CN110463070A - 具有定向发送的无线网网络中的邻居节点的发现 - Google Patents

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Abstract

用于在PHY层中、通过网格和非网格站(STA)的混合之间的多次跳跃进行定向发送的无线网格联网协议。描述了联合波束成形(BF)训练和网格网络发现，所述联合BF训练和网格网络发现包括与网格网络的自适应信令。所述网格联网协议可以被用于无线节点的混合中，所述无线节点包括门户、接入点(AP)、个人控制点(PCP)和网格站(STA)。

Description

具有定向发送的无线网网络中的邻居节点的发现
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技术领域
本公开的技术总体上涉及站之间的定向无线通信，更具体地涉及可以混合网格站和非网格站的多跳中继定向无线通信。
背景技术
无线网络(包括网格网络以及网格网络和非网格网络的混合物)正变得越来越重要，诸如在毫米波(mm-wave)频率中。就被配置用于波束成形的定向站而言，可以缓解对于其他邻居STA的干扰。理论上，这导致更高的系统容量，因为频谱可以被相邻STA更积极地重复使用。
然而，网格联网中的艰巨的任务是邻居发现的过程，当定向发送被引入时其复杂性提高的任务。该过程中的挑战包括：(a)周围节点ID的知识；(b)用于波束成形的最佳发送模式的知识；(c)由于通信碰撞和耳聋而导致的信道接入问题；以及(d)由于堵塞和反射而导致的信道障碍。
提供克服以上关于现有技术的缺点中的一些或全部的邻域发现机制对于开辟通向普遍的mmWave设备到设备(D2D)和网格技术的路径是重要的。用于网格联网的现有技术仅解决了网络在广播模式下操作的网格发现解决方案，并没有被设计为或者不能在使用定向无线通信的网络上有益地使用。
因此，存在对于对mm-wave定向无线网络实用的网格发现解决方案的需要。本公开实现了该需要和其他需要，同时提供了优于现有的方向无线协议的额外的益处。
发明内容
高效的多跳(multiple-hop、multi-hop)通信网络协议已针对PHY层(即，mm-wavePHY)中的定向发送被公开，在本文中被称为mm-wave网格网络。添加多跳延迟能力是朝向克服mm-wave PHY的缺点中的一些的有前途的技术混合。
本公开教导了用于执行联合波束成形(BF)训练和网格网络邻居发现的新方法，这些方法包括网格网络内的自适应信令。
本公开中利用了其意义一般如下所述那样被利用的若干个术语。
网格接入点(网格AP)：具有附连的接入点(AP)以为客户端(STA)提供服务的网格STA。
网格标识(网格ID)：网格网络的标识元素。
网格配置文件：规定网格基本服务集(BSS)的属性的参数集合。
网格站(网格STA)：参与网格云的形成和操作的节点。
MIMO：多输入多输出；具有多个数据流的两个设备之间的通信。
门户：具有充当网格云和外部网络之间的桥或网关的附加功能的网格STA。
PCP站：个人控制点站。
准全向定向：具有可实现的最宽的波束宽度的定向多千兆比特(DMG)天线操作模式。
RREQ：路由请求，数据路由协议中用于发现源STA和目的地STA之间的路径的分组。
RREP：路由回应，响应于路由协议中的RREQ发送的分组，当源STA接收到RREP时，它可以开始发送数据分组。
SISO：单输入单输出；具有单个数据流的两个设备之间的通信。
SSID：服务集标识符；分配给WLAN网络的名称。
SSW：扇区扫描，是在不同的扇区中(方向上)执行发送并且收集关于接收的信号、强度等的信息的操作。
STA：站；作为与无线介质(WM)的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的可单个寻址的实例的逻辑实体。
扫描：相隔短的波束成形帧间空间(SBIFS)间隔的发送序列，其中发送器或接收器处的天线配置在发送之间是改变的。
本文中所描述的技术的进一步的方面将在说明书的以下部分中显示，其中，详细描述出于充分地公开本技术的优选实施例、而不是对其施加限制的目的。
附图说明
通过参照以下仅出于说明性的目的的附图，本文中所描述的技术将被更充分地理解：
图1是示出对于网格站和非网格站的混合网络所示的站、接入点和门户的混合的无线电节点拓扑结构。
图2是STA加入常规的IEEE802.11 WLAN的流程图。
图3是STA加入IEEE802.11网格WLAN的流程图。
图4是现有的IEEE 802.11s协议中的网格ID元素的数据字段示图。
图5是现有的IEEE 802.11s协议中的网格配置元素的数据字段示图。
图6是对于具有多个扇区的定向发送器和准全向定向接收器站的扇区扫描的框图。
图7是示出常规的扇区级扫描(SSW)的消息传递示图。
图8是802.11ad标准中所用的扇区扫描帧(SSW帧)的数据字段示图。
图9是802.11ad标准中所用的SSW帧内的扇区扫描字段的数据字段示图。
图10A和图10B是不同的SSW反馈字段的数据字段示图。
图11是根据本公开的实施例的、作为例子示出的、对其执行网络协议的无线电节点拓扑结构。
图12是根据本公开的实施例的邻居发现协议的流程图。
图13是根据本公开的实施例的所用的扇区扫描的框图。
图14是根据本公开的实施例的用于加入网格网络的STA逻辑的流程图。
图15A和图15B是根据本公开的实施例的、对于现有的网格STA发送周期性信标的替代实施例的流程图。
图16是根据本公开的实施例的从愿意加入网格网络的新的STA接收到探测请求的网格STA所做的响应的流程图。
图17是根据本公开的实施例的从对等的网格STA接收到周期性信标帧的网格STA的响应的流程图。
图18是根据本公开的实施例的MSSW控制帧的数字字段示图。
图19是根据本公开的实施例的MSSW控制帧的MSSW IE字段的数据字段示图。
图20是根据本公开的实施例的MSSW-FB IE字段的数据字段示图。
图21A和图21B是根据本公开的实施例的扇区扫描和响应的框图。
图22是根据本公开的实施例的单发SSW发送和RX BF的通信时间线。
图23是根据本公开的实施例的冻结BF训练和网格发现的发送-响应示图。
图24A至图24C是根据本公开的实施例的分派灵活的发送时间的框图和消息传递示图。
图25A和图25B是根据本公开的实施例的分派灵活的接收时间的替代方法的消息传递示图。
图26A和图26B是根据本公开的实施例的改动网格发现信令的流程图。
图27A至图27F是根据本公开的实施例的网格发现协议的示图。
图28是根据本公开的实施例的所用的站硬件的框图。
图29是根据本公开的实施例的STA上所用的波束图示图。
具体实施方式
1.对于IEEE 802.11s的介绍
IEEE 802.11s是对IEEE 802.11标准添加无线网格联网能力的无线通信标准。在802.11s中，提供了新的类型的无线电站和新的信令以使得能够实现网格网络发现、建立对等连接并且在整个网格网络中路由数据。
图1例示说明网格网络的一个例子，在该网格网络中，非网格STA的混合连接到网格-STA/AP(实线)，网格STA连接到其他的网格STA(虚线)，包括根据IEEE 802.1a多跳MAC的网格门户。
网格网络形成中的第一步是发现邻居。802.11s协议利用包括网格相关字段的主动或被动扫描信号。被动扫描是通过周期性信标信号执行的。主动扫描是通过按需探测请求信号执行的。
每个网格STA周期性地发送信标帧，并且当探测请求帧被接收到时，用探测响应帧做出响应，以使得邻居网格STA可以适当地执行网格发现。网格网络的标识由信标帧和探测响应帧中所包含的网格ID元素给出。在一个网格网络中，所有的网格STA都使用相同的网格配置文件。如果网格配置文件中的所有参数都匹配，则网格配置文件被认为是相同的。网格配置文件包括在信标帧和探测响应帧中，以使得网格配置文件可以被其邻居网格STA通过扫描获得。当网格STA通过扫描过程发现邻居网格STA时，被发现的网格STA被认为是候选对等网格STA。它可以变为其被发现的网格STA是成员的网格网络的成员，并且与邻居网格STA建立网格对等关系。当网格STA使用与接收到的指示邻居网格STA的信标帧或探测响应帧相同的网格配置文件时，该被发现的邻居网格STA可以被认为是候选对等网格STA。
网格STA尝试在网格邻居表中维护被发现邻居的信息，网格邻居表包括(a)邻居MAC地址、(b)操作信道编号、以及(c)最近观察的链路状态和质量信息。如果没有邻居被检测到，则网格STA对于其最高优先级配置文件采用网格ID，并且保持主动。
所有的所描述的发现邻居网格STA的信令目前在广播模式下被执行，因为802.11s协议没有被设计用于具有定向无线通信的网络。
图2和图3例示说明STA加入常规的WLAN网络对加入WLAN网格网络之间的差异。在图2中，STA被动地监听来自附近的接入点的信标，接收包含60GHZ 802.11网络(例如，802.11ad)的SSID的信标。STA与AP完成BF训练，并且在从AP接收到BF训练完成应答之后，它可以与该AP开始认证和关联。对于网格网络执行不同的过程，图3描绘了新的STA加入WLAN网格网络(例如，802.11s)的流程。新的网格STA等待监听来自不同的“N”个网格STA的多个信标。网格ID使得STA可以辨识属于同一网络的网格节点。在发现几个网格STA之后，新的网格STA将开始与其记录的网格邻居表中的一些或全部建立对等链路。
1.1.IEEE 802.11s中的网格标识元素
图4描绘IEEE 802.11s中用于广告网格网络的标识的网格ID元素，该网格ID元素示出了元素ID、长度和网格ID的字段。网格ID(Mesh ID)由愿意加入网格网络的新的STA在探测请求中发送，以及由现有的网格网络STA在信标信号中发送。将网络ID字段设置为0长度指示探测请求帧内所用的通配符网格ID。通配符网格ID是阻止非网格STA加入网格网络的特定的ID。
1.2.IEEE 802.11s中的网格配置元素
图5描绘IEEE 802.11s的用于广告网格服务的网格配置元素。网格配置元素包含在网格STA发送的信标帧和探测响应帧中。除了元素ID、长度、网格形成信息和网格容量之外，网格配置元素的主要内容是：路径选择协议标识符、路径选择度量标识符、拥塞控制模式标识符、同步方法标识符和认证协议标识符。在图3中所见的网格配置元素的内容与网格ID一起形成网格配置文件。
2.802.11ad波束成形(BF)训练的概述
mmWave WLAN现有技术的系统的例子见于IEEE 802.11ad标准中。BF训练是BF训练帧发送的双向序列，这些BF训练帧发送利用扇区扫描，并且提供必要的信令以使得每个STA可以确定用于发送和接收这二者的适当的天线系统设置。802.11ad BF训练过程可以分阶段执行。执行扇区级扫描阶段，在该阶段中，执行具有低增益(准全向)接收的定向发送以用于链路获取。细化阶段然后对组合的发送和接收增加接收增益和最后调整。在数据发送期间执行跟踪阶段以针对信道变化进行调整。
2.1.802.11ad SLS BF训练
以下集中于802.11ad标准的扇区级扫描(SLS)强制性阶段。在SLS期间，一对STA通过不同的天线扇区交换一系列扇区扫描(SSW)帧(或者在个人控制点(PCP)站或接入点(AP)站(PCP/AP)处进行发送扇区训练的情况下，交换一系列信标)以找到提供最高信号质量的一个。首先发送的站被称为发起者，第二个是响应者。在发送扇区扫描(TXSS)期间，在配对节点(响应者)用准全向定向图接收的同时，在不同的扇区上发送SSW帧。响应者从提供最佳链路质量(例如，SNR)的发起者确定天线阵列扇区。
图6用例子例示说明802.11ad中的SSW的概念，在该例子中，STA1是SLS的发起者，STA2是响应者。STA1扫过所有的发送天线图细小扇区，而STA2在准全向定向图中接收。STA2向STA1反馈它从STA1接收到的最佳扇区。
图7例示说明在802.11ad规范中针对STA1和STA2之间的例子实现的SLS协议的信令。发送扇区扫描中的每个帧包括关于扇区倒数计数指示(CDOWN)、扇区ID和天线ID的信息。最佳扇区ID和天线ID信息是用扇区扫描反馈和扇区扫描ACK帧反馈的。
图8描绘802.11ad标准中所用的扇区扫描帧(SSW帧)的字段，这些字段在下面概述。帧控制字段包含用于定义帧的类型的控制信息、以及使后面的字段理解如何对帧进行处理所必需的信息。持续时间字段被设置为一直到SSW帧发送结束的时间。RA字段包含作为扇区扫描帧的预期接收者的STA的MAC地址。TA字段包含扇区扫描帧的发送者STA的MAC地址。扇区扫描(SSW)字段和SSW反馈字段与帧检查序列(FCS)一起也被包括。
图9例示说明SSW字段的数据字段，原则信息如下。方向字段被设置为0以指示帧由波束成形发起者发送，被设置为1以指示帧由波束成形响应者发送。CDOWN字段是指示对于TXSS结束而言剩余的DMG信标帧发送的数量的倒数计数器。扇区ID字段被设置为指示通过其发送包含该SSW字段的帧的扇区编号。DMG天线ID字段指示发送器当前针对该发送使用哪个DMG天线。RXSS长度字段仅在CBAP中发送时是有效的，在其他情况下是保留的。该RXSS长度字段规定发送STA所需的接收扇区扫描的长度，并且是以SSW帧为单位定义的。
图10A和图10B描绘不同的SSW反馈字段。图10A所示的格式在作为发起者扇区扫描(ISS)的一部分发送时被使用，而图10B的格式在不作为ISS的一部分发送时被使用。ISS字段中的总扇区指示发起者在ISS中使用的扇区的总数。RX DMG天线数量子字段指示发起者在随后的接收扇区扫描(RSS)期间使用的接收器DMG天线的数量。扇区选择字段包含在前一次扇区扫描中以最佳质量接收的帧内的SSW字段的扇区ID子字段的值。DMG天线选择字段指示在前一次扇区扫描中以最佳质量接收的帧内的SSW字段的DMG天线ID子字段的值。SNR报告字段被设置为来自在前一次扇区扫描期间以最佳质量接收的并且在扇区选择字段中指示的帧的SNR的值。需要轮询字段被非个人基本服务集控制点(非PCP)或非接入点(非AP)STA设置为1以指示它需要PCP/AP发起与非PCP/非AP的通信。需要轮询字段被设置为0以指示非PCP/非AP对于PCP/AP是否发起通信没有偏好。
3.所公开的联合BF训练和网格发现
3.1.考虑中的拓扑结构
以下章节考虑mmWave网格网络。由于链路预算限制，通过多跳通信的网格联网使得能够扩展发送范围。
图11例示说明示例的一组具有定向发送的无线电节点10，并且描绘STA A 12、STAB 14、STA C 16、STA D 18和STA E 20之间的连接。以STA A 12作为例子，其发送具有范围22，该范围22使得可以通过波束成形与STA B 14和STA C 16进行通信。然而，即使是波束成形之后的STA A通信范围也不能到达STA D和STA E。为了扩展STA A的覆盖范围以便与STAD或STA E交换通信，需要网格网络形成。形成网格网络的第一步是发现邻居节点并且能够与网格网络的对等节点进行定向通信。
3.2.联合BF训练和网格邻居发现协议
3.2.1.概述
如前所述，邻居发现是加入网格网络的第一步。然而，在mmWave通信中，为了在对等的STA之间进行定向通信，需要波束成形训练。本公开提供了用于具有定向发送的无线网格网络的邻居发现协议。该协议以高效的方式实现联合邻居关系发现和波束成形训练。
图12例示说明邻居发现协议中的高级别步骤的示例实施例30。在方框32中，执行网络发现的扇区扫描，接着进行BF训练完成和对于网格网络发现的响应34，然后记录(36)BF扇区信息和邻居列表。
3.2.2.发起阶段
本公开的一个核心是执行联合网格网络发现和BF训练，其中，用于网格网络发现的扫描，不管是主动的还是被动的，都整合在BF训练过程内。扫描帧从同时服务于BF训练和网格网络发现目的的不同天线扇区发送。
图13例示说明用于网格网络邻居的联合BF训练和发现的扇区扫描的示例实施例50。看见网格站52，从网格站52示出了具有扇区扫描方向56的发送扇区54a至54n。愿意加入网格网络的STA发送探测请求(主动扫描)以检查对等网格STA的可用性。此外，周期性地，为了更新其BF训练和邻居列表，现有的网格STA在每个扇区发送信标帧，该信标帧可以包括，但不限于：(a)SSW字段；(b)BF扇区编号；(c)倒数计数；(d)网格配置文件字段；(e)网格ID元素；以及(f)网格配置元素。
图14例示说明尝试加入网格网络的STA逻辑的示例实施例70。在所述过程开始72时，新的STA提取74存储的网格配置文件参数，然后提取76存储的天线参数，接着在一组细小扇区上产生扫描探测请求帧78并且应用(80)接收BF加权。确定探测响应帧是否已经被接收到82。如果探测响应被接收到，则在方框84，将网格配置文件参数与最佳扇区相关信息一起记录，并且在到达方框88的决策之前，发送探测响应帧86。此外，如果在决策方框82处没有接收到探测响应帧，则直接执行方框88以检查所有的天线图扇区是否已经被尝试。如果所有的天线图扇区没有都被尝试，则跳到方框78以尝试另一个。否则，在所有的天线图扇区都被尝试的情况下，所述过程结束89。
因此，STA扫描探测请求以联合地发现现有的网格网络中的邻居并且发起与现有的网格网络中的邻居的BF训练。新的STA可以在有限数量的细小扇区上扫描探测请求，并且等待从其他的附近的网格STA接收响应。它重复扫描，但是是对新的一组细小扇区进行扫描，直到它已经覆盖发送天线图的所有扇区为止。
图15A和图15B例示说明现有的网格STA发送周期性信标所实现的图12的逻辑的替代方案的示例实施例90。例行程序从方框92开始，信标间隔计时器到期94，此时，STA提取(96)存储的网格配置文件参数，提取(98)天线图参数，然后在应用接收BF权重102之前，它在一组细小扇区上扫描信标帧100。在方框104中，确定BF训练响应者帧是否已经被接收到。如果帧被接收到，则在将BF ACK帧发送到对等网格STA 108之前，在方框106，记录(存储)网格配置文件参数和最佳扇区相关信息。在方框108之后，或者如果在方框104没有接收到BF训练响应者帧，则到达图13B中的决策方框110以确定探测请求是否已经被接收到。如果探测请求被接收到，则在方框112，对探测请求帧做出响应。否则，跳过方框112，并且决策(114)检查所有的发送天线图扇区是否都已经被检查。如果所有的天线扇区没有都被检查，则执行移回到方框98对附加扇区进行检查。否则，如果所有的天线图扇区都已经被检查，则所述过程结束116。
因此，可以看出，当信标间隔计时器到期时，现有的网格STA扫描信标帧以使得其附近的其他节点可以知道其存在并且它属于特定的网格网络。信标还被用于与其他网格节点执行BF训练。在接收时间期间时，网格STA可以从新的STA接收加入网格网络的请求(探测请求)，并且对这些请求做出响应。对于探测请求的响应在下一章节中被示为图16中详述的子例程。以与以上对于新的STA描述的方式类似的方式重复扫描过程。
3.2.3.响应阶段
本公开的另一个核心是使网格STA同时对另一个STA发送的网络发现和BF训练帧做出响应。响应者SSW和网格应答帧在所有扇区上被扫描。响应者SSW和网格应答帧的内容可以包含：(a)对等STA所做的节点ID的交换和应答；源地址和目的地地址；以及(b)具有从网格STA发起者接收的最佳扇区的BF训练反馈以及对应的链路度量(例如，SNR)。
因为帧在所有的TX扇区上被扫描，所以除了连接质量之外，网络中的现有的网格STA还将无意中听到发起网格STA节点ID和网格对等STA的应答。以上述方式，网格网络发现将增长，并且STA可以快速地获悉范围之外的(或者具有堵塞的链路的)新的STA以及哪个网格STA可以充当朝向范围外的STA的中继。
图16例示说明如在图13B中的方框112中所见的、从愿意加入网格网络的新的STA接收到探测请求的网格STA所做的响应的示例实施例130。当STA接收到探测请求帧134时，子例程开始132，此时，它记录(136)(存储)扇区倒数计数、扇区ID和对应的链路度量。到达决策方框138以确定扇区倒数计数是否已经达到零。如果倒数计数尚未达到零，则执行返回到方框134，否则方框140记录最佳扇区ID和对应的链路度量。STA准备(142)联合探测响应和响应者BF帧，并且应用(144)发送BF权重。STA然后执行扫描探测响应146，扫描探测响应包含多个扇区上的最佳扇区信息。然后，STA从网格发现发起者STA接收(148)应答(ACK)，此后，例行程序结束149。
因此，以上看出，现有的网格STA保持监听从多个扇区传入的探测请求帧，直到扇区倒数计数达到零为止。它然后对最佳扇区信息进行处理，并且将网格配置文件参数聚合到单个帧中。它在多个扇区上扫描这个联合BF响应者帧和探测响应帧。最后，它等待朝向新的STA的最佳BF扇区和探测响应的应答。
图17例示说明从对等网格STA接收到周期性信标帧的网格STA的响应的示例实施例150。在现有技术中，在网格联网(例如，802.11s)时，使用信标来广播节点的存在和网格网络容量。然而，在本公开中，除了向新的STA通知网格网络的存在之外，信标还用作与网格网络中的其他节点执行周期性BF训练的手段。
在该图中，当STA接收到信标帧154时，例行程序开始152，然后它记录(存储)(156)扇区倒数计数、扇区ID和对应的链路度量。到达决策(158)以确定扇区倒数计数是否已经达到零。如果它尚未达到零，则执行返回到方框154。否则，在倒数计数为零的情况下，到达方框160，并且记录(存储)最佳扇区ID和对应的链路度量，此后，STA准备(162)响应者BF帧，然后应用发送BF权重164，并且在多个扇区上扫描响应者BF帧166。站之后从对等网格站接收应答168，此后，例行程序结束169。
3.2.4.帧内容
为了使得能够实现联合BF训练和网格发现协议的操作，提出了包括在SSW探测请求和响应帧中的新的信息元素(IE)。新的帧格式，网格SSW(MSSW)帧被引入。
图18描绘示出以下项的MSSW控制帧的主体的示例实施例170：
RX开始：相对于这个帧的开始，与该方向相对应的接收时间的开始；
RX持续时间：对于该MSSW专用于接收响应帧的整数个时隙；
MSSW：网格SSW IE，在接着的几个章节中将进行详述；
MSSW-FB：网格SSW反馈IE，在接着的几个章节中将进行详述；
网格ID：用于广告网格网络标识的IE；以及
网格配置：用于广告网格服务的IE。
MSSW IE类似于具有一些修改的802.11ad规范中所用的现有技术的SSW IE。
图19描绘MSSW IE的示例实施例180，其字段内容如下。方向字段被设置为0以指示帧由波束成形发起者发送，被设置为1以指示帧由波束成形响应者发送。组字段被设置为在本发明的说明书中说明的细小扇区组的数量。组ID指示发送当前帧的扇区所属的组。CDOWN字段是指示一直到TXSS结束的剩余DMG信标帧发送的数量的倒数计数器。扇区ID字段被设置为指示通过其发送包含该SSW字段的帧的扇区编号。DMG天线ID字段指示发送器当前使用哪个DMG天线用于这个发送。RXSS长度字段只有在CBAP中发送时才是有效的，否则保留。这个RXSS长度字段规定发送STA所需的接收扇区扫描的长度，并且是以MSSW帧为单位定义的。
图20描绘MSSW-IE的示例实施例190。与802.11ad规范中的SSW-FB IE相比，MSSW-FB字段在MSSW-FB IE开头加上了组ID，组ID指示当前帧反馈的信息所关于的扇区的组编号。
4.用于联合BF训练和网格网络发现的信令
4.1.交替的发送和接收扇区扫描
处于目前公开的联合网格和BF训练的核心的是联合地在天线扇区上进行扫描并且扫描邻居网格节点的信令方法。在一个实施例中，本公开利用交替的TX和RX扇区扫描，该TX和RX扇区扫描包括网格扫描信号。
图21A例示说明发送扇区BF训练和粗略扇区接收BF训练期间的细小扇区扫描的示例实施例210。在该图中，看见网格STA 212，其具有在组216、218和220中示出的TX天线扇区214。
图21B例示说明将图21A的概念映射到时域231的示例实施例230。在该图中看见具有细小扇区的发送(TX BF)和具有粗略RX BF的接收的替代时段。产生(232)对于图19A的扇区组216的发送，并且作为对其的响应，接收(234)粗略BF。然后，从图19A的扇区组218发送236，接着是粗略RX BF时段238。类似地，从图19A的扇区组220发送240，接着是另一个粗略RX BF时段242。
因此看出，在发送间隔期间，具有网格配置信息的SSW帧被定向发送。在接收时段期间，从其他网格STA以响应者SSW帧的形式接收网格应答。发送时间“t”取决于TX扇区的数量和期望用于粗略RX BF设计的精度。接收时间“r”是灵活的。可以使它容纳来自多个邻居网格STA的应答。它还使得可以从其他STA共享介质以用于正在进行中的数据发送或者用于周期性的联合邻居发现和BF训练阶段。
4.2.单发发送和接收扇区扫描
在另一个实施例中，一个BF训练发送间隔被认为后面接着BF训练接收间隔。如以前的实施例中那样，发送是用细小阵列图扇区执行的，而接收是用粗略RX波束成形执行的。然而，该实施例中的接收BF间隔被划分为时隙。在每个时隙期间，只有一些邻居网格STA将竞争接入信道，并且与发起者STA完成BF训练，BF训练还包含网格发现响应。
图22例示说明沿着时间251的单发SSW发送和接收BF的示例实施例250。接收时段期间的邻居网格STA的信道接入是通过扇区分组的机制执行的。在时段252内，对于如图19A中所见的组216、218、220发送SSW和网格扫描帧。作为响应，分别在254、256和258期间对粗略接收波束成形图应用权重。以这种方式，一组发送扇区被映射到组ID。该组ID在联合BF训练和网格发现请求信号的每一帧中用信号进行通知。其细节已经在MSSW IE中进行了描述，详情参见图19。当该组ID被邻居STA处理时，它将该组索引映射到发送时隙。它然后接入信道，并且完成BF训练，与此一起的是，仅在该特定的发送时隙期间对网格网络发现消息做出响应。
5.用于网格网络发现的自适应信令
5.1.概述
本公开的另一个核心是描述网格网络发现信令的不同参数的改动。公开了部分BF训练的概念、BF训练的冻结、以及网格网络发现的开始和重新开始。
另外，灵活的时间被分派给同时BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收。影响早期终止决策以及分派给发送和接收的时间的因素包括STA的天线容量、从其他网格STA接收的响应、以及被允许用于特定的流量类型的延时、服务质量(QoS)约束。该自适应方案所允许的灵活性使得能够在具有各级节点密度的网格网络中实现高效的发现和数据交换。
5.2.训练和网格发现的冻结
图23例示说明沿着时间线272的冻结BF训练和网格发现的示例实施例270。联合BF训练和网格发现在两个网格扫描时段274、278之后被暂停，因为已经从邻居STA(包括其他网格STA 282)接收到许多响应276、280。网格STA做出与被发现的网格STA 286、288开始通信284的局部决策，以避免递送数据分组的延时。此后，STA用响应292重新开始290、294联合BF训练和网格发现，直到它完成扫描所有的发送扇区为止。此后，STA开始与其他站进行通信296。
5.3.灵活的网格发现发送和接收时间
图24A至图24C例示说明分派灵活的发送时间。在图24A中，例示说明了示例实施例310，该实施例假定网格STA 312被配置有多个(在此举例为六个)细小发送扇区314a至314n。在图24B中，例示说明了时间线332上的示例实施例330，在该实施例中，决定在每个网格扫描时段扫描两个扇区。因此，在时段“t_a”338内，扇区1被扫描334，扇区2被扫描336，接着是接收时段“r”340。类似地，扇区3被扫描342，扇区4被扫描344，然后在稍后的时段内，扇区5被扫描346，扇区6被扫描348。
在图24C中，例示说明了相同时间线332上的示例实施例350，在该实施例中，决定在每个网格扫描时段扫描三个扇区。因此，在时段“t_b”352内，扇区1被扫描334，扇区2被扫描336，扇区3被扫描342，接着是接收时段“r”354。然后，在稍后的时段内，扇区4被扫描344，扇区5被扫描346，扇区6被扫描348。图24B中的扫描模式与图24C的扫描模式相比，具有降低从邻居STA接收响应期间碰撞机会的优点，而它具有使完成网格网络发现的一个周期的总时间增加的缺点。
图25A和图25B例示说明在时间线332上分派灵活的接收时间的示例实施例390、410。在这些图中，发送持续时间“t”392、412分别地在网格发现时段内是相同的。然而，在图25B中，与时间“r_a”394相比更多的时间“r_b”414被分派用于从现有的网格STA接收响应或信标。在这二者中看出，扇区1至6被扫描334、336、342、344、346和348。更长的接收时间使从邻居STA接收响应期间的碰撞概率降低，并且对现有的网格STA之间的正在进行中的数据发送引起更小的干扰。然而，如图25B中所描绘的与图25A的接收时间相比更长的接收时间使完成网格网络发现的一个周期的总时间增加。
5.4.改动网格发现信号的逻辑
图26A至图26B例示说明STA实现的改动网格发现信令的逻辑的示例实施例430。以下术语见于流程图中：
N：发送扇区的总数；
L：最大容许延时；
G：扇区组的数量或网格扫描时段的数量；
g：用于扇区组的运行索引；
M：每一组扫描的发送扇区的数量；
Ts：扫描来自单个扇区的一个帧所需的时间；
j：表示分派给网格发现帧的单个扫描时段的时间量相对于延时的分数；
q：表示在单个网格扫描时段内相对于发送分派给接收的时间量的数量；
R：一直到给定的时间点的、从现有的网格STA接收到的网格发现响应的数量；
R*：用于R的预定义阈值；
D：在给定的时间点进行网格发现所花费的时间；以及
k：表示分派用于部分网格扫描的时间量相对于延时的分数。
前面的参数使得能够改动网格发现信令以实现BF训练的冻结和/或灵活的发送和接收时间。所述过程开始432，STA提取(434)存储的发送天线容量，其中记录包含扇区的数量的N 436。然后，确定(计算)(438)Ts作为单个细小扇区的扫描时间。STA提取(440)存储的服务质量(QoS)要求，并且记录作为最大推荐延时的L 442。确定(计算)(444)M＝(L*j)/Ts作为每一组的细小扇区的最大数量。然后，按照G＝N/M确定(计算)(446)值G。在方框448中，按照M*Ts*q确定r作为接收时段。在方框450中准备网格发现帧，并且将g初始化(452)为1，然后遍历第g组扇区扫描网格发现帧454。然后，在图26B的方框458中，应用RX BF权重，然后对接收到的网格和BF训练响应进行处理460。在方框462处决定网格发现响应的数量(R)是否大于预定义的阈值(*R)，同时决定在给定时间点进行网格发现所花费的时间(D)是否大于表示分配用于部分扫描的时间的分数(k)的最大容许延时(L)倍。
如果在决策462中满足关系，其中两个条件都满足，则执行方框464，其中开始对等操作过程，包括与被发现的网格STA交换数据。此后，将值R和D重置为零466，并且执行移到决策方框468，在决策方框468，检查运行索引(g)是否等于扇区组的数量或网格扫描时段的数量(G)。如果满足这个条件，则所述过程结束469，否则返回到图26A中的方框456，在方框456中，使运行索引递增(g＝g+1)，并且执行移到该图的方框454。
关于以上的例子，假定具有以下参数的STA；N＝16个扇区，L＝2毫秒延时，Ts＝50μs，j＝0.1，k＝0.4，q＝2，R*＝10。为了计算每一扫描时段的扇区的数量，M＝L*j/Ts＝2000*0.1/50＝4个扇区。为了计算扇区组的数量或扫描时段的数量G，关系G＝M/N＝4个时段或组。每一组的发送时间为M*Ts＝4*50＝200μs。每一组的接收时间为r＝M*Ts*q＝4*50*2＝400μs。因此，在这个例子中，网格发现发送和接收的一个周期花费600μs。
假定在第一个网格发现时段之后接收到的网格发现响应(来自现有的STA的探测响应或信标)的数量为4个。因此R＝4<R*。在这个时间点，D＝600μs，L*k＝2000*0.4＝800，并且清楚的是，D<L*k。因此，不满足对于图26A和图26B说明的冻结网格发现的条件。
继续进行网格发现的第二个周期，在该情形下，假定七个更多的响应被接收到。在这个时间点，D＝1200μs，R＝4+7＝11。因此，满足冻结网格发现的条件。网格发现将被临时暂停。STA开始网格对等操作，并且可能与到目前为止已经被发现的网格站交换数据。此后，STA可以通过扫描其他扇区组来重新开始BF训练和网格发现。
图27A至图27F例示说明网格发现协议。在图27A中，是一组mmWave网格网络STA的示例实施例470，该实施例示出了STA A472、STA B 474、STA C 476、STA D 478、STA E 480和STA F 482。考虑以下情形，即，STA B、C、D、E和F在现有的网格STA内，STA A想要成为该网格STA的成员。虚线箭头描绘现有的网格STA B、C和D之间的正在进行中的通信，而点线箭头示出STA B、C、E和F在STA A的发送范围内。
在图27B中，是用于STA A 492的TX和RX BF扇区的示例实施例490，该实施例示出十二个细小TX扇区493被划分为三组496、498和500，每组具有扇区扫描494涉及的四个扇区。分组遵循以前章节中说明的逻辑。接收期间的三个粗略BF扇区改进了从附近的STA检测到响应的机会。
图27C例示说明在时间线511上扫描网格发现帧的一个示例实施例510。执行对于网格发现响应的交替的发送和接收。示出了对每个扇区组进行扫描，图27B中的第一组496扫描512，具有响应514，然后对于网格发现响应帧的ACK被发送516。接着图25B中的第二组498扫描518，接着是响应520，然后网格发现ACK 522。最后，图27B的第三组500扫描524，接着是响应526，然后网格发现ACK528。
将注意到，在遍历一组细小扇区扫描网格发现帧之后，STA A应用BF RX权重来等待来自现有的网格STA的网格发现响应帧或信标。对于网格发现响应帧的应答516、522、528在扫描新的一组细小扇区之前被发送。
在图27D中，例示说明了在相同的时间线511上STA A对于响应的接收的示例实施例530。响应被看见针对STA F 532、STA E 534、STA C 536和STA B 538传入。应注意到，STAA处的单组扇区覆盖了STA E和STA F这两个。在STA A处的第一个接收时段期间，STA E和STA F这两个争夺信道接入以对STA A做出响应。在第二个接收时段内，STA C是从STA A监听网格发现扇区的扫描的唯一的STA。STA C在第二个接收时段期间对网格发现帧做出响应。应意识到，在与现有的网格网络的通信中涉及STA C。然而，STA A对于第一组扇区的扫描和相对较大的接收时段使得STA C的正在进行中的通信可以在没有来自STA A的干扰的情况下进行。类似地在第三个接收时段内，只有STA B对遍历第三组扇区扫描的帧做出响应。
因为从邻居STA接收的响应的数量是有限的，所以STA A决定不像以前章节中说明的那样暂停网格发现/BF训练阶段。STA A完成网格发现阶段，然后开始与已经发现的STA进行对等操作和数据交换。
图27E和图27F例示说明相同的时间线511上的、以前章节中说明的网格发现/BF训练的交替的发送和接收的变型的实施例550、570。在图27E中，在扫描了所有的细小扇区之后，通过扫描552、554、556，听到网格发现帧的STA在特定的接收时段期间争夺以用网格网络响应帧回复558、560和562。STA A在完成了所有的接收时段之后，将多个应答帧(ACK)564定向地调度到发送网格发现响应帧的网格STA。在图27F中，例示说明了STA A进行的响应接收(包括对于STA F 572、STA E 574、STA C 576和STA B 578传入的响应)的例子570。
图28A例示说明站(STA)硬件配置的示例实施例590。在该例子中，外部I/O连接592被示为耦合到总线594，此时，计算机处理器(CPU)596和存储器(RAM)598被附连。外部I/O为STA提供外部I/O，诸如对于传感器、致动器等的外部I/O。来自存储器598的指令在处理器596上被执行以执行实现通信协议的程序。这个主机被示为配置有耦合在总线594和射频(RF)电路602a、602b、602c之间的调制解调器600，每个RF电路支持多个天线604a至604n、606a至606n以及608a至608n，以与相邻的STA发送和接收帧。尽管该例子中示出了三个RF电路，但是本公开的实施例可以被配置耦合到任何任意数量的RF电路的调制解调器600。一般来说，使用更多的RF电路将导致天线波束方向的覆盖范围更广。应意识到，RF电路的数量和正被利用的天线的数量由特定设备的硬件约束确定。当STA确定没有必要与邻居STA通信时，RF电路和天线中的一些可以被禁用。在至少一个实施例中，RF电路包括频率转换器、阵列天线控制器等，并且连接到被控制执行用于发送和接收的波束成形的多个天线。这样，STA可以使用多组波束图来发送信号，每个波束图方向被认为是天线扇区。天线扇区是通过阵列天线控制器命令的波束成形和RF电路的选择而确定的。尽管STA硬件组件(诸如596至604c)具有与上述功能划分不同的功能划分是可能的，但是这样的配置可以被视为是所说明的配置的变型。
图29例示说明可用于STA产生多个(例如，36个)天线扇区图的天线发送方向的示例实施例630。举例来说，而非限制，STA被示为实现三个RF电路632a、632b和632c以及它们的连接的天线。每个RF电路及其连接的天线产生被描绘为634a至634n的多个(例如，12个)波束成形图以及类似的图636、638，其中，STA提供总共36个天线扇区。为简化描述，而非限制，假定所有的STA都具有四个天线扇区。任何任意的波束图都可以被映射到天线扇区。通常，形成波束图是为了产生尖锐的波束，但是产生波束图以从多个角度发送或接收信号是可能的。
所提出的技术中所描述的增强可以在各种无线通信设备中容易地实现。还应意识到，无线数据通信设备通常被实现为包括一个或多个计算机处理器设备(例如，CPU、微处理器、微控制器、计算机启用的ASIC等)和一个或多个相关联的存储指令的存储器(例如，RAM、DRAM、NVRAM、闪存、计算机可读介质等)，其中，存储在存储器中的编程(指令)在处理器上被执行以执行本文中所描述的各种过程方法的步骤。
本技术的实施例在本文中可以参照根据本技术的实施例的方法和系统的流程图图示、和/或也可以被实现为计算机程序产品的进程、算法、步骤、操作、公式或其他计算描绘来描述。就这一点而言，流程图的每个方框或步骤、流程图中的方框(和/或步骤)的组合、以及任何进程、算法、步骤、操作、公式或计算描绘可以通过各种手段来实现，诸如硬件、固件和/或包括包含在计算机可读程序代码中的一个或多个计算机程序指令的软件。如将意识到的，任何这样的计算机程序指令都可以被一个或多个计算机处理器(包括但不限于通用计算机或专用计算机、或生成机器的其他可编程处理装置)执行，以使得在(一个或多个)计算机处理器或其他可编程处理装置上执行的计算机程序指令创建用于实现所规定的(一个或多个)功能的手段。
因此，本文中所描述的流程图的方框、以及进程、算法、步骤、操作、公式或计算描绘支持用于执行所规定的(一个或多个)功能的手段的组合、用于执行所规定的(一个或多个)功能的步骤的组合、以及用于执行所规定的(一个或多个)功能的计算机程序指令(诸如包含在计算机可读程序代码逻辑装置中)。还将理解，流程图图示的每个方框、以及本文中所描述的任何进程、算法、步骤、操作、公式或计算描绘和它们的组合可以用专用的基于硬件的、执行所规定的(一个或多个)功能或(一个或多个)步骤的计算机系统、或专用的硬件和计算机可读程序代码的组合来实现。
此外，这些计算机程序代码(诸如包含在计算机可读程序代码中)也可以被存储在一个或多个计算机可读存储器或存储器设备中，所述一个或多个计算机可读存储器或存储器设备可以指导计算机处理器或其他可编程处理装置以特定的方式运行，以使得存储在所述计算机可读存储器或存储器设备中的指令生成制造品，包括实现(一个或多个)流程图的(一个或多个)方框中所规定的功能的指令手段。所述计算机程序指令也可以被计算机处理器或其他可编程处理装置执行以使一系列操作步骤在所述计算机处理器或其他可编程处理装置上执行以生成计算机实现的过程，以使得在所述计算机处理器或其他可编程处理装置上执行的指令提供用于实现(一个或多个)流程图的(一个或多个)方框中所规定的功能、(一个或多个)进程、(一个或多个)算法、(一个或多个)步骤、(一个或多个)操作、(一个或多个)公式或(一个或多个)计算描绘的步骤。
将进一步意识到，如本文中所使用的术语“编程”或“可执行程序”是指可以被一个或多个计算机处理器执行以执行如本文中所描述的一个或多个功能的一个或多个指令。所述指令可以用软件、固件、或软件和固件的组合来实施。所述指令可以存储在非暂时性介质中、设备本地，或者可以被远程存储，诸如被存储在服务器上，或者所述指令的全部或一部分可以被本地和远程存储。远程存储的指令可以通过用户发起或者自动地基于一个或多个因素被下载(推送)到设备。
将进一步意识到，如本文中所使用的，术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、中央处理单元(CPU)和计算机同义地用于表示能够执行指令并且与输入/输出接口和/或外围设备通信的设备，并且术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、CPU和计算机意图包含单个或多个设备、单核设备和多核设备、以及它们的变型。
从本文中的描述将意识到，本公开包含多个实施例，所述多个实施例包括但不限于以下实施例：
1.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为利用具有多个天线图扇区的定向发送与其他无线通信站进行无线通信，每个天线图扇区具有不同的发送方向；(b)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；(c)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及(d)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：(d)(i)开始用于对所述天线图扇区进行波束成形(BF)训练和针对网格网络发现进行扫描的联合过程，或者对所述联合过程做出响应，其中，遍历所述天线图扇区扫描帧，并且除了包括关于定向操作参数的信息和扇区扫描信息的波束成形(BF)训练帧之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息；(d)(ii)在用于BF训练的所述过程的单个阶段中，执行精细发送端训练和粗略接收端训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF应答者帧；并且(d)(iii)通过编程改动用于联合BF训练和网格网络发现的所述过程，以确定部分BF训练以及用于所述BF训练帧的发送和接收时段的灵活的时间分派。
2.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送。
3.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站。
4.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
5.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述无线通信电路被配置为在毫米波频率上发送和接收。
6.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数和扇区扫描信息的BF训练帧信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
7.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
8.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行自适应邻居发现方案，在所述方案中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
9.根据前述任一实施例所述的装置，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
10.根据前述任一实施例所述的装置：(a)其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送；(b)其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及(c)其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
11.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：在网格网络中通过自适应邻居发现方案执行定向发送，其中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
12.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数的BF训练帧信息和扇区扫描信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
13.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA接着发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
14.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
15.根据前述任一实施例所述的装置：(a)其中，所述无线通信装置在多跳通信网络协议的PHY层中执行所述多跳通信网络协议以进行定向发送；(b)其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及(c)其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
16.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：在网格网络中执行自适应邻居发现，其中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
17.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数的BF训练帧信息和扇区扫描信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
18.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA接着发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
19.根据前述任一实施例所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
20.根据前述任一实施例所述的装置：(a)其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议在所述多跳通信网络协议的PHY层中以进行定向发送；(b)其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及(c)其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
尽管本文中的描述包含许多细节，但是这些不应被解释为限制本公开的范围，而应被解释为仅仅是提供目前优选的实施例中的一些的例示说明。因此，将意识到，本公开的范围充分地包含对于本领域技术人员可能变得显而易见的其他实施例。
在权利要求中，对于单数的元素的论述并非意图意指“一个且只有一个”，除非有如此明确的陈述，而是相反意图意指“一个或多个”。本领域的普通技术人员已知的、所公开的实施例的元素的所有的结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且意图被目前的权利要求所包含。此外，本公开中的元素、组件或方法步骤都不意图贡献给公众，不管元素、组件或方法步骤是否被明确地记载在权利要求中。本文中的权利要求元素都不被解释为“手段加功能”元素，除非该元素通过使用措辞“用于…….的手段”而被明确地记载。本文中的权利要求元素都不被解释为“步骤加功能”元素，除非元素通过使用措辞“用于……的步骤”而被明确地记载。

Claims (20)

1.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：
(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为利用具有多个天线图扇区的定向发送与其他无线通信站进行无线通信，每个天线图扇区具有不同的发送方向；
(b)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；
(c)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及
(d)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：
(i)开始用于对所述天线图扇区进行波束成形(BF)训练和针对网格网络发现进行扫描的联合过程，或者对所述联合过程做出响应，其中，遍历所述天线图扇区扫描帧，并且除了包括关于定向操作参数的信息和扇区扫描信息的波束成形(BF)训练帧之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息；
(ii)在用于BF训练的所述过程的单个阶段中，执行精细发送端训练和粗略接收端训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF应答者帧；并且
(iii)通过编程改动用于联合BF训练和网格网络发现的所述过程，以确定部分BF训练以及用于所述BF训练帧的发送和接收时段的灵活的时间分派。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无线通信电路被配置为在毫米波频率上发送和接收。
6.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：
(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；
(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；
(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；
(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及
(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数和扇区扫描信息的BF训练帧信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行自适应邻居发现方案，在所述方案中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
10.根据权利要求6所述的装置：
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送；
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及
其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
11.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：
(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；
(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；
(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；
(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及
(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：在网格网络中通过自适应邻居发现方案执行定向发送，其中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数和扇区扫描信息的BF训练帧信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA接着发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
15.根据权利要求11所述的装置：
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送；
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及
其中，所述无线通信装置被配置为在包含网格站和非网格站的任何期望组合的网络中操作。
16.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：
(a)无线通信电路，所述无线通信电路被配置为与其他无线通信站进行无线通信；
(b)其中，所述无线通信电路被配置进行具有多个天线图扇区的定向发送，每个天线图扇区具有不同的发送方向；
(c)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；
(d)非暂时性存储器，所述非暂时性存储器存储所述处理器能够执行的指令；以及
(e)其中，所述指令在被所述处理器执行时执行包括以下的步骤：在网格网络中执行自适应邻居发现，其中，部分BF训练以及BF训练和网格网络发现的早期终止是与为同时的BF训练和网格网络发现帧的交替的发送和接收分派灵活的时间一起决定的。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：执行同时的BF训练和对于网格网络发现的扫描，其中，遍历天线图扇区扫描帧，并且除了包括定向操作参数和扇区扫描信息的BF训练帧信息之外，帧还包含关于网格网络ID和网格网络容量的信息。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：由网格STA接收联合网络进入和BF训练帧，该网格STA接着发送包括扇区扫描响应者信息和网格网络配置的响应帧。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述指令在被所述处理器执行时进一步执行包括以下的步骤：在单个阶段中执行精细发送BF训练和粗略接收BF训练，其中，具有定向发送的网格STA在发送时段内在细小扇区上扫描BF训练帧，并且在粗略扇区上接收BF响应者帧。
20.根据权利要求16所述的装置：
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以在所述多跳通信网络协议的PHY层中进行定向发送；
其中，所述无线通信装置执行多跳通信网络协议以对于在选自由以下各项组成的一组站类型模式的模式下操作的站进行定向发送：源站、目的地站、中间(跳跃)站、网格接入点、客户端站、网格站、门户站、多输入多输出站和单输入单输出站；以及
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