CN102215061A - 通信设备、通信方法和通信*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信设备、通信方法和通信***。该无线通信***、方法和设备合作使用来自控制站的第一频带中的无线协作信号建立不同终端之间的第二频带中的直接链接。一旦建立以后，第二频带中的直接链接在不再需要控制站的干涉的情况下操作。第一频带是1GHz或更高，第二频带的频率高于第一频带的频率。

Description

通信设备、通信方法和通信***
技术领域
本发明涉及使用毫米波执行无线通信的通信设备、通信方法和通信***，更具体地讲，本发明涉及能够确保与执行毫米波通信的多个通信伙伴(partner)进行适当协作的通信设备、通信方法和通信***。
背景技术
通过使用毫米波的无线通信能够实现超高速的数据通信，该无线通信使用10毫米到1毫米的波长和30GHz到300GHz的频率，并且能够以GHz为单位分配信道。例如，在电气电子工程师协会(IEEE)802.11ad中，使用60GHz频带的无线局域网(LAN)标准的标准化正在进行。由于毫米波与例如广泛应用于无线LAN技术中的微波相比具有较短的波长和较高的线性，所以使用毫米波能够发送非常大量的信息。然而，由于毫米波的反射伴随强烈衰减，所以直接波和不超过一次反射的波主要在无线通信路径上进行发送。另外，由于毫米波具有较高的发送损耗，所以毫米波具有无线电信号不能发送到远方的性质。
为了解决毫米波的这样的通信距离问题，考虑了下述方法：其中，对发送器-接收器的天线给定方向性，并且，将发送器-接收器的发送束和接收束定向到通信伙伴所处的方向以增加通信距离。然而，这些方法的缺点在于：尽管在通信伙伴的方向上发送-接收功率增加，但是在除了通信伙伴的方向以外的方向上信号不能到达邻近站。因此，方向性通信不适于多个通信站之间的协作。
在IEEE 802.11n中，定义了使用频带为2.4/5GHz的微波的方向性通信。在这个方向性通信中，用于协作的包以比数据包的速率低的速率进行发送，以允许调度信息(scheduling information)发送到更宽范围内的邻近站。然而，即使这些包以较低速率进行发送，足够量的调度信息可能不会以60GHz频带到达邻近站。
此外，提出了无线通信设备(例如，参考日本未审专利申请公开No.2009-188925)，在这种无线通信设备中，使用毫米波发送搜索音调(search tone)，同时，定向天线的辐射方向以恒定角速度在水平平面内按360度进行往复旋转，并且，基于从已经接收到搜索音调的通信节点返回的响应音调来搜索通信节点。然而，为了按360度搜索通信节点，需要花费一定时间去对搜索音调进行往复旋转以在范围内检索。
发明内容
希望提供能够与执行毫米波通信的多个通信伙伴进行适当协作的优质的通信设备、通信方法和通信***。
在一个实施例中，无线通信站包括无线收发器，无线收发器包括：
第一频率接收器，被配置为从控制站接收第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理该无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的调度信息，以及
第二频率收发器，被配置为根据调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，该第一频带的最低频率是1GHz或更高。
在示例性的***、方法和设备中，第二频带与第一频带的中心频率比可以是至少12∶1。
在示例性的***、方法和设备中，该第一频带的中心可以在大约5GHz，该第二频带的中心可以在大约60GHz。
该无线收发器可以包括控制器，该控制器对无线协作信号进行处理以提取该调度信息，并且根据该调度信息与另一个通信站建立直接通信链接，该调度信息指定该无线收发器的优先使用期间和该另一个通信站的另一个优先使用期间。
还可以包括第一频率收发器，该第一频率收发器包括第一频率接收器，该第一频率收发器被配置为向该控制站发送数据发送请求，以启动来自该控制站的无线协作信号。
可任选地，该第二频率收发器根据调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，同时第三通信站也根据调度信息与第四通信站执行第二频带中的无线通信。
可任选地，尽管调度信息禁止另一个通信站与第三通信站之间的直接链接通信，但是，该第二频率收发器根据调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，并且还根据调度信息与第三通信站执行第二频带中的无线通信。
另一个实施例涉及用于控制无线通信的控制站或设备，该控制站或设备包括：
发送器，被配置为向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理该无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息；以及
处理器，为第二频带中的直接通信分配通信资源，该第一频带的最低频率是1GHz或更高。
另一个示例性实施例包括：
从控制站接收第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息；以及
根据该调度信息建立该无线通信站与该另一个无线通信站之间的直接无线通信，该第一频带的最低频率是1GHz或更高。
另一个示例性实施例包括：
用处理器为无线通信站之间的第二频带中的直接通信分配通信资源；以及
向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理该无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的建立的调度信息，其中，该第一频带的最低频率是1GHz或更高。
一种示例性无线通信***包括控制站，该控制站具有：
发送器，被配置为向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理该无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息，以及
处理器，对第二频带中的直接通信分配通信资源，该第一频带的最低频率是1GHz或更高；以及
无线通信站，包括：
无线收发器，具有第一频率接收器和第二频率收发器，
该第一频率接收器被配置为接收第一频带中的无线协作信号，以及
该第二频率收发器被配置为根据该调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的直接无线通信。
另一种示例性方法涉及用控制站的处理器为无线通信站之间的第二频带中的直接通信分配通信资源；以及
向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，该无线协作信号包括管理该无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的建立的调度信息，其中，该第一频带的最低频率是1GHz或更高；
在无线通信站接收无线协作信号；以及
根据该调度信息建立第二频带中的直接无线通信。
“***”是指多个设备(或者实现某些功能的功能模块)的逻辑集合，而不管这些设备或功能模块是否设置在一个壳体内。
根据本发明，可以提供能够与执行毫米波通信的多个通信伙伴进行适当协作的优质的通信设备、通信方法和通信***。
根据本发明，可以辅助性利用2.4/5GHz的频带的微波通信来确保与多个通信伙伴的适当协作，从而使用60GHz的频带的毫米波通信来实现期望的数据发送。
基于下文参照附图的示例性实施例的说明，本发明的其它特征和优点将变得清楚。
附图说明
图1示意性示出了根据本发明的实施例的毫米波无线通信***的布置的例子；
图2是示出可应用于本发明的无线通信设备的配置的例子的框图；
图3是示出图2中的第一数字部分的内部配置的例子的框图；
图4是示出图2中的第二数字部分的内部配置的例子的框图；
图5示意性示出了通信***的布置的例子；
图6示出了在图5所示的使用环境中在控制站与终端站之间的示例性通信序列；
图7示意性示出了另一个通信***的布置的例子；
图8示出了在图7所示的使用环境中在控制站与终端站之间的示例性通信序列；
图9示出了在图7所示的使用环境中控制站根据每个终端站的通信使能状态来调度数据交换的示例性通信序列；
图10示意性示出了另一个通信***的布置的例子；
图11示出了在图10所示的使用环境中控制站与终端站之间的示例性通信序列；
图12是示出在图5、图7和图10所示的任何使用环境中图2中的无线通信设备充当终端站的过程的例子的流程图；以及
图13是示出在图5、图7和图10所示的任何使用环境中图2中的无线通信设备充当控制站的过程的例子的流程图。
具体实施方式
在本文中将参照附图详细地描述本发明的实施例。
如上文在“背景技术”中所描述的，使用毫米波的无线通信***可以使用多个发送-接收天线来形成锐天线方向性(sharp antenna directivity)(即，束状天线方向性)，以扩展通信范围。然而，方向性通信不适于控制帧的发送，从而，尽管可以通过将束定向到通信伙伴所处的方向来增加通信距离，仍可能无法确保协作。
例如，在使用在IEEE802.11中定义的微波(5GHz的频带)的方向性通信***中，为了确保协作，用于协作的包以比数据发送中的速率低的速率发送，以在帧周期期间将调度信息等广泛地发送到邻近站。然而，即使以更低的通信速率，通过使用毫米波的通信，足够量的信号仍也可能无法到达邻近站。
根据本发明的实施例的无线通信***既使用60GHz频带的无线通信又使用5GHz频带的无线通信。这些无线通信***辅助地使用5GHz频带以发送用于在60GHz频带通信中的协作的例如信标的控制信息，从而允许足够量的控制信息到达邻近站。尽管在上文作为例子提供了具体值，但是用于直接链接(终端站之间)的频带的中心频率是用于协作链接的中心频率的至少12倍。因此，中心频率的比率至少是12∶1，其中，当直接链接以60GHz为中心并且协作链接以5GHz为中心时，该比率确切地为12∶1。在本文所述的实施例中，5GHz用作最普通例子，但是用于协作链接的中心频率可以是1GHz或更高的频率。
使用用于广泛用作无线LAN标准的IEEE802.11a/b/g中的微波(5GHz频带的电磁波)的通信方法在下文中称作第一通信方法，使用用于超高吞吐量(VHT)标准中的毫米波(60GHz频带的电磁波)的通信方法在下文中称作第二通信方法。然而，第一通信方法和第二通信方法并非一定限于特定频带。
图1示意性示出了根据本发明的实施例的毫米波无线通信***的布置的例子。图1中的无线通信***包括一个控制站(称作IEEE802.11中的接入点(AP))以及至少一个终端站(在图1的例子中，两个终端站STA1和STA2)。
控制站(AP)根据使用微波的第一通信方法与自身单元中的每个终端站(STA1和STA2)建立协作链接，以向终端站通知包括该单元中的调度信息的控制信息。这个调度信息可以任选地包括用于直接链接的通信资源(例如，带宽、频率和/或时间)的分配。
在本实施例中，尽管终端站STA1与STA2之间的数据通信可以经由控制站(AP)，但是主要建立直接连接终端站的直接链接，以执行终端站STA1与STA2之间的直接数据通信。使用毫米波的第二通信方法被应用于直接链接。因此，由控制站(AP)调度的终端站STA1和STA2相互形成方向性，以实现通信质量的提高。可任选的是，AP可以在调度信息中包括一个或多个终端站用作另一个终端站的中继站的布置。这种方案允许扩展不同终端站之间的范围，从而使用一个或多个中间站来扩宽各站之间的“直接链接”的所能达到的范围(reach)。
图2是示出了根据本实施例的无线通信***中的能够充当终端站(STA)的无线通信设备100的配置的例子的框图。尽管在图1的例子中控制站(AP)仅仅根据第一通信方法执行协作，但是当控制站(AP)根据第二通信方法执行数据通信时，同样类似地配置无线通信设备100。
参照图2，无线通信设备100包括天线110、第一无线通信单元120、存储单元150、多个天线160a到160n、以及第二无线通信单元170。第一无线通信单元120包括第一模拟部分122、模拟数字(AD)转换部分124、数字模拟(DA)转换部分126、第一数字部分130和控制部分140。第二无线通信单元170包括第二模拟部分172、AD转换部分174、DA转换部分176、第二数字部分180和控制部分190。
天线110用于根据第一通信方法的无线通信中。例如，天线110根据使用微波的第一通信方法发送用于确保第二通信方法中的协作的控制信号。此外，天线110根据第一通信方法接收用于确保第二通信方法中的协作的控制信号，以将接收的控制信号提供给第一模拟部分122。
第一模拟部分122通常对应于用于根据第一通信方法发送和接收无线电信号的射频(RF)电路。该特征可以称作发送器(用于发送)、接收器(用于接收)或者收发器(用于发送和接收)。具体地讲，第一模拟部分122对由天线110接收的RF接收信号进行低噪声放大和降频转换(down-convert)，以将RF接收信号提供给下游AD转换部分124。此外，第一模拟部分122将由DA转换部分126转换的模拟发送信号增频转换(up-convert)成RF频带发送信号，并且对RF频带发送信号进行功率放大，以将经过增频转换和功率放大的发送信号提供给天线110。
AD转换部分124将从第一模拟部分122提供的模拟接收信号转换成数字信号，以将该数字信号提供给下游第一数字部分130。DA转换部分126将从第一数字部分130提供的数字发送信号转换成模拟信号，以将该模拟信号提供给第一模拟部分122。
图3是示出第一数字部分130的内部配置的例子的框图。参照图3，第一数字部分130包括同步器(synchronizer)131、解调器-解码器132和编码器-调制器133。例如，同步器131将启动由天线110接收的接收信号的接收处理的定时与在第一通信方法中包开始时的前同步码(preamble)的检测同步。解调器-解码器132根据用于第一通信方法中的任意解调方法和任意解码方法对接收信号进行解调和解码以获取数据信号，并且将获取的数据信号提供给控制部分140。编码器-调制器133根据用于第一通信方法中的任意编码方法和任意调制方法对从控制部分140提供的数据信号进行编码和调制以产生发送信号，并且将产生的发送信号提供给DA转换部分126。
返回参照图2，将继续描述无线通信设备100的配置。
控制部分140包括算术单元(例如，微处理器)并且控制第一无线通信单元120的整个操作。例如，控制部分140响应于来自某应用(例如，对应的通信协议的更高层程序)的请求将用于确保第二通信方法中的协作的控制信号提供给第一数字部分130。此外，控制部分140从第一数字部分130接收解码的控制信号以获取(例如)该控制信号中描述的关于第二通信方法中的协作的信息，并且将该信息适当地存储在存储单元150中。
存储单元150包括可写记录介质(例如，半导体存储器)，并且用作工作存储器，在该工作存储器中装载由无线通信设备100执行通信处理的程序并且存储各种参数。此外，存储单元150存储用于识别由第二无线通信单元170根据第二通信方法执行的无线通信中的最佳发送和接收束模式的参数值。
天线160a到160n用于根据第二通信方法的无线通信。具体地讲，天线160a到160n中的每一个使用毫米波来发送与某一权重因子加权的无线电信号。此外，天线160a到160n中的每一个接收毫米波无线电信号并且将接收的毫米波无线电信号提供给第二模拟部分172。
第二模拟部分172通常对应于用于根据第二通信方法发送并接收无线电信号的RF电路。具体地讲，第二模拟部分172对由天线160a到160n接收的多个接收信号进行低噪声放大和降频转换，以将接收信号提供给下游AD转换部分174。此外，第二模拟部分172将由DA转换部分176转换的多个模拟发送信号增频转换成RF频带发送信号，并且对RF频带发送信号进行功率放大，以将经过增频转换和功率放大的RF频带发送信号提供给天线160a到160n。
AD转换部分174将从第二模拟部分172提供的多个模拟接收信号转换成数字信号，以将该数字信号提供给下游第二数字部分180。DA转换部分176将从第二数字部分180提供的多个数字发送信号转换成模拟信号，以将该模拟信号提供给第二模拟部分172。
第二数字部分180通常包括用于根据第二通信方法对接收信号进行解调和解码的电路和用于根据第二通信方法对发送信号进行编码和调制的电路。
图4是示出第二数字部分180的内部配置的例子的框图。参照图4，第二数字部分180包括同步器181、接收束处理器182、电功率计算器183、确定器184、解调器-解码器185、编码器-调制器186和发送束处理器187。
例如，同步器181将启动由多个天线160a到160n接收的多个接收信号的接收处理的定时与包开始时的前同步码的检测同步，并且将接收信号提供给接收束处理器182。
接收束处理器182根据(例如)均匀分布或泰勒(Taylor)分布对从同步器181提供的多个接收信号进行加权，以控制接收束的方向性。然后，接收束处理器182将加权的接收信号提供给电功率计算器183和解调器-解码器185。
在最佳发送和接收束模式的学习过程中，电功率计算器183计算在每个发送和接收束模式中发送和接收的接收信号的接收功率的值，并且顺序地将接收功率的计算值提供给确定器184。确定器184基于从电功率计算器183提供的接收功率的值来确定用于识别最佳发送束模式和接收束模式的参数值。最佳束模式通常是指具有对于一个束学习信号从电功率计算器183提供的接收功率的一系列值之中的接收功率的最大值的束模式。
解调器-解码器185根据用于第二通信方法中的任意解调方法和任意解码方法对由接收束处理器182进行加权的接收信号进行解调和解码，以获取数据信号。然后，解调器-解码器185将获取的数据信号提供给控制部分190。
编码器-调制器186根据用于第二通信方法中的任意编码方法和任意调制方法对从控制部分190提供的数据信号进行编码和调制，以产生发送信号。然后，编码器-调制器186将产生的发送信号提供给发送束处理器187。
发送束处理器187由从编码器-调制器186提供的发送信号来产生根据(例如)均匀分布或泰勒分布进行加权的多个发送信号，以控制发送束的方向性。例如，由发送束处理器187使用的加权值由从控制部分190提供的方向性控制信号指定。由发送束处理器187进行加权的多个发送信号提供给DA转换部分176。
返回参照图2，将继续描述无线通信设备100的配置。
控制部分190包括算术单元(例如，微处理器)，并且控制第二无线通信单元170的整个操作。此外，控制部分190从存储单元150获取用于识别最佳发送束模式的参数值，并且将用于形成基于参数值识别的最佳发送束模式的方向性控制信号提供给第二数字部分180中的发送束处理器187。结果，由无线通信设备100根据第二通信方法执行的无线通信中的发送束被定向到通信伙伴所处的方向。
图5示意性示出了通信***的布置的例子。假设图5中的通信***用于下述环境中：其中，在终端站(STA1到STA3)之间的直接链接上能够进行根据第二通信方法的毫米波通信，而在控制站(AP)与每个终端站(STA1、STA2和STA3)之间不能进行根据第二通信方法的毫米波通信，并且在它们之间只能够进行根据第一通信方法的微波通信。例如，因为通信距离长或者跨越壁执行通信，所以在控制站(AP)与每个终端站(STA1、STA2和STA3)之间不能进行根据第二通信方法的通信。
控制站(AP)根据使用微波的第一通信方法与自身单元中的每个终端站(STA1到STA3)建立协作链接，以向终端站通知包括该单元中的调度信息的控制信息。
根据经由协作链接从控制站(AP)通知的调度信息在终端站STA1与STA2之间建立直接链接，并且终端站STA1和STA2通过根据第二通信方法的毫米波通信执行直接数据通信。类似地，在终端站STA1和STA3之间建立直接链接，并且终端站STA1和STA3通过根据第二通信方法的毫米波通信执行直接数据通信。终端站STA1和STA2以及终端站STA1和STA3相对彼此形成方向性以实现通信质量的提高。
图6示出了在图5所示的使用环境中控制站(AP)与终端站(STA1和STA2)之间的示例性通信序列。
控制站(AP)将优先使用期间#1(作为通信资源)和优先使用期间#2分别分配给自身单元中的终端站(STA1和STA2)，并且通过使用描述包括优先使用期间#1和#2的调度信息的调度帧(Schedule)，将优先使用期间#1和#2分别通知终端站(STA1和STA2)，在优先使用期间#1和#2，终端站(STA1和STA2)相对于毫米波通信中的其它终端站具有优先级。换言之，控制站(AP)将调度信息通知终端站，以管理自身单元中的数据交换。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。
例如，控制站(AP)响应于来自终端站(STA1或STA2)的数据发送请求来执行调度，即，对应的优先使用期间的分配。任意帧可用作调度帧。例如，信标帧也可用作调度帧。
在图6中的例子中，在优先使用期间#1和#2内仅仅执行根据第二通信方法的毫米波通信(60GHz)。终端站(STA1和STA2)中的每个在分配给自身站的优先使用期间内应用请求发送(RTS)/取消发送(CTS)程序。
在优先使用期间#1内，终端站STA1向要对其发送数据的终端站STA2发送RTS帧。然后，当从终端站STA2接收到CTS帧时，终端站STA1向终端站STA2发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA2返回确认(ACK)帧。
在随后的优先使用期间#2内，终端站STA2向要对其发送数据的终端站STA1发送RTS帧。然后，当从终端站STA1接收到CTS帧时，终端站STA2向终端站STA1发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA1返回ACK帧。
终端站可以不必一定使用RTS/CTS程序，并且可以在优先使用期间内在无需RTS/CTS程序的情况下发送数据帧。
通过下述情况举例说明在图5和图6中所示的使用环境：其中，在家里安装一个控制站(AP)，与在不同于控制站(AP)的房间的房间中安装的每个终端站建立根据使用微波的第一通信方法的通信，并且在相同房间内的终端站(STA1和STA2)之间建立根据使用毫米波的第二通信方法的高速通信。
图7示意性示出了另一个通信***的布置的例子。假设图7中的通信***用于下述环境中：
(1)在控制站(AP)与每个终端站(STA1、STA2、STA3和STA4)之间不能进行根据第二通信方法的毫米波通信，并且在它们之间只能进行根据第一通信方法的微波通信。
(2)在终端站STA1和STA2之间以及在终端站STA3与STA4之间的直接链接上能够进行根据第二通信方法的毫米波通信，而在终端站STA1和STA3之间、终端站STA1和STA4之间、终端站STA2和STA3之间、以及终端站STA2和STA4之间不能进行根据第二通信方法的毫米波通信。
例如，因为通信距离长或者跨越壁执行通信，所以不能进行根据第二通信方法的毫米波通信。例如，假设：终端站STA1和STA2位于一个房间中，终端站STA3和STA4位于另一个房间中。在这种情况下，终端站STA1和STA2之间的毫米波通信和终端站STA3和STA4之间的毫米波通信不会受到跨越壁的发送损耗的影响。因此，可以同时调度在每个房间内的通过毫米波通信的数据交换。
图8示出了在图7所示的使用环境中的控制站(AP)与终端站(STA1、STA2、STA3和STA4)之间的示例性通信序列。
控制站(AP)通过根据第一通信方法的微波通信在自己单元内容纳一个房间内的终端站STA1和STA2以及另一个房间内的终端站STA3和STA4。
控制站(AP)向终端站通知调度信息，以管理自身单元中的数据交换。在图8中的例子中，控制站(AP)将优先使用期间#1、优先使用期间#2和优先使用期间#3分别分配给终端站STA1、STA2和STA3，并且通过使用描述包括优先使用期间#1、#2和#3的调度信息的调度帧(Schedule)，分别向终端站STA1、STA2和STA3通知优先使用期间#1、#2和#3，在优先使用期间#1、#2和#3内可以使用毫米波通信。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。
在图7中的使用环境中，可以在每个房间中同时通过毫米波通信来调度数据交换。因此，控制站(AP)可以执行同时调度，即，分配给一个房间的优先使用期间#1和#2以及分配给另一个房间的优先使用期间#3的重复调度。
在图8中的例子中，在优先使用期间#1、#2和#3中的每一个期间内，只能进行根据第二通信方法的毫米波通信(60GHz)。终端站STA1、STA2和STA3中的每一个在分配给自身站的优先使用期间内应用RTS/CTS程序。
在一个房间中，在优先使用期间#1期间内，终端站STA1向对其发送数据的终端站STA2发送RTS帧。然后，当从终端站STA2接收到CTS帧时，终端站STA1向终端站STA2发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA2返回ACK帧。在随后的优先使用期间#2内，终端站STA2向对其发送数据的终端站STA1发送RTS帧。然后，当从终端站STA1接收到CTS帧时，终端站STA2向终端站STA1发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA1返回ACK帧。
在另一房间中，在优先使用期间#3内，终端站STA3向对其发送数据的终端站STA4发送RTS帧。然后，当从终端站STA4接收到CTS帧时，终端站STA3向终端站STA4发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA4返回ACK帧。
终端站可以不必一定使用RTS/CTS程序，并且可以在优先使用期间内在无需RTS/CTS程序的情况下发送数据帧。
如图7和图8所示，为了通过毫米波通信实现数据交换的同时调度，控制站(AP)需要确定自身单元中的每个终端站处于与哪个终端站的通信使能状态(communication enabled state)。获取指示终端站能够建立根据第一通信方法的微波通信还是能够建立根据第二通信方法的毫米波通信的信息也是重要的。
例如，控制站(AP)通过使得终端站报告关于通信使能状态的信息的方法来确定每个终端站的通信使能状态。或者，可以采用终端站使用信标信号获取通信使能状态的方法。具体地讲，每个终端站使用根据第一通信方法的微波通信和根据第二通信方法的毫米波通信来周期性地发送信标信号。终端站基于信标信号的接收或者信号强度高于某一值的信标信号的接收来确定终端站处于与从其发送信标信号的邻近站的通信使能状态和能够进行通信的通信方法。关于每个终端站的通信使能状态的信息能够用来灵活地在使用毫米波的数据通信与使用微波的数据通信之间进行切换。
图9示出了控制站(AP)根据每个终端站(STA1和STA2)的通信使能状态调度数据交换的示例性通信序列。这里假定图7所示的使用环境。
终端站STA1向控制站(AP)发送包括通信使能状态的报告帧(Report)，在该通信使能状态中，能够与终端站STA2进行根据第二通信方法的毫米波通信(和根据第一通信方法的微波通信)，但是，与控制站(AP)只能进行根据第一通信方法的微波通信。终端站STA2向控制站(AP)发送包括通信使能状态的报告帧(Report)，在该通信使能状态中，能够与终端站STA1进行根据第二通信方法的毫米波通信(和根据第一通信方法的微波通信)，但是，与控制站(AP)和终端站STA3只能进行根据第一通信方法的微波通信。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送报告帧。
控制站(AP)基于终端站STA1和STA2中的每一个的通信使能状态针对每一种通信方法(频带)执行调度，并且向终端站STA1和STA2通知调度信息，以管理自身单元内的数据交换。在图9中的例子中，控制站(AP)将可以使用的毫米波通信的优先使用期间分配给终端站STA1，并且，通过使用描述包括优先使用期间的调度信息的调度帧(Schedule)，向终端站STA1通知该优先使用期间。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。
在图9的例子中，终端站STA1在分配给自身站的优先使用期间内应用RTS/CTS程序。在优先使用期间内，根据使用毫米波(60GHz)的第二通信方法执行直接数据通信。终端站STA1向对其发送数据的终端站STA2发送RTS帧。然后，当从终端站STA2接收到CTS帧时，终端站STA1向终端站STA2发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA2返回ACK帧。
现在采用图10所示的使用环境作为例子来描述控制站(AP)如何根据每个终端站的通信使能状态执行数据交换的调度。
在图10中的使用环境中，在控制站(AP)与每个终端站(STA1、STA2和STA3)之间不能进行根据第二通信方法的毫米波通信，并且在它们之间只能进行根据第一通信方法的微波通信。在图10的例子中，在终端站之间假设下面的通信使能状态。在终端站STA1和STA2之间的直接链接上能够进行根据第二通信方法的毫米波通信(和根据第一通信方法的微波通信)，在终端站STA2和STA3之间的直接链接上只能进行根据第一通信方法的微波通信，并且通过任何通信方法且以任何频带均不能在终端站STA1和STA3之间进行通信。
例如，因为通信距离长或者跨越壁执行通信，所以在终端站STA2和STA3之间不能进行根据第二通信方法的毫米波通信。例如，即使在终端站STA1与STA3之间存在微波，因为通信距离较长或者障碍物阻挡，所以通过任何通信方法且以任何频带均不能在终端站STA1与STA3之间进行通信。
控制站(AP)与自身单元内的每个终端站(STA1到STA3)建立根据使用微波的第一通信方法的协作链接。终端站(STA1到STA3)中的每一个通过协作链接向控制站(AP)通知自身站的通信使能状态。控制站(AP)基于每个终端站(STA1到STA3)的通信使能状态执行单元内的调度，并且通过协作链接向终端站通知包括调度信息的控制信息。
根据通过协作链接从控制站(AP)通知的调度信息在终端站STA1和STA2之间建立直接链接，并且通过根据第二通信方法的毫米波通信在终端站STA1和STA2之间执行直接数据通信。终端站STA1和STA2相对彼此形成方向性以实现通信质量的提高。
与此不同的是，根据通过协作链接从控制站(AP)通知的调度信息在终端站STA2与STA3之间建立直接链接。然而，通过根据第一通信方法的微波通信在终端站STA2与STA3之间执行直接数据通信。
图11示出了在图10所示的使用环境中的控制站(AP)与终端站(STA1、STA2和STA3)之间的示例性通信序列。在图11的例子中，假设每个终端站(STA1、STA2和STA3)已经获取了自身站的通信使能状态。
终端站STA1向控制站(AP)发送包括通信使能状态的报告帧(Report)，在该通信使能状态中，与终端站STA2能够进行根据第二通信方法的毫米波通信(和根据第一通信方法的微波通信)，但是，与控制站(AP)只能进行根据第一通信方法的微波通信。终端站STA2向控制站(AP)发送包括通信使能状态的报告帧(Report)，在该通信使能状态中，与终端站STA1能够进行根据第二通信方法的毫米波通信(和根据第一通信方法的微波通信)，但是，与控制站(AP)和终端站STA3只能进行根据第一通信方法的微波通信。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送报告帧。
控制站(AP)基于每个终端站STA1和STA2的通信使能状态针对每个通信方法(每个频带)执行调度，并且向终端站STA1和STA2通知调度信息，以管理自身单元中的数据交换。在图11的例子中，控制站(AP)将可以使用毫米波通信的优先使用期间#1分配给终端站STA1，并且将可以使用微波通信的优先使用期间#2分配给终端站STA2。控制站(AP)通过使用描述包括优先使用期间#1和#2的调度信息的调度帧(Schedule)分别向终端站STA1和STA2通知优先使用期间#1和#2。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。
在图11的例子中，终端站STA1和STA2的每一个在分配给自身站的优先使用期间内应用RTS/CTS程序。
在优先使用期间#1内，执行根据使用毫米波(60GHz)的第二通信方法的直接数据通信。终端站STA1向对其发送数据的终端站STA2发送RTS帧。然后，当从终端站STA2接收到CTS帧时，终端站STA1向终端站STA2发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA2返回ACK帧。
在随后的优先使用期间#2内，执行根据使用微波(5GHz)的第一通信方法的直接数据通信。终端站STA2向对其发送数据的终端站STA3发送RTS帧。然后，当从终端站STA3接收到CTS帧时，终端站STA2向终端站STA3发送数据帧。当数据帧的接收终止时，终端站STA3返回ACK帧。
终端站可能并不一定使用RTS/CTS程序，并且可以在优先使用期间内在无需RTS/CTS程序的情况下发送数据帧。
尽管在图10和图11的例子中能够基于通信使能状态在毫米波通信与微波通信之间灵活切换的数据通信应用到终端站之间的直接数据通信，但是以上数据通信可以应用到控制站(AP)与每个终端站之间的数据通信。
图12是示出在图5、图7和图10中所示的任何使用环境中图2中的无线通信设备100充当终端站(STA)的过程的例子的流程图。
参照图12，在步骤S1201中，终端站在预定定时通过微波通信(5GHz频带)发送用于获取在每个邻近站的通信使能状态的信号。例如，信标信号可以用作该信号。
在步骤S1202中，终端站在另一个预定定时通过毫米波通信(60GHz频带)发送用于获取在每个邻近站的通信使能状态的信号。例如，信标信号可以用作该信号。
在步骤S1203中，当在另一个预定定时通过微波通信(5GHz频带)从邻近站接收到信号时，终端站在5GHz频带获取与每个邻近站的通信使能状态。当接收信号包括训练信息(training information)时，可以学习或更新第一无线通信单元120中的束模式。
在步骤S1204中，当在另一个预定定时通过毫米波通信(60GHz频带)从邻近站接收到信号时，终端站在60GHz频带获取与每个邻近站的通信使能状态。当接收信号包括训练信息时，可以学习或更新第二无线通信单元170中的束模式。
在步骤S1205中，终端站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取是否完成。如果终端站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取没有完成(步骤S1205中“否”)，则终端站重复以上步骤S1201到S1204。
如果终端站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取完成(步骤S1205中“是”)，则在步骤S1206中，终端站向控制站发送包括关于获取的通信使能状态的信息的通知。例如，关于通信使能状态的信息在报告帧中被描述，并且通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接进行通知。终端站可以通过与每个邻近站的直接通信发送数据发送请求。
在步骤S1207中，终端站从控制站接收包括与直接通信的通信机会的分配有关的调度信息的调度帧。通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。当接收信号包括训练信息时，可以学习或更新第一无线通信单元120中的束模式。
调度信息可以包括指定直接通信中的发送和接收束模式的信息。
在步骤S1208中，终端站分析调度帧中的调度信息，以确定是否给出了用于直接发送给调度信息中指定的邻近站的机会。如果终端站确定给出了用于直接发送给调度信息中指定的邻近站的机会(步骤S1208中“是”)，则在步骤S1209中，在指定的通信期间内，通过使用指定的频带，终端站直接向邻近站发送数据帧。当在调度信息中指定了束模式时，指定的束模式用来执行发送操作。
在步骤S1210中，终端站分析调度帧中的调度信息，以确定是否给出了用于从在调度信息中指定的邻近站进行直接接收的机会。如果终端站确定给出了用于从在调度信息中指定的邻近站进行直接接收的机会(步骤S1210中“是”)，则在步骤S1211中，在指定的通信期间内，通过使用指定的频带，终端站直接从邻近站接收数据帧。当在调度信息中指定束模式时，指定的束模式用来执行接收操作。
在步骤S1210到S1211中的接收操作以后，可以执行步骤S1208到S1209中的发送操作。
图13是示出在图5、图7和图10所示的任何使用环境中图2中的无线通信设备10充当控制站(AP)的过程的例子的流程图。
参照图13，在步骤S1301中，控制站在预定定时通过微波通信(5GHz频带)发送用于获取在每个邻近站的通信使能状态的信号。例如，信标信号可以用作该信号。
在步骤S1302中，控制站在另一个预定定时通过毫米波通信(60GHz频带)发送用于获取在每个邻近站的通信使能状态的信号。例如，信标信号可以用作该信号。
在步骤S1303中，当在另一个预定定时通过微波通信(5GHz频带)从邻近站接收到信号时，控制站在5GHz频带获取与每个邻近站的通信使能状态。当接收信号包括训练信息时，可以学习或更新第一无线通信单元120中的束模式。
在步骤S1304中，当在另一个预定定时通过毫米波通信(60GHz频带)从邻近站接收到信号时，控制站在60GHz频带获取与每个邻近站的通信使能状态。当接收信号包括训练信息时，可以学习或更新第二无线通信单元170中的束模式。
在步骤S1305中，控制站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取是否完成。如果控制站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取没有完成(步骤S1305中“否”)，则控制站重复以上步骤S1301到S1304。
如果控制站确定与每个邻近站的通信使能状态的获取完成(步骤S1305中“是”)，则在步骤S1306中，控制站从每个邻近站接收关于通信使能状态的信息的通知。例如，关于通信使能状态的信息在报告帧中被描述，并且通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接进行通知。控制站可以从每个邻近站接收用于通过终端站之间的直接通信进行数据发送的请求。
在步骤S1307中，控制站基于来自每个终端站的通信使能状态和数据发送请求针对每个通信方法(频带)执行调度。在步骤S1308中，控制站发送调度信息，以管理自身单元中的数据交换。
通过根据使用微波(5GHz)的第一通信方法建立的协作链接来发送调度帧。当接收信号包括训练信息时，可以学习或更新第一无线通信单元120中的束模式。调度信息可以包括指定直接通信中的发送和接收束模式的信息。
在步骤S1309中，控制站确定是否向自身站给出发送机会。如果控制站确定向自身站给出发送机会(步骤S1309中“是”)，则在步骤S1310中，在指定的通信期间内，通过使用指定的频带，控制站向控制站指定的邻近站发送数据帧。当控制站指定束模式时，指定的束模式用来执行发送操作。
在步骤S1311中，控制站确定是否向自身站给出接收机会。如果控制站确定向自身站给出接收机会(步骤S1311中“是”)，则在步骤S1312中，在指定的通信期间内，通过使用指定的频带，控制站从控制站指定的邻近站接收数据帧。当控制站指定束模式时，指定的束模式用来执行接收操作。
在步骤S1311到S1312中的接收操作以后可以执行步骤S1309到S1310中的发送操作。
本申请包含与于2010年4月6日提交到日本专利局的日本在先专利申请JP 2010-087485中公开的主题有关的主题，该日本在先专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
本领域技术人员应该明白，可以根据设计要求和其它因素构思各种变型、组合、子组合和替换，只要它们位于权利要求或它们的等同物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种无线通信站，包括：
无线收发器，所述无线收发器包括：
第一频率接收器，所述第一频率接收器被配置为从控制站接收第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理所述无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的调度信息，以及
第二频率收发器，所述第二频率收发器被配置为根据所述调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高。
2.根据权利要求1所述的无线通信站，其中，所述第一频带的频率低于所述第二频带的频率。
3.根据权利要求1所述的无线通信站，其中，
第二频带与第一频带的中心频率比至少是12∶1。
4.根据权利要求1所述的无线通信站，其中：
所述第一频带的中心在大约5GHz，所述第二频带的中心在大约60GHz。
5.根据权利要求1所述的无线通信站，其中：
所述无线收发器包括控制器，该控制器对无线协作信号进行处理以提取所述调度信息，并且根据所述调度信息与另一个通信站建立直接通信链接，所述调度信息指定所述无线收发器的优先使用期间和所述另一个通信站的另一个优先使用期间。
6.根据权利要求1所述的无线通信站，还包括：
第一频率收发器，所述第一频率收发器包括第一频率接收器，所述第一频率收发器被配置为向所述控制站发送数据发送请求，以启动来自所述控制站的所述无线协作信号。
7.根据权利要求1所述的无线通信站，其中，所述第二频率收发器根据调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，同时第三通信站也根据调度信息与第四通信站执行第二频带中的无线通信。
8.根据权利要求1所述的无线通信站，其中，尽管调度信息禁止另一个通信站与第三通信站之间的直接链接通信，但是，所述第二频率收发器根据调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的无线通信，并且还根据调度信息与第三通信站执行第二频带中的无线通信。
9.根据权利要求1所述的无线通信站，还包括：
第一频率收发器，所述第一频率收发器包括第一频率接收器，所述第一频率收发器被配置为用通信使能状态信息向所述控制站发送消息，所述通信使能状态信息描述是否能够与另一个无线通信站进行第二频带中的所述无线通信。
10.一种用于控制无线通信的控制站，包括：
发送器，所述发送器被配置为向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理所述无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息；以及
处理器，所述处理器为第二频带中的直接通信分配通信资源，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高。
11.根据权利要求10所述的控制站，其中，所述第一频带的频率低于所述第二频带的频率。
12.根据权利要求10所述的控制站，其中
第二频带与第一频带的中心频率比至少是12∶1。
13.根据权利要求10所述的控制站，其中
所述第一频带的中心在大约5GHz，所述第二频带的中心在大约60GHz。
14.一种无线通信方法，包括：
从控制站接收第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息；以及
根据所述调度信息在所述无线通信站与所述另一个无线通信站之间建立直接无线通信，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高。
15.根据权利要求14所述的无线通信方法，其中，所述第一频带的频率低于所述第二频带的频率。
16.根据权利要求14所述的无线通信方法，其中：
第二频带与第一频带的中心频率比至少是12∶1。
17.根据权利要求14所述的无线通信方法，其中：
所述第一频带的中心在大约5GHz，所述第二频带的中心在大约60GHz。
18.一种无线通信方法，包括：
用处理器为无线通信站之间的第二频带中的直接通信分配通信资源；以及
向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理所述无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的建立的调度信息，其中，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高。
19.一种无线通信***，包括：
控制站，包括：
发送器，所述发送器被配置为向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理所述无线通信站与另一个无线通信站之间的第二频带中的直接通信的调度信息，以及
处理器，所述处理器为第二频带中的直接通信分配通信资源，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高；以及
无线通信站，所述无线通信站包括：
无线收发器，所述无线收发器具有第一频率接收器和第二频率收发器，
所述第一频率接收器被配置为接收第一频带中的无线协作信号，以及
所述第二频率收发器被配置为根据所述调度信息与另一个无线通信站执行第二频带中的直接无线通信。
20.一种无线通信方法，包括：
用控制站的处理器为无线通信站之间的第二频带中的直接通信分配通信资源；以及
向无线通信站和另一个无线控制站发送第一频带中的无线协作信号，所述无线协作信号包括管理所述无线通信站与另一个无线通信站之间的直接通信的建立的调度信息，其中，所述第一频带的最低频率是1GHz或更高；
在无线通信站接收无线协作信号；以及
根据所述调度信息建立第二频带中的直接无线通信。
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