專利名稱：用于無線通信網(wǎng)絡(luò)中的前導(dǎo)碼創(chuàng)建和通信的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及無線通信系統(tǒng)，并且更具體地涉及無線通信系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)傳 輸。
背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)的一個方案中，具有支持單載波或正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制模 式的物理(PHY)層的設(shè)備可以用于毫米波通信，例如，在遵守由電氣電子工程師協(xié)會 (IEEE)802. 15. 3c標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的細(xì)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)中的毫米波通信。在該實(shí)例中，PHY層可被配 置用于在57吉赫茲(GHz)到66GHz的頻譜中的毫米波通信，并且具體地，可以根據(jù)區(qū)域，將 PHY層配置為在美國用于57GHz到64GHz范圍內(nèi)的通信并且在日本用于59GHz到66GHz范 圍內(nèi)的通信。為了允許支持OFDM或單載波模式的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的互通，這兩種模式還支持 一公共模式。具體地，該公共模式是由OFDM和單載波收發(fā)機(jī)用來實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)備和不同的 網(wǎng)絡(luò)之間的共存和互通的一種單載波基本速率模式。可以用該公共模式來提供信標(biāo)、發(fā)射 控制和命令信息并且作為數(shù)據(jù)分組的基本速率。802. 15. 3c網(wǎng)絡(luò)中的單載波收發(fā)機(jī)一般使用至少一個代碼生成器，來向所發(fā)射的 數(shù)據(jù)幀的一些或全部字段提供一種首先由Marcel J. E. Golay發(fā)明的擴(kuò)展格式(被稱為格 雷(Golay)碼)，并且對接收到的格雷碼信號執(zhí)行匹配濾波(matched-filtering)?；パa(bǔ)格 雷碼是等長有限序列的集合，以使得在一個序列中具有任意給定間隔的相同元素對的數(shù)量 與其它序列中具有相同間隔的不相同元素對的數(shù)量相等。S. Z. Budisin在1991年1月31日 的"ElectronicLetters，，第 27 期第 3 號刊第 219 到 220 頁的"Eff icient Pulse Compressor forGolay Complementary Sequences”中給出了一種用于生成格雷互補(bǔ)碼以及格雷匹配濾 波器的發(fā)射機(jī)，由此以引用的方式將該文獻(xiàn)并入本文作為參考。針對低功率的設(shè)備，對公共模式而言有利的是，使用具有恒定包絡(luò)的連續(xù)相位調(diào) 制(CPM)信號以使得功率放大器可以以最大輸出功率工作而不影響濾波后的信號的頻譜。 高斯最小頻移鍵控(GMSK)是一種通過在高斯濾波器中選擇合適的帶寬時間乘積(BT)參數(shù) 而具有較小的頻譜占用的連續(xù)相位調(diào)制形式。恒定的包絡(luò)使得GMSK與非線性功率放大器 操作兼容而不會具有與非恒定包絡(luò)信號相關(guān)聯(lián)的伴隨頻譜再生?？梢杂酶鞣N技術(shù)來產(chǎn)生GMSK脈沖形狀。例如，對于公共模式而言，可以使用如I.Lakkis, J. Su 禾口 S. Kato 在“A Simple Coherent GMSKDemodulator”，IEEE Personal， Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) 2001 中所給出的具有線性化GMSK脈沖的η /2 二相移相鍵控(BPSK)調(diào)制(或π /2差分BPSK)，以引用的方式將該文獻(xiàn)并入本文作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
對于應(yīng)用如IEEE 802. 15. 3c協(xié)議所定義的毫米波無線個域網(wǎng)(WPAN)的系統(tǒng)而 言，本發(fā)明的方案是有利的。然而，由于其它的應(yīng)用也可以受益于類似的優(yōu)勢，因此本發(fā)明 并不局限于此類系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供了一種通信方法。更具體地，該方法包括獲得從一 擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)該擴(kuò)展格雷碼；使用該改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生 成前導(dǎo)碼；并且發(fā)射該前導(dǎo)碼。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了 一種通信裝置。該通信裝置包括用于獲得從一 擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼的模塊；用于改進(jìn)該擴(kuò)展格雷碼的模塊；用于使用 該改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼的模塊；以及用于發(fā)射該前導(dǎo)碼的模塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了 一種通信裝置。該通信裝置包括處理系統(tǒng)，該處 理系統(tǒng)被配置為獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)該擴(kuò)展格雷碼； 使用該改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且發(fā)射該前導(dǎo)碼。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種用于無線通信的計算機(jī)程序產(chǎn)品。該計算 機(jī)程序產(chǎn)品包括用指令編碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，該指令可執(zhí)行以獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集 合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)該擴(kuò)展格雷碼；使用該改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且 發(fā)射該前導(dǎo)碼。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器。該微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器包括天 線；以及處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)被配置為獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷 碼；改進(jìn)該擴(kuò)展格雷碼；使用該改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且通過該天線發(fā)射該前 導(dǎo)碼。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種通信方法。更具體地，該方法包括從第一 設(shè)備發(fā)射多個準(zhǔn)全向分組，每個準(zhǔn)全向分組都是以一特定的準(zhǔn)全向形式(pattern)來發(fā)射 的；并且從該第一設(shè)備發(fā)射多個前導(dǎo)碼，每個前導(dǎo)碼都是以多個定向形式中的一個定向形 式來發(fā)射的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種通信裝置，該通信裝置包括用于從第一設(shè) 備發(fā)射多個準(zhǔn)全向分組的模塊，每個準(zhǔn)全向分組都是以一特定的準(zhǔn)全向形式來發(fā)射的；以 及用于從該第一設(shè)備發(fā)射多個前導(dǎo)碼的模塊，每個前導(dǎo)碼都是以多個定向形式中的一個定 向形式來發(fā)射的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了 一種通信裝置。該通信裝置包括處理系統(tǒng)，該處 理系統(tǒng)被配置為從第一設(shè)備發(fā)射多個準(zhǔn)全向分組，每個準(zhǔn)全向分組都是以一特定的準(zhǔn)全 向形式來發(fā)射的；并且從該第一設(shè)備發(fā)射多個前導(dǎo)碼，每個前導(dǎo)碼都是以多個定向形式中 的一個定向形式來發(fā)射的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種用于無線通信的計算機(jī)程序產(chǎn)品。該計算 機(jī)程序產(chǎn)品包括用指令編碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，該指令可執(zhí)行以從第一設(shè)備發(fā)射多個準(zhǔn)全 向分組，每個準(zhǔn)全向分組都是以一特定的準(zhǔn)全向形式來發(fā)射的；并且從該第一設(shè)備發(fā)射多個前導(dǎo)碼，每個前導(dǎo)碼都是以多個定向形式中的一個定向形式來發(fā)射的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器。該微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器包括天 線；以及處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)被配置為從第一設(shè)備發(fā)射多個準(zhǔn)全向分組，每個準(zhǔn)全向分 組都是以一特定的準(zhǔn)全向形式來發(fā)射的；并且從該第一設(shè)備發(fā)射多個前導(dǎo)碼，每個前導(dǎo)碼 都是以多個定向形式中的一個定向形式來發(fā)射的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種通信方法。更具體地，該方法包括檢測從 第一設(shè)備以多個準(zhǔn)全向形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分組中的至少一個準(zhǔn)全向分組；檢測從該第 一設(shè)備以定向形式發(fā)射的前導(dǎo)碼；確定包括準(zhǔn)全向形式和定向形式中的至少一個的優(yōu)選形 式；并且向該第一設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu)選形式的反饋。 根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種通信裝置。該通信裝置包括用于檢測從 第一設(shè)備以多個準(zhǔn)全向形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分組中的至少一個準(zhǔn)全向分組的模塊；用于 檢測從該第一設(shè)備以定向形式發(fā)射的前導(dǎo)碼的模塊；用于確定包括準(zhǔn)全向形式和定向形式 中的至少一個的優(yōu)選形式的模塊；以及用于向該第一設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu)選形式的反饋的模 塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了 一種通信裝置。該通信裝置包括處理系統(tǒng)，該處 理系統(tǒng)被配置為檢測從第一設(shè)備以多個準(zhǔn)全向形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分組中的至少一個 準(zhǔn)全向分組；檢測從該第一設(shè)備以定向形式發(fā)射的前導(dǎo)碼；確定包括準(zhǔn)全向形式和定向形 式中的至少一個的優(yōu)選形式；并且向該第一設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu)選形式的反饋。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種用于無線通信的計算機(jī)程序產(chǎn)品。該計算 機(jī)程序產(chǎn)品包括用指令編碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，該指令可執(zhí)行以檢測從第一設(shè)備以多個準(zhǔn) 全向形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分組中的至少一個準(zhǔn)全向分組；檢測從該第一設(shè)備以定向形式 發(fā)射的前導(dǎo)碼；確定包括準(zhǔn)全向形式和定向形式中的至少一個的優(yōu)選形式；并且向該第一 設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu)選形式的反饋。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種通信設(shè)備。該通信設(shè)備包括天線；以及 處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)被配置為檢測從第一設(shè)備以多個準(zhǔn)全向形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分 組中的至少一個準(zhǔn)全向分組；檢測從該第一設(shè)備以定向形式發(fā)射的前導(dǎo)碼；確定包括準(zhǔn)全 向形式和定向形式中的至少一個的優(yōu)選形式；并且向該第一設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu)選形式的反饋。雖然本文描述了多個具體的方案，但是對這些方案的多種變形和置換是在本發(fā)明 的范圍內(nèi)之內(nèi)的。盡管提到了優(yōu)選方案的益處和優(yōu)勢，但是本發(fā)明的范圍不意圖限于具體 的益處、用法和目的。相反，本發(fā)明的方案意圖廣泛適用于不同的無線技術(shù)、系統(tǒng)配置、網(wǎng)絡(luò) 和傳輸協(xié)議，在以下的附圖和詳細(xì)描述中例示了它們中的一些。該詳細(xì)描述和附圖僅僅用 于例示而非限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍是由附帶的權(quán)利要求及其等效物定義的。


通過參考以下附圖來理解根據(jù)本發(fā)明的各個方案。圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的一個方案的OFDM通信信號的前導(dǎo)碼的圖示；圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明的各方案，用于從常規(guī)格雷序列生成改進(jìn)格雷序列的流 程圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的時域?yàn)V波器的圖以及改進(jìn)格雷序列 的結(jié)果頻譜圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的各方案，具有各種長度的前導(dǎo)碼的結(jié)構(gòu)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的格雷碼電路的方框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的前攝式(proactive)波束成形中所使用的 超幀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是分別用于與圖6中的超幀結(jié)構(gòu)類似的多個超幀結(jié)構(gòu)中的多個信標(biāo)結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)圖；圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的波束成形和超幀信息元素；圖9A和9B分別是根據(jù)本發(fā)明的各種方案而配置的，具有全向接收天線的設(shè)備和 單向接收天線設(shè)備的流程圖；圖10A、10B、10C和IOD是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的設(shè)備的波束成形獲取過 程的流程圖；圖IlA和IlB涉及根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的按需波束成形的過程；圖12A和12B涉及作為Q-全向(Q-omni)幀傳輸?shù)囊徊糠侄鴱牡谝辉O(shè)備向第二設(shè) 備發(fā)射的Q-全向信息元素以及從第二設(shè)備向第一設(shè)備發(fā)射的反饋信息元素；圖13A到13C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的按需波束成形的定向相位；圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的無線網(wǎng)絡(luò)的圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的前導(dǎo)碼生成裝置的方框圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的準(zhǔn)全向(quasi-omni)分組和定向前導(dǎo)碼 發(fā)射機(jī)裝置的方框圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個方案而配置的波束成形反饋裝置的方框圖。根據(jù)普通實(shí)踐，為了清楚起見可以簡化附圖中所示的各種特征。因此，附圖可能并 非描述給定裝置(例如，設(shè)備)或方法的全部組件。另外，在整個說明書和附圖中可以使用 相似的附圖標(biāo)記來表示相似的特征。
具體實(shí)施例方式以下描述了本發(fā)明的各種方案。顯然可以用多種形式來體現(xiàn)本文的教導(dǎo)，并且本 發(fā)明的任意具體結(jié)構(gòu)、功能、或結(jié)構(gòu)與功能兩者僅僅是表示性的?；诒疚牡慕虒?dǎo)，本領(lǐng)域 的熟練技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明的某個方案可以獨(dú)立于任意其它方案來實(shí)現(xiàn)，并且可以 用各種方式對這些方案中的兩個或更多個進(jìn)行組合。例如，可以使用任意個本文所述的方 案來實(shí)現(xiàn)裝置或者實(shí)施方法。另外，除了本文所述的一個或多個方案之外或者作為其補(bǔ)充， 還可以使用其它結(jié)構(gòu)、功能或結(jié)構(gòu)與功能兩者來實(shí)現(xiàn)裝置或者實(shí)施方法。在以下描述中，為了說明的目的，闡述了大量具體細(xì)節(jié)以便提供對于本發(fā)明的徹 底理解。然而應(yīng)該明白，本文所示和所述的具體方案并非意圖將該公開限制于任意具體形 式，而是本文的公開涵蓋落入權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)的全部修改、等效物和 替換。在本發(fā)明的一個方案中，向使用單載波調(diào)制和OFDM的雙模毫米波系統(tǒng)提供單載波公共信號傳輸。OFDM抽樣頻率是2592MHz，并且在該方案中的OFDM收發(fā)機(jī)被配置為執(zhí)行大小為512的快速傅立葉變換(FFT)，其中僅使用512個子載波中的352個，得到1782MHz的帶寬。在所使用的子載波中，336個子載波是載有數(shù)據(jù)的，16個子載波是導(dǎo)頻。圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的一個方案的OFDM通信信號的前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)100的圖示。前 導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)100包括分組同步序列字段110、起始幀定界符(SFD)字段140以及信道估計序列 (CES)字段 180。對于長度為N的OFDM符號，使用長度為L的覆蓋序列與長度為M = N/L的改進(jìn)格 雷序列的Kronecker (kron)乘積來作為長度為N的基本序列ν = kron (c, U)其中，c是長度為L的覆蓋序列，并且u是長度為M的改進(jìn)格雷序列。覆蓋序列的 一個集合是以下長度為L的序列的一個子集IFFT (
)其中，IFFT是快速傅立葉逆變換操作，并且圓括號中的序列僅具有一個非零元素。 可以改變非零元素的位置以獲得覆蓋序列的不同集合。根據(jù)本發(fā)明的各方案，多個微微網(wǎng) 絡(luò)(piconet)中的每一個被配置為將這些基本序列之中的一個或多個用于其前導(dǎo)碼。在本發(fā)明的一個方案中，對于大小為512的FFT(即，M= 512)和長度為128(即， M = 128)的改進(jìn)格雷序列，使用以下長度為4的覆蓋碼(即，L = 4)c(l) = IFFT ([1000]) = [1111]；c (2) = IFFT (
) = [lj-1-j]；c (3) = IFFT (
) = [1-11-1]；和c (4) = IFFT (
) = [1十1 j]。第一微微網(wǎng)控制器(PNC)使用格雷序列al和覆蓋碼cl來形成第一基本序列vl= [+al+al+al+al]，其長度為 512。第二 PNC使用格雷序列a2和覆蓋碼c2來形成第二基本序列v2 = [+a2+j. a2_a2_ja2]，其長度為 512。第三PNC使用格雷序列a3和覆蓋碼c3來形成第三基本序列v3 = [+a3-a3+a3_a3]，其長度為 512。第四PNC使用格雷序列a4和覆蓋碼c4來形成第四基本序列v4 = [+a4 -j. a4 _a4 +ja4]，其長度為 512。這四個基本序列vl、v2、v3和v4的FFT是彼此正交的，因?yàn)樗鼈冊陬l域中占用不 同的OFDM子載波頻段(bin)。例如，vl占用頻段0、4、8……，v2占用頻段1、5、9……，v3占 用頻段2、6、10……，并且v4占用頻段3、7、11……。這有助于減少4個微微網(wǎng)的前導(dǎo)碼之 間的干擾，并且有助于提供改善的頻率重用和空間重用。在本發(fā)明的一個方案中，使用常規(guī)格雷序列(例如，al)來形成改進(jìn)格雷序列bl。 雖然bl僅占用128個子載波頻段(即，子載波0、4、8……)，但是由于沒有保護(hù)頻帶，所以總 帶寬包括整個2592MHz信道帶寬。可以將與大小為512的FFT相對應(yīng)的子載波編號為-256 到255，其對應(yīng)于2592MHz的帶寬。子載波-176到176表示數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻所使用的有用帶寬， 而在-176到176的范圍之外的子載波可用作為保護(hù)頻帶。圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方案，用于從常規(guī)格雷序列a生成改進(jìn)格雷序列u 的改進(jìn)格雷序列生成過程200。在步驟202中，提供FFT移位操作來產(chǎn)生向量S，其中
S = fftshift(fft([a a a a]))其是長度為512的向量，并且運(yùn)算符fftshift對FFT進(jìn)行中心化(center)(即， 其將序列W:511]映射到中心化序列[-256:255]。在步驟204中，將在預(yù)定帶寬之外的子 載波值S設(shè)置為零。例如，可以將[-176:176]范圍之外的子載波削弱或置零。在可選步驟 206中，可以將[-176:176]范圍之內(nèi)的S的幅度歸一化。在步驟208中，使用S的IFFT的 實(shí)數(shù)值來形成長度為512的向量s s = real(ifft(S))。在步驟210中，從s的前128個抽樣生成改進(jìn)格雷序列u u = s(l:128)。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方案，用于生成第二改進(jìn)格雷序列u的第二改進(jìn)格 雷序列生成過程250。在該方法中，改進(jìn)格雷序列的生成是基于以下的該改進(jìn)格雷序列是 常規(guī)格雷序列與短時域?yàn)V波器g的循環(huán)卷積。該時域?yàn)V波器g被配置為將結(jié)果產(chǎn)生的序列 的帶寬限制為用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際帶寬。在步驟252中，提供長度為Lg的時域?yàn)V波器g，其帶寬等于所選擇的帶寬，在一個 實(shí)例中其是1782MHz的帶寬。圖3A中的圖300表示了時域?yàn)V波器g的一個實(shí)例。信道帶 寬的3dB帶寬是用于確定已用帶寬并且從而用于產(chǎn)生多種濾波器中任意一種的多個設(shè)計 參數(shù)中的一個。在步驟254中，從g與常規(guī)格雷碼a的循環(huán)卷積生成改進(jìn)格雷序列U。在步 驟256中，可以傳輸或存儲結(jié)果所得的多級的非二值序列。圖3B中顯示了該改進(jìn)格雷序列 u的頻譜圖350。根據(jù)本發(fā)明的方案的方法和裝置而配置的接收機(jī)可以用來進(jìn)行相對于濾波器g 的匹配濾波。在一個方案中，接收機(jī)可以包括與g匹配的濾波器、其后緊接著與常規(guī)格雷碼 匹配的濾波器。可以向根據(jù)本發(fā)明的方案所使用的接收機(jī)提供并行接收架構(gòu)。在本發(fā)明的一個方案中，各個基本序列的子載波在頻率上交織，并且因此每個基 本序列占用了已用信道帶寬的四分之一。然而，在時間和頻率不同步的情況下，在使用交織 的子載波的微微網(wǎng)之間會發(fā)生干擾。例如，屬于PNC 1的子載波4會與分別屬于PNC 4和 PNC 2的子載波3和5相鄰。在時間和/或頻率不同步的情況下，子載波3和5會滲漏到子 載波4從而導(dǎo)致干擾。在用于解決滲漏所引起的干擾的一個方法中，可以使用不同的覆蓋序列。例如，可 以提供如下的4個覆蓋序列，每個序列長度為8 Cl = ifft( [10000000]) = [+1+1+1+1+1+1+1+1],C2 = ifft(
) = [+l+j-l-j+l+j-l-j]，C3 = ifft(
) = [+l-l+l-l+l-l+l-l]，和C4 = ifft(
) = [+l-j-l+j+l-j-l+j]。這些覆蓋序列可以與長度為64的改進(jìn)格雷序列進(jìn)行組合以生成4個長度為512的基本序列，其中每個基本序列僅占用已用頻帶的1/8。因此，每個活動子載波被2個不活 動(或空的)子載波包圍，從而降低了干擾。本發(fā)明的可替換的方案可被配置使用不同的 覆蓋序列長度。再次參考圖1，信道估計序列(CES) 180包括從兩個長度為512的互補(bǔ)格雷序列a 和b產(chǎn)生的一對互補(bǔ)改進(jìn)格雷序列va 182-1和vb 182-2。在該對改進(jìn)格雷序列va 182-1和Vb 182-2中的每一個之前分別是循環(huán)前綴(CP) 184-1和CP 184-2。沒有使用覆蓋序列 來生成該對改進(jìn)格雷序列val82-l和vb 182-2。該對改進(jìn)格雷序列va 182-1和vb 182-2 是互補(bǔ)的，這允許在時域或頻域中進(jìn)行完美的信道估計。在可替換的方法中，可以使用兩個 長度為128的互補(bǔ)格雷序列a和b以及兩個長度為4的覆蓋序列來生成該對長度為512的 互補(bǔ)改進(jìn)格雷序列va 182-1和vb 182-2。改進(jìn)格雷序列va 182-1和vb 182-2在長度128 上是互補(bǔ)的，因此仍然允許在時域或頻域中進(jìn)行完美的信道估計。在時域中，在長度為128 的格雷序列上提供信道估計。在頻域中，因?yàn)閮H有四分之一的子載波被占用，所以信道估計 將需要使用插值。在一個方案中，可以周期性地重復(fù)CES 180以有利于信道追蹤。在該情況下，CES 180被稱為導(dǎo)頻CES(PCES)。提供了 3個周期，并且它們對應(yīng)于1、3和6ms的速率。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方案的前導(dǎo)碼400。如下定義了 3個前導(dǎo)碼長前導(dǎo)碼8個同步符號，1個SFD符號，2個CES符號 中前導(dǎo)碼4個同步符號，1個SFD符號，2個CES符號短前導(dǎo)碼2個同步符號，1個SFD符號，1個CES符號。在信標(biāo)周期期間，首先發(fā)射被稱為“Q-全向(準(zhǔn)全向)”信標(biāo)的具有準(zhǔn)全向形式的 信標(biāo)，Q-全向形式即為覆蓋了感興趣的空間范圍的廣大區(qū)域的形式。在信標(biāo)周期期間或者 在兩個設(shè)備之間的CTAP中還可以發(fā)射定向信標(biāo)——即，在某些方向上使用某種天線增益而 發(fā)射的信標(biāo)。可以向同一頻率信道中的每個微微網(wǎng)絡(luò)分配唯一性前導(dǎo)碼序列集合，例如，用于 改善頻率和空間重用。在本發(fā)明的一個方案中，為頻率/空間重用提供了 4個前導(dǎo)碼序列 集合(用參數(shù)m來標(biāo)記)。前導(dǎo)碼序列集合包括長度為512的基本序列s512,m和2個長度為 512的CES序列U512,m和V512,m?；拘蛄蠸512,m是長度為4的覆蓋序列c4,m和長度為128的 改進(jìn)格雷序列u128, m的Kronecker乘積S512jlll [n] = c4jm[floor (η/128) ] Xu128jJn mod 128]n = 0:511基本序列s512,m占用4個不交疊的頻段集合，并且因此在時間和頻率兩者上都是正 交的。第m個基本序列占用頻段m、m+4、m+8、m+12……。在本發(fā)明的一個方案中，從諸如常 規(guī)格雷互補(bǔ)序列之類的其它格雷序列生成改進(jìn)格雷序列，使用時域或頻域?yàn)V波來確保僅已 用子載波被占用而不是全部512個子載波都被占用。可以使用以下參數(shù)來生成如本文所使用的被表示為a和b的“常規(guī)格雷互補(bǔ)序 列，，1.長度為M的延遲向量D，其具有來自集合2m的不同的元素，其中m = 0:M-1 ；以 及2.長度為M的種子序列W，其具有來自QPSK星座(士 1，士 j)的元素。圖5示出了在本發(fā)明的一些實(shí)施例中可以用作為格雷碼生成器或匹配濾波器的 格雷碼電路500。格雷碼電路500包括延遲元件502-1到502-M的序列，這些延遲元件 被配置為對第一輸入信號提供包含多個固定延遲的一個確定集合D= [D(O), D(I), D(M-I)J0延遲元件502-1到502-M所提供的延遲分布(profile)也可以是固定的，即使當(dāng) 格雷碼電路500被配置為產(chǎn)生多個格雷互補(bǔ)碼對時也是如此。格雷碼電路500還包括可調(diào) 整的種子向量插入元件531-1到530-M的序列，所述種子向量插入元件被配置為將第二輸入信號與多個不同的種子向量Wi = [ff(O),W(I),... ,W(M-I)]中的至少一個相乘以生成多 個種子信號。將來自可調(diào)整的種子向量插入元件530-1到530-M的序列中的每一個元件的 輸出饋入第一組合成器510-1到510-M，以便與延遲元件502-1到502-M中每一個的各自的 輸出進(jìn)行組合。在圖5中所示的格雷碼電路500的實(shí)現(xiàn)中，每個種子向量插入元件530-1 到530-M的輸出由第一組組合器510-1到510-M中相應(yīng)的一個組合器相加到其相應(yīng)的延 遲元件502-1到502-M的輸出上，然后將得到的結(jié)果饋入下一級。第二組組合器520-1到 520-M被配置為將來自延遲元件502-1到502-M的延遲信號與被種子向量相乘后的信號進(jìn) 行組合，其中在格雷碼電路500中，用延遲信號減去種子信號。根據(jù)本發(fā)明的特定方案而實(shí)現(xiàn)的接收機(jī)可以使用類似的格雷碼生成器來執(zhí)行對 接收信號的匹配濾波，從而提供諸如分組或幀檢測之類的功能。在一個方案中，可以通過延遲向量(D1、D2、D3、D3)與對應(yīng)的種子向量(W1、W2、W3、 W4)的組合來生成格雷碼仏1、32、33、&4)，如下表所示的 第一、第二和第四序列的類型是a，而第三序列的類型是b。優(yōu)選序列被優(yōu)化為具 有最小旁瓣水平以及最小的互相關(guān)。在本發(fā)明的一些方案中，可以對用于交換控制幀和命令幀、與微微網(wǎng)關(guān)聯(lián)、波束成 形以及其它控制功能的OFDM信號傳輸操作使用基本速率。使用基本速率來實(shí)現(xiàn)最佳范 圍。在一個方案中，可以將每符號336個數(shù)據(jù)子載波與擴(kuò)頻一起，來實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)速率。這 336個子載波(子載波-176到176)可以被分割成4個不交疊的頻段集合，如針對前導(dǎo)碼 所述的，并且可以將每個集合分配給工作在同一頻帶中的多個PNC之一。例如，可以將子載
波-176、-172、-168、......、176 分配給第一 PNC?？梢詫⒆虞d波-175、-171、-167、......、
173分配給第二 PNC，以此類推。此外，每個PNC可被配置為對數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾以將其分布在 多個子載波上。在IEEE 802. 15. 3中，如以下進(jìn)一步所說明的，微微網(wǎng)的定時是基于包含信標(biāo)周 期、競爭接入周期(CAP)和信道時間分配周期(CTAP)的超幀的，其中，在該信標(biāo)周期期間 PNC發(fā)射信標(biāo)幀，CAP是基于CSMA/CA協(xié)議的，并且CTAP是用于管理(MCTA)和常規(guī)CTA的。在信標(biāo)周期期間，首先發(fā)射具有近乎全向天線形式的信標(biāo)，其被稱為準(zhǔn)全向或 ‘‘Q-全向”信標(biāo)。在該信標(biāo)周期期間或者在兩個設(shè)備之間的CTAP中還可以發(fā)射定向信 標(biāo)——即，在某些方向中使用某種天線增益而發(fā)射的信標(biāo)。為了降低發(fā)射定向信標(biāo)的開銷，可以縮短前導(dǎo)碼(可以降低副本的數(shù)量)以便實(shí) 現(xiàn)更高的天線增益。例如，當(dāng)提供0-3dB的天線增益時，使用默認(rèn)前導(dǎo)碼來發(fā)射信標(biāo)，該默 認(rèn)前導(dǎo)碼包括8個長度為512的改進(jìn)格雷碼和2個CES符號。對于3-6dB的天線增益，信標(biāo)使用具有同一改進(jìn)格雷碼的4個副本和2個CES符號的縮短的前導(dǎo)碼。對于6-9dB的天線 增益，信標(biāo)使用具有同一改進(jìn)格雷碼的2個副本和1或2個CES符號的縮短的前導(dǎo)碼。對 于9dB或更大的天線增益，信標(biāo)的前導(dǎo)碼僅使用同一改進(jìn)格雷碼的1個副本和1個CES符 號。如果在信標(biāo)發(fā)射期間或者對于數(shù)據(jù)分組使用了報頭/信標(biāo)，則可以將報頭_數(shù)據(jù)擴(kuò)展 因子與天線增益匹配。本發(fā)明的各方案提供了支持廣泛的天線配置、波束成形操作和使用模式的統(tǒng)一消 息傳輸協(xié)議。例如，天線配置可以包括全向和準(zhǔn)全向天線、單個天線的定向天線形式、分集 切換式(diversity-switched)天線、扇區(qū)式天線、波束成形天線以及其它天線配置。波束 成形操作可以包括在PNC和設(shè)備之間執(zhí)行的前攝波束成形以及在兩個設(shè)備之間執(zhí)行的按 需波束成形。用于前攝波束成形和按需波束成形兩者的不同的使用模式包括從PNC到多個 設(shè)備以及從至少一個設(shè)備到PNC的按分組波束成形、從PNC到唯一一個設(shè)備的發(fā)射、設(shè)備之 間的通信以及其它使用模式。當(dāng)PNC是多個設(shè)備的數(shù)據(jù)源并且PNC被配置為在不同的物理 方向上發(fā)射分組(其中，每個物理方向?qū)?yīng)于該分組所要發(fā)往的一個或多個設(shè)備的位置) 時，前攝波束成形是有用的。在一些方案中，統(tǒng)一(SC/0FDM)消息傳輸協(xié)議是與無線網(wǎng)絡(luò)1400中的設(shè)備所使用 的波束成形算法和天線配置無關(guān)的。這使得實(shí)際所使用的波束成形算法具有靈活性。然而， 應(yīng)該定義實(shí)現(xiàn)波束成形的工具。這些工具應(yīng)該支持全部情況同時能實(shí)現(xiàn)延時降低、開銷降 低以及更快的波束成形。以下表格顯示了本發(fā)明的方案可以使用的4種類型的單載波波束成形分組。 由于這些是使用公共模式發(fā)射的單載波分組，所以可以由單載波設(shè)備和OFDM設(shè) 備兩者來對它們進(jìn)行解碼。大部分的所發(fā)射的分組可能沒有主體——僅是前導(dǎo)碼?？紤]到編碼增益和天線增益，可以采用能夠基本上均衡傳輸?shù)目傇鲆娴姆绞絹韺?不同的天線增益使用不同類型的分組。例如，具有0-3dB天線增益的Q-全向發(fā)射可以使用 第I類分組。具有3-6dB天線增益的定向發(fā)射可以使用第II類分組。具有6-9dB天線增 益的定向發(fā)射可以使用第III類分組，并且具有9-12dB天線增益的定向發(fā)射可以使用第IV 類分組。圖6示出了可被本發(fā)明的各方案用來執(zhí)行前攝波束成形的超幀結(jié)構(gòu)600。假設(shè) PNC與設(shè)備之間的多徑信道環(huán)境是互易的，即，從PNC到設(shè)備的信道與從設(shè)備到PNC的信道 相同。超幀結(jié)構(gòu)600包括信標(biāo)部分650、基于CSMA/CA協(xié)議的競爭接入周期(CAP) 660、以及用于管理(MCTA)和常規(guī)CTA的信道時間分配周期(CTAP)。信標(biāo)部分650包括Q-全向段和定向段。Q-全向段包括超幀結(jié)構(gòu)600中的L個傳輸，其為由Q-全向信標(biāo)610-1到610-L 所指示的多個Q-全向信標(biāo)，其中各個Q-全向信標(biāo)由各自的MIFS (最小幀間間隔，其為保護(hù) 時間)隔開，這些MIFS被指示為多個MIFS 620-1到620-L。CAP 660被分割成由S-CAP 662-1到662-L所指示的多個子CAP(S-CAP)，每個 S-CAP之后緊接著由GT 664-1到664-L所指示的各自的保護(hù)時間(GT)。定向段630-1到 630-x包括多個定向前導(dǎo)碼。在圖7中，類似于圖6中的超幀結(jié)構(gòu)600，超幀結(jié)構(gòu)700中的前L個傳輸使用Q-全 向信標(biāo)，這些Q-全向信標(biāo)共同提供了信標(biāo)傳輸?shù)娜蛐问?。對于能夠?qū)崿F(xiàn)全向覆蓋的 PNC——即，具有全向型天線的PNC，L = 1。對于具有扇區(qū)式天線的PNC，L將表示PNC能夠 支持的扇區(qū)的數(shù)量。類似地，當(dāng)PNC具備切換發(fā)射分集天線時，L將表示PNC中的發(fā)射天線 的數(shù)量。此外，在如7所示的公開的方案中，PNC被配置為在J = NXM個方向上進(jìn)行波束成 形。具體地，作為波束成形過程的一部分，PNC能夠在確定數(shù)量的方向上發(fā)送定向信標(biāo)。在一 個方案中，每個定向信標(biāo)僅包括前導(dǎo)碼而不包括報頭和數(shù)據(jù)。這些定向信標(biāo)被稱為定向前 導(dǎo)碼。PNC能夠在J個方向上發(fā)送定向前導(dǎo)碼，如超幀信標(biāo)#1702-1的定向前導(dǎo)碼730-1-1 到730-1-N直到超幀信標(biāo)#M 702-M的定向前導(dǎo)碼730-M-1到730-M-N，其中每個方向可以 包括一個或多個波束。定向前導(dǎo)碼分布在由超幀702-1到702-M所指示的M個超幀上，其 中每個超幀具有N個定向前導(dǎo)碼，并且該結(jié)構(gòu)以M個超幀為周期而呈周期性。CAP被分割成與L個Q-全向信標(biāo)相對應(yīng)的L個子CAP周期。在第1個S-CAP期 間，PNC天線在與其用于發(fā)射第1個Q-全向信標(biāo)的方向相同的方向上進(jìn)行發(fā)射。這種情況 假設(shè)信道是互易的。前L個信標(biāo)可以具有任意分組類型。在一個方案中，全向信標(biāo)使用具有長前導(dǎo)碼 的第I類分組；用具有3-6dB的增益的扇區(qū)式天線或天線陣列來發(fā)送的Q-全向信標(biāo)使用第 I或第II類分組；并且用具有6-9dB的增益的扇區(qū)式天線或天線陣列來發(fā)送的Q-全向信 標(biāo)可以使用第I、第II或第III類分組。在一個方案中，向SFD中的其它設(shè)備發(fā)送所使用的 分組類型。因此，在SFD的成功檢測之后，設(shè)備將具有關(guān)于該分組后續(xù)部分的報頭和數(shù)據(jù)速 率的知識，并且可以使用該知識來成功地解碼該分組。每個Q-全向信標(biāo)可以攜帶諸如圖8A中所示的波束成形信息元素840，用于向偵聽 PNC的全部設(shè)備傳送波束成形信標(biāo)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)設(shè)備在任意超幀期間解碼了 Q-全向信標(biāo)中 的任意一個之后，其就能夠理解整個波束成形循環(huán)。在一個方案中，波束成形信息元素840 包括定向分組類型字段842(例如，類型I、II、III或IV)、當(dāng)前定向信標(biāo)標(biāo)識符(ID)字段 844、每個波束成形循環(huán)的超幀數(shù)量(例如，來自圖7的幀結(jié)構(gòu)700的值M)字段846，每個超 幀的定向前導(dǎo)碼數(shù)量(例如，來自圖7的幀結(jié)構(gòu)700的值N)字段848、當(dāng)前Q-全向信標(biāo)ID 字段850、Q-全向信標(biāo)數(shù)量(例如，來自圖7的幀結(jié)構(gòu)700的值L)字段852、包含該信息元 素中的八位字節(jié)的數(shù)量的長度字段854以及作為該信息元素的標(biāo)識符的元素ID字段856。 當(dāng)前Q-全向信標(biāo)ID字段850包括相對于Q-全向信標(biāo)數(shù)量字段852而言的用于識別在當(dāng) 前超幀中正在發(fā)射的當(dāng)前Q-全向信標(biāo)的編號/位置的數(shù)字。使用當(dāng)前Q-全向信標(biāo)ID字 段850中所包含的數(shù)字的設(shè)備將知道它從哪個Q-全向方向偵聽信標(biāo)。
圖8B示出了與波束成形信息元素840 —起發(fā)射的超幀信息元素860，并且其包括PNC地址字段862、PNC響應(yīng)字段864、微微網(wǎng)模式866、最大發(fā)射功率水平868、S-CAP持續(xù) 時間字段870、S-CAP周期數(shù)量字段872、CAP結(jié)束時間字段874、超幀持續(xù)時間字段876以 及時間令牌878。圖9A和9B示出了由根據(jù)本發(fā)明的各種方案的設(shè)備進(jìn)行的波束成形操作的兩個方 法。圖9A涉及具有全向接收能力的設(shè)備的波束成形過程900。在步驟902中，全向設(shè)備僅 需要檢測一個超幀的Q-全向信標(biāo)。如果該設(shè)備不是全向的，那么該設(shè)備需要通過偵聽用于 每個接收方向的一個超幀以便例如檢測信標(biāo)，來環(huán)視其全部接收方向。在Q-全向信標(biāo)的檢 測之后，在步驟904中，該設(shè)備存儲對于每個Q-全向信標(biāo)的鏈路質(zhì)量因子(LQF)。然后，在 步驟906中，該設(shè)備對L個LQF [LQF(I)，...，LQF(L)]進(jìn)行排序，并且確定與最高的LQF相 對應(yīng)的最佳PNC方向1 :1 = arg {max [LQF (i) ]}i = 1:L在步驟908中，該設(shè)備在當(dāng)前超幀的第1個CAP期間將其自身與PNC關(guān)聯(lián)，并且在 步驟910中向PNC通知應(yīng)該使用其第1個Q-全向方向與PNC進(jìn)行全部其它通信。該設(shè)備仍 然可以通過監(jiān)視每Q個超幀的對應(yīng)的S-全向(S-omni)信標(biāo)來追蹤L個最佳方向的集合。 如果一個方向(例如，第r個S-全向方向)被發(fā)現(xiàn)具有較好的LQF，那么該設(shè)備就可以通過 將第r個S-全向方向編碼到PHY報頭中的“下一個方向(NEXT DIRECTION) ”字段中來通知 PNC使用第r個S-全向方向來發(fā)射下一個分組。圖9B示出了由根據(jù)本發(fā)明的方案的具有單個定向天線的設(shè)備執(zhí)行的波束成形過 程920。在步驟922中，該設(shè)備可以接收M個超幀的整個循環(huán)并且當(dāng)該設(shè)備檢測到其中一個 Q-全向信標(biāo)時，它將得知它正在接收第m個超幀，并且將偵聽超幀m、m+1、……、m+M_l。在M個超幀的循環(huán)期間，在步驟924中該設(shè)備對與J個定向PNC方向相對應(yīng)的J 個LQF進(jìn)行測量、存儲和排序。在同一循環(huán)期間，在步驟926中，該設(shè)備測量與L個S-全向 PNC方向相對應(yīng)的L個LQF。然后在步驟928中，該設(shè)備確定最佳定向方向j以及最佳Q-全 向方向1。在步驟930中，該設(shè)備在第(m+M-1)個超幀的第1個CAP期間與PNC關(guān)聯(lián)，并且 向PNC通知應(yīng)該使用其第j個定向方向來與PNC進(jìn)行全部其它通信?？蛇x擇地，該設(shè)備可 以通過監(jiān)視每QXM個幀的對應(yīng)的定向信標(biāo)來繼續(xù)追蹤J個方向的集合。如果方向r被發(fā) 現(xiàn)具有較好的LQF，則該設(shè)備可以通過將該方向r編碼到PHY報頭的“下一個方向”字段中 來指導(dǎo)PNC將其定向波束形式更新至該設(shè)備。圖IOA示出了根據(jù)本發(fā)明的方案，可以用能夠在至少一個Q-全向方向和I個定向 方向上進(jìn)行發(fā)射和接收的定向設(shè)備來執(zhí)行的波束成形過程1000的概述。在步驟1010中，該 設(shè)備將執(zhí)行Q-全向信標(biāo)檢測。在檢測到信標(biāo)之后，在步驟1020中，該設(shè)備將執(zhí)行對定向前 導(dǎo)碼及其LQF的檢測。在步驟1030中，該設(shè)備可以可選地重新掃描定向前導(dǎo)碼的優(yōu)選集合。 該重新掃描將使得該設(shè)備能夠驗(yàn)證所選擇的Q-全向方向是優(yōu)選的。最后，在步驟1040，該 設(shè)備基于優(yōu)選LQF將其自身與PNC關(guān)聯(lián)。圖IOB詳細(xì)描述了信標(biāo)檢測過程1010，其中該過程從步驟1010-1開始，在步驟 1010-1中，該設(shè)備設(shè)置一個定時器并且開始搜索其中一個Q-全向方向中的信標(biāo)。在步驟 1010-2中，只要該時間沒有到期，該設(shè)備就一直搜索Q-全向信標(biāo)。如步驟1010-3中所確定的，如果檢測成功，則該設(shè)備將讀取信標(biāo)信息并且獲得Q-全向傳輸以及超幀的全部定時參 數(shù)。如果該設(shè)備在第m個超幀期間開始偵聽，則在檢測到Q-全向信標(biāo)(例如，Q-全向信標(biāo) 編號1)之后，其發(fā)現(xiàn)其在第m個超幀期間進(jìn)行偵聽。該設(shè)備可以將其定向形式設(shè)置為該信 標(biāo)的方向。如果該設(shè)備沒有檢測到Q-全向信標(biāo)，則操作進(jìn)行到步驟1010-4，在步驟1010-4 中，該設(shè)備可以開始其自己的微微網(wǎng)，或者可替換地進(jìn)入休眠模式。
圖IOC詳細(xì)描述了定向前導(dǎo)碼獲取和LQF確定過程1020，其中在一個方案中，如 步驟1020-1到1020-5所詳細(xì)示出的，該設(shè)備可以偵聽IX J個超幀，如下，對它的I個方向 中的每一個偵聽J個超幀。如步驟1020-2、1020-3和1020-1中所示的，該設(shè)備將其定向方 向設(shè)置為編號1，偵聽M個超幀(m、m+l、……、m+M-1)，并且存儲對應(yīng)的J個LQF，LQF (1, 1)、……、LQF(1，J)，其中第一個索引是指該設(shè)備的方向，而第二個索引是指PNC的方向。在 步驟1020-3中，該設(shè)備將其定向方向設(shè)置為編號2，偵聽下一個超幀，并且在步驟1020-1中 存儲J個LQF，LQF(2，1)、……、LQF(2，J)。將這些步驟重復(fù)預(yù)定數(shù)量(例如，Μ)次。在最 后一次重復(fù)之后，該設(shè)備將其定向方向設(shè)置為編號I，偵聽下M個超幀，并且存儲J個LQF LQF(I，1)、……、LQF(I，J)。圖IOD詳細(xì)描述了最佳定向確定過程1030，其中在步驟1030-1中，該設(shè)備找到最 佳定向組合(i，j)，其是指該設(shè)備使用其第i個定向方向并且PNC使用其第j個定向方向， 并且該設(shè)備對對應(yīng)的J個LQF，LQF (1，1)、……、LQF (1，J)進(jìn)行排序。在步驟1030-2中， 該設(shè)備還可以偵聽另外IXM個超幀以便驗(yàn)證該最佳定向方向。圖IOE詳細(xì)描述了設(shè)備與PNC關(guān)聯(lián)的過程1040，其中在步驟1040-1中，該設(shè)備將 其定向形式設(shè)置為#1并且將超幀計數(shù)器復(fù)位為0。然后在步驟1040-2到1040-5中，該設(shè) 備將嘗試與基站關(guān)聯(lián)并且向PNC傳遞優(yōu)選方向信息。在一個方案中，該設(shè)備在第1個S-CAP 周期期間向PNC發(fā)送該信息，并且在該時間向PNC通知最佳方向。如果在步驟1040-4中該 關(guān)聯(lián)成功，則操作繼續(xù)到步驟1040-6，在步驟1040-6中，該設(shè)備聲明成功獲取并且將其定 向形式切換到最佳方向。在本發(fā)明的另一個方案中，該設(shè)備還可以執(zhí)行迭代過程，以將其定向方向設(shè)置為 數(shù)字1并且在當(dāng)前超幀期間偵聽N個定向信標(biāo)。如果找到了具有足夠合適的LQF的、與PNC 的定向方向相對應(yīng)的方向j，則該設(shè)備將在第1個S-CAP周期期間與PNC關(guān)聯(lián)，并且通知PNC 使用其第j個方向來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該設(shè)備仍然可以選擇掃描更好的方向，并且如果找到 了一個更好的方向，則其通過對PHY頭部中的“下一個方向”字段進(jìn)行編碼來通知PNC切換 到該新的方向。如果沒有找到足夠合適的方向，則該設(shè)備切換到與方向1正交的另一個方 向(例如，方向r)并且偵聽下一個超幀。可以重復(fù)該過程直到找到足夠合適的方向?yàn)橹??？梢栽趦蓚€設(shè)備之間或者在PNC與一個設(shè)備之間執(zhí)行按需波束成形。在本發(fā)明的 一個方案中，在分配給兩個設(shè)備之間的鏈路的CTA中執(zhí)行按需波束成形。當(dāng)一個設(shè)備正在 與多個設(shè)備通信時，使用與前攝波束成形消息傳輸協(xié)議的相同的消息傳輸協(xié)議。在該情況 中，CTA將在波束成形階段扮演信標(biāo)周期的角色，并且將在此后用于數(shù)據(jù)通信。在僅有兩個 設(shè)備通信的情況中，由于CTA是它們之間的直接鏈路，則就有可能使用協(xié)作性和交互性更 佳的按需波束成形消息傳輸協(xié)議。在Q-全向階段中，第一設(shè)備用Ll個Q-全向分組開始它的第一次傳輸，Ll個Q-全 向分組之后緊接著Ll個對應(yīng)的Q-全向偵聽周期，如圖11中所示的。第一設(shè)備重復(fù)該片段，直到第二設(shè)備返回響應(yīng)為止。每個Q-全向訓(xùn)練分組包括Q-全向訓(xùn)練分組IE，如圖12A中所示的。在圖12B中顯示了 Q-全向訓(xùn)練響應(yīng)分組IE。能夠具有L2個Q-全向方向的第二設(shè)備將其接收方向設(shè)置為L2個方向之一，并且 偵聽設(shè)備1的前Ll個傳輸并且存儲Ll個LQF。設(shè)備2移動到一個新的方向并且偵聽設(shè)備 1的Ll個傳輸?shù)牡诙芷??？梢灾貜?fù)該過程，直到找到足夠合適的LQF為止。可替換地，設(shè) 備2可以選擇使用全部L2個方向來偵聽，然后找到最佳LQF。在該階段的結(jié)束，兩個設(shè)備都 知道用于交換數(shù)據(jù)的Q-全向方向的最佳組合。設(shè)備2可以使用Q-全向訓(xùn)練響應(yīng)分組IE來向設(shè)備1通知其Q-全向能力(即， L2，以及其自己的將用于全部消息傳輸?shù)淖罴训谝环较蚝偷诙较?。此外，設(shè)備2可以向 設(shè)備1通知其從Ll個方向中所發(fā)現(xiàn)的最佳第一和第二方向。設(shè)備1的最佳Q-全向方向?qū)?被標(biāo)記為11，并且設(shè)備2的最佳Q-全向方向?qū)⒈粯?biāo)記為12。類似地，設(shè)備2可以向設(shè)備1 通知其定向能力。圖13A-13C涉及按需波束成形的定向階段。第一設(shè)備使用R個循環(huán)來執(zhí)行波束成 形。該R個循環(huán)發(fā)生在一個CTA之中，或者可以分布在M個超幀上。每個循環(huán)包括K個子 循環(huán)，其中N和K可以隨著一個循環(huán)到另一個循環(huán)而改變。這將允許使用不同的搜索算法， 例如，隨機(jī)和二分搜索。這還有助于在獲取和追蹤之間進(jìn)行區(qū)分。每個循環(huán)之前是用于概 述當(dāng)前循環(huán)的結(jié)構(gòu)的Q-全向傳輸。每個子循環(huán)包括N個定向前導(dǎo)碼，這些定向前導(dǎo)碼之后 緊接著Q-全向偵聽周期。圖13B顯示了在Q-全向信標(biāo)中傳輸?shù)腎E，并且在圖13C中示出 了該響應(yīng)的格式?，F(xiàn)在將參考圖14來給出無線網(wǎng)絡(luò)1400的若干方案，無線網(wǎng)絡(luò)1400是以能夠與 IEEE 802. 15. 3c個域網(wǎng)(PAN)標(biāo)準(zhǔn)兼容的方式所形成的網(wǎng)絡(luò)并且在本文被稱為微微網(wǎng)。網(wǎng) 絡(luò)1400是允許諸如多個數(shù)據(jù)設(shè)備(DEV) 1420的多個獨(dú)立數(shù)據(jù)設(shè)備彼此進(jìn)行通信的無線自 組數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。如果通信是在設(shè)備對之間進(jìn)行的，則具有與網(wǎng)絡(luò)1400類似的功能的網(wǎng)絡(luò) 又被稱為基本服務(wù)集合(BSS)或者獨(dú)立基本服務(wù)(IBSS)。該多個DEV 1420中的每一個都是實(shí)現(xiàn)到網(wǎng)絡(luò)1400的無線介質(zhì)的MAC和PHY接口 的設(shè)備。具有與該多個DEV 1420中的設(shè)備類似的功能的設(shè)備被稱為接入終端、用戶終端、 移動站、用戶站、站、無線設(shè)備、終端、節(jié)點(diǎn)或一些其它合適的術(shù)語。本文整個公開所述的各 種概念意圖應(yīng)用于全部合適的無線節(jié)點(diǎn)而不管它們的具體命名如何?；贗EEE 802. 15. 3c, 一個DEV將承擔(dān)微微網(wǎng)的協(xié)調(diào)器的角色。這個用于協(xié)調(diào)的 DEV被稱為微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器(PNC)并且在圖14中被顯示為PNC1410。因此，該P(yáng)NC包括與該 多個設(shè)備中的其它設(shè)備相同的設(shè)備功能，卻提供對于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)。例如，PNC 1410使用信 標(biāo)來提供諸如網(wǎng)絡(luò)1400的基本定時的服務(wù)；并且提供對任意服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求的管理、 節(jié)電模式和網(wǎng)絡(luò)接入控制。在其他系統(tǒng)中的具有與針對PNC 1410所述的功能類似的功能 的設(shè)備可以被稱為接入點(diǎn)、基站、基本收發(fā)機(jī)站、站、終端、節(jié)點(diǎn)、作為接入點(diǎn)的接入終端或 一些其它合適的術(shù)語。PNC 1410使用被稱為超幀的結(jié)構(gòu)來對網(wǎng)絡(luò)1400中的各種設(shè)備之間 的通信進(jìn)行協(xié)調(diào)。通過信標(biāo)周期，基于時間來界定超幀。PNC 1410還可以耦合到系統(tǒng)控制器1430，以便與其它網(wǎng)絡(luò)或其它PNC進(jìn)行通信。圖15示出了可以與本發(fā)明的各種方案一起使用的前導(dǎo)碼生成裝置1500，該前導(dǎo) 碼生成裝置1500包括擴(kuò)展格雷碼選擇模塊1502，用于獲得從擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；擴(kuò)展格雷碼改進(jìn)模塊1504，用于改進(jìn)來自擴(kuò)展格雷碼選擇模塊1502的擴(kuò)展格 雷碼；以及前導(dǎo)碼生成器1506，用于使用來自擴(kuò)展格雷碼改進(jìn)模塊1504的改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼 來生成前導(dǎo)碼。前導(dǎo)碼發(fā)射機(jī)1508然后發(fā)射該前導(dǎo)碼。圖16示出了可以與本發(fā)明的各種方案一起使用的準(zhǔn)全向分組和定向前導(dǎo)碼發(fā)射 機(jī)裝置1600，該準(zhǔn)全向分組和定向前導(dǎo)碼發(fā)射機(jī)裝置1600包括準(zhǔn)全向分組發(fā)射機(jī)模塊 1602，用于發(fā)射多個準(zhǔn)全向分組，每個準(zhǔn)全向分組是用特定的準(zhǔn)全向形式來發(fā)射的；以及定 向前導(dǎo)碼發(fā)射機(jī)模塊1604，用于發(fā)射來自第一設(shè)備的多個前導(dǎo)碼，每個前導(dǎo)碼是用多個定 向形式之一來發(fā)射的。 圖17示出了可以與本發(fā)明的各種方案一起使用的波束成形反饋裝置1700，該波 束成形反饋裝置1700包括準(zhǔn)全向分組檢測模塊1702，用于檢測從第一設(shè)備以多個準(zhǔn)全向 形式發(fā)射的多個準(zhǔn)全向分組中的準(zhǔn)全向分組；前導(dǎo)碼檢測模塊1704，用于檢測從該第一設(shè) 備以定向形式發(fā)射的前導(dǎo)碼；優(yōu)選形式確定模塊1706，用于確定包括準(zhǔn)全向形式和定向形 式中的至少一個的優(yōu)選形式；以及反饋發(fā)射機(jī)模塊1708，用于向該第一設(shè)備發(fā)射包括該優(yōu) 選形式的反饋?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的編程和/或工程技術(shù)，將本文所述的各種方案和特征實(shí)現(xiàn)為方 法、裝置或制品。本文所使用的術(shù)語“制品”意圖包括可以從任何計算機(jī)可讀設(shè)備、載體或 介質(zhì)訪問的計算機(jī)程序。例如計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括但不限于，磁存儲設(shè)備、光盤、數(shù)字 多功能盤、智能卡和閃存設(shè)備。本發(fā)明不意圖限于各個優(yōu)選方案。并且，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以用 多種方式來實(shí)現(xiàn)本文所述的方法和裝置方案，包括采用硬件、軟件、固件或其組合的實(shí)現(xiàn)。 該硬件的實(shí)例可以包括ASIC、現(xiàn)場可編程門陣列、通用處理器、DSP和/或其它電路。本發(fā) 明的軟件和/或固件實(shí)現(xiàn)可以經(jīng)由包括Java、C、C++、Mat 1 abTM、Veri 1 og、VHDL和/或處理 器專用機(jī)器和匯編語言在內(nèi)的多種編程語言的任意組合來實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員還將明白，可以將結(jié)合本發(fā)明的方案所述的各種示例性的 邏輯塊、模塊、處理器、裝置、電路和算法步驟實(shí)現(xiàn)為電子硬件(例如，數(shù)字實(shí)現(xiàn)、模擬實(shí)現(xiàn) 或其兩者的組合，其可以是使用源編碼或一些其它技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的)、各種形式的包含指令的 程序或設(shè)計代碼(在本文中為了方便起見被稱為“軟件”或“軟件模塊”)或其二者的組合。 為了清楚地說明硬件和軟件的這種可互換性，以上就各種示例性的組件、方框、模塊、電路 和步驟的功能來整體描述了它們。該功能究竟是實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件則取決于施加于總系 統(tǒng)上的具體應(yīng)用和設(shè)計限制。對于每個具體的應(yīng)用，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以變通的方 式實(shí)現(xiàn)所述功能，但是該實(shí)現(xiàn)決定不應(yīng)被解釋為導(dǎo)致背離本發(fā)明的范圍?？梢詫⒔Y(jié)合本發(fā)明的方案所述的各種示例性的邏輯塊、模塊和電路實(shí)現(xiàn)在集成電 路(“IC”)、接入終端或接入點(diǎn)中或者由它們執(zhí)行。IC可以包括通用處理器、數(shù)字信號處理 器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、離散的門或 晶體管邏輯、離散的硬件組件、電組件、光學(xué)組件、機(jī)械組件或被設(shè)計為用于執(zhí)行本文所述 功能的任意組合，并且可以執(zhí)行IC之中、IC之外或IC之中和之外的代碼或指令。通用處 理器可以是微處理器，但是可替換地，該處理器可以是任意常規(guī)處理器、控制器、微控制器 或狀態(tài)機(jī)。處理器可以被實(shí)現(xiàn)為計算器件的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理 器的組合、一個或多個微處理器與DSP核的結(jié)合或者任意其它該配置。
本文所述的方法和系統(tǒng)的方案僅僅示出了本發(fā)明的特定方案。應(yīng)該明白，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能夠想到體現(xiàn)本發(fā)明的原則并且在本發(fā)明的范圍中的各種配置，雖然本文 沒有明確描述或示出這些配置。此外，本文所述的全部實(shí)例和條件語言僅意圖用于輔助讀 者理解本發(fā)明的原理的教學(xué)目的。應(yīng)該將本發(fā)明及其相關(guān)文獻(xiàn)理解為不限于所述具體實(shí)例 和條件。并且，用于敘述本發(fā)明的原理、方案及其具體實(shí)例的全部語句意圖包括其結(jié)構(gòu)性的 和功能性的等效物兩者。另外，該等效物意圖包括當(dāng)前已知的等效物以及未來開發(fā)的等效 物，即，為執(zhí)行與結(jié)構(gòu)無關(guān)的同一功能而開發(fā)的元件。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該明白，本文的方框圖表示用于體現(xiàn)本發(fā)明的原理的示 例性的電路、算法和功能步驟的概念圖。類似地，應(yīng)該明白，任意流程圖、流圖、信號圖、系統(tǒng) 圖、代碼等等表示可以在計算機(jī)可讀介質(zhì)中充分表示并且因此可以由計算機(jī)或處理器執(zhí)行 的各種過程，無論有沒有明確圖示出該計算機(jī)或處理器。
權(quán)利要求
一種通信方法，包括獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)所述擴(kuò)展格雷碼；使用所述改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且發(fā)射所述前導(dǎo)碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于格雷碼和一短序列的集合生成所述擴(kuò)展格 雷碼的集合。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，每一個所述短序列都包括傅立葉變換矩陣和哈達(dá) 馬德矩陣的行中的至少一個。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述傅立葉變換矩陣或所述哈達(dá)馬德矩陣具有4行 和4列。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過對所述格雷碼與所述短序列的集合中的一個 短序列執(zhí)行Kronecker乘積來生成所述擴(kuò)展格雷碼。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，每個所述短序列都包括Kronecker序列的傅立葉逆 變換。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述短序列的集合中的一個短序列包括從如下構(gòu) 成的組中選擇的序列[1111]; [1 j -1 -j]； [1 -1 1 -1]；以及 [1 -j -1 j]。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述擴(kuò)展格雷碼的集合包括具有零周期性互相關(guān) 的格雷碼。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述改進(jìn)包括用具有已定義的頻譜遮蔽的時域?yàn)V 波器來對所述擴(kuò)展格雷碼進(jìn)行循環(huán)性的濾波。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述改進(jìn)包括對所述擴(kuò)展格雷碼執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)以創(chuàng)建一子載波集合； 削弱所述子載波集合中的至少一個子載波；并且 對所述削弱的至少一個子載波執(zhí)行快速傅立葉逆變換。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述削弱包括將所述子載波集合中的所述至少 一個子載波置零。
12.一種通信裝置，包括用于獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼的模塊； 用于改進(jìn)所述擴(kuò)展格雷碼的模塊； 用于使用所述改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼的模塊；以及 用于發(fā)射所述前導(dǎo)碼的模塊。
13.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，還包括用于基于格雷碼和一短序列的集合生成 所述擴(kuò)展格雷碼的集合的模塊。
14.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，每一個所述短序列都包括傅立葉變換矩陣和哈達(dá)馬德矩陣的行中的至少一個。
15.如權(quán)利要求14所述的通信裝置，其中，所述傅立葉變換矩陣或所述哈達(dá)馬德矩陣 具有4行和4列。
16.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，通過對所述格雷碼與所述短序列的集合中 的一個短序列執(zhí)行Kronecker乘積來生成所述擴(kuò)展格雷碼。
17.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，每個所述短序列都包括Kronecker序列的傅 立葉逆變換。
18.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，所述短序列的集合中的一個短序列包括從 如下構(gòu)成的組中選擇的序列[1111]; [1 j -ι "j]；[1 -1 1 -1]；或者[1 -j -ι j]。
19.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述擴(kuò)展格雷碼的集合包括具有零周期性 互相關(guān)的格雷碼。
20.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述用于改進(jìn)的模塊包括用于用具有已定 義的頻譜遮蔽的時域?yàn)V波器來對所述擴(kuò)展格雷碼進(jìn)行循環(huán)性的濾波的模塊。
21.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述用于改進(jìn)的模塊包括用于對所述擴(kuò)展格雷碼執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)以創(chuàng)建一子載波集合的模塊；用于削弱所述子載波集合中的至少一個子載波的模塊；以及用于對所述削弱的至少一個子載波執(zhí)行快速傅立葉逆變換的模塊。
22.如權(quán)利要求21所述的通信裝置，其中，所述用于削弱的模塊包括用于將所述子載 波集合中的所述至少一個子載波置零的模塊。
23.一種通信裝置，包括處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)被配置為獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)所述擴(kuò)展格雷碼；使用所述改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且發(fā)射所述前導(dǎo)碼。
24.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述處理系統(tǒng)還被配置為基于格雷碼和一 短序列的集合生成所述擴(kuò)展格雷碼的集合的。
25.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，每一個所述短序列都包括傅立葉變換矩陣 和哈達(dá)馬德矩陣的行中的至少一個。
26.如權(quán)利要求14所述的通信裝置，其中，所述傅立葉變換矩陣或所述哈達(dá)馬德矩陣 具有4行和4列。
27.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，通過對所述格雷碼與所述短序列的集合中 的一個短序列執(zhí)行Kronecker乘積來生成所述擴(kuò)展格雷碼。
28.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，每個所述短序列都包括Kronecker序列的傅 立葉逆變換。
29.如權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，所述短序列的集合中的一個短序列包括從 如下構(gòu)成的組中選擇的序列[1111]; [1 j -1 -j]； [1 -ι 1 -ι]；或者 [1 -j -1 j]。
30.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述擴(kuò)展格雷碼的集合包括具有零周期性 互相關(guān)的格雷碼。
31.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述處理系統(tǒng)還被配置為用具有已定義的 頻譜遮蔽的時域?yàn)V波器來對所述擴(kuò)展格雷碼進(jìn)行循環(huán)性的濾波。
32.如權(quán)利要求12所述的通信裝置，其中，所述處理系統(tǒng)還被配置為 對所述擴(kuò)展格雷碼執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)以創(chuàng)建一子載波集合； 削弱所述子載波集合中的至少一個子載波；并且對所述削弱的至少一個子載波執(zhí)行快速傅立葉逆變換。
33.如權(quán)利要求21所述的通信裝置，其中，所述處理系統(tǒng)還被配置為將所述子載波集 合中的所述至少一個子載波置零。
34.一種用于無線通信的計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括 用指令編碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述指令可執(zhí)行以 獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼； 改進(jìn)所述擴(kuò)展格雷碼；使用所述改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且 發(fā)射所述前導(dǎo)碼。
35.一種微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器，包括 天線；以及處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)被配置為獲得從一擴(kuò)展格雷碼的集合中選擇的擴(kuò)展格雷碼；改進(jìn)所述擴(kuò)展格雷碼；使用所述改進(jìn)擴(kuò)展格雷碼來生成前導(dǎo)碼；并且 通過所述天線發(fā)射所述前導(dǎo)碼。
全文摘要
一種無線通信網(wǎng)絡(luò)使用波束成形過程來提高信號質(zhì)量以及發(fā)射能力并且降低干擾。在該無線通信網(wǎng)絡(luò)中還使用了改進(jìn)的格雷序列。在一個方案中，可以使用該過程來進(jìn)行通信而不管該系統(tǒng)是OFDM模式還是單載波模式。
文檔編號H04W72/00GK101849427SQ200880114778
公開日2010年9月29日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者I·拉基斯 申請人:高通股份有限公司