[发明专利]用于多跳中继定向无线通信的方法和系统

说明书

多跳中继定向波束形成无线通信(mm波网状网络)方法和装置，其发生在PHY层。当从始发STA，通过中间STA到目的地STA进行通信时，通过改进邻近STA之间的路由协议来增强网络能力。该路由考虑了天线扇区选择以限制与邻近STA的干扰，以及考虑了信道时间利用以增加吞吐量。建立链路度量和信道时间以优化路由及始发STA和目的地STA之间的中间站的确定。所述装置和方法平衡了端到端路径链路质量和干扰影响。

背景技术

1、技术领域

本公开的技术一般而言涉及站之间的定向无线通信，并且更具体地涉及多跳中继定向无线通信。

2、背景技术讨论

毫米波(mm波)技术，诸如在30GHz和300GHz之间，更优选地大约60GHz，是用于高带宽通信的有前景的物理(PHY)层(例如，七层OSI模型)技术。mm波PHY层中的某些通信设备被配置用于使用定向传输来减轻其差的链路预算。由于传输是波束形成的，因此有可能减轻对其它邻居STA的干扰。从理论上讲，这导致更高的系统容量，因为与非波束形成的PHY(诸如2.4GHz或5GHz WLAN)相比，频谱可以由邻近的STA更积极地重用。但是，由于它们的配置，现有系统无法达到这些理论极限。

发明内容

存在对改进的定向无线路由协议的需求。因而，本公开描述一种高效的多跳(multi-hop)通信网络，其使用PHY层(即，mm波PHY)中的定向传输，并且在本文中被称为mm波网状网络。应当注意的是，即使对于波束形成的传输，mm波PHY的链路预算也仍然是差的。添加多跳中继能力是克服mm波PHY的一些缺点的有前景的技术组合。

虽然mm波网状网络的概念并不新颖，但是关于如何操作和管理这样的网络存在许多未知数，并且当前的产品具有许多缺点。

本公开提供了具有新操作和优化处理的mm波网状网络。更具体而言，所公开的系统、装置和/或方法提供了在mm波PHY上操作时改进无线网状网络的现有路由协议的部件。此外，教导了一种通过促进邻居站(STA)之间的频谱重用来最大化网络容量的方法。

在本公开中可以发现许多术语，其含义通常如下所述使用。

AODV：自组织按需距离向量，用于自组织无线网络中的数据分组的路由协议。

网状网络：在网状网络拓扑中，每个节点中继网络的数据，并且所有网状节点在网络中的数据分布中协作。网状网络是一种类型的自组织(自发、即兴或即时构建)网络。

邻居列表：包含关于邻居STA的信息的数据表。一旦STA在其1跳通信区域中从另一个STA接收到诸如信标帧之类的管理帧，它就将关于邻居STA的信息存储在其存储器中。STA通过从邻居STA接收管理帧来创建数据表。STA可以收集多个邻居STA信息并将其信息存储在邻居列表中。

P2P：当两个或更多个站被连接并且共享资源而不经过单独的控制器/服务器时，出现对等(P2P)通信。P2P网络可以是自组织连接。

路由表：存储关于到目的地STA的路由的信息的数据表。当STA尝试将帧发送到目的地STA时，STA查找路由表以确定它应当向哪个直接邻居STA(下一跳STA)发送帧。

RREQ：路由请求，用在数据路由协议中以发现源STA和目的地STA之间的路径的分组。

RREP：路由应答，响应于路由协议中的RREQ而传输的分组。在源STA接收到RREP后，它可以开始传输数据分组。

RSS：接收信号强度(RSS)是接收到的无线电信号中存在的功率的测量值。

SSW：扇区扫掠，是一种操作，其中在不同的扇区(方向)中执行传输，并且收集关于接收到的信号、强度等信息。

STA：站；作为到无线介质(WM)的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的单个可寻址实例的逻辑实体。