具有定向发送的无线网网络中的邻居节点的发现制造技术

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)。

Discovery of neighbor nodes in wireless networks with directed transmission

Wireless grid networking protocol for directional transmission in PHY layer through multiple hops between the hybrid of grid and non grid station (STA). Described are joint beamforming (BF) training and grid network discovery, which includes adaptive signaling with the grid network. The grid networking protocol can be used in the mixing of wireless nodes, which include portal, access point (AP), personal control point (PCP) and grid station (STA).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有定向发送的无线网网络中的邻居节点的发现相关申请的交叉引用不适用关于联邦政府赞助的开发研究的声明不适用计算机程序附录的通过引用合并不适用受版权保护的资料的通知本专利文档中的资料的一部分可以根据美国和其他国家的版权法受到版权保护。版权所有者不反对任何人按照本专利文档或专利公开登载在专利商标局公众可获得的文件或记录中那样传真复制本专利文档或专利公开，但在其他方面保留所有版权。版权所有者据此不放弃其使本专利文档保密的任何权利，包括但不限于其依据37.C.F.R.§1.14的权利。
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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-wavePHY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IEEE802.11WLAN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IEEE802.11s协议中的网格ID元素的数据字段示图。图5是现有的IEEE802.11s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MSSWIE字段的数据字段示图。图20是根据本公开的实施例的MSSW-FBIE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RXBF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IEEE802.11s的介绍IEEE802.11s是对IEEE802.11标准添加无线网格联网能力的无线通信标准。在802.11s中，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有定向发送的无线通信的装置，包括：/n(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；/n(b)处理器，所述处理器耦合到所述无线通信电路；/n(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/n(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：/n(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；/n(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/n(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。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170629 US 15/637,5361.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·阿卜杜拉，M·阿布欧埃尔首德，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP