CN103975619B

CN103975619B - 用于毫米波波束成形的多无线电设备中位置信息的使用

Info

Publication number: CN103975619B
Application number: CN201180075485.5A
Authority: CN
Inventors: B.B.萨德吉; C.科尔戴罗; G.李; V.Z.索马亚朱卢
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: EP2792180A1; CA2858171C; EP2792180A4; CN103975619A; WO2013089731A1; CA2858171A1; US20140218236A1; US9531446B2

Abstract

提供了用于使用从多无线电***中其他无线电可获得的位置服务来尤其是在建立和维持毫米波通信链路中辅助波束成形机制的***和方法。在毫米波通信链路中使用的大部分无线客户端设备配备有多个无线电。许多“其他”无线电包括支持基于位置的服务的技术，包括GPS、WiFi和蜂窝通信。一个设备中的一个或多个非毫米波被用来提供关于要与其建立毫米波通信链路的其他设备的相对位置信息。相对位置信息被用来在很有可能发现目的设备的有限组的发射/接收扇区中得到用于通信的方向以及计算波束成形参数，以精简波束成形过程。

Description

用于毫米波波束成形的多无线电设备中位置信息的使用

背景技术

1.公开实施例的领域

本公开涉及用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波（mm波）波束成形过程的***和方法。

2.相关技术

随着所有类型运行日益复杂的应用的无线设备的普及，对可用带宽的需求已急剧增加。由于诸多原因，例如60GHz的频谱区域的毫米波（mm波）中的通信已作为应对带宽增加需求的唯一解决方案出现。例如在60GHz频率范围中的传输由于超宽带宽可用，提供了非常高的数据吞吐量。权衡是此频率范围中的通信是高度定向的，其中需要定向天线波束成形阵列来基于所传输的RF能量的大气吸收来维持合理传输距离。

60GHz频率范围中的无线通信经历高水平的大气射频（RF）能量吸收。理解了在此频率区域中所传输的RF能量将在长距离上被大气中的氧分子快速吸收，无线技术开发人员关注此特性作为某些应用的益处。此前，高水平的大气吸收和由此产生的范围限制被视为致使毫米波技术不适用于某些无线应用。然而，随着出现了对短程高数据吞吐量传输路径的需要，毫米波技术，并且特别是60GHz毫米波***作为解决方案出现。

与在较低频率范围中进行传输相比较，在RF频谱的毫米波区域中的传输产生相当集中的波束。提供安全、直线、高数据率通信的能力是显著有利的。这是通过建立和维持与接收设备的定向波束通信的需要来平衡的，所述接收设备诸如与毫米波源进行通信的移动客户端设备。波束成形尝试本身需要大量时间以及一定量的计算开销来完成。

简单地说，对于毫米波传输的较高衰减，尤其是60GHz频率范围中的较高衰减导致较短的传输范围。使用高度定向天线的定向通信被用于在一个特定方向上将能量集中在窄的传输波束中。RF能量的该指引导致了毫米波发射机和接收机设备之间的通信范围的合理增加。

定向通信依赖于波束成形机制或方案，其中两个设备发现彼此之间的相对方向，并调整其天线发射/接收方向图，使得RF能量集中在设备之间的最强路径的方向上，通常为设备之间的视线（LOS）或直线的传输路径。

本领域技术人员认识到，术语“波束成形”指的是一类在某些天线阵列中用于操作定向信号发射或接收的众所周知的信号处理技术。一种技术是以特定角度处的信号经历相长干涉而其他信号经历相消干涉的方式组合特定天线阵列中的元件。因此波束成形利用干涉来改变阵列的定向性。波束成形可以用在发射和接收端，从而实现空间选择性。在通过波束成形过程建立通信链路的最初尝试中，一对无线通信设备的每一个常规地发送波束成形训练帧的序列来试图确定用于发射和接收二者的适当的天线***设置。

要解决的第一个问题是在一对无线通信之间建立某个相对方向，以确定交换训练帧所在的方向。常规地，发现用于设备之间通信的相对方向的这个问题由被称为“扇区级扫描”和“波束改良”机制的组合所解决。扇区级扫描提供了广域扫描，其中一设备在一个接一个方向上发送数据包且依赖于从另一设备接收的反馈，以确定集中波束改良尝试所在的方向。于是，波束改良尝试涉及进一步的数据帧交换，以改良无线通信设备对的任一或两者处的天线设置，作为跨设备之间毫米波通信链路的数据传输的前体。

如上文所述，波束成形协议可能是冗长的过程，对于具有大量天线的设备来说尤其如此。该过程对跨毫米波通信链路的数据流有不利的影响。

例如，诸如智能电话、平板计算机、PDA等的当前商业可获得的手持无线通信设备能够为了蜂窝电话通信和其它目的而访问在许可频谱中的商业可获得的无线网络，以及为了在未许可Wi-Fi频谱中的短距离通信而用无线通信设备中的整体无线接收机访问本地无线接入点。单个无线通信设备能够使用单独的无线电来利用单独的且不同的通信路径或链路作为多无线电通信设备，其以看上去集成的方式组合通信技术的益处以使无线通信设备的用户受益。这些单独无线通信设备具有访问这些不同网络技术的能力，这些技术包括被全向广播的通信。

发明内容

鉴于上述不足以及特别是在用于在协作设备之间建立毫米波通信链路的波束成形方案中固有的延迟，并且鉴于无线通信设备用于与全向发射机/接收机通信的现有容量，提供用于将各种通信技术的能力相组合来提供更快和更高效的波束成形方案的***和方法将会是有利的。

提供下面的波束成形机制将是有利的，该波束成形机制最小化定位一个设备相对于另一个的总体方向所需的时间以缩短广域搜索中浪费的时间量，以便一旦通信链路被更快速地建立，则降低对设备之间毫米波通信的负面影响。当协作设备之一或二者变得移动性更强而使得通信环境变得更加动态时，可以甚至更显著地利用该优点，所述通信环境变得更加动态即其中可能需要通过设备之间的协作覆盖区域基于设备之间变化的几何形状来频繁进行重新波束成形的定向波束成形环境。

在各示例实施例中，根据本公开的***和方法可以有利地利用从多无线电***中其他无线电可获得的位置服务来尤其是在建立和维持协作设备之间的毫米波通信链路中辅助波束成形机制。

在各示例实施例中，根据本公开的***和方法可利用毫米波通信链路中使用的大多数无线通信设备配备有多个无线电的事实。许多的“其他”无线电包括支持基于位置的服务的技术，包括全球卫星定位***接收机、Wi-Fi发射机/接收机和蜂窝发射机/接收机。

在各示例性实施例中，根据本公开的***和方法提出了使用由无线客户端设备支持的“其他”无线电技术的位置服务来辅助用于毫米波通信链路的波束成形机制的机制，这依赖于直接LOS路径最可能是最强路径的假设。

在各示例性实施例中，根据本公开的***和方法可在一个设备中使用一个或多个非毫米波无线电来“获知”关于要与其建立毫米波通信链路的另一个设备的相对位置。

在根据本公开的***和方法的各示例性实施例中，一个设备可使用GPS或另一种定位机制来自主地“获知”关于其自身的坐标。然后，该一个设备可以通过例如使用一个或多个非毫米波无线电进行通信来依赖于其他无线电将其自身的“获知的”坐标提供给另一个设备，或者在其中毫米波通信链路被建立并起作用的情况下甚至依赖于毫米波无线电。

在根据本公开的***和方法的各示例性实施例中，一个设备可使用定位技术，该定位技术使得其能够例如通过使用常规三角测量机制来定位其自身或其他设备的坐标。

在各示例性实施例中，根据本公开的***和方法可使用相对位置信息来得到用于通信的方向，并计算波束成形参数，例如，诸如其中目的设备很可能是可达的有限组的发射/接收扇区。该波束成形参数可被传送给在毫米波无线电中负责波束成形的模块。波束成形可以用该参数来发起以适应相对方向。然后可以有可能继续波束成形机制来根据常规方法改善波束。

在各示例性实施例中，根据本公开的***和方法可以作为触发机制在导致更快连接建立的初始连接阶段使用，或者在数据流期间用来辅助重新波束成形，或以其他方式加速重新波束成形过程以最小化对跨毫米波通信链路的数据流质量的影响。

所公开的***和方法的这些和其它特征和优点在各种示例性实施例的下面的详细描述中被描述，或从各种示例性实施例的下面的详细描述中是清楚的。

附图说明

参照下面的附图，将详细描述所公开的用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的***和方法的各个示例性实施例，其中：

图1图示了根据本公开的用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的概览；

图2图示了根据本公开的集成多个无线电的示例性无线通信设备的框图，该无线通信设备用于使用从多无线电无线通信设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程；以及

图3图示了根据本公开的使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的示例性方法的流程图。

具体实施方式

根据本公开的用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的***和方法将总地指代那些***和方法的该具体效用。在本公开中描述和描绘的示例性实施例不应被解释为特别限于在单个发射或接收设备中的通信能力的任何特定组合或任何特定的***基础设施，或解释为限制针对所描述的网络基础设施或发射和接收设备的任何特定的预期使用。事实上，设想任何波束成形方案以及对用于精简本公开中所总体描述的该波束成形方案的发射和接收设备的任何补充配置。

此外，贯穿本公开提及发射或接收设备指的是那些设备在给定时间的功能，并非意在限制任何特定设备仅作为发射机或仅作为接收机。所公开的***和方法适用于网络环境中与分散客户端设备通信的网络节点设备，但它们同样适用于协作的多无线电设备之间的对等通信。

例如，具体提到任何特定手持或移动无线设备应被理解为仅是示例性的，而非以任何方式限定为任何特定种类的无线通信设备。根据本公开的***和方法将被描述为特别适用于被托管在诸如智能电话、平板计算机、PDA等的商业可获得的手持无线通信设备上，但不应认为仅限于这些设备种类。事实上，如在本公开中总体描述的无线通信设备不需要是移动或者手持的。

所公开的***和方法的单独特征和优点将在接下来的描述中被阐述，且将部分地从该描述中清楚，或可通过在本公开中描述的特征的实践而被获知。根据本公开的***和方法的特征和优点可借助于单独元件及那些元件的组合来实现和得到，如特别在所附权利要求中指出的。虽然特定的实现被讨论，应理解，这样做仅为了说明目的。相关领域中的技术人员将认识到，其它部件和配置可被使用而不偏离本公开的主题的精神和范围。

所公开实施例的各个方面涉及用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的***和用于实施所述精简的方法，以及相应的其上记录有程序的非暂态计算机可读介质，所述程序当由处理器执时使得处理器执行根据本公开的用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的方法的步骤。

图1图示了根据本公开的用于使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的概览。如图1中所示，第一协作无线通信设备110可以具有将一个或多个毫米波定向波束120A-D在各个方向上投射的能力。对于定向波束120A-D，没有意图通过图1中的描绘来暗示特定的方向选择。

描绘为单个第二协作无线通信设备130的一个或多个第二协作无线通信设备可试图与第一协作无线通信设备110建立无线通信。为了本公开的目的，假定该第一和第二协作无线通信设备110、130至少包括经由商用蜂窝网络和/或Wi-Fi网络的常规无线通信能力，例如，诸如包括3G通信能力。这些能力可在第一和第二协作无线通信设备110、130中的一个或多个单独分离的无线电中。第一和第二协作无线通信设备110、130也可假定为具有例如60GHz无线电或某个其他无线电，通过该无线电给第一和第二协作无线通信设备110、130提供毫米波通信能力。以此方式，假定第一和第二协作无线通信设备110、130可以以集成方式利用每个单独的通信路径或链路的能力来相互补充。3G通信能力和毫米波通信能力的组合应仅仅视为是示例性的。其他组合是可能的。

为了在第一协作无线通信设备110处有效地采用超宽带宽和高增益窄波束成形的天线，尤其是在其中第一协作无线通信设备110可以是例如基站、e节点B或PBSS中心点（PCP）的实例中，第一协作无线通信设备110必须经由波束成形过程与第二协作无线通信设备130建立毫米波定向通信。为了开始以精简方式的波束成形过程，第一和第二协作无线通信设备110、130之一可使用第一和第二协作无线通信设备110、130每一个中的一个非毫米波全向无线电，来与第一和第二协作无线通信设备110、130之中的另一个建立通信或采用已建立的通信。

以使用非毫米波全向无线电在第一和第二协作无线通信设备110、130之间建立的通信，将相对于另一个确定第一和第二协作无线通信设备110、130之一的位置。可以用多个常规方法中的任何一个来确定一个或每个设备的位置。例如，第一和第二协作无线通信设备110、130之一或二者可以使用全球卫星定位（GPS）***接收机来确定用于该设备的自身的地理位置。以通过第一和第二协作无线通信设备110、130中至少之一获得的此信息，这些设备可随后经由设备之间的非毫米波通信链路来交换所确定的第一和第二协作无线通信设备110、130中至少之一的一个或多个位置。可选地，第一和第二协作无线通信设备110、130中任一或二者可使用通过其来确定自身设备的位置的任何常规方法，并经由非毫米波通信链路将该自身设备的位置发送到另一设备。例如，通过其可确定第一和第二协作无线通信设备110、130之一的位置的另一方法可以是通过使用例如三角测量法，该三角测量法例如使用来自设备的接收信号强度指示（RSSI），该接收信号强度指示是经由该设备与其进行通信的多个无线接入点（未示出）所获得的。

已经确定自身设备或另一设备位置的第一和第二协作无线通信设备110、130之一或二者可近似设备之间的相对位置，并执行波束成形机制，其中可根据常规方法基于设备之间的近似相对位置承担有限扇区扫描，或者可根据设备之间近似相对位置的粒度完全跳过波束成形机制的扇区扫描部分，并可开始波束成形的改善。

根据上述场景，可以基于第一和第二协作无线通信设备110、130的以下能力来显著精简波束成形过程：如果未直接地位于设备之一相对于另一个的改善位置处，则至少确定设备之间的近似相对位置，以便至少在特定扇区中关注用于在第一和第二协作无线通信设备110、130之间建立毫米波通信链路的波束成形尝试。

一旦例如60GHz的毫米波通信链路被建立，可在第一和第二协作无线通信设备110、130之间承担额外的监测，其可包括监测毫米波通信链路的强度的特性。该特性可以包括例如误包率（PER）或其他类似的特性，用于确定特别是随着第一和第二协作无线通信设备110、130之一的移动，毫米波通信链路以及特别是定向波束的定向是否应当基于第一和第二协作无线通信设备110、130之间更新的相对位置而进行更新。如果确定毫米波通信链路由于任何原因恶化，可以根据任何上文所述的定位方法确定第一和第二协作无线通信设备110、130之间更新的相对位置，并且在重新波束成形过程中可承担定向波束的修改。这里的差别在于，除了跨非毫米波通信链路进行传输之外，还可以在毫米波通信链路完全恶化之前经由其传输第一和第二协作无线通信设备110、130之间更新的相对位置的通信。

图2图示了根据本公开的集成多个无线电的示例性无线通信设备200的框图，该无线通信设备200用于使用从多无线电无线通信设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程。无线通信设备200可以例如是智能电话、平板计算机、PDA或其它类似的移动通信设备。无线通信设备200可以否则是基本上固定的无线通信单元。

无线通信设备200可包括用户接口210，用户可通过该用户接口210与无线通信设备200通信，并可否则经由无线通信设备200将信息传送到协作无线通信设备（见图1），无线通信设备200与协作无线通信设备进行无线通信。用户接口210可被配置为允许用户将信息输入到无线通信设备200的一个或多个常规机构。用户接口210可包括例如整体键盘或具有用于将命令和信息传送到无线通信设备200的“软”按钮的触摸屏。用户接口210可以可替代地包括麦克风，用户可通过麦克风向无线通信设备200提供口头命令以被语音识别程序等“翻译”。用户接口210可否则包括用于无线通信设备200的用户操作和与无线通信设备200的数据交换的任何其它类似的设备，例如，诸如单独的键盘和鼠标或便携式数据存储介质和兼容的数据存储介质读取器，用户可以使用这些设备来向无线通信设备200输入数据和/或指令。当试图例如经由无线通信设备200中多个无线电之一所支持的一个或多个通信链路与协作无线通信设备建立通信时，用户可以经由用户接口210进行输入来提供特别是关于无线通信设备200位置的信息给协作无线通信设备，或者来响应来自协作无线通信设备的查询。被发送到协作无线通信设备的信息可包括对将数据传递到无线通信设备200的请求。

无线通信设备200可以包括一个或多个本地处理器220，用于单独承担由无线通信设备200所实行的处理和控制功能。一个或多个处理器220可以包括至少一个常规处理器或微处理器，其解释并执行指令，并处理经由无线通信设备200中的多个无线电所支持的不同通信链路外发和进入的数据。与本公开特别密切关联的是一个或多个处理器220的这样的能力，即处理来自无线通信设备200中的多个接收机的进入数据，以试图基于从该多个接收机可获得的信息来维持对无线通信设备200地理定位的感知。

无线通信设备200可以包括一个或多个数据存储设备230。这样的一个或多个数据存储设备230可被用来存储要被无线通信设备200、并且具体被一个或多个处理器220使用的数据以及操作程序或应用。这里类似地，特别密切关联的是用于辨别、存储以及随机或连续更新无线通信设备200地理位置的应用。一个或多个数据存储设备230可以包括存储位置和其他信息以及供一个或多个处理器220执行的指令的随机存取存储器（RAM）或其他类型的动态存储设备。一个或多个数据存储设备230也可以包括只读存储器（ROM），其可以包括常规ROM设备或者存储静态信息和供一个或多个处理器220执行的指令的其他类型的静态存储设备。一个或多个数据存储设备230将通常是整合到无线通信设备200的那些数据存储设备，但也可包括在无线通信设备200外部的并且与无线通信设备200有线或无线通信的此类设备。至少一个数据存储设备230可以具体地被配置为存储指令来执行用于在无线通信设备200和协作无线通信设备之间建立和维持毫米波通信链路的波束成形过程。

无线通信设备200可以包括至少一个数据显示设备240，其可被配置为一个或多个常规机构，其向无线通信设备200的用户显示用于无线通信设备200在其各种操作模式下的操作的信息，或者否则用于显示例如经由任何通信链路所接收的数据，无线通信设备200的多个无线电支持与所述任何通信链路的交互。

无线通信设备200可以包括一个或多个位置参***250。这样的位置参***250可以包括例如全球卫星定位（GPS）***接收机，用于通过无线通信设备200接收GPS位置信息，和/或可以包括可定位无线通信设备200的位置以供使用的惯性导航单元或其它类似设备。单独地，无线通信设备200可以执行三角测量算法，其使用例如对于无线通信设备200附近的多个无线接入点的每一个的RSSI值来确定其当前位置。无线通信设备200能够在请求时提供用于无线通信设备200当前位置的位置信息给协作无线通信设备，以便例如基于无线通信设备200的位置信息，来精简由无线通信设备200和/或协作无线通信设备执行的波束成形过程的扇区扫描部分。

位置参***250还可以包括额外位置确定功能，通过该额外位置确定功能，无线通信设备200可以从一个或多个协作无线通信设备收集关于所述一个或多个协作无线通信设备的当前位置的信息。在这方面，位置参***250可结合一个或多个处理器220操作来精简由一个或多个处理器220承担的波束成形或重新波束成形方案，以在无线通信设备200和多个协作无线通信设备之一之间建立和维持定向波束上的毫米波通信链路。位置参***250可以使用由一个或多个协作无线通信设备所收集并经由一个或多个通信链路传输到无线通信设备200的位置信息，无线通信设备200能够基于一个或多个协作无线通信设备中多个无线电的复合与一个或多个协作无线通信设备建立所述通信链路。否则，位置参***250可以通过使用例如三角测量方法独立地确定一个或多个协作无线通信设备的位置，该三角测量方法关于例如在一个或多个协作无线通信设备附近的一个或多个无线接入点、基于无线接入点从一个或多个协作无线通信设备接收的信号特性来对一个或多个协作无线通信设备的位置进行三角测量，所述特性包括例如RSSI。无线通信设备200中的位置参***250能够通过其确定无线通信设备200与之通信的一个或多个协作无线通信设备的位置的任何方法都将有助于精简由无线通信设备200中的一个或多个处理器220所实行的波束成形过程。

无线通信设备200可以将不同的单独无线电设备组合在单个集成封装内。如图2中所示，不同的单独无线电设备可以包括蜂窝无线电260、Wi-Fi无线电270和毫米波无线电280，它们中的每一个表示用于与无线通信设备200附近可用的不同通信链路进行特定通信的外部数据通信接口。图2中的描绘仅表示了可以容纳在无线通信设备200中并且由无线通信设备200使用的潜在多无线电配置的一种组合。设想有无线通信设备200中单独无线电的其他组合。

如图2中所描绘的，无线通信设备200的所有各种组件可以通过一个或多个数据/控制总线290来连接。当所有的那些组件整体地容纳在无线通信设备200中时，一个或多个数据/控制总线290可以在无线通信设备200的各种组件之间提供内部有线或无线通信。

应当理解的是，虽然图2中描绘为整体单元，无线通信设备200的各种所公开的元件可布置在作为单独组件或组件组合的子***的任意组合中，容纳于单个位置或远程分散在多个位置，并且与无线通信设备200的其他单独组件有线或无线通信。换句话说，图2中的描绘没有暗示用于无线通信设备200的作为整体单元或作为支持单元或者作为广泛分散的若干单元或子***的特定配置。

所公开的实施例包括使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的方法。该方法可通过经由一个或多个无线通信链路与另一协作无线通信设备建立通信的一个无线通信设备发起。该方法可以做出关于协作无线通信设备之间的无线通信是否最合适地被毫米波通信链路支持的确定，例如，所述毫米波通信链路诸如60GHz毫米波通信链路。如果做出所请求的通信最合适地被毫米波通信链路支持的确定，协作无线通信设备之一和/或另一个可采用可用非毫米波通信链路来确定协作无线通信设备之间的相对定位。协作无线通信设备之间的相对定位可通过任何可用手段确定，以精简用于在协作无线通信设备之间建立和/或维持毫米波通信链路的波束成形过程。随着协作无线通信设备之间的相对定位被确定，该信息随后被用来基于所确定的相对定位在一方向上引导波束成形过程。然后当波束成形已经进展到足以支持毫米波通信链路的时候，该方法可在协作无线通信设备之间建立毫米波通信链路。然后该方法可监测所建立的毫米波通信链路的发射和接收特性，以基于这些特性确定通信链路的保真度。这些特性可以包括例如误包率或者其他类似的参数，用于确定通信链路保真度何时恶化以及协作无线通信设备之间更新的相对位置例如是否应被确定为触发重新波束成形。该方法可以以迭代方式继续这些步骤直到毫米波通信链路最终断开。

图3图示了根据本公开的使用从多无线电设备中其他无线电得到的位置信息来精简毫米波波束成形过程的示例性方法的流程图。如图3中所示，该方法的操作开始于步骤S3000并且继续进行到步骤S3100。

步骤S3100中，第一无线通信设备可以发起请求以经由一个或多个非毫米波通信链路与第二无线通信设备通信或与之传送特定数据。此时该方法中的推定是在第一和第二无线通信设备之间未建立毫米波通信链路。应当理解的是，先前在第一和第二无线通信设备之间可能已经建立了非毫米波通信。该方法的操作继续进行到步骤S3200。

步骤S3200是确定步骤。步骤S3200中，确定是否可以合适地在第一和第二无线通信设备之间建立毫米波通信链路。该确定可以基于多个因素中的任何一个。这些因素包括：第一和第二无线通信设备的每一个能够基于第一和第二无线通信设备的每一个所包括的无线电，来建立并维持它们之间的毫米波通信链路。另一个因素可以是由第一和第二无线通信设备中的另一个从第一和第二无线通信设备中的一个中接收到的数据请求的类型。例如，具有大容量或将受益于第一和第二无线通信设备之间毫米波传输的电影下载、高品质HD、3D立体流式传送和其他数据下载可被认为是跨毫米波通信链路的传输的适当候选。

如果在步骤S3200中确定在第一和第二无线通信设备之间建立毫米波通信链路并不合适，该方法的操作继续进行到步骤S4000，其中方法的操作停止。

如果在步骤S3200中确定在第一和第二无线通信设备之间建立毫米波通信链路是合适的，该方法的操作继续进行到步骤S3300。

在步骤S3300，第一和第二无线通信设备的一个相对于第一和第二无线通信设备中另一个的相对位置可以通过任何可用手段来确定。在这该上下文中，设想根据上文所述方法或以其他方式对第一和第二无线通信设备之间相对位置的任何确定。第一和第二无线通信设备之间的相对位置将有助于精简波束成形过程来建立第一和第二无线通信设备之间的毫米波通信链路。通过其确定第一和第二无线通信设备之间相对位置的可用手段可包括例如从第一和第二无线通信设备的一个或另一个中获得当前地理位置，这如通过参照第一和第二无线通信设备的一个或另一个中具有GPS接收机的全球卫星定位（GPS）***来解决，或者否则通过参照例如诸如惯性测量单元的其他设备来解决，或者通过与本地无线接入点进行的单个强度三角测量来解决，第一和第二无线通信设备的一个或另一个与所述本地无线接入点无线通信。这些通过其来检测第一和第二无线通信设备之间的相对位置的示例方法的描述仅用于说明目的，并不意在以任何方式进行限制。相对位置解决中涉及协作的第一和第二无线通信设备之间的所有串扰，但应认识到，其可使用在第一和第二无线通信设备二者中的一个或多个其他的——即非毫米波的——无线电来承担，通过所述其他的无线电，这些设备可经由其他通信链路建立通信。正是这种经由多无线电***中其他无线电进行通信的能力为根据该方法的波束成形过程至少提供了最初的精简能力。一旦建立了毫米波通信链路，第一和第二无线通信设备的每个中的毫米波无线电也可有助于关于相对定位的数据交换。该方法的操作继续进行到步骤S3400。

步骤S3400中，已经获得了第一和第二无线通信设备之间的相对位置，第一和第二无线通信设备中任一个或二者可以开始精简的波束成形过程。至少，不需要完整的扇区扫描，因为第一和第二无线通信设备之间的相对定位将把波束成形尝试指向在特定扇区中。根据解决第一和第二无线通信设备之间的相对位置的保真度，可完全跳过波束成形机制的扇区扫描部分。在这种情况下，波束成形过程可以直接继续进行到波束成形改善。在任何情况下，该方法辨别第一和第二无线通信设备之间的相对定位的能力将降低波束成形过程所需的计算开销，并且将降低解决用于第一和第二无线通信设备之间毫米波通信的可用发射/接收波束所需的时间。该方法的操作继续进行到步骤S3500。

步骤S3500中，在波束成形过程完成或接近完成的情况下，可以在第一和第二无线通信设备之间建立毫米波通信。当这些通信正在进行中时，多无线电***中一个或多个可用的通信链路可被用来监测毫米波通信链路的保真度。在动态操作环境中这可证明是特别合适的，在该动态操作环境中，第一和第二无线通信设备之一或二者在第一和第二无线通信设备之间的协作覆盖区域中是移动的。毫米波通信链路的操作特性——例如，诸如误包率（PER）或其他类似特性——可以被监测以确定是否应当承担在第一和第二无线通信设备之间重新波束成形的机会，以改进毫米波通信链路的保真度。该方法的操作继续进行到步骤S3600。

步骤S3600是确定步骤。步骤S3800中，基于毫米波通信链路的所监测的特性来确定第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置是否应该被确定以促进重新波束成形。

如果在步骤S3600中确定没有必要确定第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置，则方法的操作继续进行到步骤S3900。

如果在步骤S3600中确定应当确定第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置，则方法的操作继续进行到步骤S3700。

步骤S3700中，通过任何上文讨论的方法确定第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置。该方法的操作继续进行到步骤S3800。

步骤S3800中，已经获得了第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置，第一和第二无线通信设备中任一个或二者可以以上述方式开始精简的重新波束成形过程。该方法的操作继续进行到步骤S3900。

步骤S3900中，跨建立或否则重新建立的毫米波通信链路，毫米波数据通信继续直到不再需要毫米波通信链路。该方法的操作继续进行到步骤S4000，其中方法的操作停止。

所公开的实施例可包括存储指令的非暂态计算机可读介质，所述指令当被处理器执行时可使得处理器执行如所概述的并如在上面详细描述的方法的步骤。

上面描述的示例性***和方法提到某些常规部件以提供适当的通信和处理环境的简要一般描述，出于熟悉度和便于理解而可以在所述适当的通信和处理环境中实现本公开的主题。虽然不是要求的，本公开的实施例可至少部分地以硬件电路、固件或软件计算机可执行指令的形式被提供以实行所描述的特定功能，诸如由处理器执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定的任务或实现特定的数据类型的例行程序、对象、组件、数据结构等。

本领域中的技术人员将意识到，所公开的主题的其它实施例可在具有很多类型的多无线电通信装备和计算***配置的通信网络环境中实践，特别是在手持或另外的便携式无线通信设备、多处理器***、基于微处理器的或可编程的消费电子设备等中实践。

实施例还可在分布式网络通信环境中实践，其中任务由如上概述的、一般包括固定和移动无线通信设备的本地和远程处理设备执行，所述本地和远程处理设备通过通信网络由硬连线链路、无线链路或这两者的组合彼此链接。在分布式网络环境中，程序模块可位于本地和远程数据存储设备二者中。

在本公开的范围内的实施例还可包括存储有计算机可执行指令或数据结构的计算机可读介质，计算机可执行指令或数据结构可由使用兼容的数据读取器的无线通信设备访问、读取和执行。这样的计算机可读介质可以是可由在所公开的无线通信设备中的或与所公开的无线通信设备通信的处理器访问的任何可用介质。作为例子而不是限制，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、DVD-ROM、闪速驱动器、拇指驱动器、数据存储卡或可用于以可访问计算机可执行指令或数据结构的形式携带或存储期望程序元件或步骤的其它模拟或数字数据存储设备。当信息通过网络或另一通信连接被传送或提供时，接收处理器将连接适当地视为计算机可读介质。因此，任何这样的连接被适当地称为计算机可读介质。为了本公开的目的，上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

计算机可执行指令包括例如非暂态指令和数据，其可分别被执行和访问来使得网络部件、任何无线通信设备或在此类无线通信设备中的处理器单独地或组合地执行某些上面指定的功能。计算机可执行指令还包括程序模块，当使得无线通信设备跨任何通信链路（例如以上面的示例性方式描绘和描述的那些）在网络环境中通信时，所述程序模块被远程地存储用于由该无线通信设备访问以由无线通信设备中的处理器执行。

可执行指令或用于执行那些指令的相关数据结构的所描绘的示例性序列代表用于实现在步骤中描述的功能的动作的相应序列的一个例子。如所描绘的，方法的步骤并不意图对所描绘的步骤暗示任何特定的顺序，当所描绘的步骤之一是实现所描绘的步骤中的另一个的必要先决条件时而可以必然推断出的情况除外。

虽然上面的描述可包含特定的细节，它们不应被解释为以任何方式限制权利要求。所公开的***和方法的所描述的实施例的其它配置是本公开的范围的部分。例如，本公开的原理可应用于在特定的网络覆盖区域中操作的每个单独无线通信设备，其中每个无线通信设备可单独地和独立地在所描绘和描绘的***内操作。这使每个用户能够使用本公开的益处，即使大量可能的应用中的任一个不需要在本公开中描述和描绘的功能的特定方面。换句话说，可以有部件的多个实例，每个实例以各种可能的方式处理内容。不一定需要所有终端用户都使用一个***。因此，所附权利要求及其法律上的等同物应只限定本公开而不是所给出的任何特定例子。

Claims

1.一种用于精简无线通信设备之间波束成形过程的方法，包括：

使用全向无线通信链路来获得第一无线通信设备和第二无线通信设备之间的相对位置；

用第一无线通信设备和第二无线通信设备至少之一中的处理器基于所获得的第一无线通信设备和第二无线通信设备之间的相对位置，来开始用于定向无线通信链路的波束成形过程；

其中所述波束成形过程包括：在有限组的一个或多个扇区中进行扇区扫描，所述有限组少于所有的扇区并且基于所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置来定义；

其中当所述处理器确定所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置支持这样的途径时，波束成形过程跳过扇区扫描并仅进行改善的波束成形；

其中所述定向无线通信链路是60GHz通信链路；以及

当所述处理器基本上完成波束成形过程时，跨所述定向无线通信链路传输数据。

2.如权利要求1所述的方法，第一和第二无线通信设备之间的相对位置的获得包括第一和第二无线通信设备之一或二者经由第一和第二无线通信设备之一中的GPS接收机参照全球卫星定位（GPS）***，来解决第一和第二无线通信设备至少之一的地理位置。

3.如权利要求1所述的方法，所述全向无线通信链路为蜂窝通信链路或Wi-Fi通信链路，并且

所述定向无线通信链路为毫米波（mm波）通信链路。

4.如权利要求3所述的方法，第一和第二无线通信设备之间的相对位置的获得包括第一和第二无线通信设备之一通过使用三角测量算法来解决第一和第二无线通信设备至少之一的地理位置，所述三角测量算法利用所述蜂窝通信链路和所述Wi-Fi通信链路之一的特性。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

当跨所述定向无线通信链路传输数据时，用所述处理器监测至少一个通信链路质量参数；

基于所述至少一个通信链路质量参数来确定是否应执行重新波束成形；

获得第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置；以及

用所述处理器使用第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置来执行重新波束成形。

6.如权利要求1所述的方法，还包括，将供所述处理器使用的关于所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置的信息存储在第一和第二无线通信设备至少之一中的数据存储设备中。

7.一种用于精简无线通信设备之间波束成形过程的***，包括：

第一无线通信设备，以及与第一无线通信设备无线通信的第二无线通信设备，第一和第二无线通信设备的每一个包括：

接收位置信息的无线电；

进行全向无线通信的无线电；

与进行全向无线通信的无线电分离的、进行定向无线通信的无线电；以及

处理器，其被编程为（1）执行波束成形方案，用于在第一和第二无线通信设备之间建立用于定向无线通信的定向通信链路，（2）获得第一和第二无线通信设备之间的相对位置，以及（3）执行将所获得的相对位置包括作为波束成形方案的起始点的波束成形方案，其中所述定向无线通信链路是60GHz通信链路，

其中在第一和第二无线通信设备中与进行全向无线通信的无线电分离的、进行定向无线通信的相应无线电为用于在第一和第二无线通信设备之间建立毫米波通信链路的毫米波（mm波）无线电，

其中第一和第二无线通信设备至少之一中的所述处理器还被编程为通过初始时在有限组的一个或多个扇区中进行扇区扫描来执行波束成形方案，所述有限组少于所有的扇区并且基于所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置来定义。

8.如权利要求7所述的***，在第一和第二无线通信设备至少之一中的接收位置信息的无线电和进行全向无线通信的无线电为同一无线电。

9.如权利要求7所述的***，其中在第一和第二无线通信设备中进行全向无线通信的相应无线电为蜂窝无线电或Wi-Fi无线电。

10.如权利要求7所述的***，第一和第二无线通信设备至少之一中的所述处理器还被编程为确定所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置具有波束成形方案仅进行改善的波束成形的此类质量。

11.如权利要求7所述的***，第一和第二无线通信设备之间关于获得第一和第二无线通信设备之间的相对位置的所有通信是在第一和第二无线通信设备中进行全向无线通信的分别的无线电之间进行的。

12.如权利要求7所述的***，在第一和第二无线通信设备至少之一中接收位置信息的无线电为全球卫星定位（GPS）无线电，且所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置基于第一和第二无线通信设备至少之一的GPS位置。

13.如权利要求7所述的***，在第一和第二无线通信设备至少之一中接收位置信息的无线电为蜂窝无线电或Wi-Fi无线电，且所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置基于第一和第二无线通信设备至少之一中的处理器通过使用三角测量算法来解决第一和第二无线通信设备之一的地理位置，所述三角测量算法利用其中第一和第二无线通信设备参与的蜂窝通信链路和Wi-Fi通信链路之一的特性。

14.如权利要求7所述的***，第一和第二无线通信设备至少之一中的处理器还被编程为：

当跨所述定向通信链路在第一和第二无线通信设备之间传输数据时，监测第一和第二无线通信设备之间的所述定向通信链路的至少一个通信链路质量参数，以及

基于所述至少一个通信链路质量参数来确定是否应执行重新波束成形。

15.如权利要求14所述的***，第一和第二无线通信设备至少之一中的处理器还被编程为：

获得第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置；以及

使用第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置来执行重新波束成形。

16.一种非暂态计算机可读介质，其存储进行无线通信设备之间波束成形过程的计算机可读指令，包括：

其中所述定向无线通信链路是60GHz通信链路；以及

当所述处理器基本上完成波束成形过程时，跨定向无线通信链路传输数据。

17.一种用于精简无线通信设备之间波束成形过程的装置，包括：

用于使用全向无线通信链路来获得第一无线通信设备和第二无线通信设备之间的相对位置的部件；

用于用第一无线通信设备和第二无线通信设备至少之一中的处理器基于所获得的第一无线通信设备和第二无线通信设备之间的相对位置，来开始用于定向无线通信链路的波束成形过程的部件；

其中所述定向无线通信链路是60GHz通信链路；以及

用于当所述处理器基本上完成波束成形过程时，跨定向无线通信链路传输数据的部件。

18.如权利要求17所述的装置，用于获得第一和第二无线通信设备之间的相对位置的部件包括用于使得第一和第二无线通信设备之一或二者经由第一和第二无线通信设备之一中的GPS接收机参照全球卫星定位（GPS）***，来解决第一和第二无线通信设备至少之一的地理位置的部件。

19.如权利要求17所述的装置，全向无线通信链路为蜂窝通信链路或Wi-Fi通信链路，并且

定向无线通信链路为毫米波（mm波）通信链路。

20.如权利要求19所述的装置，用于获得第一和第二无线通信设备之间的相对位置的部件包括用于使得第一和第二无线通信设备之一通过使用三角测量算法来解决第一和第二无线通信设备至少之一的地理位置的部件，所述三角测量算法利用蜂窝通信链路和Wi-Fi通信链路之一的特性。

21.如权利要求17所述的装置，还包括：

用于当跨定向无线通信链路传输数据时，用所述处理器监测至少一个通信链路质量参数的部件；

用于基于所述至少一个通信链路质量参数来确定是否应执行重新波束成形的部件；

用于获得第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置的部件；以及

用于用所述处理器使用第一和第二无线通信设备之间更新的相对位置来执行重新波束成形的部件。

22.如权利要求17所述的装置，还包括，用于将供所述处理器使用的关于所获得的第一和第二无线通信设备之间的相对位置的信息存储在第一和第二无线通信设备至少之一中的数据存储设备中的部件。