專利名稱：為無線網(wǎng)擴(kuò)展范圍和調(diào)節(jié)帶寬的制作方法
為無線網(wǎng)擴(kuò)展范圍和調(diào)節(jié)帶寬
背景當(dāng)前存在的無線通信系統(tǒng)，包括被設(shè)計(jì)來執(zhí)行個(gè)域/局域/城 域/廣域/地區(qū)域網(wǎng)(分別是PAN, LAN, MAN, WAN和RAN)服務(wù)的那些系統(tǒng)，往 往是不靈活的和有限制的。 例如，當(dāng)前的無線LAN系統(tǒng)，諸如802. 11無線LAN,具有非 常有限的范圍，并且只能容納具有單一頻率帶寬能力的終端。這要求所有 的想要連接到802.11無線LAN的終端必須定位于基站/中樞(hub)的某個(gè) 范圍內(nèi)，并遵守與所有的其它終端相同的帶寬特性。 假定無線技術(shù)的設(shè)計(jì)者已經(jīng)強(qiáng)調(diào)需要PAN/LAN/MAN/WAN/RAN 覆蓋更寬的地理區(qū)域并服務(wù)于具有不同的數(shù)據(jù)需要的更加多種多樣的遠(yuǎn) 端終端，那么希望有涉及無線通信系統(tǒng)的新的技術(shù)。
概要 在第一實(shí)施例中， 一種^J己置成作為無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行且 通過使用無線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)的通信基站包括天 線陣列，具有多個(gè)天線，其以一種方式被安排成使得天線陣列能夠以基本 上全向性方向圖(omnidirectional pattern )和非全向性方向圖發(fā)射和 接收無線信號(hào)；物理層(PHY)設(shè)備，被耦合到天線陣列并且被配置成發(fā)射 和接收無線信號(hào)；以及媒體接入控制(MAC)設(shè)備，被耦合到PHY設(shè)備并且 被配置成引導(dǎo)天線陣列以同時(shí)地把波束成形的無線信號(hào)提供到第一客戶 設(shè)備和把全向無線信號(hào)提供到第二客戶設(shè)備。 在第二實(shí)施例中， 一種用來由通信基站通過使用無線協(xié)議為 一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)的方法包括接收由相對(duì)于通信基站具有 不同方向的多個(gè)客戶設(shè)備發(fā)射的無線協(xié)議的無線信號(hào)，以及使用波束成形 的無線技術(shù)為第 一客戶設(shè)備和使用全向無線技術(shù)為第二客戶設(shè)備同時(shí)地 解調(diào)接收的無線信號(hào)。 在第三實(shí)施例中， 一種被配置成作為無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行且 通過使用無線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)的通信基站包括媒 體接入控制(MAC)設(shè)備，被配置成通過使用缺省頻率帶寬從由第一客戶設(shè) 備發(fā)射的無線信號(hào)中提取數(shù)據(jù)，然后把缺省頻率帶寬重新配置成與缺省頻
率帶寬不同的第一更新的頻率帶寬，從而使得通過使用更新的頻率帶寬從 由第 一客戶設(shè)備發(fā)射的隨后的無線信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。 在第四實(shí)施例中， 一種用來由通信基站通過使用無線協(xié)議為 一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)的方法包括使用缺省頻率帶寬接收來自 第一客戶設(shè)備的無線信號(hào)；接收來自第一客戶設(shè)備的、描述第一客戶設(shè)備 的頻率帶寬能力的帶寬信息，其中第一客戶設(shè)備的頻率帶寬能力不同于缺 省頻率帶寬；根據(jù)所接收的帶寬信息重新分配無線協(xié)議的一部分頻率帶 寬，以產(chǎn)生更新的頻率帶寬供第一客戶設(shè)備使用；以及使用更新的頻率帶 寬接收來自第一客戶設(shè)備的無線信號(hào)。 在第五實(shí)施例中， 一種無線通信系統(tǒng)包括多個(gè)客戶設(shè)備， 它們使用第一無線協(xié)議并具有各種不同的頻率帶寬能力；以及基站，被配 置成作為在包括多個(gè)客戶設(shè)備的無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行，其中該基站被配置 成最初使用公共的缺省頻率帶寬與每個(gè)客戶設(shè)備通信，然后根據(jù)每個(gè)客戶 設(shè)備的相應(yīng)的頻率能力接著使用相應(yīng)的更新的頻率帶寬與每個(gè)客戶設(shè)備 通信。
附圖簡述當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將從以下的詳細(xì)說明中最好地了解示例 性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，各種特征不一定按比例畫出。事實(shí)上，為了討 論的清晰起見，尺度可以任意增加或減小。在任何適用的和實(shí)際的場(chǎng)合下， 同樣的參考標(biāo)號(hào)是指同樣的單元。圖l描繪被位于同心操作區(qū)中的各種客戶住宅設(shè)備圍繞的通 信基站；圖2描繪由

圖1的通信基站使用的無線協(xié)議的超幀結(jié)構(gòu)；
圖3A和3B描繪圖1的通信基站使用波束成形的方向圖來建 立與遠(yuǎn)端設(shè)備的通信；圖4描繪由圖1的通信基站使用的無線協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)；
圖5是圖1的通信基站的框圖；圖6描繪位于圖5的通信基站的MAC中的波束成形設(shè)備的一
部分；圖7描繪位于圖5的通信基站的MAC中的頻率帶寬設(shè)備的一
部分； 圖8是概述對(duì)于按照所公開的方法和系統(tǒng)進(jìn)行通信有用的第
一系列示例性步驟的流程圖；以及圖9是概述對(duì)于按照所公開的方法和系統(tǒng)進(jìn)行通信有用的第
二系列示例性步驟的流程圖。
詳細(xì)i兌明 在以下的詳細(xì)說明中，為了說明而不是限制的目的，闡述了 公開具體細(xì)節(jié)的示例性實(shí)施例，以便提供對(duì)于按照本教導(dǎo)的實(shí)施例的透徹 了解。然而，從本公開內(nèi)容獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，脫離這里所 公開的具體細(xì)節(jié)的、按照本教導(dǎo)的其它實(shí)施例仍舊在所附權(quán)利要求的范圍 內(nèi)。而且，對(duì)于熟知的設(shè)備和方法的說明可以省略，以免遮蔽對(duì)于示例性 實(shí)施例的說明。這樣的方法和設(shè)備明顯地在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。 在無線通信系統(tǒng)中使用一個(gè)以上的天線可以通過適配(即波 束成形)天線方向圖和把它的輻射聚集到每個(gè)個(gè)體終端而改進(jìn)范圍和系統(tǒng) 容量。雖然可以相對(duì)較容易地達(dá)到增加的容量，但允許利用由自適應(yīng)天線 系統(tǒng)(AAS)提供的增加范圍的有效解決方案并不是微不足道的。結(jié)果，盡 管AAS可以由特定的基站支持，但最終得到的覆蓋范圍可能仍然被限于全 向天線方向圖的覆蓋范圍。 本公開內(nèi)容規(guī)定通過尤其是添加專門的"報(bào)警窗口 " (AW)來利 用由自適應(yīng)天線系統(tǒng)提供的增加的范圍。AW在無線協(xié)議中具有時(shí)間上的位 置，其已經(jīng)為使用無線系統(tǒng)的那些已知或否則已向其進(jìn)行標(biāo)識(shí)。正如可以 理解的，某些終端可以位于基站的發(fā)射機(jī)的全向范圍以外，因此，不能可 靠地譯碼數(shù)據(jù)，但可能仍舊能夠同步到基站。AW的使用允許給定的終端用 信號(hào)通知基站它的存在，然后允許基站檢測(cè)該終端并隨后配置它的AAS， 以生成朝向該終端方向的波束成形的方向圖。AW的派生的好處因此包括范 圍擴(kuò)展和新終端的容納。另外，AW(或分開的"測(cè)距窗口")可被使用來允許任何終端把 它的頻率帶寬能力提供給基站。顯然，AW(或分開的測(cè)距窗口)可被設(shè)置成 缺省的/基本的頻率帶寬要求。結(jié)果，AW或測(cè)距窗口的使用可以允許基站 和遠(yuǎn)端終端有利地通過使用已知的/缺省的一組頻率參數(shù)來協(xié)商和升級(jí)到 使用不同的頻率帶寬和不同的頻率范圍而通信。圖1描繪了一種通信系統(tǒng)100,其具有被位于同心操作區(qū)A、 B和C中的各種客戶住宅設(shè)備(CPE)120A、 120B圍繞的通信基站110。區(qū)A 代表其中CPE能可靠地發(fā)射無線信號(hào)到基站110和從基站110接收無線信
號(hào)的區(qū)域；區(qū)B代表其中CPE可以間歇地發(fā)射無線信號(hào)到基站IIO和從基 站110接收無線信號(hào)的區(qū)域(或者也許僅僅從基站接收足夠的傳輸信號(hào)以 提取定時(shí)信息而不是數(shù)據(jù))；以及區(qū)C代表區(qū)A和B以外的區(qū)域，其中CPE 與基站ll(M皮有效地隔離。 在運(yùn)行時(shí)，基站110可以按照預(yù)定的無線協(xié)議進(jìn)行發(fā)射，所 述預(yù)定的無線協(xié)議諸如是這樣的通信協(xié)議，其具有各種超幀、幀等等、以 及具有專門保留的通信窗口和被使用于建立同步和定時(shí)的專門的數(shù)據(jù)序 列，諸如參照?qǐng)D2所討論的。如圖2所示，無線協(xié)議200具有一系列超幀 SF(n),每個(gè)超幀SF(n)具有數(shù)目為K的幀F(xiàn)R (m)，幀F(xiàn)R(m)的前面是前同步 PRE、超幀控制頭標(biāo)SCH和報(bào)警窗口 AW。
前同步PRE可^fe使用于時(shí)間同步、AGC設(shè)置和信道估計(jì)。 超幀頭標(biāo)SFH包含諸如基站釆用的系統(tǒng)的類型、所使用的信 道頻率、哪些幀F(xiàn)R(m)纟皮結(jié)合(bond)而哪些沒有的識(shí)別、AW窗口的存在 /不存在、靜默周期等等那樣的信息。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，所提到的SFH信息 僅僅是說明性的，以及其它類型的信息也打算包括在內(nèi)。
報(bào)警窗口 AW是專門的時(shí)間周期，在其中CPE可以發(fā)送專門
的消息到基站，或嘗試初始地與基站聯(lián)系或向基站登記。
回到圖l，沒有與基站110隔離且想要登記到基站110的CPE
120A或120B的任一個(gè)可以使用基站的無線協(xié)議來同步到基站的定時(shí)，以
及或許識(shí)別基站的特性。應(yīng)當(dāng)指出，由于相對(duì)距離，CPE120B可能僅僅能
夠提取定時(shí)信息，以及CPE 120C可能甚至不能感知基站11G的存在，更
不用說提取數(shù)據(jù)和定時(shí)信息。
—旦CPE 120A或120B已提取了定時(shí)信息和同步到基站110，
CPE 120A或120B就可以在基站協(xié)議的AW(或類似地定位的時(shí)間窗口)期間
發(fā)射突發(fā)信號(hào)或分組到基站100。
假設(shè)基站110接收到具有足夠功率的登記分組，諸如對(duì)于CPE
120A將發(fā)生的情形，則基站100可以通過使用全向天線方向圖允許CPE
120A接入。 然而，假設(shè)基站110接收到具有不可靠的功率電平的登記分 組，或功率電平太低，以致基站110不能提取數(shù)據(jù)，雖然如此基站110可 能還想要建立與邊緣的(marginal) CPE的聯(lián)系。對(duì)于圖1的示例性實(shí)施 例，這可能需要基站110估計(jì)該邊緣的CPE的相對(duì)方向。 例如，如圖3A所示，圖i的基站iio可以以角增量e在它自
己周圍重復(fù)掃掠(sweep)波束成形的方向圖310。當(dāng)波束成形的方向圖 310掃過CPE 120B時(shí)，由基站110從CPE 120B接收的任何登記分組的功 率電平將在波束成形的方向圖310達(dá)到CPE 120B的相對(duì)方向0B時(shí)顯示出 最大幅度?；?10然后可以任選地重復(fù)進(jìn)行360度掃描，大約角度0b的 精細(xì)角度掃描，或是使用波束成形的方向圖的任何數(shù)目的其它掃描/估計(jì) 技術(shù)，以及改變波束成形的方向圖310的形狀，直至基站110已決定適當(dāng) 的角度估值為止。
繼續(xù)參照?qǐng)D3B， 一旦CPE 120B的相對(duì)角度被估計(jì)出來，基
向圖310的形狀，以形成自適應(yīng)波束成形的方向圖320,它可以并入能夠 抑制來自各種源的干擾信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)抑制頻帶。對(duì)于圖3B的例子， 描繪了在相對(duì)角度e。。i處的示例性抑制頻帶，它應(yīng)當(dāng)抑制由示例性干擾源 120CCI發(fā)射的大多數(shù)能量。 —旦基站110知道CPE 120B的存在，基站110就可以把有 關(guān)CPE 120B的信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中供以后檢索，這樣，可以重新建立與 CPE120B的通信，而無需使用第二次掃描和(任選的)適配處理過程。還應(yīng) 當(dāng)指出，如果CPE的相對(duì)方向信息或絕對(duì)地理位置(例如，煒度和經(jīng)度)可 以經(jīng)由來自相應(yīng)的CPE、來自數(shù)據(jù)庫、或來自某些其它路由的消息被提供 到基站IIO,則掃描過程可^f皮繞過。 —旦基站110估計(jì)出適當(dāng)?shù)姆较?以及任選地估計(jì)出具有一 個(gè)或多個(gè)抑制頻帶的波束成形方向圖)，基站IIO就可以在與CPE 120A通 信時(shí)并發(fā)地開始與CPE 120B通信。為了便于并發(fā)的通信，基站110可以 使用專門的幀協(xié)議，諸如相對(duì)于圖4討論的示例性的幀400。如圖4所示， 幀400被劃分成兩個(gè)主要部分下行流部分DS,用于把數(shù)據(jù)從基站傳送到 CPE;和上行流部分US，用于把數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)端CPE傳送到基站。 應(yīng)當(dāng)指出，下行流部分DS和上行流部分US都凈皮劃分成兩個(gè) 分開的分段410/420和430/440，分段410用于下行流數(shù)據(jù)傳送(經(jīng)由全向 天線方向圖)，分段420用于下行流數(shù)據(jù)傳送(經(jīng)由波束成形的天線方向 圖)，分段430用于上行流數(shù)據(jù)傳送(經(jīng)由全向天線方向圖)，而分段420 用于上行流數(shù)據(jù)傳送(經(jīng)由波束成形的天線方向圖)。還應(yīng)當(dāng)指出，分段410 和420可以具有分開的前同步，分別被使用于發(fā)射全向和波束成形的信號(hào)。 通過使用適當(dāng)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議(諸如圖4的幀400)，通信設(shè)備(諸 如圖1的基站110)可以通過使用全向和波束成形的天線方向圖同時(shí)地發(fā)射 和接收去往/來自遠(yuǎn)端設(shè)備的分組。然而，應(yīng)當(dāng)指出，雖然幀400具有僅 僅單個(gè)的下行流波束成形的分段420和上行流波束成形的分段440，但幀 400可被修改成具有服務(wù)于不同的CPE或不同的CPE組的多個(gè)上行流和下 行流波束成形的分#殳。 回到圖1,如上所述，示例性通信系統(tǒng)100具有用于改進(jìn)通 信的第二工具。更具體地，非隔離的CPE 120A和120B可以按照頻率更新 過程以這樣一種方式與基站110協(xié)商，使得每個(gè)CPE 120A和120B可以使 用不同的頻率帶寬以及不同的頻率范圍。 在運(yùn)行時(shí)，這樣的頻率更新過程可以從CPE 120A或120B使 用缺省的頻率帶寬向基站110登記開始，缺省的頻率帶寬可以代表一些最 小量的頻率帶寬和任選地代表有限的頻率范圍。在登記過程期間，CPE 12OA 或120B可以把與它的固有能力有關(guān)的信息發(fā)送到基站110。 例如，在特定的實(shí)施例中，CPE 120A可以使用55MHz的中心 頻率(TV Ch #2)和6MHz的基本帶寬(許多國家的TV頻道帶寬)向基站110 登記。CPE 120A然后可以通知基站110:它能夠通過例如12MHz的頻率帶 寬發(fā)射數(shù)據(jù)到基站110,以及能夠使用18MHz的頻率帶寬接收來自基站110 的數(shù)據(jù)。假設(shè)基站110具有可用的帶寬，則基站iio可以改變它的運(yùn)行參 數(shù)并使用相應(yīng)的12MHz和18MHz帶寬發(fā)起與CPE 120A的通信。另一方面， 假設(shè)僅僅有12MHz帶寬可用于上行流和下行流通信，則基站110可以給CPE 120A保留可用的12MHz帶寬中的一些或全部。
—旦適當(dāng)?shù)膸挶槐Ａ?更新，基站110就可通知CPE 120A 被保留用于通信的具體帶寬，以及這樣的通信帶寬何時(shí)將被使用。隨后， CPE 120A可以將它自己重新配置成適應(yīng)保留/更新的帶寬和頻率范圍。應(yīng) 當(dāng)指出，例如可以使用圖2中所示的SCH字段或通過使用某些其它預(yù)定的 方法來進(jìn)行通知。 通過使用以上討論的方法，應(yīng)當(dāng)理解，基站110可以同時(shí)支 持具有各種不同能力一一即使用各種帶寬并能夠以各種不同的頻譜進(jìn)行
接收和發(fā)射一一的CPE。圖5是圖1的通信基站110的框圖。如圖5所示，示例性基 站110包括控制器510、存儲(chǔ)器520、媒體接入控制器(MAC)設(shè)備530、物
理層(PHY)設(shè)備580和輸入/輸出設(shè)備590。 MAC設(shè)備230包括波束成形設(shè) 備532、估計(jì)器534和帶寬更新設(shè)備236。 PHY設(shè)備580包括信號(hào)檢測(cè)器 582,并且具有能夠耦合到天線陣列(未示出)的鏈路。輸入/輸出設(shè)備290 可以經(jīng)由任何數(shù)目的有線或無線技術(shù)被耦合到通信主干。 雖然圖5的示例性基站110使用總線連接的體系結(jié)構(gòu)，但應(yīng) 當(dāng)理解，可以使用任何其它的、本領(lǐng)域技術(shù)人員可能已知的體系結(jié)構(gòu)。例 如，在不同的實(shí)施例中，不同的部件510-590可以采取經(jīng)由一系列分開的 總線或經(jīng)由 一批被安排在高度專門化的體系結(jié)構(gòu)中的專用邏輯而被耦合 在一起的分開的電子部件的形式。 還應(yīng)當(dāng)理解，某些以上列出的部件530-580可以采取駐留在 存儲(chǔ)器520中并能夠由控制器510執(zhí)行的軟件/固件例行程序的形式，或 甚至是駐留在分開的服務(wù)器/計(jì)算機(jī)的分開的存儲(chǔ)器中、由不同的控制器 執(zhí)行的軟件/固件例行程序的形式。 再者，還應(yīng)當(dāng)理解，不同的遠(yuǎn)端客戶設(shè)備可以擁有具有與圖 5所示并在這里^^皮描述的那些部件510-590類似的功能性的類似部件，帶 有防止誤解的說明是在遠(yuǎn)端客戶設(shè)備上的這樣的部件可能不需要擁有與 基站110的部件510-590相同的復(fù)雜性，所以圖2的某些部件可以;故省略 (例如，同步設(shè)備2 34)。 回到圖5,示例性基站120可以通過按照特定的無線協(xié)議(諸 如圖2和4中概述的協(xié)議)發(fā)射無線信號(hào)而開始運(yùn)行。 在第一系列操作中，基站110可以使用全向天線方向圖與一 個(gè)或多個(gè)第一CPE進(jìn)行聯(lián)系，以及使用波束成形的天線方向圖與 一 個(gè)或多 個(gè)第二 CPE進(jìn)行聯(lián)系。為了保護(hù)使用波束成形的天線方向圖的通信，基站110可以 使用MAC設(shè)備530中的波束成形設(shè)備532來使得天線陣列使用波束成形的 方向圖(諸如圖3A所示的方向圖310)掃描周圍的區(qū)域。在掃描處理過程 期間，信號(hào)檢測(cè)器582可被使用來感知CPE信號(hào)和測(cè)量由每個(gè)CPE發(fā)射的 每個(gè)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，以及估計(jì)器534可以通過使用由波束成形設(shè)備532 提供的角度信息和來自信號(hào)檢測(cè)器582的信號(hào)強(qiáng)度信息，而估計(jì)每個(gè)CPE 的相對(duì)方向(到合理的精度)，以及各種干擾源——諸如遠(yuǎn)方電視臺(tái)——的 相對(duì)方向。
通過使用這個(gè)信息，波束成形設(shè)備532不單能提供到CPE的
有利的波束成形的方向圖，而且還任選地能夠以諸如圖3B中所描繪的方 式來調(diào)整波束成形的方向圖，以使得來自感興趣的CPE的信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)于 各種干擾源的信號(hào)最大化。 —旦確定適當(dāng)?shù)牟ㄊ尚蔚姆较驁D和建立與感興趣的CPE的 通信，示例性基站110就可以使用任何數(shù)目的幀結(jié)構(gòu)-比如圖4的帕結(jié)構(gòu) 與CPE通信，其支持使用全向和波束成形的通信方向圖的并行通信。圖6描繪在圖5的波束成形設(shè)備534中使用的特定記錄610。 如圖6所示，示例性記錄610包括某種形式的CPE標(biāo)識(shí)字段620、被指 配供該CPE使用的信道622和時(shí)隙624 (例如，參閱圖4，用于參考)、CPE 的相對(duì)方向626和CPE的相對(duì)距離628 (如果已知的話)。雖然并不意味著 是對(duì)于基站與CPE通信所必須的或有用的所有信息的全面列表，但圖6的 記錄610確實(shí)提供了對(duì)于提供波束成形的通信的某些更有用信息的列表。 應(yīng)當(dāng)指出，圖6的部分或全部記錄610可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，供以后由示 例性基站IIO檢索和使用。 回到圖5，如上所述，基站110還能夠重新配置用于任何與 基站110通信的CPE的頻率帶寬和頻率范圍。為此，帶寬更新設(shè)備536可 被配置成通過使用缺省的頻率帶寬和范圍經(jīng)由圖2的AW窗口或經(jīng)由某些 專門的登記或配置消息的 一部分接收CPE配置信息。 一旦接收到配置信息， 帶寬更新設(shè)備536就可以從基站的協(xié)議中重新指配一些或全部的頻率帶寬 來服務(wù)于所討論的CPE，然后發(fā)出命令到該CPE，以使用更新的/重新指配 的頻率帶寬和頻率范圍來與基站110通信。圖7描繪在圖5的帶寬更新設(shè)備536中使用的特定記錄710。 如圖7所示，示例性記錄710可包括某種形式的CPE標(biāo)識(shí)字段720; — 組缺省的通信字段722，包括分配》會(huì)CPE的缺省頻率帶寬和范圍；以及一 組更新的通信字段724，包括CPE能夠使用的更新的頻率帶寬和范圍。雖 然并不意味著是對(duì)于基站與CPE通信所必須的所有信息的全面列表，但圖 7的記錄710提供了對(duì)于提供自適應(yīng)通信有用的某些信息的列表。再次指 出，圖7的一些或全部的記錄710可被存儲(chǔ)，供以后由示例性基站IIO檢 索和使用。還應(yīng)當(dāng)指出，在不同的實(shí)施例中，缺省通信字段722由于它的 冗余性質(zhì)而可以一皮取消。 圖8是概述對(duì)于按照所公開的方法和系統(tǒng)進(jìn)行通信有用的一 系列示例性步驟的流程圖。處理過程在步驟802開始，在其中具有自適應(yīng)
天線陣列的基站可以通過使用全向天線方向圖發(fā)射具有特定無線協(xié)議(諸
如圖2和4上概述的協(xié)議)的無線信號(hào)。接著，在步驟804,在基站的足夠 的范圍內(nèi)的、靠近的(非邊緣的)和遠(yuǎn)離的(邊緣的)各種CPE，可以同步到 基站的發(fā)射的信號(hào)。然后，在步驟806，非邊緣的CPE可以通過使用特定 的時(shí)間窗口——諸如相對(duì)于圖2討論的AW——^fe某種形式的登記信號(hào)發(fā)射 到基站，并且可以開始在非邊緣的CPE與基站之間的通信?？刂评^續(xù)進(jìn)行 到步驟808。 在步驟808,基站可以估計(jì)任何邊緣的CPE的位置或相對(duì)方 向。雖然示例性估計(jì)技術(shù)可以使用任何數(shù)目的掃描和適配處理過程，諸如 是以上相對(duì)于圖3A和3B討論的那些處理過程，但CPE位置或相對(duì)方向的 估計(jì)可以通過任何數(shù)目的已知的或以后開發(fā)的方法來完成，諸如通過參考 這樣的信息的數(shù)據(jù)庫?？刂评^續(xù)進(jìn)行到步驟810。 在步驟810,估計(jì)的波束成形天線方向圖可被形成為朝向邊 緣的CPE。接著，在步驟812，估計(jì)的波束成形天線方向圖任選地可被調(diào) 整以抑制干擾源。然后，在步驟814(類似于步驟806),邊緣的CPE可以 通過使用特定的時(shí)間窗口——諸如相對(duì)于圖2討論的AW——把某種形式的 登記信號(hào)發(fā)射到基站，并且可以開始在(先前邊緣的)CPE與基站之間的通 信?？刂评^續(xù)進(jìn)行到步驟816。 在步驟816，基站可以通過使用諸如在圖4和它的相應(yīng)文本 中描述的任何數(shù)目的無線協(xié)議、同時(shí)地使用全向天線方向圖與非邊緣的 CPE進(jìn)行通信和使用 一個(gè)或多個(gè)波束成形的天線方向圖與 一個(gè)或多個(gè)邊緣 的CPE進(jìn)行通信?？刂迫缓罄^續(xù)進(jìn)行到步驟850，在其中處理過程停止。 圖9是概述對(duì)于按照所公開的方法和系統(tǒng)進(jìn)行通信有用的一 系列示例性步驟的流程圖。處理過程在步驟902開始，在其中確定用于CPE 的一組缺省頻率通信參數(shù)，諸如缺省頻率帶寬、頻譜等等。然后，在步驟 904， CPE可以感知基站的發(fā)射信號(hào)，并使用被嵌入在基站的發(fā)射信號(hào)中的 定時(shí)信息而同步到基站。控制繼續(xù)進(jìn)行到步驟906。 在步驟906， CPE可以通過使用特定的時(shí)間窗——諸如相對(duì) 于圖2討論的AW— 一發(fā)射涉及到該CPE的頻率有關(guān)的能力的某種形式的配 置信息，以及在步驟908,基站可以通過使用由步驟902的缺省頻率參數(shù) 確定的缺省頻率配置來接收該配置信息?？刂评^續(xù)進(jìn)行到步驟910。
在步驟910,基站可以根據(jù)更新頻率參數(shù)來更新它的協(xié)議，
并且根據(jù)更新的頻率參數(shù)來分配頻率資源，以使得基站能夠使用更新的配
置與CPE通信。接著，在步驟912，基站可以使用缺省的頻率配置和/或通 過某些專門的信息字段(諸如圖2的SCH字段)把分配的/更新的頻率配置 傳送到CPE。然后，在步驟914，基站和CPE可以以與更新的頻率配置相 一致的方式通信?？刂迫缓罄^續(xù)進(jìn)行到步驟950，在其中處理過程停止。
在其中上述的系統(tǒng)和/或方法通過使用可編程設(shè)備——諸如 基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)或可編程邏輯——被實(shí)現(xiàn)的各種實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解， 上述的系統(tǒng)和方法可以通過使用各種已知的或以后開發(fā)的編程語言的任 何一種，諸如"C", "C++"， "FORTRAN", "Pascal", "VHDL，，等等來實(shí)現(xiàn)。 因此，可準(zhǔn)備能包含可以引導(dǎo)諸如計(jì)算機(jī)的設(shè)備實(shí)施上述系 統(tǒng)和/或方法的信息的各種存儲(chǔ)媒體，諸如計(jì)算機(jī)磁盤、光盤、電子存儲(chǔ) 器等等。 一旦適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可以訪問被包含在存儲(chǔ)媒體中的信息和程序，存 儲(chǔ)媒體就可提供信息和程序給該設(shè)備，由此使得該設(shè)備能夠執(zhí)行上述的系 纟克禾口/或方法。 例如，如果包含諸如源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件等等適 當(dāng)材料的計(jì)算機(jī)盤被提供到計(jì)算機(jī)，則計(jì)算機(jī)可以接收該信息，適當(dāng)?shù)嘏?置它本身，并執(zhí)行以上在示圖和流程圖中概述的各種系統(tǒng)和方法的功能， 以實(shí)現(xiàn)各種功能。也就是，計(jì)算機(jī)可以從該盤接收與上述的系統(tǒng)和/或方 法的不同單元有關(guān)的各種部分的信息，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)和/或方法，以及協(xié) 調(diào)上述的各個(gè)系統(tǒng)和/或方法的功能。 從詳細(xì)的i兌明書中，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見 的，因此，打算由所附權(quán)利要求覆蓋本發(fā)明的所有這樣的特征和優(yōu)點(diǎn)，它 們屬于本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍。而且，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易想到 許多修改和變化，所以不期望把本發(fā)明限于這里圖解的和描述的精確的結(jié) 構(gòu)和操作，因此，可以采用所有適當(dāng)?shù)男薷暮偷葍r(jià)物，其屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種通信基站，被配置成作為無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行且通過使用無線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)，該通信基站包括天線陣列，具有多個(gè)天線，其以一種方式被安排成使得天線陣列能夠使用基本上全向性方向圖和非全向性方向圖發(fā)射和接收無線信號(hào)；物理層(PHY)設(shè)備，被耦合到天線陣列并且被配置成發(fā)射和接收無線信號(hào)；以及媒體接入控制(MAC)設(shè)備，被耦合到PHY設(shè)備并且被配置成引導(dǎo)天線陣列同時(shí)地把波束成形的無線信號(hào)提供到第一客戶設(shè)備和把全向無線信號(hào)提供到第二客戶設(shè)備。
2. 權(quán)利要求1的通信基站，其中該通信基站包括估計(jì)器，被配置成 估計(jì)每個(gè)客戶設(shè)備的相對(duì)方向。
3. 權(quán)利要求2的通信基站，其中該MAC設(shè)備被配置成產(chǎn)生具有重復(fù) 報(bào)警窗口的通信協(xié)議，該報(bào)警窗口用于接收來自客戶設(shè)備的無線突發(fā)信 號(hào)，以及其中該估計(jì)器使用報(bào)警窗口來估計(jì)客戶設(shè)備的相對(duì)方向。
4. 權(quán)利要求3的通信基站，其中該估計(jì)器被配置成通過使用接收的 突發(fā)信號(hào)的測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度來估計(jì)每個(gè)客戶設(shè)備的相對(duì)方向。
5. 權(quán)利要求4的通信基站，其中該通信基站被配置成通過使用波束 成形的天線方向圖周期地掃描圍繞通信基站的區(qū)域，以定位客戶設(shè)備。
6. 權(quán)利要求4的通信基站，其中該MAC設(shè)備還被配置成通過使用能 夠消除來自至少 一 個(gè)干擾源的干擾的自適應(yīng)波束成形技術(shù)來接收無線信 號(hào)。
7. 權(quán)利要求2的通信基站，其中該估計(jì)器被配置成通過使用數(shù)據(jù)庫 來確定客戶設(shè)備的相對(duì)方向，該數(shù)據(jù)庫包含關(guān)于至少一個(gè)客戶設(shè)備的相對(duì) 方向和地理位置的至少之一 。
8. 權(quán)利要求1的通信基站，其中該MAC設(shè)備使用具有上行流部分和 下行流部分的通信幀結(jié)構(gòu)，以及其中每個(gè)部分具有全向和波束成形的分 段。
9. 權(quán)利要求8的通信基站，其中所述下行流部分的全向和波束成形 的分段具有分開的前同步。
10. —種由通信基站通過使用無線協(xié)議為 一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信 服務(wù)的方法，該方法包括接收由相對(duì)于通信基站具有不同方向的多個(gè)客戶設(shè)備發(fā)射的無線協(xié)議的無線信號(hào)；以及使用波束成形的無線技術(shù)為第 一客戶設(shè)備和使用全向無線技術(shù)為第 二客戶設(shè)備同時(shí)地解調(diào)接收的無線信號(hào)。
11. 權(quán)利要求10的方法，還包括估計(jì)第一客戶設(shè)備相對(duì)于通信基站的方向。
12. 權(quán)利要求11的方法，其中所述估計(jì)步驟包括重復(fù)地掃描由第一 客戶設(shè)備發(fā)射的突發(fā)信號(hào)，然后通過使用掃描的突發(fā)信號(hào)的多個(gè)測(cè)量的信 號(hào)強(qiáng)度來確定相應(yīng)的相對(duì)方向。
13. 權(quán)利要求10的方法，其中所述的波束成形的無線技術(shù)是能夠消 除來自至少一個(gè)干擾源的干擾的自適應(yīng)波束成形的技術(shù)。
14. 權(quán)利要求10的方法站，其中接收的無線信號(hào)按照其中每個(gè)幀具 有上行流部分和下行流部分的幀結(jié)構(gòu)被組織，其中每個(gè)部分具有全向和波 束成形的分段，以及其中下行流部分的全向和波束成形的分段具有分開的 各自的前同步。
15. 權(quán)利要求10的方法站，其中接收的無線信號(hào)按照其中每個(gè)幀具 有上行流部分和下行流部分的幀結(jié)構(gòu)纟皮組織，其中每個(gè)部分具有一個(gè)全向 和多個(gè)波束成形的分段，以及其中下行流部分的全向和波束成形的分段具 有分開的各自的前同步。
16. —種通信基站，被配置成作為無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行且通過使用無 線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)，該通信基站包括媒體接入控制(MAC)設(shè)備，被配置成通過使用缺省頻率帶寬從由第一 客戶設(shè)備發(fā)射的無線信號(hào)提取數(shù)據(jù)，然后把缺省頻率帶寬重新配置成與缺 省頻率帶寬不同的第一更新的頻率帶寬，從而使得通過使用更新的頻率帶 寬從發(fā)射至/發(fā)射自第 一客戶設(shè)備的隨后的無線信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。
17. 權(quán)利要求16的通信基站，其中所述更新的頻率帶寬根據(jù)由第一 客戶設(shè)備提供的、描述第一客戶設(shè)備的頻率帶寬能力的信息來確定。
18. 權(quán)利要求17的通信基站，其中該MAC還被配置成把重新配置信 號(hào)發(fā)送到第一客戶設(shè)備，使得第一客戶設(shè)備將它自己重新配置成遵守更新 的頻率帶寬。
19. 權(quán)利要求16的通信基站，其中該MAC設(shè)備^皮配置成通過使用缺 省頻率帶寬從由多個(gè)客戶設(shè)備發(fā)射的無線信號(hào)中提取數(shù)據(jù)，然后把用于每個(gè)客戶設(shè)備的缺省頻率帶寬重新配置成相應(yīng)的更新的頻率帶寬，其中每個(gè)更新的頻率帶寬由MAC根據(jù)由每個(gè)相應(yīng)的客戶設(shè)備提供的信息來確定。
20. 權(quán)利要求19的通信基站，其中每個(gè)更新的頻率帶寬M于每個(gè) 相應(yīng)的客戶設(shè)備的頻率帶寬能力。
21. —種由通信基站通過使用無線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信 服務(wù)的方法，該方法包括使用缺省頻率帶寬接收來自第一客戶設(shè)備的無線信號(hào)；接收來自第 一客戶設(shè)備的、描述第 一客戶設(shè)備的頻率帶寬能力的帶寬 信息，其中第一客戶設(shè)備的頻率帶寬能力不同于缺省頻率帶寬；以及根據(jù)所接收的帶寬信息重新分配無線協(xié)議的一部分頻率帶寬，以產(chǎn)生 更新的頻率帶寬供第一客戶設(shè)備使用；以及使用更新的頻率帶寬接收來自第一客戶設(shè)備的無線信號(hào)。
22. 權(quán)利要求21的方法，還包括使用重新分配的頻率帶寬發(fā)射無線 信號(hào)到第一客戶設(shè)備。
23. —種無線通信系統(tǒng)，包括多個(gè)客戶設(shè)備，它們使用第 一無線協(xié)議并且具有各種不同的頻率帶寬 能力；以及基站，被配置成作為在包括多個(gè)客戶設(shè)備的無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行； 其中該基站被配置成最初使用公共的缺省頻率帶寬與每個(gè)客戶設(shè)備通信，然后根據(jù)每個(gè)客戶設(shè)備的相應(yīng)的頻率能力接著使用相應(yīng)的更新的頻率帶寬與每個(gè)客戶設(shè)備通信。
24. 權(quán)利要求23的無線通信系統(tǒng)，其中所述更新的頻率帶寬根據(jù)由 每個(gè)相應(yīng)的客戶設(shè)備提供到基站的頻率帶寬信息來確定。
全文摘要
公開了一種通信基站，其被配置成作為無線網(wǎng)中的中樞運(yùn)行且通過使用無線協(xié)議為一組遠(yuǎn)端客戶設(shè)備提供通信服務(wù)。該通信基站包括天線陣列，具有多個(gè)天線，其以一種方式被安排成使得天線陣列能夠以基本上全向性方向圖和非全向性方向圖發(fā)射和接收無線信號(hào)；物理層(PHY)設(shè)備，被耦合到天線陣列并且被配置成發(fā)射和接收無線信號(hào)；以及媒體接入控制(MAC)設(shè)備，被耦合到PHY設(shè)備并且被配置成引導(dǎo)天線陣列以并發(fā)地同時(shí)地、在同一時(shí)間)把波束成形的無線信號(hào)提供到第一客戶設(shè)備和把全向無線信號(hào)提供到第二客戶設(shè)備。
文檔編號(hào)H04W16/28GK101390423SQ200780006349
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者C·M·科戴羅, D·比魯, M·戈什 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司