CN111373696A - 定向信标发送和接收活动指示 - Google Patents

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Abstract

无线定向通信由无线mesh网络中的节点在毫米波(mmW)波段中执行。信标帧被配置为合并活动指示符，该活动指示符在mmW上发信号通知活动和非活动通信方向，并带有针对每个相应通信方向(发送或接收)的标志。活动指示符用于增强路由和波束选择，以便获得受到较少干扰和/或对其它站产生较少干扰的连接。活动指示符也可以或替代地用于改善与接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的连接的选择，以减少干扰，或选择要利用给定AP、STA或MSTA中的哪个波束。可以基于活动指示符来发起分布式干扰和资源协调和/或对分布式干扰和资源协调进行重新路由确定。

Description

定向信标发送和接收活动指示
相关申请的交叉引用
本申请主张并受益于对2017年12月12日提交的序列号为62/597,484的美国临时专利申请的优先权，其通过引用全部并入本文。
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不适用
计算机程序附录的通过引用合并
不适用
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技术领域
本公开的技术一般涉及站之间的定向无线通信，并且特别地涉及每个通信方向上的活动指示符，使得可以减少网络中的干扰。
背景技术
由于对更高的流量容量的需要，因此毫米波长(mm波或mmW)制式的无线网络正变得越来越重要。为了满足对更高流量容量的这种需要，网络运营商已经开始接受密集化的理念。目前的低于6GHz的无线技术已经不足以应对数据的高需求。一个简单的替代是利用30-300GHz频段(也被称为毫米波频段(mmW))中的更多频谱。
通常启用mmW的无线系统需要正确处理高频段的信道损耗和传播特征。高自由空间路径损耗、高穿透、反射和衍射损耗会降低可用的多样性并限制非视线通信(NLOS)。
波长为mmW的小波长使得实用尺寸的高增益电子可转向定向天线能够被使用。该技术可以提供足够的阵列增益来克服路径损耗并确保在接收者处的高信噪比(SNR)。使用在密集的部署环境中的定向mesh网络(网状网络)和mmW频段为实现节点间的可靠通信和克服视线信道限制提供了有效的方法。
在一个区域内启动的通信节点(站)将寻找要发现的邻居节点和要加入的网络。节点初始接入网络的处理包括扫描邻居节点和发现所有活动的本地节点。这可以通过新节点搜索特定的网络/网络列表以加入，或通过新节点发送广播请求以加入任何一个已经建立的、将接受新节点的网络来执行。
连接到mesh网络的节点需要发现所有的邻居节点，以决定到达网关/端口mesh网络节点的最佳方式以及这些邻居节点中每个节点的能力。新节点在特定的时间段内检测每个信道是否有可能的邻居节点。如果在该特定时间后没有检测到活动节点，则该节点移动到下一个信道。
当检测到一个节点时，新节点需要收集足够的可用信息来配置自身(其PHY层)，以便在监管域中进行操作。在mm波通信中，由于有定向传输，这一任务更加具有挑战性。这个处理中的挑战可以总结为以下：(a)获得周围节点ID的认知；(b)获得波束成形的最佳传输图案的认知；(c)在扩展的时间段保持整个网络处于同步状态；(d)克服由于碰撞和听不清导致的信道接入问题；(e)由于阻塞和反射导致的信道损伤。
因此，寻求改进的邻居发现方法以克服上述问题中的一些问题或全部问题，以实现mm波设备到设备(D2D)和mesh网络技术的普及。然而，现有的mesh组网技术解决的是以广播模式运行的网络的mesh网络发现方案，但基本上没有针对具有定向无线通信的网络。
相应地，存在对在无线通信网络中增强的同步和波束成形机制的需求。本公开满足了这种需求并提供了比以往技术更多的优点。
发明内容
一种具有相关联的编程的无线通信电路(站、节点)，被配置为与其他无线通信站(节点)进行无线通信，该无线通信包括具有多个天线图案扇区的定向毫米波(mmW)通信，其中每个扇区具有不同的传输方向。传输各种形式的信标帧，这些信标帧合并了活动指示符，该指示符发信号通知具有活动数据传输的通信方向。在至少一个实施例中，这些活动指示符包括用于每个相应的通信方向的标识符(或字段)，以指示该方向是否经历活动发送或接收。
这些站利用活动指示符来改进对预期连接的选择，以便获得受到较少干扰和/或对其它站产生较少干扰的连接。当选择到接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的通信连接时，活动指示符也可以或替代地被利用以在网络中获得更少的干扰。当从给定接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)选择通信波束时，活动指示符也可以或替代地被利用以在网络中获得更少的干扰。此外，活动指示符还可以或替代地用作通过在潜在的高干扰的方向上交换消息来执行分布式干扰和资源协调的基础，以在mesh网络中优化整体通信并在节点之间产生较少的干扰。更进一步，每当存在频谱拥塞较少或受到较少干扰的替代通信路由时，活动指示符可以用作通过其他节点或通信波束重新路由数据的基础。
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。
A-BFT：关联波束成形训练时段是在信标中宣布的时段，其用于加入网络的新站的BF训练和关联。
AP：接入点是包含一个站(STA)的实体，并且经由用于关联的STA的无线介质(WM)提供对分发服务的接入。
波束成形(BF)：一种不使用全向天线模式或准全向天线模式的定向传输。波束成形是在传输者上用于提高在接收者处的接收信号功率或信噪比(SNR)。
BI：信标间隔是表示信标发送时间之间的时间的循环超帧时段。
BRP：BF细化协议；BF协议使得能够进行接收者训练并迭代地训练传输者和接收者侧以实现最佳可能定向通信。
BSS：基本服务集是已经与网络中的AP成功同步的一组站(STA)。
BSSID：基本服务集标识符。
BHI：信标头间隔，包含信标传输间隔(BTI)和关联波束成形训练期(A-BFT)。
BTI：信标传输间隔，是指连续的信标传输之间的间隔。
CBAP：基于竞争的接入时段；是定向多吉比特(DMG)BSS的数据传输间隔(DTI)内的时间段，其中使用基于竞争的增强分布式信道接入(EDCA)。
D2D：设备到设备通信，它是两个无线节点之间的直接通信，而无需横跨接入点。
DTI：数据传输间隔；是允许完全BF训练、然后进行实际数据传递的时段。DTI可以包括一个或多个服务时段(SP)和基于竞争的接入时段(CBAP)。
MAC地址：介质访问控制(MAC)地址。
MBSS：Mesh基础业务集；是指形成由mesh站(MSTA)组成的自成网络并且可作为分发系统(DS)的基础业务集(BSS)。
MCS：调制和编码方案；是可以转换为PHY层数据速率的索引。
MSTA：Mesh站(MSTA)；是实施mesh设施的站(STA)。在mesh BSS中运行的MSTA可以为其他MSTA提供分发服务。
全向：是非定向天线传输模式。
准全向：是可获得最宽波束宽度的定向多吉比特(DMG)天线操作模式。
接收扇区扫描(sweep)(RXSS)：从不同定向扇区接收扇区扫描(SSW)帧，其中在连续接收之间执行扫描。
SLS：扇区级扫描阶段：BF训练阶段可包括多达四个部分：用于训练发起者的发起者扇区扫描(ISS)、用于训练响应者链路的响应者扇区扫描(RSS)(诸如使用SSW反馈和SSWACK)。
SNR：接收信噪比，单位为dB。
SP：服务期；由接入点(AP)计划的SP。计划的SP以固定的时间间隔开始。
频谱效率：指在特定通信系统中在给定带宽上可以传输的信息速率，通常以比特/秒/Hz表示。
STA：站是对于无线介质(WM)的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的可单独寻址的实例的逻辑实体。
扫描：由短的波束成形帧间空间(SBIFS)间隔分开的传输序列，其中在传输之间改变传输者或接收者处的天线配置。
SSW：扇区扫描，是指在不同的扇区(方向)进行传输，并收集接收到的信号、强度等信息的操作。
发射扇区扫描(TXSS)：经由不同扇区的多扇区扫描(SSW)或定向多吉比特(DMG)信标帧的传输，其中在连续传输之间执行扫描。
本文描述的技术的其他方面将在说明书的以下部分中提出，其中详细描述是为了充分公开本技术的优选实施例而不对其进行限制的目的。
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是在IEEE802.11的无线局域网(WLAN)中执行的主动扫描的时序图。
图2是示出mesh站和非mesh站的组合的mesh网络的节点图。
图3是图示用于IEEE 802.11WLAN的mesh识别元素的数据字段示图。
图4是图示用于IEEE 802.11WLAN的mesh配置元素的数据字段示图。
图5是IEEE 802.11ad协议中的天线扇区扫描(SSW)的示意图。
图6是示出IEEE 802.11ad协议中的扇区级扫描(SLS)的信令的信令图。
图7是图示用于IEEE 802.11ad的扇区扫描(SSW)帧元素的数据字段示图。
图8是图示用于IEEE 802.11ad的SSW帧元素中的SSW字段的数据字段示图。
图9A和图9B是如IEEE802.11ad中所用的、当作为图9A中的ISS的一部分进行传输时示出的SSW反馈字段，以及当不作为图9B中的ISS的一部分进行传输时示出的SSW反馈字段的数据字段示图。
图10是根据本公开的一个实施例的基于信标接收功率形成连接的无线mm波节点的无线节点拓扑示例。
图11是根据本公开的一个实施例的基于定向活动形成连接的无线mm波节点的无线节点拓扑示例。
图12是根据本公开的一个实施例的站的硬件的框图。
图13是根据本公开的一个实施例的mmW天线系统产生的波束图案示图。
图14是根据本公开的一个实施例的由低于6GHz天线产生的波束图案示图。
图15是根据本公开的一个实施例的由一个波束服务的2个对等方的定向波束使用的无线节点示图。
图16是根据本公开的一个实施例的在一个对等方向新的定向波束移动的定向波束更新的无线节点示图。
图17A和图17B是根据本公开的一个实施例的具有使用感知指示符的信标传输的流程图。
图18A和图18B是根据本公开的一个实施例的具有使用感知指示符的信标的流程图。
图19A和图19B是根据本公开的一个实施例的信标和相关联的定向活动映射广播的示图。
图20是根据本公开的一个实施例的定向信标的无线节点示图，其示出了所利用的粗波束与细波束。
图21A和图21B是根据本公开的一个实施例的如所利用的信标帧的示图和信标定向活动比特的节点示图。
图22是根据本公开的一个实施例的定向信标活动指示符和所执行的波束选择的无线节点示图。
图23A和图23B是根据本公开的一个实施例的将未优化的mesh网络与定向信标活动性指示符传输进行比较的无线节点示图。
图24是根据本公开的一个实施例的无线节点示图，其示出了本地mesh组之间的干扰的处理。
具体实施方式
1.现有的定向无线网络技术
1.1.WLAN系统
在WLAN系统中，802.11定义两个扫描模式；被动与主动扫描。下述为被动扫描的特征。(A)尝试加入网络的新站(STA)检查每个信道并且等待最多最大信道时间(MaxChannelTime)的信标帧。(b)如果没有接收到信标，则新STA移动到另个信道，从而节省电池电量，因为新STA在扫描模式下不传输任何信号。STA应该在每个信道上等待足够的时间，以便它不会错过信标。如果信标丢失，则STA应等待另一个信标传输间隔(BTI)。
下述为主动扫描的特征。(a)根据以下内容，想加入本地网络的新STA在每个信道上发送探测请求帧。(a)(1)STA移动到信道，等待进入帧或探测延迟计时器过期。(a)(2)如果在定时器过期后没有检测到帧，则认为该信道未被使用。(a)(3)如果信道未被使用，则STA移动到新信道。(a)(4)如果使用信道，则STA使用一般的DCF获得对于媒体的接入，并发送探测请求帧。(a)(5)如果信道从不忙，则STA等待期望的时间周期(例如，最小信道时间)以接收对探测请求的回应。如果信道忙碌且接收到探测回应，则STA等待更多时间(例如，最大信道时间)。
(b)探测请求可使用唯一服务设定识别符(SSID)、SSID的列表或广播SSID。(c)在些频率频带中禁止主动扫描。(d)主动扫描可能是干扰和碰撞的来源，特别是如果许多新的STA同时到达并试图接入网络。(e)与使用被动扫描相比，主动扫描是STA获得对网络的接入的快速方式(更快速地)，因为STA不需要等待信标。(f)在基础架构基本服务集(BSS)和IBSS中，至少有STA被唤醒以接收和回应探测。(g)在mesh基本服务集(MBSS)中的STA可能不会在任何时间点被唤醒以回应。(h)当无线电测量活动为主动时，节点可能无法回答探测请求。(i)可能出现探测回应的碰撞。STA可以通过允许传输最后信标的STA传输第一探测回应来协调探测回应的传输。其他节点可跟随并使用后退时间与一般分布式协调功能(DCF)信道接入以避免碰撞。
图1示出在IEEE 802.11WLAN中主动扫描的使用，其示出发送探测的扫描站与接收并回应探测的两个回应站。该图也示出最小与最大探测回应时序。值G1被显示为设定为SIFS，SIFS是确认的传输前的帧间间距，而G3是DIFS，DIFS是DCF帧间间距，其表示发送者在发送RTS封装之前完成后台周期之后等待的时间延迟。
1.2.IEEE 802.11smesh WLAN
IEEE 802.11s(在下文中称为802.11s)是将无线mesh网络能力添加到802.11标准的标准。在802.11s中定义了新类型的无线电站以及用于启用mesh网络发现、建立对等连接以及通过mesh网络路由的数据的新信令。
图2示出mesh网络的一个示例，其中非meshSTA连接至meshSTA/AP的混合(实线)以及mesh STA连接至包括mesh入口的其它mesh STA(虚线)。在mesh网络中的节点使用定义在用于发现邻居的802.11标准中的相同的扫描技术。mesh网络的识别由包含在信标与探测回应帧中的mesh ID元素给出。在一个mesh网络中，所有的mesh STA使用相同的mesh简档。如果在mesh简档中的所有参数都匹配，则mesh简档被认为是相同的。mesh简档被包含在信标与探测回应帧中，使得mesh简档可以通过扫描通过其邻居mesh STA获得。
当mesh STA通过扫描处理发现邻居mesh STA时，发现的mesh STA被认为是候选对等mesh STA。它可以成为mesh网络的成员，其中发现的mesh STA是该mesh网络的成员，并且建立与邻居mesh STA对等的mesh网。当mesh STA使用相同mesh简档作为接收的信标或用于邻居mesh STA之探测回应帧指示时，发现的邻居mesh STA可以被认为是候选对等meshSTA。
mesh STA尝试在mesh邻居表中保持发现的邻居信息，其中包括：(A)邻居MAC地址；(b)操作信道数量；以及(c)最近观察到的链路状态和品质信息。如果没有检测到邻居，则mesh STA采用Mesh ID作为其最高优先级简档并保持活动。发现邻居mesh STA的所有先前信令都以广播模式执行。应当认识到，802.11s不是针对具有定向无线通信的网络。
图3示出用于宣传mesh网络的识别的mesh识别元件(mesh ID元件)。mesh ID通过将想加入mesh网络的新STA在探测请求中进行传输以及通过现有mesh网络STA在信标和信号中进行传输。长度0的mesh ID字段指示在探测请求帧内使用的通配符mesh ID。通配符mesh ID是防止非mesh STA加入mesh网络的特定ID。应该认识到，mesh站是具有比非mesh站更多特征的STA，例如，除了一些其他模块外，它使得STA作为模块运行用以服务mesh功能。如果STA没有此mesh模块，则不应允许其连接到mesh网络。
图4示出包含在信标帧与通过mesh STA传输的探测回应帧中的mesh配置元素，并且其被用于宣传mesh服务。mesh配置元素的主要内容为：(a)路径选择协定识别符；(b)路径选择度量识别符；(c)拥塞控制模式识别符；(d)同步方法识别符；以及(e)认证协议识别符。mesh配置元素的内容与mesh ID起形成mesh简档。
标准802.11a定义了许多过程与mesh功能，包括：mesh发现、mesh对等管理、mesh安全、mesh信标与同步、mesh协调功能、mesh功率管理、mesh信道切换、三地址、四地址以扩展的地址帧格式、mesh路径选择与递送、与外部网络相互影响、mesh内拥塞控制以及meshBSS中的紧急服务支持。
1.3.在WLAN中的毫米波
毫米波频带中的WLAN通常需要使用定向天线进行发送、接收或两者，以解决高路径损耗并为通信提供足够的SNR。在发送或接收中使用定向天线也使得扫描处理具有方向性。IEEE 802.11ad与新标准802.11ay定义用于在毫米波频带上进行定向发送和接收的扫描和波束成形的过程。
1.4.IEEE 802.11ad扫描与BF训练
毫米波WLAN最先进系统的示例是802.11ad标准。
1.4.1.扫描
新STA在被动或主动扫描模式下操作，用以扫描特定SSID、SSID列表或所有发现的SSID。对于被动扫描，STA扫描含有SSID的DMG信标帧。对于主动扫描：DMG STA传输含有所需SSID或或多个SSID列表元素的探测请求帧。DMG STA可能还必须在探测请求帧的传输之前传输DMG信标帧或执行波束成形训练。
1.4.2.BF训练
BF训练为BF训练帧传输的双向序列，其使用扇区扫描并提供必要的信令以允许每个STA确定用于发送和接收两者的合适天线系统设定。
802.11ad BF训练处理可分三个阶段进行。(1)执行扇区级扫描阶段，从而对链路获取执行具有低增益(准全向(quasi-omni))接收的定向传输。(2)执行对于结合发送和接收增加接收增益和最终调整的细化阶段。(3)随后在数据传输期间执行追踪以调整信道改变。
1.4.3.802.11ad SLS BF训练阶段
这集中于802.11ad标准的扇区级扫描(SLS)强制阶段。SLS期间，对STA在不同的天线扇区上交换系列的扇区扫描(SSW)帧(或在PCP/AP处的传输扇区训练的情况下的信标)以找到提供最高信号品质的帧。第一传输的站称为发起者；第二传输的站称为响应者。
在发射扇区扫描(TXSS)期间，SSW帧在不同扇区上传输，而配对节点(响应者)利用准全向定向图案接收。响应者从提供最佳链路品质(例如，SNR)的发起者确定天线阵列扇区。
图5示出在802.11ad中扇区扫描(SSW)的概念。在该图中，给出了一个示例，其中STA 1是SLS的发起者，STA 2是响应者。STA 1扫描所有传输天线图案扇区精细扇区，而STA2在准全向图案下接收。STA 2将从STA 1接收的最佳扇区反馈给STA 2。
图6示出如在802.11ad规范中实施的扇区级扫描(SLS)协议的信令。在发射扇区扫描中的每个帧包括关于扇区倒数指示(CDOWN)的信息、扇区ID以及天线ID。利用扇区扫描反馈与扇区扫描ACK帧反馈最佳扇区ID与天线ID信息。
图7示出在802.11ad标准中使用的扇区扫描帧(SSW帧)的字段，其中字段概述如下。持续时间字段设定为直到SSW帧传输结束的时间。RA字段含有STA的MAC地址，该STA是扇区扫描的预期接收者。TA字段含有扇区扫描帧的发送者STA的MAC地址。
图8示出在SSW字段内的数据元素。SSW字段传达的原则信息如下。方向字段被设定为0以指示帧由波束成形发起者传输以及设定为1以指示帧由波束成形响应者传输。CDOWN字段是向下计数器，其指示TXSS结束的剩余DMG信标帧传输的数量。扇区ID字段被设定以指示通过其传输含有SSW字段的帧的扇区的数量。DMG天线ID字段指示发送者当前用于此传输的DMG天线。RXSS长度字段仅在CBAP中传输时有效，否则保留。RXSS长度字段指明由传输STA所需的接收扇区扫描的长度，并且以SSW帧为单位定义。SSW反馈字段定义如下。
图9A与图9B示出SSW反馈字段。当作为内部子层服务(ISS)的部分传输时利用显示在图9A中的格式，而当不是作为ISS的部分传输时利用图9B的格式。ISS字段中的总扇区指示发起者在ISS中使用的扇区总数量。RX DMG天线的子字段的数量指示发起者在后续的接收扇区扫描(RSS)期间使用的接收DMG天线的数量。扇区选择字段含有在前个扇区扫描中以最佳品质接收的帧内SSW字段的扇区ID子字段的值。DMG天线选择字段指示在前个扇区扫描中以最佳品质接收的帧内SSW字段的DMG天线ID子字段的值。SNR报告字段被设定为来自在前个扇区扫描期间以最佳品质接收的帧的SNR的值，并且在扇区选择字段中指示。需要轮询字段通过非PCP/非AP STA设定为1，以指示它需要PCP/AP发起与非PCP/非AP的通信。需要轮询字段被设定为0，以指示非PCP/非AP对PCP/AP没有关于PCP/AP是否发起通信的偏好。
2.按需路由同步和波束成形简介
2.1.问题陈述
无线局域网(WLAN)站传输信标，以进行网络通告、资源管理和同步目的。在毫米波(mm波)通信中，这些信标的传输是定向的，这为克服路径损耗和近镜面反射特性提供了更高的天线增益。站节点可以通过视线和反射路径从同一传输者接收多个可用波束。此外，节点可能在其扫描区域内接收来自多个传输者的多个波束。通过特定定向波束发送或接收数据的站节点可能会对其他站的活动接收产生干扰，或者本身会受到其他站的传输的干扰。
如果需要先听后说协议，那么节点通常依赖于全向感测来访问信道。但是，使用先听后说并不能提供关于空间信道使用的信息。在节点形成新的连接时或在避免特定的通信方向时，了解特定方向上正在进行的活动的状态可以改善节点决策。当节点在决定使用或避免使用哪个定向波束之前，接收到关于该波束方向的使用的信息(例如，该方向被占用多少)，这可能是一个重要的益处。
在中央控制器不可用于管理节点连接性和干扰的情况下，需要一个分布式系统来管理节点连接性并避免定向干扰。
2.2.本公开的贡献
描述了一种用于在相同网络中或跨不同网络的节点之间用信号传送和接收关于每个传输方向的空间占用的信息的方法和装置。节点可以向其他相邻节点传输信息，该信息指示哪个频谱方向被传输占用，以及哪些方向被接收占用。在本公开中，节点利用该信息来路由其数据、与其他节点形成连接、避免频谱拥塞的波束和/或彼此协调其传输。
3.本公开的实施例
3.1.考虑的拓扑
图10示出了具有服务多个站(STA)的多个接入点(AP)的多个BSS的示例实施例10。站扫描周围区域中的信标，并尝试与被发现具有最高接收功率的站建立连接。这通常表示距离最近的站，或距接收站视线最短的站。在图中，站被视为STA1 12、STA2 14、STA316、STA4 18、STA5 20、STA6 22以及AP1 24、AP2 26和AP3 28，它们之间通过双向箭头示出了通信路径(TX/RX)。
但是，这些通信可能导致严重的定向干扰或频谱接入问题。考虑例如STA2 14和STA3 16如何共享来自AP3的相同定向波束。此外，可以看到，每当两个AP(AP2 26和AP3 28)以分布式方式使用信道时，STA1 12、STA3 16和STA4 18也将遭受干扰。
图11示出了被配置为避免上述干扰情况的示例实施例30。在该示例中，STA3 16和STA4 18避免使用图10中所示的公共方向，而是建立到更远的AP(AP1 24)的连接，由此这两个站享有无干扰的通信方向。对于STA6 22和STA 5 20示出了相同的情况。
为了在分布式网络设置中实现上述定向传输选择，本公开的站操作协议(软件、固件和/或硬件)利用被配置为携带关于定向使用的信息的信标，从而提供可以帮助其他网络站进一步协调其定向传输决策的公告。
3.2.站硬件配置
图12示出了节点(网络中的无线站)的硬件配置的一个示例实施例50。在该示例中，计算机处理器(CPU)56和存储器(RAM)58被耦合到总线54，该总线54被耦合到给与节点外部I/O(诸如到传感器、致动器等)的I/O路径52。在处理器56执行来自存储器的指令，以执行实现通信协议的程序。该主机被示为被配置有与射频(RF)电路62a、62b、42c耦合的mmW调制解调器60，该射频电路62a、62b、62c与多个天线64a、64b、64c至64n、66a、66b、66c至66n和68a、68b、68c至68n耦合，以与相邻节点发送和接收帧。此外，还可以看到，该主机还具有将射频(RF)电路72耦合到天线74的低于6GHz调制解调器70。
因此，该主机在优选实施例中被示为配置有两个调制解调器(多频带)及其相关联的RF电路，用于提供在两个不同频段上的通信。毫米波(mmW)频段调制解调器及其相关联的RF电路被配置为在mmW频段中发送和接收数据。低于6GHz频段调制解调器及其相关的射频电路被配置为在低于6GHz频段中发送和接收数据。应当认识到的是，本公开可以在仅具有在mmW频段的定向传输并且不提供低于6GHz频段的情况下实现。
这两个调制解调器及其相关联的RF电路旨在在两个不同的频段上通信。mmW频段调制解调器及其相关联的RF电路正在mmW频段中发送和接收数据。低于6GHz频段调制解调器及其相关联的RF电路正在低于6GHz频段中发送和接收数据。
尽管在这个示例中示出了3个RF电路耦合到mmW调制解调器，但是应该认识到的是，可以将任意数量的RF电路耦合到mmW调制解调器。通常，大量的RF电路将使得天线波束方向的覆盖范围更广。
图13示出了mmW波束图案90的示例实施例，其示出了可以被节点利用生成三十六(36)个天线扇区图案的天线方向。在这个示例中，节点被描绘为实现三(3)个mmW RF电路和连接的天线，并且每个mmW RF电路和连接的天线生成十二(12)个波束成形图案，其被称为具有三十六(36)个天线的节点。但是为了说明的简单起见，以下描述将例示跨较少数量的天线扇区通信的节点。应当认识到的是，任何任意的波束图案都可以被映射到天线扇区。通常情况下，形成波束图案是为了产生尖锐的波束，但也有可能产生波束图案是为了从多个角度发射或接收信号。
所使用的RF电路和天线的数量通常由特定设备的硬件约束来确定。应当注意的是，当节点确定其不需要用于与相邻节点通信时，可以禁用RF电路和天线中的一些。
在至少一个实施例中，mmW RF电路包括频率转换器、阵列天线控制器等，并与多个天线连接，这些天线被控制地执行波束成形以进行发送和接收。以这种方式，该节点可以使用多组波束成形传输信号，每个波束成形方向被认为是一个天线扇区。
图14示出了在这个示例中假定使用附接到其RF电路112的准全向天线114的低于6GHz调制解调器的天线图案的示例实施例110。应当认识到的是，在不脱离本教导的情况下，可以利用其他天线图案变体。
3.3.定向信标信道使用感知
根据本公开配置站节点，使得当传输信标时，它们跟踪每个波束方向上其信道使用、发送和接收的平均统计信息。可以根据每个使用案例和应用来定义和调整收集和维护这些统计信息的时间窗口。
图15示出了示例实施例130，其中根据本公开的节点按照方向和每个对等方统计信息维护方向统计信息，以允许在对等方关闭或偏离一个方向以使用另一方向时更新使用信息。在该图中，看到STA1132和STA2 134正在与可以在所有方向上发送信标138的节点136通信。在这个示例中，一个方向(波束0)140服务两个对等节点(STA1 132和STA2 134)，从该对等节点收集每个对等节点STA1和STA2的统计信息，并且还计算累积统计信息。在图中可以看到，波束0具有60％的利用率，其中STA1 132占利用率的40％，并且STA2 134占利用率的其余20％。
图16示出了类似于先前的图的维护定向统计信息的节点的示例实施例150。在这个示例中，看到STA1 152和STA2 154正在与节点156通信。节点156可以在所有方向158上通信(mmW)，并且可以看到正在方向160上用波束0与STA1 152通信，并且在方向162上用波束4与STA2 154通信。与图15相比，图16示出了一个对等STA2 154已被移动以利用新方向，而相关联的服务波束被更新为波束4 162。因此，STA2 154的统计信息被移动到新的服务波束，即波束4。更新波束0使用统计信息以仅反映STA1的使用。在示例中，看到波束0具有40％的使用，而波束4具有20％的使用。
图17A和图17B示出了具有使用感知指示符的信标传输的示例实施例170。本公开考虑这些具有使用感知指示符的帧可以是各种类型的帧，包括信标帧、波束成形帧、SSW帧、BRP帧等。在图17A中，当节点开始操作172时，如果其具有预定义的链路，则优选地将所有统计信息重置174为已经建立的链路。如果该节点尚未设置任何链路，则用于定向波束的数据库为空。在适当的时间，节点使用定向波束在所有方向上发送传输mmW信标176。信标被配置为包含用于中继关于信道方向或该波束的特定方向的使用的信息的指示符。
确定178何时发送新信标。在下一个信标传输间隔时，在信标传输之前，该节点检查180是否有新的连接(任何加入的节点)。如果建立了新的通信连接，则执行移动到方框182，其中针对该定向传输收集新的使用统计信息。然后在图17B中的方框184中，针对已建立的链路的链路使用开始收集统计信息。然后在方框186中，检查活动链路使用与阈值(诸如预定义阈值)的比较情况。如果活动链路使用超过变化阈值，则在方框188中，节点传输具有该新的使用指示符的信标，并返回到图17A中的方框176。
传输信标的节点还可以选择在发送和/或接收方向上将两个指示(一个用于发送，一个用于接收)附加到发送的信标。同样在发送信标方面，系统还可以选择在发送和/或接收的方向上将收集到的关于在发送、接收或发送和接收时的链路使用的统计信息附加到发送的信标。
3.3.2.定向信标信道使用感知接收
图18A和图18B示出了用于利用信道使用感知的定向信标的示例实施例190。该处理开始于图18A中的192，并且节点侦听(观察、尝试检测)194信标以便确定在每个方向上的信道使用。如果接收到的信标指示正在进行活动传输，则进行检查196。接收到的信标应包含活动发送和/或接收的指示(标志比特)。它还可以具有关于使用统计的信息。如果不是活动传输，则返回到方框194，否则到达方框198，该方框198确定从信标接收到的信息是否指示与当前通信连接存在矛盾或将与将来通信连接存在矛盾。每当接收到指示矛盾的信标时，节点就会对矛盾做出反应。矛盾可能表示在节点正在使用信道的相同方向上的并发发送或接收。这表示该节点对网络上发生的其他传输施加的可能干扰，或者从检测到信标的网络中其他并发传输影响该节点的可能干扰。
一旦检测到矛盾，节点就可以决定采用主动或被动方法来解决该矛盾。当检测到矛盾时，然后在图18B中到达方框200，其检查主动和被动矛盾解决方案。如果方框200指示被动矛盾解决方案，则到达框206，并且该节点将该方向标记为忙，并搜索其他可用方向，例如，对于这些方向，在该方向上接收到的信标未设置使用指示符比特，然后返回在方框194处搜索信标。节点继续扫描，直到它找到没有被其他连接使用的合适方向为止。
如果在方框200处确定要执行主动矛盾解决方案，则到达方框202。在主动矛盾解决方案中，该节点帮助指示信道活动以请求矛盾解决方案的节点。该解决方案可以采用频谱共享、协调或通过两次传输之一获取信道的形式。节点继续侦听(尝试接收)信标以监视信道中的活动。具体而言，这些解决方案如下例示：在返回到方框194处搜索信标之前，通过在方框202处利用信标源执行快速信标形成，以及在方框204处指示矛盾。
3.4.信标使用感知传输技术
将信息添加到信标帧，以向周围区域中的其他无线节点指示关于发送信标的节点的发送和接收活动。
下面说明用于通过信标帧传输定向活动信息的两个选项。这些选项可以通过在所有方向上广播定向发送和接收活动映射来执行，或者通过发送与每个信标传输相关联的定向活动比特来执行。
该活动映射可以是在特定方向上或在包含节点正在覆盖的所有方向上的信标被发送的活动的指示符的形式。也可以将在特定方向上或在包含节点正在覆盖的所有方向上收集到信标被发送的统计信息(发送、接收和/或发送和接收(信道使用))添加到活动映射。在接下来的部分中，活动映射可以简单参考发送、接收或发送和接收的指示，并且也可以参考收集到的统计信息(发送、接收和/或发送和接收(信道使用))。活动映射也可以是所有描述的信息的集合。
3.4.1.定向活动映射广播
图19A和图19B示出了定向活动映射的示例实施例210、220、230。在图19A中，信标携带该节点的发射波束212和接收波束214的映射。在所示示例中，每个字段(在这种情况下为比特)指示该方向的信息。每个方向使用单个标志比特，方向要么是活动的1，要么是非活动的0(但是可以利用反向二进制状态)。在所示的映射中，除了波束13 218指示其处于活动状态之外，波束0 216以及所有其他方向均处于非活动状态。在图19A的下部中，看到具有信标帧222的实施例220，其具有附加的发射(TX)映射224和接收(RX)映射226。
该映射被在所有方向上传输的所有信标广播。一旦节点接收到该映射，它就可以将信标传输波束ID与映射中的对应比特进行比较，以决定该方向是否处于发送或接收的活动模式。
在图19B中，示出了图示230，其中节点234在所有方向上的所有波束236中传输携带TX和RX映射的信标。在所示的示例中，相对于节点232示出了节点234，节点232具有通过波束13 238的活动发送和接收。图19A的TX和RX活动映射通过在TX和RX活动映射中设置与其相关联的比特来指示波束13的活动。所有其它比特都设置为零，因为在这些方向上没有发生活动的发送或接收。应当注意的是，任何接收到这些传输的信标之一的接收者都可以在映射中找出信标传输波束ID和对应的比特。即使未接收到活动方向信标，节点也可以从活动映射的发送和接收中获得关于周围区域中的其它活动的信息。在该示例中，可以获得关于波束12 240、波束11 242或波束0 244不活动的信息。
TX映射212可以携带大于1或零的信息，以指示多个占用水平或每个方向的准确收集的统计信息。RX映射214可以携带大于1或零的信息以指示多个占用水平或每个方向的准确收集的统计信息。如果需要表示TX/RX映射，那么可以将TX映射和RX映射合并为一个映射。TX/RX映射可以携带大于1或零的信息以指示多个活动水平或每个方向的准确收集的统计信息。
3.4.2.信标活动指示符比特
如在图19A的上部中的示例中所示，针对每个通信方向，每个信标帧可以包含两个附加比特，以指示发送和接收活动。发送和接收活动指示符表示在信标被传输的同一方向上的活动。
图20示出了将粗略数据信标与精细数据信标的使用进行比较的示例实施例250。应该认识到的是，与传输信标的波束相比，可以以更精细的波束传输数据。即，从粗略波束传输的信标应该指示来自位于其占用区(foot print)或覆盖区域中的任何精细波束的传输。这种理解适用于这里以及上一节3.4.1。示出了相对于第二节点254的第一节点252，第二节点254被示出具有精细波束258a至258f，其中波束258c是活动的。出了相对于精细波束示粗的略波束260，并且它也是活动的。如图所示，如果与数据发送或接收波束相比，使用粗略波束传输信标，那么在传输的信标中的活动指示符表示可以被信标传输波束覆盖的任何波束的活动。因此，活动指示符指示的方向不必具有与波束的实际通信方向相同的分辨率。如果信标的方向没有活动，或者不满足用于设置活动指示符的阈值，那么信标方向性活动指示符将被重置为零。
图21A和图21B示出了设置活动指示符280的示例实施例270。如果信标的方向具有某种活动并且满足用于设置活动指示符的阈值，那么信标方向性活动指示符被设置为一。在图21A中，针对非活动方向，示出了信标帧272，其中用于TX和RX的比特274被设置为一种状态：在这种情况下，二进制“0”指示非活动状态，而在信标帧276中，这些TX/RX位被设置为“1”，从而指示活动状态。
在图21B中，看到节点282正在从节点284接收信标，节点284正在所有方向286上传输。节点282从节点284的方向288接收信标，并且可以直接确定该特定方向是否正在进行发送或接收。
TX活动指示符274可以携带大于1或零的信息以指示多个占用水平或每个方向的准确收集的统计信息。RX活动指示符278可以携带大于1或零的信息以指示多个占用水平或每个方向的准确收集的统计信息。如果需要表示TX/RX活动指示符，那么可以将TX活动指示符和RX活动指示符组合为一个活动指示符。TX/RX活动指示符可以携带大于1或零的信息，以指示多个活动水平或每个方向的准确收集的统计信息。
3.5.信标感知传输用法示例
知道关于无线节点周围环境区域的定向发送和接收的信息可以具有很大的价值。无线节点可以使用该信息为节点连接选择更好的方向，或者避免干扰或受到环境区域中其它节点的干扰。该信息可能是开始在共享相同方向的节点之间进行协调处理以实现更好的频谱共享或定向访问管理的触发器。
应当注意的是，虽然示例反映了简单的二进制活动/非活动指示符，但是如果期望更多信息，本公开还设想了在某些情况下在每个方向上使用附加比特。例如，在每个方向2比特的情况下，可以传达活动水平：00b＝无，01b＝～25％，10b＝～50％，并且11b>75％。
3.5.1.物理链路波束选择
例如，一旦在感兴趣的LOS波束的方向上检测到其它发送或接收，那么节点就可能避免与其对等节点的最佳视线(LOS)波束。一旦节点在其链路具有最高功率的方向上感测到正在进行的活动，它就可以以被动或主动的方式对此做出反应。例如，节点可能决定例如避免与其对等节点的LOS和最高功率波束，并寻找其它替代方案。
图22示出了将LOS与非视线(NLOS)波束选择进行比较的示例实施例290。如图右侧所示，在LOS波束选择中，节点294从节点292选择LOS波束方向298，该节点在所有方向296上都进行传输。但是，在图左侧部分，节点294'通过正在从附近墙壁302反射的NLOS波束304与其对等节点292'形成链路。因此，虽然正在进行的传输可以沿着节点之间的路径300进行，但是节点可以选择该时间段的这个NLOS方向。节点可能决定与发现具有活动指示符的信标的另一个节点进行通信。可以通过快速波束成形和请求信道协调来进行通信。协调可能导致释放该方向给请求节点或拒绝使用该方向。
3.5.2.分布式Mesh网络协调
图23A和图23B示出了示例实施例310、330，其将未优化的mesh网络与经定向波束活动指示符优化的mesh网络进行了比较。在图23A中，看到分布式网络或mesh场景，其中节点正在形成到网络中多个对等方的链路。特别地，所示的节点包括M1 312、M2 314、M3 316、M4 318、M5 320、M6 322、M7 324、M8 326和M9 328。链路以实线示出，显示附近站之间的通信互连。但是，这些高度定向的波束和密集的部署预计会在mesh网络中的站之间产生大量干扰。
利用定向信标活动指示符(其使用在图23B中示出)对于分布式优化网络连接性具有很大的价值。由于节点位置或其周围环境的动态变化，节点可以在节点设置或引入网络或其整个操作过程中优化其连接性。节点被配置为因此避免与其它对等节点形成将导致干扰该方向上正在进行的发送或接收的连接。节点被配置为避免与其它对等节点形成将受到该方向上正在进行的发送或接收的干扰的连接。使用定向信标活动指示符，可以优化或去除一些连接以避免干扰。作为示例，在图23B中，STA M7 324在所有方向334上传输信标，并且在M1 312、M5 320、M6 322和M8 326的方向上设置活动指示符。网络中的其它节点(在这个示例中为M2 314、M3 316和M9 328)可以检测来自M7的信标，从而识别这些方向的通信占用率。根据本公开的M2、M3和M9可以决定将其数据重新路由远离这些方向，或者开始某个频谱共享协调过程，这就是为什么将来自M2、M3和M9的链路336、338和340(如在往返M7 324的方向上所指示的)分别显示为虚线，因为可以基于接收到公开的活动指示符而为通信选择不同的方向/路径。
3.5.3.多网络协调
不同的WLAN网络和体系架构可以共存并且共享相同的频谱，而本公开适用于多网络协调。
图24示出了示例实施例350，其中三个网络352、354和356非常接近并且使用相同的频谱。节点可以“听见”(接收)来自其它网络的信标，并基于公开的活动指示符计算出(确定)活动的方向。在示例中，示出的信息358在网络之间被接收360、362和364，这允许网络中的节点确定可能的干扰，并且能够做出不同的方向选择以优化其自身网络内的通信。如果节点通过接收指示该方向活动的信标发现其通信方向或其潜在的通信方向已经被其它正在进行的传输占用，那么该节点可以考虑采用被动或主动的方法来补救干扰。例如，节点可能尝试搜索去往/来自与其预期对等节点的链路的其它方向，或者通过其它节点重新路由其数据。节点可以被配置为与接收到带有活动指示符的定向信标的其它节点开始协调过程。
3.6.通过快速波束成形进行协调公告
一旦节点在该节点感兴趣的方向上发现正在进行的活动，它可能会决定与该节点联系。虽然该节点可能不属于已接收到带有活动指示的信标的节点的网络的一部分，但该节点可能决定将其存在告知其它节点。可以执行波束成形帧(SSW或BRP帧)的交换以与新节点进行波束成形。交换的波束成形帧可以包括指示字段(例如，一比特)，以指示通信的目的是协调不加入网络。协调可以包括任何类型的频谱共享，或将其中一条链路的数据重新路由到其它路线。
3.7.多频段操作
如果无线设备配备有多频段操作(例如，mmW频段和低于6GHz频段)，那么在可能出现干扰的情况下，节点可以在低于6GHz频段上发送mmW频段频谱使用信息。定向活动映射(如在3.4.1中定义的定向活动映射)可以在低于6GHz的映射上传输信号，以指示mmW频段上的定向频谱使用。可以用低于6GHz信标广播该信息，并指示其与其它频段和信道相关，并指示相关的频段和信道。mmW定向频谱的使用也可以通过低于6GHz的通信来请求，并且接收到该请求的节点可以通过定向活动映射来响应所请求的频段和信道。
3.8.新帧格式
3.8.1.带有定向活动指示符的信标帧-广播模式
这是类似于常规802.11DMG信标帧的帧，但具有一些元素允许一些额外特征。这些帧由AP、STA或mesh AP节点在所有方向上传输。该帧包含关于新节点、网络中的当前节点以及发送者网络外部的节点的特定详细信息，以指示该节点正在传输信标的方向上的当前发送和接收。每个信标都传输关于所有所支持方向的定向传输映射的相同信息。信标帧除了包含常规信标帧中的典型信息外，还应包含该信息。
在广播模式下，带有定向活动指示符的信标帧是还包括以下字段的信标帧。
定向发送活动指示映射：Nxq比特，其中“N”是在其中发送信标的方向的数量，并且q是表示一个方向上的活动的比特的数量。发送的每个信标包含所支持的所有方向的定向传输活动映射。
定向接收活动指示映射：Nxq比特，其中N是从中接收信标的方向的数量，并且q是表示一个方向上的活动的比特的数量。每个接收到的信标都包含所有所支持方向的定向接收活动映射。
3.8.2.带有定向活动指示符的信标帧–比特指示符模式
这是类似于常规802.11DMG信标帧的帧，但具有一些元素允许一些额外特征。这些帧由AP或mesh AP节点在所有方向上传输。该帧包含关于新节点、网络中的当前节点以及传输者网络外部的节点的特定详细信息，以指示该节点正在传输信标的方向上的当前发送和接收。每个信标在其覆盖的方向传输关于发送和接收活动的唯一信息。信标帧除了包含常规信标帧中的典型信息之外，还包含该信息。在比特指示符模式下具有定向活动指示符的信标帧是还包括以下字段的信标帧。
信标方向发送活动指示符：q比特，用于指示在与信标发送相同的方向上是否存在数据传输活动。数据传输活动可以用1比特或更多比特表示，具体取决于要指示的所需分辨率。
信标方向接收活动指示符：q比特，用于指示在与传输信标相同的方向上是否存在数据接收活动。数据接收活动可以用1比特或更多比特表示，具体取决于要指示的所需分辨率。
3.8.3.SSW/BRP帧
这是与用于波束成形的常规802.11SWW或BRP帧类似的帧。STA响应于从节点接收到具有发送或接收活动指示的信标而发送这些帧。该帧包含指示试图使用接收到的信标的相同方向并请求协调的新节点的存在的信息。信标帧除了包含常规信标帧中的典型信息外，还包含该信息。
SSW/BRP帧附加地可以包括以下字段。
协调请求：1比特，用于向节点通知该方向可能存在干扰并在可能的情况下请求协调。
定向发送活动指示映射：Nxq比特，其中“N”是在其中发送帧的方向的数量，并且q是表示一个方向上的活动的比特的数量。发送的每个帧包含所支持的所有方向的定向发送活动映射。
定向接收活动指示映射：Nxq比特，其中N是从中接收帧的方向的数量，并且q是表示一个方向上的活动的比特的数量。每个接收到的帧都包含所有所支持方向的定向接收活动映射。
定向发送活动指示符：q比特，用于指示在与帧发送相同的方向上是否存在数据传输活动。数据传输活动可以用1比特或更多比特表示，具体取决于要指示的所需分辨率。
定向接收活动指示符：q比特，用于指示在与传输帧相同的方向上是否存在数据接收活动。数据接收活动可以用1比特或更多比特表示，具体取决于要指示的所需分辨率。
4.本公开的要素总结。
以下是与本公开的相关联方面的部分总结。
发送具有活动数据传输的方向指示的信标。该指示可以是表示信标方向是否被活动发送/接收占据的标志。该指示可以是在所有方向上的传输活动映射的广播。
网络中的站和新节点可以使用该方向信息来选择更好的直通连接，例如，决定要连接到哪个AP/STA/MSTA和/或决定要连接到来自同一AP/STA/MSTA的哪个波束。
网络中的站和新节点可以使用该方向信息通过在潜在的高干扰方向上交换消息来发起分布式干扰和资源协调。
每当存在频谱拥塞较少或受到的干扰水平降低的替代路由时，网络中的站和新节点就可以使用该方向信息来通过其它节点/波束重新路由数据。
5、实施例的一般范围
所提出的技术中所描述的增强可以在各种无线(例如，mm波)传输者、接收者和收发器中容易地实现。还应意识到，现代无线传输者、接收者和收发器优选地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。
为了简化说明，图中未示出计算机和存储器设备，因为本领域技术人员理解使用计算机设备来执行涉及各种现代通信设备的步骤。所呈现的技术对于存储器和计算机可读介质是非限制性的，只要它们是非暂态的，且因此不构成暂态电子信号即可。
还应当理解，在这些计算系统中的计算机可读介质(储存指令的存储器)是“非暂态的”，其包含任何和所有形式的计算机可读介质，唯一的例外是暂态、传播的信号。因此，所公开的技术可以包括任何形式的计算机可读介质，包括那些随机存取(例如，RAM)、需要周期刷新(例如，DRAM)、随时间降低的那些(例如，EEPROMS、碟介质)、或者仅在短时间周期内和/或仅在存在电力的情况下储存资料，唯一的限制是术语“计算机可读介质”不适用于暂态的电子信号。
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、公式或其他计算示出来描述。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、公式或计算示出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，本文描述的流程图的块和过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述支持用于执行指定功能的手段的组合、用于执行指定功能的步骤的组合，和用于执行指定的功能的计算机程序指令(诸如体现在计算机可读程序代码逻辑手段中)。还将理解，本文描述的流程图说明的每个块以及任何过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述及其组合，可以由执行指定的功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统，或专用硬件和计算机可读程序代码的组合来实现。
此外，诸如体现在计算机可读程序代码中的这些计算机程序指令也可以存储在一个或多个计算机可读存储器或存储器设备中，其可以指导计算机处理器或其他可编程处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器或存储器设备中的指令产生包括指令手段的制品，该指令手段实现在流程图的块中指定的功能。计算机程序指令还可以由计算机处理器或其他可编程处理装置执行，以使得在计算机处理器或其他可编程处理装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在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在流程图的块、过程、算法、步骤、操作、公式或计算性描述中指定的功能的步骤。
还将意识到，本文使用的术语“编程程序”或“程序可执行”是指可以由一个或多个计算机处理器执行以执行如本文所述的一个或多个功能的一个或多个指令。指令可以体现为软件、固件或软件和固件的组合。指令可以本地存储在非暂时性介质的设备中，或者可以远程存储在诸如服务器上，或者可以本地和远程地存储全部或部分指令。远程存储的指令可以通过用户发起或者基于一个或多个因素自动地下载(推送)到设备。
还将意识到，如本文所使用的，术语处理器、计算机处理器、中央处理单元(CPU)和计算机被同义地使用来表示能够执行指令以及与输入/输出接口和/或外围设备进行通信的设备，以及术语处理器、计算机处理器、CPU和计算机旨在包括单个或多个设备、单核和多核设备及其变形。
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、一种用于mesh网络中的无线通信的装置，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案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；(b)位于被配置为在mesh网络上操作的站中的、耦合到所述无线通信电路的处理器；(c)存储可由处理器执行的指令的非暂态存储器；以及(d)其中，在由处理器执行所述指令时，执行包括以下的步骤：(i)在全部或选择的方向上向网络中的其它节点传输帧，以用于广播网络信息、波束成形或其它目的；以及(ii)将活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示。
2、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述活动指示符包括一个或多个比特，所述一个或多个比特表示帧方向是被活动的发送和/或接收占用的或是未被占用的。
3、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：将所述活动指示符作为节点被配置为进行通信的每个方向的活动的映射进行广播。
4、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：利用来自所述活动指示符的信息来选择在mesh网络中受到较少干扰或者将对其它站带来较少干扰的连接。
5、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到哪个接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)来执行所述对连接的选择。
6、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到来自相同接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的哪个波束来执行所述对连接的选择。
7、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：在发起分布式干扰和资源协调时通过在潜在的高干扰的方向上交换消息来利用来自所述活动指示符的信息，以在mesh网络中优化整体通信并在节点之间产生较少的干扰。
8、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：每当存在频谱拥塞较少或受到较少干扰的替代通信路由时，在通过其他节点或通信波束重新路由数据时利用来自所述活动指示符的信息。
9、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述活动指示符被用来发信号通知定向毫米波(mmW)通信协议上的哪些通信方向具有活动的数据传输。
10、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述无线通信电路还被配置为利用低于6GHz无线通信与其它无线通信站进行无线通信，并经低于6GHz无线通信传送mmW方向的所述方向指示符。
11、一种用于mesh网络中的无线通信的装置，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案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；(b)位于被配置为在mesh网络上操作的站中的、耦合到所述无线通信电路的处理器；(c)存储可由处理器执行的指令的非暂态存储器；以及(d)其中，在由处理器执行所述指令时，执行包括以下的步骤：(i)在全部或选择的方向上向网络中的其它节点传输帧，以用于广播网络信息、波束成形或其它目的；(ii)将包括每个方向一个或多个比特的活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示；以及(iii)将所述活动指示符作为节点被配置为进行通信的每个方向的活动映射进行广播。
12、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：利用来自所述活动指示符的信息来选择在mesh网络中受到较少干扰或者将对其它站产生较少干扰的连接。
13、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到哪个接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)来执行所述对连接的选择。
14、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到来自相同接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的哪个波束来执行所述对连接的选择。
15、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过在发起分布式干扰和资源协调时在潜在的高干扰的方向上交换消息中利用来自所述活动指示符的信息，以在mesh网络中优化整体通信并在节点之间产生较少的干扰。
16、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：每当存在频谱拥塞较少或受到较少干扰的替代通信路由时，在通过其他节点或通信波束重新路由数据时利用来自所述活动指示符的信息。
17、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述活动指示符被用来发信号通知定向毫米波(mmW)通信协议上的哪些通信方向具有活动的数据传输。
18、如任何前述或以下实施例所述的装置，其中所述无线通信电路还被配置为利用低于6GHz无线通信与其它无线通信站进行无线通信，并经低于6GHz无线通信传送mmW方向的所述方向指示符。
19、一种在mesh网络中执行无线通信的方法，包括：
(a)在全部或一些方向上从无线通信电路向网络中的其它节点传输帧，用于广播网络信息、波束成形或其它目的，所述无线通信电路被配置为利用具有多个天线图案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；以及(b)将活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示。
20、如任何前述权利要求所述的方法，其中所述活动指示符被广播为节点被配置为在进行通信的每个方向的活动映射。
如本文所用，除非上下文中另有明确规定，否则单数术语“一”、“一个”和“该”可包括复数指示。除非明确说明，否则以单数形式提及对象并不旨在表示“一个与仅一个”，而是“一个或多个”。
如本文所用，术语“组”指的是一或多个物件的集合。因此，例如一组物件可以包括单个物件或多个物件。
如本文所用，术语“实质上”与“约”被用来描述和解释小的变化。当与事件或情况一起使用时，术语可以指事件或情况恰好发生的实例以及事件或情况发生到类似的实例。当与数值结合使用时，术语可以指小于或等于该数值的±10％的变化范围，诸如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。例如，“实质上”可以指小于或等于该数值的±10°的角度变化范围，诸如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。
另外，数量、比率和其他数值有时可以以范围格式呈现于本文中。应当理解，这种范围格式是为了方便和简洁而使用的，并且应该被灵活地理解为包括明确指明为范围限制的数值，但是也包括包含在该范围内的所有单独数值或子范围，如同明确指明的每个数值和子范围。例如，约1至约200的比例应理解为包括明确列举的约1和约200的限制，但也包括单独的比例，诸如约2、约3和约4，以及诸如约10至约50、约20至约100等的子范围。
然而，本文的描述包含许多细节，这些细节不应被解释为限制本公开的范围，而是仅仅提供一些当前较佳实施例的说明。因此，应当理解到本公开的范围完全地包括对于那些本领域技术人员变得显而易见的实施例。
那些本领域技术人员已知的所公开实施例的元件的所有结构和功能等同物通过引用明确地併入本文，并且旨在由本申请专利范围所涵盖。此外，无论元件、组件或方法步骤是否在申请专利范围中明确地陈述，本公开中的元件、组件或方法步骤都不旨在对公众专用。本文中的申请专利范围不应被解释为“手段加功能”元件，除非使用短语“用于......的手段”明确地描述该元件。本文中的申请专利范围不应被解释为“步骤加功能”元件，除非使用短语“用于......的步骤”明确地描述该元件。

Claims (20)

1.一种用于mesh网络中的无线通信的装置，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案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；
(b)位于被配置为在mesh网络上操作的站中的、耦合到所述无线通信电路的处理器；
(c)存储可由处理器执行的指令的非暂态存储器；以及
(d)其中，在由处理器执行所述指令时，执行包括以下的步骤：
(i)在全部或选择的方向上向网络中的其它节点传输帧，以用于广播网络信息、波束成形或其它目的；以及
(ii)将活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述活动指示符包括一个或多个比特，所述一个或多个比特表示帧方向是被活动的发送和/或接收占用的或是未被占用的。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：将所述活动指示符作为节点被配置为进行通信的每个方向的活动的映射进行广播。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：利用来自所述活动指示符的信息来选择在mesh网络中受到较少干扰或者将对其它站带来较少干扰的连接。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到哪个接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)来执行所述对连接的选择。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到来自相同接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的哪个波束来执行所述对连接的选择。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：在发起分布式干扰和资源协调时通过在潜在的高干扰的方向上交换消息来利用来自所述活动指示符的信息，以在mesh网络中优化整体通信并在节点之间产生较少的干扰。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：每当存在频谱拥塞较少或受到较少干扰的替代通信路由时，在通过其他节点或通信波束重新路由数据时利用来自所述活动指示符的信息。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述活动指示符被用来发信号通知定向毫米波(mmW)通信协议上的哪些通信方向具有活动的数据传输。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述无线通信电路还被配置为利用低于6GHz无线通信与其它无线通信站进行无线通信，并经低于6GHz无线通信传送mmW方向的所述方向指示符。
11.一种用于mesh网络中的无线通信的装置，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案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；
(b)位于被配置为在mesh网络上操作的站中的、耦合到所述无线通信电路的处理器；
(c)存储可由处理器执行的指令的非暂态存储器；以及
(d)其中，在由处理器执行所述指令时，执行包括以下的步骤：
(i)在全部或选择的方向上向网络中的其它节点传输帧，以用于广播网络信息、波束成形或其它目的；
(ii)将包括每个方向一个或多个比特的活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示；以及
(iii)将所述活动指示符作为节点被配置为进行通信的每个方向的活动映射进行广播。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：利用来自所述活动指示符的信息来选择在mesh网络中受到较少干扰或者将对其它站产生较少干扰的连接。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到哪个接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)来执行所述对连接的选择。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过决定要连接到来自相同接入点(AP)或站(STA)或mesh站(MSTA)的哪个波束来执行所述对连接的选择。
15.如权利要求11所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：通过在发起分布式干扰和资源协调时在潜在的高干扰的方向上交换消息中利用来自所述活动指示符的信息，以在mesh网络中优化整体通信并在节点之间产生较少的干扰。
16.如权利要求11所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行包括以下的步骤：每当存在频谱拥塞较少或受到较少干扰的替代通信路由时，在通过其他节点或通信波束重新路由数据时利用来自所述活动指示符的信息。
17.如权利要求11所述的装置，其中所述活动指示符被用来发信号通知定向毫米波(mmW)通信协议上的哪些通信方向具有活动的数据传输。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述无线通信电路还被配置为利用低于6GHz无线通信与其它无线通信站进行无线通信，并经低于6GHz无线通信传送mmW方向的所述方向指示符。
19.一种在mesh网络中执行无线通信的方法，包括：
(a)在全部或一些方向上从无线通信电路向网络中的其它节点传输帧，以用于广播网络信息、波束成形或其它目的，所述无线通信电路被配置为利用具有多个天线图案扇区的定向毫米波(mmW)通信与其他无线通信站进行无线通信，其中每个扇区具有不同的传输方向；以及
(b)将活动指示符合并到传输的帧中，其中所述活动指示符提供对在发送、接收或发送和/或接收中哪些通信方向具有活动的数据活动的指示。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述活动指示符作为节点被配置为进行通信的每个方向的活动映射被广播。
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