-BFT时隙中发送SSW帧，以便覆盖所有可能的波束组合。
在互易性的情况下，信道、所施加的波束和天线相对于通信方向是独立的和不变的，即TX和RX波束具有相同的性质，并且在主瓣方向性和HPBW方面是相似的；只要旁瓣衰减足够大，旁瓣的位置就不重要。信道互易性是具有波束和/或天线互易性(作为实现特性)的先决条件。因此，波束和/或天线互易性可以在STA和/或AP侧，或者根本不可用，即该特性是设备特定的。为了保持符号的简单性，下面使用了术语互易性。在单个天线系统的情况下，互易性包括信道互易性和波束互易性。在多天线系统的情况下，天线互易性是其他的先决条件。
首先，应考虑AP侧和STA侧都没有互易性的情况。图5示出了具有单个STA的关联波束成形训练的第一实施例的图。在每个DD-A-BFT时隙中，AP分别用定向波束60、62(“第一定向接收波束”)进行监听。每个DD-A-BFT时隙可以具有不同的波束60、62(在各个DD-A-BFT时隙中使用相同的接收波束可能是有益的，如稍后将说明的)。
STA从DD-A-BFT的第一A-BFT时隙开始，在一个或多个A-BFT时隙内发送多个SSW帧。在每个DD-A-BFT时隙中，STA可以通过M个不同的发送模式进行扫描，即，使用不同的定向波束70(“第一定向发送波束”)。由此，每个SSW帧保持关于在BTI阶段(参见图4)中确定的最佳接收AP发送扇区(TXAP，“第二发送波束信息”)和STA的当前发送扇区的信息。为了接收SSW反馈(“响应”)，STA使用由BTI阶段中较早确定的RXSTA(“第二接收波束信息”)指示的其最佳RX波束71。
时隙数量N和每个时隙的SSW帧的数量M可以在信标间隔控制字段(见下文)中发送并由AP确定。在STA支持少于M个发送扇区的情况下，STA应在完成其所有发送模式后停止当前时隙内的发送，并在需要时在下一个DD-A-BFT时隙中继续发送。在STA支持多于M个发送扇区的情况下，则它将在一个时隙内仅发送M个选定扇区。选择过程是STA特定的，并且可以包括可用扇区之间的角度插值。
就SSW反馈而言，优选地在实施例中应用以下规则：
1.如果AP能够解码由STA发送的SSW帧，则其发送SSW反馈(“响应”)，优选地，利用包含在SSW帧中的TX扇区信息数据(TXSTA，“第一发送波束信息”)并使用由TXAP指示的定向发送波束61(“第二发送波束信息”)。
2.如果没有可解码的SSW帧或者如果同时接收到多个STA(冲突)，则不发送SSW反馈。冲突被定义为同时从至少两个STA接收的SSW帧。在DD-A-BFT时隙内，从多个STA接收多个有效的SSW帧不被认为是冲突，而是反馈拥塞。应当注意，一些标准将冲突定义为两个STA使用相同的A-BFT时隙，即使STA访问不同的SSW帧。
3.如果在DD-A-BFT时隙(反馈拥塞)期间接收到来自多个不同STA的多个SSW帧，则SSW反馈被寻址到最强STA。未决的SSW反馈可在同一DD-A-BFT内的未来DD-A-BFT时隙中寻址。在这种情况下，应用相同的规则：向最强的STA发送SSW反馈。在DD-A-BFT阶段结束时，应忽略所有未决的SSW反馈。
4.在STA接收SSW反馈的情况下，它停止在当前BTI内的其它DD-A-BFT时隙中发送。这是为了确保DD-A-BFT时隙可用于进一步的站点关联。
5.在STA没有接收到反馈的情况下，它调度在另一DD-A-BFT时隙中的发送，但是在同一DD-A-BFT阶段的所有SSW反馈阶段期间保持监听信道。这是为了确保在反馈拥塞的情况下STA可以在稍后的时间点接收SSW反馈帧。
在图5中，假设AP在第N个DD-A-BFT时隙中接收到有效的SSW帧。因此，在第N个DD-A-BFT时隙结束时只发送一个SSW反馈。
在已知的操作中，STA随机选择单个A-BFT时隙来执行其扇区扫描(在STA不能完成其扇区扫描的情况下，它可以在下一个时隙中继续)，与已知的操作相反，在一些实施例中，STA从第一DD-A-BFT时隙的开始就进行发送。由于AP使用定向接收波束而不是全向模式，因此冲突的可能性降低。如果在一个DD-A-BFT时隙的一个SSW帧间隔内，已经以类似的功率接收到来自两个或多个STA的信号，则产生冲突。由于AP应用定向接收模式，因此与准全向接收相比，冲突概率更低。
如果AP从多个STA接收到多个有效SSW帧，则应用上述规则3。因为没有同时接收到两个帧，所以它不是冲突。此时，AP应该发送两个SSW反馈，这可能是不可行的(如IEEE802.11ad规范中所述)，其导致需要解决的反馈拥塞。因此，AP向接收到的最强的STA发送(例如就SNR、SINR或容量而言)，并且AP使用即将到来的SSW反馈机会之一来寻址弱STA。或者，可以设想允许同时反馈到多个STA的帧结构。在这种情况下，SSW反馈可以被同时发送到在同一DD-A-BFT时隙内接收的所有STA或一组STA。
图6示出了具有同时关联的两个STA的关联波束成形训练的第二实施例的图。假设STA1和STA2分别能够在第一DD-A-BFT时隙和第二DD-A-BFT时隙中关联。如果已接收到SSW反馈，则AP和STA都知道用于后续通信的最佳TX和RX扇区ID。注意，在SSW帧和SSW反馈期间，AP和STA之间分别只需要交换TX扇区信息。
在图6所示的示例中，在第一扇区扫描中，STA1使用第一定向发送波束70，STA2使用第一定向发送波束80，且AP使用第一定向接收波束60进行监听。优选地，在第一定向发送波束70和第一定向发送波束80中，包括关于AP在信标发送间隔中用于各个STA的最佳第三发送波束的信息(即，TXAP(STA1)和TXAP(STA2)，“第二发送波束信息”)。
如果在第一扫描期间AP仅从STA1接收到有效的SSW帧，则其使用由来自STA1的第二发送波束信息TXAP(STA1)指示的第二定向发送波束61发送寻址到STA1的SSW反馈(“响应”)。同时，STA1和STA2用由第二接收波束信息RXSTA1和第二接收波束信息RXSTA2指示的相应的第二定向接收波束71、第二定向接收波束81进行监听。由于SSW反馈被寻址到STA1，例如通过包括诸如MAC地址、AID(关联识别符)或pre-AID的对应识别符，STA1现在知道其最佳扇区(即其最佳定向发送波束)以用于随后的通信，因为该信息被包括在与61一起发送的SSW反馈中。STA1现在可以停止在后续时隙中发送SSW帧。
随后，在第二扇区扫描中，STA2使用第一定向发送波束80，AP使用第一定向接收波束62进行监听。如果AP从STA2接收到有效的SSW帧，则AP发送寻址到STA2的SSW反馈(“响应”)，并使用由来自STA2的第二发送波束信息TXAP(STA2)指示的第二定向发送波束63。同时，STA2用由第二接收波束信息RXSTA2指示的相应的第二定向接收波束81进行监听。由于SSW反馈被寻址到STA2，例如通过包括相应的识别符，STA2现在知道其最佳扇区(即其最佳定向发送波束)以用于随后的通信，因为该信息被包括在SSW反馈63中。STA2现在可以停止在后续时隙中发送SSW帧。
图7示出了具有采用互易性的两个STA的关联波束成形训练的第三实施例的图。在这种情况下，STA已经具有关于其最佳TX波束(即最佳RX波束)的信息，即TXSTA＝RXSTA(应如上所述解释等号)。在这种情况下，STA使用TXSTA＝RXSTA在每个DD-A-BFT时隙内仅随机发送一个SSW帧。这是为了腾出DD-A-BFT时隙，让其他STA在同一BI中竞争关联。图7显示了两个STA的基本过程(假设没有冲突或反馈拥塞)。虚线SSW帧表示未发送但作为虚拟占位符的帧(SSW帧发送机会)。
此外，如果STA知道AP何时使用特定接收模式，并且如果AP具有互易性特征，则STA在每个DD-A-BFT时隙中仅发送一个SSW帧(AP用期望的接收波束接收)。由于STA知道最好的TXAP扇区，因此它也知道最好的RXAP扇区(TXAP＝RXAP)。如果TX和RX波束的扫描顺序相等，STA可以预测AP何时在DD-A-BFT中应用适当的接收模式。或者，可以在DMG信标内发送AP将在DD-A-BFT中使用的RX扇区。在这种情况下，在BI期间，单个STA甚至可以在所有DD-A-BFT时隙中仅随机占据一个SSW时隙。然而，为了更鲁棒，单个STA可以占用多个SSW时隙，以便在AP训练更多(例如相邻的)RX扇区，和/或它可以在时隙内使用更多SSW帧，以便训练它自己的更多的TX扇区(例如，与在BTI中的AP SSW期间接收到最高SNR的RX扇区相邻的TX扇区)。
如果AP具有互易性特征但STA不具有互易性，则STA仅在AP应用适当接收扇区(例如RXAP＝TXAP)的单个时隙中发送。这要求STA知道AP在哪个时隙中应用专用接收扇区。
应当注意，所有四个变型例(无互易性、无STA互易性、无AP互易性、无AP和STA互易性)都可以独立和同时适用。不要求所有关联STA具有相同的属性或接入规则。
在当前的IEEE802.11ad规范中，AP仅支持1μs的往返时间延迟，其对应的最大范围为150m。建议使用IEEE802.11标准中定义的“覆盖类别字段(Coverage Class field)”，将该值更改为1μs的倍数。目前，该字段不适用于毫米波通信。
可以在图8所示的信标间隔控制字段中发送所有可变参数，该信标间隔控制字段是DMG信标帧体的一部分。例如：A-BFT长度字段表示A-BFT时隙的数量(1到8个)；FSS表示一个A-BFT时隙内的SSW帧时隙数(1到16)；下一A-BFT字段指示BI(在该BI期间不存在A-BFT)的数量；N bis A-BFT字段表示在多个信标间隔中的、用于AP分配A-BFT的间隔。所有其它字段都描述为IEEE802.11标准。
对于DD-A-BFT，所需的最小更改是指示即将出现的A-BFT是否为DD-A-BFT。建议使用保留位(图8中的B44至B47)中的单个位来指示DD-A-BFT。
发出DD-A-BFT信号的另一选项是在图9所示的DMG信标帧体中添加另一控制字段。DMG信标帧体可以容纳多个部分可选的信令字段，并且因此其长度是可变的。因此，可以实现多种发送DD-A-BFT信号的选项：
·引入了一种简单的DD-A-BFT控制字段，其结构如图10所示。
·DD-A-BFT长度字段表示DD-A-BFT时隙的数量(1到8个)。
·FSS字段表示一个DD-A-BFT时隙内的SSW帧时隙数量(1到16)。
·下一个DD-A-BFT字段指示DD-A-BFT不存在期间的BI的数量。
·DD-A-BFT计数字段表示自发送DMG信标帧的STA上一次切换用于DD-A-BFT的RXDMG天线起，DD-A-BFT的数量。值为0时，表示在即将到来的DD-A-BFT中使用的DMG天线与上一个DD-A-BFT中使用的DMG天线不同。
·Ant字段中的N-DD-A-BFT指示发送DMG信标帧的STA从每个DMG天线接收了多少A-BFT。
·引入高级DD-A-BFT控制字段(参见图11)，其使得AP能够在待测试波束的数量大于DD-A-BFT长度字段中发送的DD-A-BFT时隙的数量的情况下，使用多个DD-A-BFT阶段来训练所有接收扇区。这由“分段的DD-A-BFT位表示。所需DD-A-BFT时隙的数量由“DD-A-BFT跨度”表示。
如果假设总共有N个非重叠的接收模式，则根据示例的自由空间路径损耗公式，每个接收模式可以贡献大约10log10N dB的链路预算增益，这导致√N倍的链路距离。
此外，如果假定N个不同的非重叠接收模式，那么如果假定STA在空间上均匀分布，则同时加入的STA的冲突概率可以减少因数N。
图12至图18示出了根据本公开的第二方面的通信设备和方法。
如果STA需要用L个RX波束(L是可能的波束数量)来扫描每个扇区扫描(SSW)时隙的接收波束，这可能是非常大的开销，因为可能必须测试所有定向波束的TX/RX组合。例如，如果AP定向地监听在发起者发送扇区扫描(I-TXSS)阶段期间接收的所有波束，则需要大量时隙(当前定义扫描每个天线阵列的最大数量L＝64)。
因此，根据第二方面，AP使用的用于在波束成形训练阶段中监听的第一接收波束组，与AP使用的用于在信标发送阶段中发送的第三发送波束组在数量(可能只需要子集)和/或宽度(接收时AP可以使用较大的波束宽度)和/或角度扇区(角度扇区可以是先前在信标发送阶段中用于发送的扇区的组合)上不同。
根据第二方面呈现的关联波束成形训练可以在与如上所述的DD-A-BFT类似的A-BFT时隙期间执行，或者可以替代地在调度的关联波束成形服务时段中执行。优选的实施例意味着在DD-A-BFT和调度间隔两者中执行波束成形训练以允许更大的灵活性和鲁棒性，如将在本公开中进一步描述的。
图12示出了根据第二方面的信标发送阶段的实施例的图。类似于上述解决方案，AP利用定向波束140(“第三定向发送波束”)发送信标帧102。除了先前所描述的之外，每个信标帧102被嵌入在PPDU(物理协议数据单元)中，该PPDU具有附加的Nr个训练单元(TRN)。也就是说，信标PPDU100包括前导码和报头字段(PH)101、信标帧102和一个或多个(通常Nr个)训练单元103。STA(图12中仅示出一个)针对包含TRN字段的发送波束140中的每一个来估计一个或多个(Nr个)接收波束150(“第三接收波束”)上的链路质量(例如，通过评估接收功率)，并且基于该信息，STA估计其能够在随后的波束成形训练阶段中进行发送的最佳宽波束。
根据第二方面，在关联波束成形训练阶段中，例如如图13所示，对于一个实施例，AP可以使用扇区宽波束160中的一些(“第一接收波束”)，该扇区宽波束160中的一些对应于先前在波束成形发送阶段中扫过的窄波束140中的多个。更准确地说，每个角扇区(AP在关联阶段期间在其上进行接收)可以包括在波束成形阶段中被窄波束140覆盖的角扇区的一个或并集。为了从中受益，STA优选地具有关于窄发送波束140和宽接收波束160之间的对应关系的一些信息，其中，AP在信标发送阶段中使用窄发送波束140进行发送，AP在波束成形训练阶段中使用宽接收波束160进行监听。可以有几种选择：
根据一个选项，关于窄发送波束140和宽接收波束160之间的对应关系的信息包含在信标100中。更清楚地，除了对应于定向发送波束140(例如)(其用于当前发送帧)的扇区索引之外，每个信标帧102可以包含定向发送波束140对应的宽接收波束160的索引(例如，其中)。如果定向关联可包含其中可使用不同波束宽度的多个子阶段，则每一信标帧102可包含窄发送波束140对应的所有宽接收波束160(例如，其中)。
STA估计第三接收波束150，该第三接收波束150对于定向发送波束140(在其上发送信标100)是最合适的(例如，接收最强的功率)。如果窄发送波束140仅对应于由相应信息给出的一个宽扇区160，则在关联波束成形训练阶段中，STA将在AP使用该宽扇区(即，使用宽的第一接收波束160)“监听”的时隙中发送第一发送波束170。
关于何处可以包括该宽-窄波束相应信息，优选两个选项：i)它可以在(扇区扫描)SSW字段中，通过重用在信标间隔期间保留的RXSS位，如图14中所示；或ii)它可以包括在信标帧的信息元素中，例如，在扩展调度中。
关于在每一个信标100期间使用的第三发送波束140，根据一个选项，可以在TRN期间使用与已经用于PPDU的其余部分的同一定向发送波束140，如图15所示(示出了PPDU和帧结构的第一实施例以及相应的AWV配置的图)。在分配给利用的AP接收的时间间隔中，每个STA找到使接收功率最大化的最佳第三发送波束和第三接收波束并且在关联波束成形训练阶段中，利用覆盖相同角扇区(如)的发送波束进行发送。
可替换地，AP可以在训练间隔中的信标发送阶段期间利用宽波束进行发送，可以在波束成形训练阶段中利用该宽波束进行接收，例如使用比如要实现这一点，一个选项是允许AP将AWV从定向改变为宽然而宽模式仅用于TRN顺序的发送。这允许STA更好地估计第一发送波束170，它们可以在关联波束成形训练阶段中使用第一发送波束170，以由AP最佳地接收。这在图16中示出，图16示出了PPDU和帧结构的第二实施例以及相应的AWV配置的图。
根据另一选项，可以允许AP在信标上发送与窄波束142交错的宽波束141，以及然后使STA从AP的行为推断关于窄-宽对应关系的信息。这在图17中示出，图17示出了信标发送阶段的另一实施例的图。根据该实施例，AP在一定数量的窄扫描(即，利用窄的第三定向发送波束142)之后，利用宽发送波束141发送帧101，宽发送波束141将在波束成形训练阶段中“近似地”用作第一宽接收波束160(参见图13)。与上述实施例相反，STA仅需要在与使用宽波束的发送相对应的时间间隔期间执行接收波束训练，从而可以减少训练开销，因为训练顺序不需要附加到所有信标，特别是使用窄波束发送的信标。这在图17中通过TRN字段的虚线、与强制的(mandatory)TRN字段相反的第三接收波束152(它是可选的)、以及分别与用于训练并用实线标记的第三接收波束151示出。此外，这些第三宽发送波束141可具有对应于先前训练的窄第三发送波束142的额外训练字段，因此允许STA在没有额外信令字段的情况下获得关于窄-宽对应关系的信息。对于该选项，信标元素仍然可以按照它们将被使用的顺序包含调度信息，即，宽波束索引。
另一选项考虑图18中的隐式信令。图18示出了信标发送阶段和波束成形发送阶段的又一实施例的图。根据该实施例，每个信标保持关于另一阶段或关联阶段(即，波束成形训练阶段)的长度的信息。关于长度的信息可以以绝对方式给出，即，以AP定义的时隙M的数量关联或者相关在先前训练(即，信标发送阶段)中发送的信标的数量N的方式，例如，作为整数c＝N/M。如果存在每一个都用特定窄波束143(即，N个窄的第三发送波束)发送的N个信标帧，则AP设置M为N的整数分数(integer fractional)，(M·c＝N，并有c为整数，c≥1)并且AP用组合c个窄波束161、162的宽的第一接收波束160进行监听。因此，波束扫描的顺序相对于信标发送阶段保持不变。为了说明，对于信标发送阶段和关联阶段(波束成形训练阶段)，可以分别假设N＝4和M＝2以及波束索引n＝1……N和m＝1……M。使用隐式信令的AP将针对第一时隙(m＝1)使用包括信标发送阶段的波束n＝1和n＝2的宽波束，而在第二时隙(m＝2)中，AP使用组合波束n＝3和n＝4的宽波束。因为STA可以从信标得知N和M，所以数据c可以容易地计算出。此外，STA可以确定信标发送阶段中的实际的n，在该信标发送阶段中，STA接收具有最佳质量的信标，并且通过知道c，STA可以计算m的值并确定何时在波束成形训练阶段进行发送。在c＝1的特殊情况下，波束及其顺序在信标发送阶段和波束成形训练阶段是相等的。
在A-BFT时隙期间，允许具有可变波束宽度的定向关联波束成形训练的另一选项是基于使用乘法器的概念。这一概念允许增强型DMG(EDMG)站点使用更多数量的A-BFT时隙。附加时隙的数量是A-BFT长度字段中指示的值乘以乘法器字段中的值，两者都在EDMG信标中定义。此外，为了仅允许EDMG STA访问这些时隙，可以修改Duration字段，使得DMG STA在稍后的时间(即在增强型A-BFT时隙之后)“看到”A-BFT的开始，因此在修改后的关联阶段期间不要尝试接入，它们没有充分利用该期间。对于定向关联，可以仅使用附加的A-BFT时隙，其中乘法器的值可以“隐含地”定义波束宽度的值，例如，对于乘法器值2，角扇区的宽度是乘法器1的角扇区的宽度的一半。
在这种情况下，在利用定向波束Di进行发送的信标内，SSW字段的RXSS长度字段的当前保留的部分，可用于指示A-BFT时隙的索引，AP将该索引用于与发送相应帧的定向波束Di相对应的角扇区。此外，由于该索引仅需要有限数量的位，因此可以使用RXSS字段内的附加字段来指示紧接在A-BFT之后的是定向的，并且应该将随后的位用于定向的A-BFT时隙指示。
所公开的宽波束的信令和/或在发送扇区扫描内的宽波束的集合使得有可能具有完全灵活的定向关联阶段。AP可根据链路条件选择针对定向关联哪些扇区需要更大或更精细的分辨率，并使训练阶段适应这些条件。例如，如果在一个扇区内检测到冲突，或者如果在一个扇区内检测到信号但不能正确解码，则可以使用较窄的接收波束来重复定向关联。在这种情况下，关于接收波束的信息可以仅附接到对应于这些扇区的窄波束。
所公开的定向关联阶段可以包括一个或多个子阶段。在第一子阶段中，STA发送来自于它们在信标发送阶段期间训练的最佳波束中的一个或多个定向波束，同时AP利用波束进行定向接收，该波束在模式上可能不同于在先前的I-TXSS阶段中使用的窄发送波束，然而所述窄发送波束对应于所宣布的调度。在如图13所示的示例中，AP使用宽发送波束其中每个宽波束150覆盖一角扇区，该角扇区与由第三接收扇区和(在波束成形发送阶段中使用的)的组合所覆盖的角扇区的组合相类似(参见图12)。
在此期间内，可选的反馈阶段可能是有益的。在这种情况下，在宽波束宽度接收的每个阶段之后，AP将反馈消息104发送回它已经从其接收消息的STA，以防止它们重试关联和干扰其它。在反馈阶段之后，训练可以用附加子阶段继续，其中第三接收波束160比先前子阶段更窄，或者允许更多的时隙。在最后这样的子阶段之后应当存在强制反馈阶段，以允许AP向其帧已经解码的所有STA发送关联成功的确认103。如果允许可选反馈，则信标应包括其使用的波束顺序作为扩展调度，并指示存在反馈阶段。
为了在(可选的或强制的)反馈阶段中向一个特定STA发送反馈，AP使用第二发送波束163，该第二发送波束163可以可选地对应于STA在信标发送阶段中选择作为最佳第三发送波束的第三发送波束140。可替换地，AP可以将至多个STA的多个反馈聚集到一个宽扇区内，在这种情况下，这将利用宽波束来发送反馈，该宽波束覆盖与用于接收的STA所接收的最佳第三发送波束相对应的角扇区。在多个STA已经利用宽波束在关联时隙期间进行接收的情况下，另一种选择是允许AP调度多个时隙，在这些时隙中，AP利用窄的第三发送波束(由这些STA中的每一个报告的)分别向这些STA中的每一个发送反馈。在反馈阶段期间，STA使用第二接收波束171、181进行监听，第二接收波束171、181可以对应于在信标发送阶段中由对应的STA选择的最佳第三接收波束。
在扩展调度中具有简单的信令选项的指示：STA应当期望反馈信息在哪个分配(allocation)中，然而对应于每个子阶段的宽-窄指示可以包括在信标元素中。不同的可能性是可以调度多个服务时段，即，如上所述的每个子阶段对应于一个单独的训练时段。
在AP用各个天线顺序地监听的情况下，可选的反馈也可能有用。这是因为可能存在STA监听到来自多个天线的信号的情况，因此如果STA没有从先前的天线接收到任何反馈/确认，则STA可能在不同天线的最佳扇区上重试发送。
根据另一实施例，可以对STA行为进行修改。例如，在远程或阻塞情况下，STA可能不能全向地听到信标，并且因此可能无法设法推算出TRN被连接到特定帧以允许接收波束训练。在这种情况下，这些STA可以在一个或多个信标间隔上用一些宽的接收波束进行监听，并且可能减小波束宽度，例如，一旦在扇区中检测到信号，波束就可以变窄以允许分组检测，并且在TRN字段期间进一步变窄以允许最佳估计在关联阶段中用于发送的波束。对于这种远程情况，为了补偿上行链路中的低链路预算，在关联期间可以随机选择多个时隙，其中STA可以在接收扇区内扫描窄波束，该窄波束在发送扇区期间被估计。对于这种情况，STA可以反馈远程标志，以使AP知道只有双定向发送是可能的，并且适配通常需要在一侧进行全向发送的各种过程(例如，RTS/CTS)。每当为同一接收波束分配多个分配资源(allocation)时，STA可以用来自被认为是最佳接收扇区的多个窄波束进行发送。
根据另一实施例，可以对调度元素进行修改。调度元素可以在信标帧内，从而在信标间隔期间发送，或者可以在公告帧内，从而在关联时间间隔期间发送。第二选项允许AP基于常规A-BFT或定向DD-A-BFT的结果，来决定要在附加调度的定向关联阶段中使用的接收波束。后一种选择的优点是在AP处具有更大的灵活性，这可以允许例如在检测到例如冲突的情况下仅测试多个有问题的扇区。每个信标帧内或每个公告帧内的调度元素可以包含用于上述定向关联的所有子阶段的分配信息。可以存在两种类型的分配：第一种类型，指定分配间隔，在该分配间隔中，允许STA访问信道时AP直接监听；第二种类型的分配间隔，如果AP已经听到它们，则STA处于监听模式以接收来自AP的确认。先前类型的分配中的每一种可以包含波束成形控制字段，该波束成形控制字段指定在特定分配中使用的宽波束的索引。这可以例如通过重用当前波束成形控制(Beamforming Control)字段内的保留位来完成。此外，该字段可以包含指示STA可以使用的SSW帧的数量的字段。每当该字段内的值大于0时，STA可以在最佳接收宽波束扇区内扫描，以增加由AP接收的机会。该信息可以例如通过重用RXSS长度字段而包括在波束成形控制(Beamforming Control)字段中。用于定义这些分配间隔的分配类型可能需要重新定义，以同时遵守以前的和上述新的要求，但是这可以很容易地完成，因为在当前分配字段(有时也称为AID字段)结构定义中存在分配类型的保留位。图19示出了调度元素的示例，这里，分配字段被指示为AID1、AID2等，因为每个分配字段通常由对应的分配识别符(AID)指示。
在替代实施例中，信标帧或公告帧中的每一个仅包含调度信息，该调度信息用于指示与定向的第三接收波束(利用其已接收到相应波束)相关的分配间隔，即，如果已利用定向波束发送信标帧，则调度元素将包含具有波束成形控制信息的分配以及用于反馈/ack的分配，其中，波束成形控制信息指定宽波束的索引，使得可选地，可以指定AP使用比更窄但是比更宽的波束来进行监听的间隔的分配字段。
根据优选实施例，在如上所述执行信标发送阶段之后，允许定向关联波束成形训练间隔(D-ABFT)，其中AP用粗波束进行监听，其中每个对应于在信标发送阶段内扫描的一些定向扇区。由此，NS表示由信标指定的A-BFT时隙的数量。由于第一宽接收波束的连续遵循与第三窄发送波束相同的顺序，因此每个A-BFT时隙有一个粗波束，并且粗波束(第一宽接收波束)覆盖宽角域，作为在信标发送阶段扫描的所有窄第三发送波束的叠加。定向A-BFT的存在可以在信标中指示，并且可能只能由EDMG STA访问。在允许STA访问一个或多个宽波束的意义上，A-BFT机制受到认同，但仅适用于在AP处采用的接收波束对应于STA的最佳接收波束的时隙。如果在DD-A-BFT之后，在一些扇区中检测到冲突，则AP可在ATI内发送如所述的调度元素，其中为有问题的扇区分配分配间隔，即，具有宽波束的指示或宽波束内可能较窄的波束的指示。
图20示出了扩展调度元素的另一实施例的图，其中分配被定义为使得允许AP利用多于一个的定向波束同时接收。假设用于接收的一个宽波束可以由在BTI波束扫描期间(即，在信标发送阶段)已经使用的多个窄波束的叠加来近似，则存在一种简单的方式来发送：AP在关联阶段(即，波束成形训练阶段)监听哪个可变波束宽度。这基本上可以通过调度具有相同分配时间的多个窄波束接收的分配来完成。因此，每个分配字段指示定向波束D及其使用时间vTSF。这里，TSF表示定时同步功能，以及vTSF表示在SP(服务时段，即数据发送时段)开始时TSF的较低的4个二进制八位数。例如，分配1指示当使用第一定向波束(例如，图18中的波束161)时的时间vTSF1。由于分配2字段具有与分配1相同的开始时间vTSF1，而具有不同的定向波束因此，这与在开始时间vTSF1利用覆盖由和限定的两个扇区组成的扇区的宽波束进行接收有类似的效果。
通常在STA与AP相关联并且因此已经接收到关联ID之后来定义分配。然后，利用这些关联ID来指示哪个STA将在特定分配内发送。可以使用两个值：第一值指示广播(即，如果源关联ID＝广播ID，则所有STA可以在特定分配中发送，如果目的地关联ID＝广播ID，则所有STA处于接收模式)。第二值指示AP(即，如果源关联ID＝AP关联ID，则AP是在相应关联中进行发送的AP)。因此，图20中所示的“分配”可以包括表示这两个值的另外两个条目。
对于DTI期间定向关联的特定情况，此类关联ID尚不可用。此外，允许广播关联ID的使用将混淆可能在该特定分配内发送的传统(legacy)STA，从而干扰关联。因此，在一个实施例中，定义并保留特定广播关联ID，这只能由能够参与这种类型的训练的EDMG STA或DMG STA理解。
空间分配的数量，即AP用特定RX波束监听的时间块的数量，可以在分配帧内定义，例如通过重用指示SSW帧的数量(即可用SSW发送机会的数量)的NBlk字段来定义。可以在DMG扩展调度元素的BF控制(BF Control)字段或该分配的EDMG扩展调度元素中，定义STA在分配期间可以用其进行发送的空间时隙(N_STS)的最大数量，即STA可以扫描的发送波束的数量。在第一种情况下，或者可以重用RXSS长度，以便基本上STA将其重新解释为N_STS，或者可以使用该字段中的保留位来编码N_STS。在第二种情况下，EDMG扩展调度元素的多个保留位可用于编码N_STS。
图21示出了EDMG扩展调度元素的示例性修改。分配密钥包括NBlk的数量，即可用SSW帧的数量，并且N_STS指示可以使用多少SSW帧。两位被指定为发送STA可以用其进行发送的空间时隙的最大数量。如下表所示，可以应用此字段的线性或指数解释：
在又一个实施例中，可以提供附加字段(在图19和图20所示的分配字段中)，以发送波束或的增益或取决于波束或的增益的函数，其可以使得STA能够计算链路预算是否足以使它们访问波束成形SP，其中AP用RX波束或监听。
通过使用根据本公开的通信设备和方法，可以实现多个优点。特别是：毫米波系统的远程AP发现；关联阶段链路预算增加约10log10M dB；在互易性的情况下改善信道接入；以及在关联阶段中的空间重用，即空间波束特性被用于关联阶段
此外，根据第二方面，AP用其在波束成形训练阶段中进行监听的第一接收波束组与AP用于在信标发送阶段中发送的第三发送波束组在数量(可能只需要子集)和/或宽度(接收时AP可以使用较大的波束宽度)和/或角度扇区(角度扇区可以是先前在信标发送阶段中用于发送的扇区的组合)上不同。
在信标发送阶段和关联阶段期间使用具有可变波束宽度的波束，如上文针对第二方面所述，可以减少关联时间和/或总波束训练时间，同时保持定向关联解决方案的优点，特别是低冲突和远程。基于针对第二方面描述的方法和信令，更灵活的关联阶段是可行的，其适于特定场景(例如，主要发生在一些角扇区中的冲突)。
因此，前述讨论仅公开并描述了本公开的示例性实施例。如本领域技术人员将理解的，在不背离其精神或本质特征的情况下，本公开可以以其它特定形式体现。因此，本公开的公开旨在是说明性的，但不限制本公开以及其他权利要求的范围。本公开，包括本文教导的任何容易辨别的变型，部分地限定了前述权利要求术语的范围，使得没有发明主题致力于公众。
在权利要求中，单词“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元素或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施这一事实本身并不表明这些措施的组合不能起到有利的作用。
就本公开的实施例已经被描述为至少部分地由软件控制的数据处理装置实现而言，应当理解，承载诸如光盘、磁盘、半导体存储器等这样的软件的非瞬时机器可读介质也被认为代表本公开的实施例。此外，这样的软件也可以以其它形式分布，例如经由因特网或其它有线或无线电信系统。
所公开的设备、装置和系统的元素可以由相应的硬件和/或软件元件实现，例如适当的电路。电路是包括常规电路元件的电子元件、包括专用集成电路的集成电路、标准集成电路、专用标准产品和现场可编程门阵列的结构组合。此外，电路包括根据软件代码编程或配置的中央处理单元、图形处理单元和微处理器。电路不包括纯软件，尽管电路包括上述执行软件的硬件。
以下是所公开主题的其它实施例的列表：
1.一种用于与另一通信设备(1)进行基于RF通信的通信设备(2)，所述通信设备包括：
-天线电路，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，其被配置为执行波束成形，并且在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束来控制天线电路发送数据，并且在波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与该组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束来监听。
2.如前述任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在随后的时隙中使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中第一定向波束中的一个或多个具有较大的波束宽度和/或覆盖不同的角扇区和/或仅是在信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束的子集。
3.如实施例2所定义的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路以适配在后续时隙中使用的波束宽度和/或角扇区和/或第一定向接收波束的数量。
4.如前述任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在信标发送阶段发送调度信息，所述调度信息指示通信设备将在哪个时隙中使用哪个第一定向接收波束来在波束成形训练阶段中进行监听和/或指示通信设备是否在某个时隙中进行发送和/或允许哪个其他通信设备在某个时隙中进行发送。
5.如前述任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在信标发送阶段发送相应信息，所述相应信息指示在信标发送阶段中由通信设备使用的在特定时隙中发送数据的第三发送波束与在波束成形训练阶段中由通信设备使用的在特定时隙中监听的第一接收波束之间的对应关系。
6.如前述任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路选择用于在信标发送阶段发送数据的窄的和宽的第三发送波束的顺序，以允许其他通信设备确定在哪个时隙中使用所选择的第一发送波束发送数据。
7.如前述任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在信标发送阶段以数据单元发送数据，数据单元包括信标帧和一个或多个训练单元，其中，使用比数据单元的一个或多个训练单元窄的第三发送波束发送数据单元的信标帧。
8.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法控制天线电路在执行波束成形，并且在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束来发送数据，并且在波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与该组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束来监听。
9.一种用于与另一通信设备(2)进行基于RF通信的通信设备(1)，所述通信设备包括：
-天线电路，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，被配置为执行波束成形并控制天线电路使用至少一个第一定向发送波束发送数据，同时另一通信设备随后使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中数据仅在一个或多个所选时隙中发送，在所述一个或多个所选时隙中，另一通信设备使用所选的第一定向接收波束进行监听，其中一个或多个时隙是基于从另一通信设备接收的信息来选择的，或者是从另一通信设备在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束得到的。
10.如实施例9所定义的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在信标发送阶段执行以下步骤
a)在另一通信设备使用第三定向发送波束发送数据时，在时隙的至少一部分中使用不同的第三定向接收波束进行监听，其中另一通信设备在随后的时隙中使用不同的第三定向发送波束发送数据，以及
b)选择一个或多个第三定向接收波束，用于确定要在后续波束成形训练阶段中使用的第一定向发送波束。
11.如实施例9所述的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在信标传阶段执行以下步骤
a)在另一通信设备使用第三定向发送波束发送数据的同时，在时隙的至少一部分中使用准全向接收波束进行监听，其中另一通信设备在随后的时隙中使用不同的第三定向发送波束发送数据，以及
b)选择一个或多个第三定向发送波束，用于通过确定另一通信设备何时用与所选第三定向发送波束相对应或覆盖所选的第三定向发送波束的第一定向接收波束进行监听，来确定在波束成形训练阶段中在哪一个或多个时隙中发送数据。
12.如实施例9所述的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路基于在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中从另一通信设备接收的调度信息，来选择在波束成形训练阶段中发送数据的一个或多个时隙，所述调度信息指示另一通信设备将在哪个时隙中使用哪个第一定向接收波束来在波束成形训练阶段中进行监听和/或指示另一通信设备是否在某个时隙中进行发送和/或是否允许通信设备在某个时隙中进行发送。
13.如实施例9所述的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路基于在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中从另一通信设备接收的相应信息，来选择在波束成形训练阶段中发送数据的一个或多个时隙，所述相应信息指示在信标发送阶段中由另一通信设备用于在特定时隙中发送数据的第三发送波束与在波束成形训练阶段中由另一通信设备用于在特定时隙中监听的第一接收波束之间的对应关系。
14.如实施例12和/或13所定义的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为从另一通信设备在信标发送阶段发送的信标帧的SSW字段或波束成形控制字段或信息字段得到调度信息和/或相应信息。
15.如实施例9所述的通信设备，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路基于另一通信设备在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中以不同的第三发送波束发送数据的顺序，来选择天线电路在波束成形训练阶段中发送数据的一个或多个时隙，其中，被另一通信设备将在波束成形训练阶段中使用的单个第一接收波束所覆盖的两个或多个第三发送波束之后或之前是与所述第一接收波束相对应的第三发送波束。
16.如实施例9所定义的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路基于另一通信设备在信标发送阶段以不同的第三发送波束发送数据的顺序，来选择在波束成形训练阶段中发送数据的一个或多个时隙，其中，预定数量的随后使用的第三发送波束将被第一接收波束覆盖和/或其中，第一接收波束顺序对应于第三发送波束的顺序。
17.如实施例9所定义的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在发送数据的一个或多个时隙之后或在特别分配的反馈间隔中，使用第二接收波束来监听来自另一通信设备的响应，所述另一通信设备被配置为在已经接收到由通信设备发送的数据的情况下使用第二定向发送波束来发送响应。
18.如实施例17所定义的通信装置，
其中，波束成形电路被配置为控制天线电路在使用至少一个第一定向发送波束发送的数据中包括第二发送波束信息，以供另一通信设备使用，以用于通过由第二发送波束信息指示的第二定向发送波束发送响应。
19.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法控制天线电路执行波束成形并在波束成形训练阶段中使用至少一个第一定向发送波束发送数据，同时另一通信设备随后使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中数据仅在一个或多个所选时隙中发送，在一个或多个所选时隙中，另一通信设备正在用所选的第一定向接收波束进行监听，其中一个或多个时隙是基于从另一通信设备接收的信息来选择的，或者是从另一通信设备在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束得到的。
20.一种非暂时性计算机可读记录介质，其中存储计算机程序产品，当该计算机程序产品由处理器执行时，使得执行根据实施例8或实施例19的方法。
21.一种计算机程序，包括程序代码装置，用于当在计算机上执行所述计算机程序时，使计算机执行根据实施例8或实施例19所述方法的步骤。
A1.一种用于与另一通信设备(2)进行基于RF通信的通信设备(1)，所述通信设备(1)包括：
-天线电路(10)，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路(11)，其被配置为执行波束成形并在波束成形训练阶段中控制天线电路以使用一个或多个所选定向波束来发送和/或接收RF信号，其中波束成形电路(11)被配置为通过控制天线电路执行以下来进行波束成形训练：
i)使用至少一个第一定向发送波束发送数据，其中另一通信设备(2)被配置为使用第一定向接收波束进行监听，所述数据包括第二发送波束信息，
ii)随后使用预定的第二定向接收波束来监听来自另一通信设备(2)的响应，另一通信设备(2)被配置为如果已经接收到在步骤i)中发送的数据，则使用由第二发送波束信息指示的第二定向发送波束来发送响应，以及
iii)如果在步骤ii)中未收到响应，则重复步骤i)和ii)。
A2.如实施例A1所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路在步骤i)中以多个不同的第一定向发送波束连续发送数据。
A3.如实施例A2所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路发送预定数量的第一定向波束，如由另一通信设备在先前训练阶段或信标发送阶段中发送的。
A4.如实施例A2或A3所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为从在步骤ii)中接收到的响应中获得第一发送波束信息，第一发送波束信息指示第一定向发送波束中的至少一个，其中，已经由第二通信设备(2)接收到的数据经由所述第一定向发送波束已经被通信设备(1)发送。
A5.如前述实施例A中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路在步骤i)中用单个第一定向发送波束发送数据。
A6.如实施例A5所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路以使用与在步骤i)的后续迭代中相同或不同的单个第一定向发送波束发送步骤i)中的数据。
A7.如实施例A5或A6所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路使用与第一定向发送波束和第二定向接收波束相同的波束。
A8.如前述实施例A中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为在步骤ii)中确定：如果响应包括通信设备(1)的第一识别符，则已经接收到响应。
A9.如前述实施例A中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中执行以下步骤
a)在随后使用不同的第三定向发送波束的另一通信设备(2)发送另一通信设备(2)的第二识别符时，使用第三接收波束进行监听，以及
b)一旦接收到第二识别符后，将用于发送第二识别符的第三定向发送波束设置为第二发送波束信息指示的第二定向发送波束。
A10.如实施例A9所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(11)被配置为控制天线电路通过以下来监听：
-在步骤a)中，连续使用不同的第三定向接收波束，同时在每个连续中，另一通信设备(2)随后使用不同的第三定向发送波束，以及
-在步骤b)中，将接收到第二识别符的第三定向接收波束设置为第二定向接收波束。
A11.一种用于与另一通信设备(2)进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法通过以下步骤控制波束成形训练阶段中的天线电路使用一个或多个选择的定向波束来发送和/或接收RF信号：
i)使用至少一个第一定向发送波束发送数据，其中另一通信设备(2)被配置为使用第一定向接收波束进行监听，所述数据包括第二发送波束信息，
ii)随后使用预定的第二定向接收波束来监听来自另一通信设备(2)的响应，该另一通信设备(2)被配置为如果已经接收到在步骤i)中发送的数据，则使用由第二发送波束信息指示的第二定向发送波束来发送响应，以及
iii)如果在步骤ii)中没有收到响应，则重复步骤i)和ii)。
A12.一种用于与另一通信设备(1)进行基于RF通信的通信设备(2)，所述通信设备(2)包括：
-天线电路(20)，其被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路(21)，其被配置为执行波束成形并且在波束成形训练阶段中控制天线电路使用一个或多个所选定向波束来发送和/或接收RF信号，其中波束成形电路(21)被配置为通过控制天线电路执行以下来进行波束成形训练：
i)使用第一定向接收波束来监听由另一通信设备(1)使用至少一个第一定向发送波束发送的数据，该数据包括第二发送波束信息，
ii)如果已经接收到在步骤i)中发送的数据，则随后使用由第二发送波束信息指示的第二定向发送波束发送响应，其中另一通信设备(1)被配置为使用预定的第二定向接收波束进行监听，以及
iii)通过在步骤i)中使用不同的第一预定定向接收波束来重复步骤i)和ii)。
A13.如实施例A12所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为在响应中包括第一发送波束信息，第一发送波束信息指示通过第一定向发送波束，其中，已经由通信设备(2)接收的数据经由第一定向发送波束已经由另一通信设备(1)发送。
A14.如实施例A12或A13所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为控制天线电路在响应中包括从其接收数据的另一通信设备(1)的第一识别符。
A15.如实施例A14所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为控制天线电路在响应中包括从其以最高质量或SNR接收数据的另一通信设备的第一识别符。
16.如实施例A12至A15中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为仅当在步骤i)中接收到具有高于预定阈值的质量或SNR的数据时才控制天线电路发送响应。
A17.如实施例A12至A15中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为在另一通信设备(1)被配置为使用第三接收波束进行监听时，通过随后使用不同的第三定向发送波束发送第二通信设备(2)的第二识别符来控制天线电路在波束成形训练之前执行信标发送。
A18.如实施例A12至A15中任一实施例所定义的通信设备，
其中，波束成形电路(21)被配置为维护其它通信设备的顺序表及其各自的第一发送波束信息(从第一发送波束信息成功地接收到数据)，和/或其中波束成形电路(21)被配置为控制天线电路在响应中包括顺序表的一个识别符和第一发送波束信息，同时从有顺序表中移除这些数据。
A19.一种用于与另一通信设备(1)进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法控制天线电路通过以下在波束成形训练阶段中使用一个或多个选择的定向波束发送和/或接收RF信号：
i)使用第一定向接收波束监听由另一通信设备(1)使用至少一个第一定向发送波束发送的数据，该数据包括第二发送波束信息，
ii)如果已经接收到在步骤i)中发送的数据，则随后使用由第二发送波束信息指示的第二定向发送波束发送响应，其中另一通信设备(1)被配置为使用预定的第二定向接收波束进行监听，以及
iii)通过在步骤i)中使用不同的第一预定定向接收波束来重复步骤i)和ii)。
A20.一种非瞬时性计算机可读记录介质，其中存储计算机程序产品，当该计算机程序产品由处理器执行时，使得根据实施例A11或A19执行方法。
A21.一种计算机程序，包括程序代码装置，用于当在计算机上执行所述计算机程序时，使计算机根据实施例A11或A19执行所述方法的步骤。

Claims (20)

1.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信设备，所述通信设备包括：
-天线电路，被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，被配置为执行波束成形，并且在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束来控制所述天线电路发送数据，并且在所述波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与所述一组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束来监听。
2.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在随后的时隙中使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中第一定向波束中的一个或多个具有较大的波束宽度和/或覆盖不同的角扇区和/或仅是在所述信标发送阶段中用于发送数据的所述第三定向发送波束的子集。
3.根据权利要求2所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路以适配在后续时隙中使用的所述波束宽度和/或所述角扇区和/或所述第一定向接收波束的数量。
4.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在所述信标发送阶段发送调度信息，所述调度信息指示所述通信设备将在哪个时隙中使用哪个第一定向接收波束来在所述波束成形训练阶段中进行监、听和/或指示所述通信设备是否在某个时隙中进行发送和/或允许哪个其他通信设备在某个时隙中进行发送。
5.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在所述信标发送阶段发送相应信息，所述相应信息指示在所述信标发送阶段中由所述通信设备使用的、用于在特定时隙中发送数据的第三发送波束与在所述波束成形训练阶段中由所述通信设备使用的、用于在特定时隙中监听的第一接收波束之间的对应关系。
6.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路选择用于在所述信标发送阶段发送数据的窄的和宽的第三发送波束的顺序，以允许所述另一通信设备确定在哪个时隙中使用所选择的第一发送波束发送数据。
7.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在所述信标发送阶段以数据单元发送数据，所述数据单元包括信标帧和一个或多个训练单元，其中，使用比所述数据单元的所述一个或多个训练单元窄的第三发送波束发送所述数据单元的信标帧。
8.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法控制天线电路执行波束成形，并且在波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中，在随后的时隙中使用一组第三定向发送波束来发送数据，并且在所述波束成形训练阶段中，在随后的时隙中使用与所述一组第三定向发送波束不同的一组第一定向接收波束来监听。
9.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信设备，所述通信设备包括：
-天线电路，被配置为发送和接收RF信号，以及
-波束成形电路，被配置为执行波束成形并控制所述天线电路使用至少一个第一定向发送波束发送数据，同时所述另一通信设备随后使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中所述数据仅在一个或多个所选时隙中发送，在所述一个或多个所选时隙中，所述另一通信设备使用所选第一定向接收波束进行监听，其中所述一个或多个时隙是基于从所述另一通信设备接收的信息来选择的，或者是从所述另一通信设备在所述波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束得到的。
10.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在所述信标发送阶段执行以下步骤
a)在所述另一通信设备使用所述第三定向发送波束发送数据时，在所述时隙的至少一部分中使用不同的第三定向接收波束进行监听，其中所述另一通信设备在随后的时隙中使用不同的所述第三定向发送波束发送数据，以及
b)选择一个或多个所述第三定向接收波束，用于确定要在后续波束成形训练阶段中使用的所述第一定向发送波束。
11.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在所述信标发送阶段执行以下步骤：
a)在所述另一通信设备使用所述第三定向发送波束发送数据时，在时隙的至少一部分中使用准全向接收波束进行监听，其中所述另一通信设备在随后的时隙中使用不同的所述第三定向发送波束发送数据，以及
b)选择一个或多个所述第三定向发送波束，用于通过确定所述另一通信设备何时使用与所选第三定向发送波束相应的或覆盖所选第三定向发送波束的所述第一定向接收波束进行监听，来确定在所述波束成形训练阶段中在哪一个或多个时隙中发送数据。
12.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路基于在所述波束成形训练阶段之前的所述信标发送阶段中从所述另一通信设备接收的调度信息，来选择在所述波束成形训练阶段中发送数据的所述一个或多个时隙，所述调度信息指示所述另一通信设备将在哪个时隙中使用哪个第一定向接收波束来在所述波束成形训练阶段中进行监听、和/或指示所述另一通信设备是否在某个时隙中进行发送和/或是否允许所述通信设备在某个时隙中进行发送。
13.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路基于在所述波束成形训练阶段之前的所述信标发送阶段中从所述另一通信设备接收的相应信息，来选择在所述波束成形训练阶段中发送数据的所述一个或多个时隙，所述相应信息指示在所述信标发送阶段中由所述另一通信设备使用的、用于在特定时隙中发送数据的第三发送波束与在所述波束成形训练阶段中由所述另一通信设备使用的、用于在特定时隙中监听的第一接收波束之间的对应关系。
14.根据权利要求12和/或权利要求13所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为从所述另一通信设备在所述信标发送阶段发送的信标帧的SSW字段或波束成形控制字段或信息字段中得到所述调度信息和/或所述相应信息。
15.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路基于所述另一通信设备在所述波束成形训练阶段之前的所述信标发送阶段中使用不同的第三发送波束发送数据的顺序，来选择在所述波束成形训练阶段中发送数据的所述一个或多个时隙，其中，被所述另一通信设备将在所述波束成形训练阶段中使用的单个第一接收波束所覆盖的两个或多个所述第三发送波束之后或之前是与第一接收波束相对应的所述第三发送波束。
16.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路基于所述另一通信设备在所述信标发送阶段使用不同的第三发送波束发送数据的顺序，来选择在所述波束成形训练阶段中发送数据的所述一个或多个时隙，其中，预定数量的随后使用的所述第三发送波束将被第一接收波束覆盖和/或其中，所述第一接收波束的顺序对应于所述第三发送波束的顺序。
17.根据权利要求9所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在发送数据的一个或多个时隙之后或在专门分配的反馈间隔中，使用第二接收波束来监听来自所述另一通信设备的响应，所述另一通信设备被配置为如果已经接收到由所述通信设备发送的数据，则使用第二定向发送波束来发送所述响应。
18.根据权利要求17所述的通信设备，
其中，所述波束成形电路被配置为控制所述天线电路在使用至少一个第一定向发送波束发送的数据中包括第二发送波束信息，以供所述另一通信设备使用以用于通过由所述第二发送波束信息指示的第二定向发送波束发送所述响应。
19.一种用于与另一通信设备进行基于RF通信的通信方法，所述通信方法控制天线电路执行波束成形并在波束成形训练阶段中使用至少一个第一定向发送波束发送数据，同时所述另一通信设备随后使用不同的第一定向接收波束进行监听，其中数据仅在一个或多个所选时隙中发送，在所述一个或多个所选时隙中，所述另一通信设备使用所选第一定向接收波束进行监听，其中所述一个或多个时隙是基于从所述另一通信设备接收的信息来选择的，或者是从所述另一通信设备在所述波束成形训练阶段之前的信标发送阶段中用于发送数据的第三定向发送波束得到的。
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