本申请是国际申请日为2017年3月10日、国际申请号为PCT/US2017/021771、中国国家申请日为2017年3月10日、申请号为201780015464.1、发明名称为“用于减少毫米波设备的响应扇区扫掠时间的装置及方法”的专利申请的分案申请。
根据35U.S.C.§119的优先权要求
本专利申请要求于2016年3月10日提交的美国临时专利申请S/N.62/306,629以及2017年3月9日提交的美国专利申请No.15/455,095的权益，这两件申请都已被转让给本申请受让人并由此通过援引整体明确纳入于此。
技术领域
本公开一般涉及无线通信系统，尤其涉及用于减少扇区扫掠时间的技术。
背景技术
60GHz频带是以大的带宽量和大的全球交叠为特征的无执照频带。大的带宽意味着非常大量的信息能被无线地传送。结果，可以开发各自要求传输大量数据的多个应用以允许在60GHz频带周围的无线通信。此类应用的示例包括但不限于：游戏控制器、移动交互设备、无线高清TV(HDTV)、无线坞站、无线千兆比特以太网、以及许多其他应用。
与较低频率相比，60GHz频带中的操作允许使用较小的天线。然而，相比于较低频率中的操作，60GHz频带周围的无线电波具有较高的大气衰减并且经受大气层气体、雨、物体等的较高吸收水平，从而导致较高的自由空间损耗。较高的自由空间损耗可通过使用许多小型天线(例如安排成相控阵的小型天线)来补偿。
使用相控阵，可协调多个天线以形成在期望方向上行进的相干波束(或波束)，这被称为波束成形。可旋转电场以改变该方向。所得到的传输基于电场被极化。接收机也可包括能适配成匹配或适应变化的传输极性的天线。
最初可以执行适配发射和接收天线的规程(被称为波束成形训练)以在设备之间建立链路，并且还可以周期性地执行该规程以使用最佳发射和接收波束来维持一质量链路。
遗憾的是，波束成形训练表示大量开销，因为训练时间减小了数据吞吐量。训练时间量随着发射和接收天线数目的增大而增大，从而导致在训练期间要评估更多波束。
发明内容
本公开的某些方面提供了一种用于无线通信的装置。该装置一般包括：第一接口，其用于在扇区扫掠规程期间从无线节点获得第一帧；处理系统，其被配置成基于在该装置处观察到的第一帧的收到信号质量来生成关于与第一帧之一相关联的发射波束成形扇区的反馈，并且被配置成生成包括该反馈的第二帧，其中该第二帧具有与第一帧不同的帧格式；以及第二接口，其被配置成输出第二帧以供向该无线节点进行传输。
本公开的某些方面提供了一种用于无线通信的装置。该装置一般包括：处理系统，其被配置成生成第一帧；第一接口，其被配置成输出第一帧以供在扇区扫掠规程期间向无线节点进行传输，其中第一帧中的每一者被输出以供使用不同的发送波束成形扇区进行传输；以及第二接口，其被配置成在输出供传输的第一帧之后，从该无线节点获得第二帧，其中每个第二帧包括关于与第一帧之一相关联的发射波束成形扇区的反馈并且其中第二帧具有与第一帧不同的格式；其中，该处理系统被进一步配置成基于该反馈来确定发射波束成形扇区，以及经由所确定的波束成形发射扇区来与无线节点进行通信。
本公开的某些方面还提供了用于执行本文描述的操作的各种其他装置、方法和计算机可读介质。
附图说明
图1解说了根据本公开的某些方面的示例无线通信网络的示图。
图2解说了根据本公开的某些方面的示例接入点和用户终端的框图。
图3解说了根据本公开的某些方面的示例无线设备的框图。
图4解说了根据本公开的某些方面的可利用帧格式的示例波束成形训练规程。
图5是解说相控阵天线的实现中的信号传播的示图。
图5A解说了常规扇区扫掠帧格式。
图6解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间生成帧的示例操作。
图6A解说了根据本公开的某些方面的能够执行图6中所示的操作的组件。
图7解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间接收帧的示例操作。
图7A解说了根据本公开的某些方面的能够执行图7中所示的操作的组件。
图8A解说了根据本公开的某些方面的扇区扫掠帧格式的示例。
图8B解说了根据本公开的某些方面的另一示例扇区扫掠帧格式。
图9解说了根据本公开的某些方面以表格表示的示例。
图10解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间生成帧的示例操作。
图10A解说了根据本公开的某些方面的能够执行图10中所示的操作的组件。
图11解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间接收帧的示例操作。
图11A解说了根据本公开的某些方面的能够执行图11中所示的操作的组件。
图12A-12C解说了根据本公开的某些方面的响应方扇区扫掠帧格式的示例。
具体实施方式
本公开的诸方面可以帮助减少扇区扫掠规程期间的时间。通过减小扇区扫掠帧的长度(例如，通过压缩或移除一个或多个字段)，每个扇区扫掠帧的传输时间可被减少。由于通常在扇区扫掠规程中传送多个扇区扫掠帧，这种减少是复合的。考虑到站可与数百个站一起执行扇区扫掠规程，将每个帧的传输时间减小甚至微秒级别也可以导致若干毫秒的总体减小。
以下参照附图更全面地描述本公开的各种方面。然而，本公开可用许多不同形式来实施并且不应解释为被限于本公开通篇给出的任何具体结构或功能。相反，提供这些方面是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且其将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域技术人员应领会，本公开的范围旨在覆盖本文中所披露的本公开的任何方面，不论其是与本公开的任何其他方面相独立地实现还是组合地实现的。例如，可使用本文所阐述的任何数目的方面来实现装置或实践无线通信方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用作为本文中所阐述的本公开的各种方面的补充或者另外的其他结构、功能性、或者结构及功能性来实践的此类装置或方法。应当理解，本文中所披露的本公开的任何方面可由权利要求的一个或多个元素来实施。
尽管本文描述了特定方面，但这些方面的众多变体和置换落在本公开的范围之内。尽管提到了优选方面的一些益处和优点，但本公开的范围并非旨在被限于特定益处、用途或目标。确切而言，本公开的各方面旨在宽泛地适用于不同的无线技术、系统配置、网络、和传输协议，其中一些藉由示例在附图和以下对优选方面的描述中解说。详细描述和附图仅仅解说本公开而非限定本公开，本公开的范围由所附权利要求及其等效技术方案来定义。
示例无线通信系统
本文所描述的各技术可用于各种宽带无线通信系统，包括基于正交复用方案的通信系统。此类通信系统的示例包括空分多址(SDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统等。SDMA系统可利用充分不同的方向来同时传送属于多个用户终端的数据。TDMA系统可通过将传输信号划分在不同时隙中、每个时隙被指派给不同的用户终端来允许多个用户终端共享相同的频率信道。OFDMA系统利用正交频分复用(OFDM)，这是一种将整个系统带宽划分成多个正交副载波的调制技术。这些副载波也可以被称为频调、频槽等。在OFDM下，每个副载波可以用数据独立调制。SC-FDMA系统可以利用交织式FDMA(IFDMA)在跨系统带宽分布的副载波上传送，利用局部式FDMA(LFDMA)在由毗邻副载波构成的块上传送，或者利用增强式FDMA(EFDMA)在多个由毗邻副载波构成的块上传送。一般而言，调制码元在OFDM下是在频域中发送的，而在SC-FDMA下是在时域中发送的。
本文中的教导可被纳入各种有线或无线装置(例如，节点)中(例如，在其内实现或由其执行)。在一些方面，根据本文中的教导实现的无线节点可包括接入点或接入终端。
接入点(“AP”)可包括、被实现为、或被称为B节点、无线电网络控制器(“RNC”)、演进型B节点(eNB)、基站控制器(“BSC”)、基收发机站(“BTS”)、基站(“BS”)、收发机功能(“TF”)、无线电路由器、无线电收发机、基本服务集(“BSS”)、扩展服务集(“ESS”)、无线电基站(“RBS”)、或其他某个术语。
接入终端(“AT”)可包括、被实现为、或被称为订户站、订户单元、移动站(MS)、远程站、远程终端、用户终端(UT)、用户代理、用户设备、用户装备(UE)、用户站、或其他某个术语。在一些实现中，接入终端可包括蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(“SIP”)电话、无线本地环路(“WLL”)站、个人数字助理(“PDA”)、具有无线连接能力的手持式设备、站(“STA”)、或连接到无线调制解调器的其他某种合适的处理设备。因此，本文中所教导的一个或多个方面可被纳入到电话(例如，蜂窝电话或智能电话)、计算机(例如，膝上型计算机)、平板设备、便携式通信设备、便携式计算设备(例如，个人数据助理)、娱乐设备(例如，音乐或视频设备、或卫星无线电)、全球定位系统(GPS)设备、或被配置成经由无线或有线介质来通信的任何其他合适的设备中。在一些方面，节点是无线节点。此类无线节点可例如经由有线或无线通信链路来为网络(例如，广域网(诸如因特网)或蜂窝网络)提供连通性或提供至该网络的连通性。
图1解说了其中可实践本公开的各方面的具有接入点和用户终端的多址多输入多输出(MIMO)系统100。
例如，接入点110或用户终端120可利用本文描述的技术来生成帧以供在扇区扫掠规程期间进行传输。在一些情形中，用户终端120可以是游戏控制器或类似设备，并且这些技术可被应用于生成帧以供在游戏控制器的扇区扫掠规程期间传输到游戏站(充当接入点)。
为简单起见，图1中示出仅一个接入点110。接入点110一般是与各用户终端120通信的固定站，并且也可被称为基站或其他某个术语。用户终端可以是固定的或者移动的，并且也可被称作移动站、无线设备、或其他某个术语。接入点110可在任何给定时刻在下行链路和上行链路上与一个或多个用户终端120通信。下行链路(即，前向链路)是从接入点110到用户终端120的通信链路，而上行链路(即，反向链路)是从用户终端120到接入点110的通信链路。用户终端还可与另一用户终端进行对等通信。系统控制器130耦合至各接入点并提供对这些接入点的协调和控制。
尽管以下公开的各部分将描述能够经由空分多址(SDMA)来通信的用户终端120，但对于某些方面，用户终端120还可包括不支持SDMA的一些用户终端。由此，对于此类方面，接入点110可被配置成与SDMA用户终端和非SDMA用户终端两者通信。此办法可便于允许较老版本的用户终端(“旧式”站)仍被部署在企业中以延长较老版本的用户终端的有用寿命，同时允许在认为恰当的场合引入较新的SDMA用户终端。
MIMO系统100采用多个发射天线和多个接收天线来进行下行链路和上行链路上的数据传输。接入点110装备有N
SDMA系统可以是时分双工(TDD)系统或频分双工(FDD)系统。对于TDD系统，下行链路和上行链路共享相同频带。对于FDD系统，下行链路和上行链路使用不同频带。MIMO系统100还可利用单载波或多载波进行传输。每个用户终端可装备有单个天线(例如为了抑制成本)或多个天线(例如在能够支持附加成本的场合)。如果各用户终端120通过将传送/接收划分到不同时隙中、每个时隙被指派给不同的用户终端120来共享相同频率信道，则MIMO系统100还可以是TDMA系统。
图2解说了其中可实践本公开的各方面的MIMO系统100中的接入点110以及两个用户终端120m和120x的框图。接入点110装备有N
在上行链路上，在被选择用于上行链路传输的每个用户终端120处，发射(TX)数据处理器288接收来自数据源286的话务数据和来自控制器280的控制数据。TX数据处理器288基于与为该用户终端选择的速率相关联的编码及调制方案来处理(例如，编码、交织、以及调制)该用户终端的话务数据并提供数据码元流。TX空间处理器290对该数据码元流执行空间处理并且向N
Nup个用户终端可被调度用于上行链路上的同时传输。这些用户终端中的每一者对其自己的数据码元流执行空间处理并在上行链路上向接入点110传送自己的发射码元流集。
在接入点110处，N
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210接收来自数据源208的给被调度用于下行链路传输的Ndn个用户终端的话务数据、来自控制器230的控制数据、以及可能有来自调度器234的其他数据。可在不同的传输信道上发送各种类型的数据。TX数据处理器210基于为每个用户终端选择的速率来处理(例如，编码、交织、和调制)该用户终端的话务数据。TX数据处理器210为Ndn个用户终端提供Ndn个下行链路数据码元流。TX空间处理器220对Ndn个下行链路数据码元流执行空间处理(诸如预编码或波束成形，如本公开中所描述的那样)并为N
在每个用户终端120处，N
在每个用户终端120处，信道估计器278估计下行链路信道响应并提供下行链路信道估计，该下行链路信道估计可包括信道增益估计、SNR估计、噪声方差等。类似地，信道估计器228估计上行链路信道响应并提供上行链路信道估计。每个用户终端的控制器280通常基于该用户终端的下行链路信道响应矩阵Hdn,m来推导该用户终端的空间滤波器矩阵。控制器230基于有效上行链路信道响应矩阵H
根据本公开的某些方面，图2中所示的各种处理器可分别指导接入点110和/或用户终端120处的操作以执行本文描述的各种技术。
图3解说了其中可实践本公开的各方面且可在MIMO系统100内采用的无线设备302中可利用的各种组件。无线设备302是可被配置成实现本文描述的各种方法的设备的示例。无线设备302可以是接入点110或用户终端120。
无线设备302可包括处理器304，其控制无线设备302的操作。处理器304也可被称为中央处理单元(CPU)。存储器306(其可包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM))向处理器304提供指令和数据。存储器306的一部分还可包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器304通常基于存储器306内存储的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器306中的指令可被执行以实现本文所描述的方法。处理器304可例如执行或指导图6中用于生成帧以供在扇区扫掠规程期间进行传输的操作600和/或用于本文描述的技术的其他过程、和/或可执行或指导图7中用于在扇区扫掠规程期间处理此类帧的操作700。
无线设备302还可包括外壳308，该外壳308可包括发射机310和接收机312以允许在无线设备302和远程位置之间进行数据的传送和接收。发射机310和接收机312可被组合成收发机314。单个或多个发射天线316可被附连到外壳308并且电耦合至收发机314。无线设备302还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、以及多个收发机。
无线设备302还可包括信号检测器318，其可被用于力图检测和量化由收发机314接收到的信号电平。信号检测器318可检测诸如总能量、每副载波每码元能量、功率谱密度之类的信号以及其它信号。无线设备302还可包括用于处理信号的数字信号处理器(DSP)320。
无线设备302的各个组件可由总线系统322耦合在一起，该总线系统322除了数据总线之外还可包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。
在高频(例如，毫米波)通信系统中，比如60GHz(例如，IEEE标准的802.11族中的802.11ad版本和802.11ay版本)，通信基于波束成形(BF)，在两侧使用相控阵以实现良好的链路。如上所述，波束成形(BF)一般指代由一对STA用于调整发射和/或接收天线设置以实现用于后续通信的期望链路预算的机制。最初可以执行适配发射和接收天线的规程(被称为波束成形训练)以在设备之间建立链路，并且还可以周期性地执行该规程以使用最佳发射和接收波束来维持一质量链路。
根据示例性实施例，BF训练过程包括扇区级扫掠(SLS)阶段和波束改善阶段。在SLS阶段，STA之一通过进行发起方扇区扫掠来充当发起方，此后继以由响应站进行发射扇区扫掠(其中响应站进行响应方扇区扫掠)。扇区一般是指对应于扇区ID的发射天线模式(配置)或接收天线模式(配置)。如上所提及的，站可以是包括天线阵(例如，相控天线阵)中的一个或多个有源天线的收发机。
SLS阶段通常在发起站接收到扇区扫掠反馈(多个反馈)并发送扇区确收(ACK)之后完结，藉此建立了BF。发起方站和响应站的每个收发机被配置成经由不同扇区进行对扇区扫掠(SSW)帧的接收机扇区扫掠(RXSS)接收(其中扫掠是在相继接收之间执行的)、以及经由不同扇区进行对多扇区扫掠(SSW)或定向多千兆比特(DMG)信标帧的传送(TXSS)(其中扫掠是在相继传输之间执行的)。
在波束改善阶段(BRP)期间，每个站可扫掠由短波束成形帧间空间(SBIFS)区间分隔开的传输的序列，其中发射机或接收机处的天线配置可在各传输之间改变。换言之，波束改善是其中站能针对传送和接收两者改进其天线配置(或天线权重向量)的过程。即，每个天线包括天线权重向量(AWV)，AWV进一步包括描述对天线阵的每个振子的激励(振幅和相位)的权重向量。
示例波束成形训练规程
图4解说了根据上述描述的各站之间(在该示例中，STA1与STA2之间)的BF训练规程的示例，其使用扇区扫掠，之后是波束改善阶段(BRP)。例如，AP或者非AP STA可发起此类规程以建立初始链路。在扇区扫掠期间，每个传输是使用帧中所标识的不同扇区(覆盖某个宽度的定向波束)来发送的，并提供必要的信令以允许每个STA为传送和接收两者确定恰适的天线系统设置。
如图4所解说的，在其中AP具有大量振子的所有情形中，所使用的扇区相对较窄，从而致使SLS(扇区级扫掠)过程较长。方向性越高，就需要越多扇区并且因此SLS就越长。作为示例，具有100个天线振子的阵列的AP可使用100个扇区。该情形不是合乎需要的，因为SLS是影响吞吐量、功耗的开销并且招致传输流中的间隙。
图5是解说相控阵天线的实现中的信号传播500的示图。相控阵天线使用相同的振子510-1到510-4(下文分别称为振子510或统称为振子510)。信号传播的方向对于每个振子510产出大致相同的增益，而各振子510的相位是不同的。由这些振子接收的信号被组合成在期望方向上具有正确增益的相干波束。天线设计的附加考虑是电场的预期方向。在发射机和/或接收机关于彼此旋转的情形中，电场除了方向改变以外还被旋转。这可以用相控阵来完成，该相控阵可以能够通过使用匹配特定极性的天线或天线馈送来处置电场的旋转并且可以能够在极性改变的情形中适配于其他极性或组合极性。
关于信号极性的信息可被用于确定信号的发射机的各方面。信号的功率可由在不同方向上极化的不同天线来测量。这些天线可被安排成使得这些天线在正交方向上极化。例如，第一天线可被安排成垂直于第二天线，其中第一天线表示水平轴而第二天线表示垂直轴，以使得第一天线被水平极化而第二天线被垂直极化。还可包括附加天线，其关于彼此以各种角度间隔开。一旦接收机确定了传输的极性，该接收机就可以通过将天线与收到信号进行匹配来使用接收的方式优化性能。
如上所述，根据例如IEEE 802.11ad标准，扇区扫掠规程可作为还涉及后续波束成形改善协议(BRP)的总体波束成形(BF)训练过程的一部分来执行。BF训练过程通常由一对毫米波站(例如，接收机和发射机)采用。这些站的每个配对为那些网络设备间的后续通信达成必需的链路预算。由此，BF训练是BF训练帧传输的双向序列，其使用扇区扫掠并提供必要的信号以允许每个站为传送和接收两者确定恰适的天线系统设置。在成功完成BF训练之后，毫米波通信链路可用最佳接收和/或发射天线设置来建立。
扇区扫掠时间的示例减少
如上所述，本公开的诸方面可以帮助减少扇区扫掠规程期间的时间。通过将压缩帧格式用于扇区扫掠帧(例如，通过压缩或移除来自一个或多个字段的一个或多个比特、或者完全移除一个或多个帧)，每个扇区扫掠帧的传输时间可被减少。这些技术可应用于参与涉及扇区扫掠的波束成形训练的任何类型的设备，诸如游戏控制器、移动电话等。
图5A解说了可用于扇区扫掠规程的常规扇区扫掠(SSW)帧格式。如以下将参照图8A和8B更详细描述的，可通过压缩图5A解说的字段中的一个或多个字段(例如，以使得更少的比特被用于传达相同信息)或通过完全移除这些字段中的一个或多个字段来生成压缩帧格式。
图6解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间使用压缩帧格式来生成扇区扫掠帧的示例操作600。
操作600开始于在602处生成帧以供在扇区扫掠规程期间进行传输，每个帧包括基于该装置的发射机地址或所生成的帧的预期接收者的(经组合的)接收机地址中的至少一者来确定的并且具有比该发射机和该接收机地址更少的比特的一个或多个地址字段。例如，这些地址字段可使用应用于该发射机和接收机地址两者的散列函数(其中该发射机和接收机地址作为输入)来生成，并且结果所得的值输出可具有比组合的发射机和接收机地址更少的比特、或者在一些情形中具有比该发射机地址或该接收机地址更少的比特。在604，该装置输出这些帧以供在扇区扫掠规程期间进行传输。
图7解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间处理经压缩扇区扫掠帧的示例操作700。换言之，操作700可对应于由正与根据上述操作600生成经压缩扇区扫掠帧的站一起参与波束成形训练的站执行的互补操作。
操作700开始于在702处在扇区扫掠规程期间获得帧，每个帧包括具有比该帧的发射机的发射机地址和该帧的预期接收者的(经组合的)接收机地址更少的比特的一个或多个地址字段。在704，该装置基于该地址字段和附加信息来确定该发射机地址或该接收机地址中的至少一者。在706，该装置基于该确定来处理该帧的其余部分。
附加信息(其可被认为是“边”信息，因为附加信息不被包括在帧中)例如可以是存储在接收机中的一个或多个实际地址。在此类情形中，(在生成帧时所应用的)压缩可将地址字段的值设置成在所存储的地址之间进行选择。接收方设备可检查由该地址字段的值所指示的接收机地址与它自己的地址匹配(以验证该接收方设备是预期接收者)。在一些情形中，附加信息可指示用于基于发射机和接收机地址来生成该地址字段的值的散列值。以此方式，接收方设备可以能够确定什么发射机和接收机地址(在应用散列函数时)将导致该地址字段中接收到的值。在一些情形中，附加信息可例如在关联规程期间(由传送方设备)提供给接收方设备。
在一些情形中，压缩帧格式可包括基于装置的发射机地址或所生成的帧的预期接收者的接收机地址中的至少一者所确定的地址字段(例如，通过应用散列函数)。接收方设备可基于地址字段来确认(或至少帮助确认)它是帧的预期接收者。以此方式达成的压缩量可以变化。例如，如图8A和8B所示，发射机地址(TA)字段和接收机地址(RA)字段(各6字节)可被组合以形成具有一个字节或更小的长度的单个字段。
图8A解说了根据本公开的某些方面的示例经压缩扇区扫掠帧格式(在本文中被称为选项1)。经压缩扇区扫掠帧格式的该示例可产生20字节的帧长度减小(以及扇区扫掠时间的相应减少)。可以通过使用散列函数来获得部分时间减少，例如，6字节接收机地址(RA)和6字节传输地址(TA)(或总共96比特地址)可被压缩至半字节(或4比特)。
图8A的扇区扫掠帧格式示例进一步解说了4字节帧校验序列(FCS)字段可被缩短至4比特。一般而言，可以实现帧校验序列(FCS)以用于在有效载荷至较高层的传播期间保护数据有效载荷。然而，由于扇区扫掠帧中的差错不传播至较高层，因此可以充分地提供较低保护。
在一些情形中，3字节扇区扫掠反馈可在一些情形中被移除，因为可能仅在响应方扫掠中需要扇区扫掠反馈。在一些情形中，扇区扫掠帧可包括指示扇区ID值和扇区扫掠倒计数值(countdown value)两者的扇区扫掠字段，并且扇区扫掠ID可以等于扇区扫掠倒计数数字(countdown number)。在此类情形中，可能不需要关于更多天线/RXSS长度/方向的附加信令。由于扇区扫掠ID和倒计数值通常携带在扇区扫掠(SSW)字段中，因此可以进一步减小SSW帧长度，例如通过将SSW字段从3字节压缩至1字节或9比特(例如，通过将单个扇区扫掠字段用于扇区扫掠ID和扇区扫掠倒计数两者)。在一些情形中，扇区扫掠帧可包括指示地址字段被压缩的值(例如，具有指示地址字段具有比发射机地址和接收机地址更少比特的值的帧格式类型；例如，基于帧格式类型的值，可以基于标识来标识和处理经压缩地址字段)。在一些情形中，可以丢弃扇区扫掠帧(例如，从帧的地址字段所确定的接收机或发射机地址与接收机或发射机的任何地址不匹配；例如，所生成的FCS与帧中所包括的FCS不匹配)。
图8B解说了根据本公开的某些方面的经压缩扇区扫掠帧格式的另一示例(在本文中被称为选项2)。该扇区扫掠帧格式示例可导致16字节的长度减小(以及扇区扫掠时间的相应减少)。在此示例中，两个6字节RA/TA地址可被压缩至单个字节(相比于图8A中所示的半字节)。在此示例中，FCS可以与图5A中所示的常规帧相同，但是扇区扫掠反馈可被移除且SSW字段仍可被压缩(换言之，扇区扫掠帧可缺少扇区扫掠反馈字段)。
在根据本公开的某些方面的经压缩扇区扫掠帧格式的另一示例(在本文中被称为选项3)中，RA/TA地址可从两个6字节字段(总共96比特)压缩至单个2.5字节字段(20比特)，例如，使用100比特到20比特的散列函数。对于相关联的STA，未经压缩的RA和TA地址将是已知的，因此接收者可将该散列函数应用于已知地址以查看结果是否与经压缩RA/TA地址字段的值相匹配。
在一些情形中，经压缩RA和TA字段还可基于加扰器种子、或SSW帧的PHY报头CRC。加扰器种子可以每SSW规程或每SSW帧有所不同。以此方式，对加扰器种子的依赖性可以帮助确保在解压缩经压缩TA/RA字段之后不正确地检测到它自己的RA的STA将不会重复这一错误检测。当然，减少压缩量(例如，将更多的比特用于散列函数的输出)可进一步降低错误RA匹配的机会。
如所解说的，FCS字段还可例如从4字节压缩至半字节(4比特)，这可对假阳性有相对较低的影响。历时字段和扇区扫掠反馈字段也可被移除(因此SSW帧缺少这些字段)。相应地，在一个或多个情形中，第二帧缺少历时字段。在一些情形中，历时字段可通过量化成较低分辨率(例如，大于1us，因此较少的比特可被用于指示给定历时)或者使用与较短长度相同的分辨率(这意味着可指示较短的最大历时)来压缩(例如，将倒计数ID纳入考虑)。
如所解说的，SSW字段也可被压缩(例如，从3字节压缩到1.5字节)。此SSW压缩可例如通过使用12比特倒计数字段——其中10比特用于扇区以及2比特用于天线(或某种其他类似类型的比特分配)——来达成
图9解说了相对于图5A中所示的常规帧格式可使用图8A和8B中所示的帧格式来完成的示例扇区扫掠时间的示例减少。
如所解说的，通过利用图8A中所解说的选项1，可达成最多达37％的减少，而利用图8B中所解说的选项2，可产生最多达15％的减少。所达成的确切收益率可表示传输时间的减少与未检出差错概率的提高之间的折衷。此外，该扇区扫掠时间减少可以正交于(例如，独立于)减少扇区扫掠时间的其他方法。
因为在扇区扫掠规程期间可能存在数百个可被扫掠的扇区，所以在扇区扫掠规程期间使用本文描述的压缩帧格式的扇区扫掠时间的累积时间减少可能是显著的。例如，具有相对较大的天线阵列的设备可将附加扇区用于训练，并且具有使用256个扇区的256个天线的接入点(AP)可以花费4ms进行扇区扫掠。由此，用于训练10个STA的聚集扇区扫掠时间可以大于40ms。因此，利用本文描述的压缩帧格式来减少每个帧的传输时间可导致显著的性能提升。
响应扇区扫掠时间的示例减少
本公开的各方面还可以通过将经压缩的帧格式用于携带扇区扫掠反馈(其指示对应于最佳观察接收质量的方向)的响应扇区扫掠帧来帮助减少扇区扫掠规程期间的时间。此类响应扇区扫掠帧可以例如响应于具有压缩帧格式的发起方扇区扫掠帧(诸如在图8A或8B中所示出的)而被发送。。在任何情形中，通过压缩或移除来自一个或多个字段的一个或多个比特(或者完全移除一个或多个字段)，每个响应扇区扫掠帧的传输时间可被减少。
在一些情形中，可以将不同格式用于响应方和发起方SSW帧，这可以帮助最小化响应扇区扫掠历时。如将在以下所描述的，参照图12A-12C中，在一些情形中，响应方SSW帧可具有(进一步的)压缩格式。将帧的各个字段进行压缩仍然可允许较短帧(例如，长度上仅6字节)中的SSW反馈。SSW反馈可指示来自先前扇区扫掠的方向信息(例如，最佳扇区和天线ID)。
图10解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间使用压缩帧格式来生成响应扇区扫掠帧的示例操作1000。
由该装置执行的操作1000开始于在1002处在扇区扫掠规程期间获得来自无线节点的第一帧。在1004处，该装置基于在该装置处观察到的第一帧的收到信号质量来生成关于与第一帧之一相关联的发射波束成形扇区的反馈。在1006处，该装置生成包括反馈的第二帧，其中该第二帧具有与第一帧不同的帧格式。在1008处，该装置输出第二帧以供向无线节点进行传输。
在一些情形中，第二帧可具有帧控制字段，该帧控制字段具有比第一帧的控制字段更少的比特。例如，响应方帧可具有压缩帧控制字段，其携带新类型定义(将该帧指示为新类型响应方SSW帧)。从帧控制字段中移除的比特可被用于SSW反馈信息。接收方设备(例如，发起方)可以检测帧的长度(例如，6字节)并且重新解读帧控制字段的充当(帮助接收方设备标识)新的帧类型定义的比特。换言之，帧的长度辅助标识新的帧类型定义。
图11解说了根据本公开的某些方面的可由一装置执行以用于在扇区扫掠规程期间处理经压缩扇区扫掠帧的示例操作1100。换言之，操作1100可对应于由正与根据上述操作1000生成经压缩扇区扫掠帧的站一起参与波束成形训练的站执行的互补操作。
操作1100开始于在1102处生成第一帧。在1104处，该装置输出第一帧以供在扇区扫掠规程期间向无线节点进行传输，其中第一帧中的每一者被输出以供使用不同的发射波束成形扇区进行传输。在1106处，该装置在输出供传输的第一帧之后从该无线节点获得第二帧，其中每个第二帧包括关于与第一帧之一相关联的发射波束成形扇区的反馈，并且其中第二帧具有与第一帧不同的格式。在1108处，该装置基于反馈来确定发射波束成形扇区(并且经由所确定的波束成形发射扇区来与无线节点进行通信)。取决于场景，反馈可以全部相同(例如，指示相同的天线和/或发射波束成形扇区)或不同。
如上所述，本公开的各方面提供了一种供扇区扫掠响应方STA使用的新的帧格式。如在图12A-12C中所解说的，在一些情形中，新的帧格式可具有压缩帧控制字段，从而导致用于响应方SSW帧的6字节长的特殊帧。如所解说的，也可以压缩其他字段。例如，SSW反馈和SSW字段可以从3字节压缩到1.5字节，RA和TA字段可以从12字节压缩到2字节，而FCS字段可以从4字节压缩到0.5字节。如所解说的，可以压缩或移除历时字段(例如，由于响应方扇区扫掠的所定义的定时，历时字段可能不是必需的)。
如在图12A中所解说的，常规MAC控制字段的16比特(2字节)可以被压缩成帧MAC报头的前4比特(0.5字节)，以指定新的帧类型字段(例如，充当新类型定义)。接下来的12比特(1.5字节)可被用作帧主体的一部分。
如图12B中所解说的，在一些情形中，可以由扇区扫掠响应方STA将这些接下来的12比特用于指示SSW反馈(例如，基于在扇区扫掠规程的发起方扇区扫掠部分期间接收到的发起方SSW帧所确定的最佳扇区和天线ID)。
如在图12C中所解说的，在一些情形中，用于反馈的比特(例如，12比特)可以通过将帧控制字段从2字节压缩到1.5字节从而产生4比特压缩，并且进一步压缩RA和TA字段(例如，从12字节压缩到1字节而不是图12B中所示的2字节)从而产生用于反馈的12比特中的另外8比特来获得。
因为在响应方扇区扫掠期间可能有数百个扇区可被扫掠，所以使用本文描述的压缩响应方SSW帧格式的累积时间减少可能是显著的并且可导致显著的性能改进。
以上所描述的方法的各种操作可由能够执行相应功能的任何合适的装置来执行。这些装置可包括(诸)硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(ASIC)、或处理器。一般而言，在存在附图中解说的操作的场合，这些操作可具有带相似编号的相应配对装置加功能组件。例如，图6、7、10、以及11中所解说的操作600、700、1000、以及1100对应于图6A、7A、10A、以及11A中所解说的装置600A、700A、1000A、以及1100A。
例如，用于接收的装置可包括图2中所解说的接入点110的接收机(例如，收发机222的接收机单元)和/或(诸)天线224、或者图3中所描绘的接收机312和/或(诸)天线316。用于处理的装置、用于确定的装置、或用于计算的装置包括处理系统，该处理系统可包括一个或多个处理器，诸如图2中所解说的接入点110的RX数据处理器242、TX数据处理器210、和/或控制器230、或者图3中所描绘的处理器304和/或DSP 320。
在一些情形中，设备并非实际上传送帧，而是可具有用于输出帧以供进行传输的接口。例如，处理器可经由总线接口向射频(RF)前端输出(被配置成用于输出)帧以供进行传输。类似地，设备并非实际上接收帧，而是可具有用于获得从另一设备接收的帧的接口。例如，处理器可经由总线接口从RF前端获得(或接收)帧以用于接收。
根据某些方面，此类装置可由配置成通过实现以上所描述的用于生成帧以供在扇区扫掠规程期间进行传输的各种算法(例如，以硬件或通过执行软件指令)来执行相应功能的处理系统来实现。如本文所使用的，术语“生成”涵盖各种各样的动作。例如，“生成”可包括演算、造成、计算、创建、确定、处理、推导、研究、制定、产生、提供、引发、引向、导致、查找(例如，在表、数据库或其他数据结构中查找)、查明以及类似动作。而且，“生成”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)以及类似动作。而且，“生成(generating)”或“生成(generation)”还可包括解析、选择、选取、确立以及类似动作。
如本文所使用的，术语“确定”涵盖各种各样的动作。例如，“确定”可以包括演算、计算、处理、推导、研究、查找(例如，在表、数据库或其他数据结构中查找)、探知及诸如此类。而且，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)及诸如此类。而且，“确定”还可包括解析、选择、选取、确立及类似动作。而且，“确定”可包括测量、估计及类似动作。
如本文中所使用的，引述一列项目“中的至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一者”旨在覆盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c、以及包括多重相同成员的任何此类列表(例如，包括aa、bb、或cc的任何列表)。
结合本公开所描述的各种解说性逻辑块、模块、以及电路可用设计成执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本公开描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在本领域所知的任何形式的存储介质中。可使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM，等等。软件模块可包括单条指令、或许多条指令，且可分布在若干不同的代码段上，分布在不同的程序间以及跨多个存储介质分布。存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。替换地，存储介质可以被整合到处理器。
本文所公开的方法可包括用于达成所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可以彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之，除非指定了步骤或动作的特定次序，否则具体步骤和/或动作的次序和/或使用可以改动而不会脱离权利要求的范围。
所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果以硬件实现，则示例硬件配置可包括无线节点中的处理系统。处理系统可以用总线架构来实现。取决于处理系统的具体应用和整体设计约束，总线可以包括任何数目的互连总线和桥接器。总线可将包括处理器、机器可读介质、以及总线接口的各种电路链接在一起。总线接口可被用于将网络适配器等经由总线连接至处理系统。网络适配器可被用于实现PHY层的信号处理功能。在用户终端120(见图1)的情形中，用户接口(例如，按键板、显示器、鼠标、操纵杆，等等)也可以被连接到总线。总线还可以链接各种其他电路，诸如定时源、外围设备、稳压器、功率管理电路以及类似电路，它们在本领域中是众所周知的，因此将不再进一步描述。
处理器可负责管理总线和一般处理，包括执行存储在机器可读介质上的软件。处理器可用一个或多个通用和/或专用处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、DSP处理器、以及其他能执行软件的电路系统。软件应当被宽泛地解释成意指指令、数据、或其任何组合，无论是被称作软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其他。作为示例，机器可读介质可包括RAM(随机存取存储器)、闪存、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦式可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦式可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬驱动器、或者任何其他合适的存储介质、或其任何组合。机器可读介质可被实施在计算机程序产品中。该计算机程序产品可包括包装材料。
在硬件实现中，机器可读介质可以是处理系统中与处理器分开的一部分。然而，如本领域技术人员将容易领会的，机器可读介质或其任何部分可在处理系统外部。作为示例，机器可读介质可包括传输线、由数据调制的载波、和/或与无线节点分开的计算机产品，所有这些都可由处理器通过总线接口来访问。替换地或补充地，机器可读介质或其任何部分可被集成到处理器中，诸如高速缓存和/或通用寄存器文件可能就是这种情形。
处理系统可以被配置成通用处理系统，该通用处理系统具有一个或多个提供处理器功能性的微处理器、以及提供机器可读介质中的至少一部分的外部存储器，它们都通过外部总线架构与其他支持电路系统链接在一起。替换地，处理系统可以用带有集成在单块芯片中的处理器、总线接口、用户接口(在接入终端情形中)、支持电路系统、和至少一部分机器可读介质的ASIC(专用集成电路)来实现，或者用一个或多个FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、或者任何其他合适的电路系统、或者能执行本公开通篇所描述的各种功能性的电路的任何组合来实现。取决于具体应用和加诸于整体系统上的总设计约束，本领域技术人员将认识到如何最佳地实现关于处理系统所描述的功能性。
机器可读介质可包括数个软件模块。这些软件模块包括当由处理器执行时使处理系统执行各种功能的指令。这些软件模块可以包括传送模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个存储设备中或者跨多个存储设备分布。作为示例，当触发事件发生时，可以从硬驱动器中将软件模块加载到RAM中。在软件模块执行期间，处理器可以将一些指令加载到高速缓存中以提高访问速度。可随后将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。在以下述及软件模块的功能性时，将理解此类功能性是在处理器执行来自该软件模块的指令时由该处理器来实现的。
如果以软件实现，则各功能可作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，这些介质包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用于携带或存储指令或数据结构形式的程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或无线技术(诸如红外(IR)、无线电、以及微波)从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(诸如红外、无线电、以及微波)就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘、和
因此，某些方面可包括用于执行本文中给出的操作的计算机程序产品。例如，此种计算机程序产品可包括其上存储(和/或编码)有指令的计算机可读介质，这些指令能由一个或多个处理器执行以执行本文中所描述的操作。对于某些方面，计算机程序产品可包括包装材料。
此外，应当领会，用于执行本文中所描述的方法和技术的模块和/或其它恰适装置能由用户终端和/或基站在适用的场合下载和/或以其他方式获得。例如，此类设备能被耦合至服务器以促成用于执行本文中所描述的方法的装置的转移。替换地，本文中所描述的各种方法能经由存储装置(例如，RAM、ROM、诸如压缩碟(CD)或软盘等物理存储介质等)来提供，以使得一旦将该存储装置耦合至或提供给用户终端和/或基站，该设备就能获得各种方法。此外，可利用适于向设备提供本文中所描述的方法和技术的任何其他合适的技术。
将理解，权利要求并不被限于以上所解说的精确配置和组件。可在以上所描述的方法和装置的布局、操作和细节上作出各种改动、更换和变形而不会脱离权利要求的范围。
机译： 减少毫米波设备响应扇区扫描时间的技术
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