使用許可頻帶內(nèi)窄帶Wi-Fi的無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WWAN)管理的設(shè)備到設(shè)備通信的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】使用許可頻帶內(nèi)窄帶W1-Fi的無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WWAN)管理的設(shè)備到設(shè)備通信
[0001]背景
[0002]隨著移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備(諸如智能電話(huà)和平板設(shè)備)的使用變得普及，對(duì)那些設(shè)備所使用的有限數(shù)量的無(wú)線(xiàn)電頻譜的需求也增長(zhǎng)，導(dǎo)致許可頻帶內(nèi)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞。此外，諸如音頻和視頻流媒體等高帶寬應(yīng)用的增加使用可以增加需求超出可用頻譜的能力。在諸如大城市和大學(xué)等高密度和高使用位置中尤其如此。一個(gè)計(jì)劃估計(jì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)從2010年至2015年將增長(zhǎng)20倍。
[0003]無(wú)線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)和處理器速度的改進(jìn)顯著增加了無(wú)線(xiàn)設(shè)備在使用可用頻譜時(shí)的效率。然而，在每赫茲可用帶寬下每秒發(fā)射更多比特?cái)?shù)的能力可能達(dá)到當(dāng)前可用電池技術(shù)的上限。
[0004]附圖簡(jiǎn)述
[0005]本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將顯而易見(jiàn)，詳細(xì)描述和附圖通過(guò)示例一起說(shuō)明了本發(fā)明的特征；以及，附圖中:
[0006]圖1說(shuō)明了第三代合伙人計(jì)劃(3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)網(wǎng)絡(luò)的示例的框圖；
[0007]圖2a說(shuō)明了按照一示例的無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WffAN)的示例的框圖，該無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WWAN)被配置成與多個(gè)用戶(hù)設(shè)備(UE)通信以幫助在多個(gè)UE間建立設(shè)備到設(shè)備連接；
[0008]圖2b說(shuō)明了按照一示例的與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信的WffAN的示例，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和WffAN中的至少一個(gè)被配置成與多個(gè)UE通信以便在多個(gè)UE間建立D2D連接；
[0009]圖3說(shuō)明了按照一示例、描述用于形成設(shè)備到設(shè)備(D2D)通信無(wú)線(xiàn)電鏈路的方法的流程圖；
[0010]圖4說(shuō)明了按照一示例、描述用于建立設(shè)備到設(shè)備(D2D)通信信道的方法的流程圖；以及
[0011]圖5說(shuō)明了按照一示例的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備。
[0012]現(xiàn)在將參照?qǐng)D示的示例性實(shí)施例，此處將使用具體語(yǔ)言來(lái)描述示例性實(shí)施例。然而將理解，由此不意圖對(duì)本發(fā)明的范圍作出任何限制。
[0013]詳細(xì)描述
[0014]在公開(kāi)和描述本發(fā)明之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此處公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)、過(guò)程步驟或材料，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可擴(kuò)展到此處公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)、過(guò)程步驟或材料的等價(jià)物。還應(yīng)當(dāng)理解，此處采用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例，而不意圖是限制性的。
[0015]定義
[0016]如此處使用的，術(shù)語(yǔ)“基本上”是指動(dòng)作、特征、屬性、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、條目或結(jié)果的完全或近乎完全的范圍或程度。例如，“基本上”包含的對(duì)象會(huì)意指該對(duì)象或者是完全包含的，或者是接近完全包含的。與絕對(duì)完全性的實(shí)際可允許偏差程度可能在一些情況下取決于具體上下文。然而，一般而言，完成的接近度將具有如同獲得了絕對(duì)完成和總完成一樣相同的總體結(jié)果?！盎旧稀痹诜穸êx中可等價(jià)地用于指完全或接近完全地缺乏動(dòng)作、特征、屬性、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、條目或結(jié)果。
[0017]如此處使用的，術(shù)語(yǔ)D2D是指設(shè)備到設(shè)備的通信。設(shè)備可以是能在一個(gè)或多個(gè)無(wú)線(xiàn)電頻帶內(nèi)通信的無(wú)線(xiàn)設(shè)備。無(wú)線(xiàn)設(shè)備可以是諸如智能電話(huà)、平板、膝上型電腦或其他類(lèi)型的計(jì)算設(shè)備這樣的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備。無(wú)線(xiàn)設(shè)備也可以是被配置成進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的簡(jiǎn)化的計(jì)算設(shè)備，諸如傳感器。被配置成進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的傳感器通常被稱(chēng)為機(jī)器。術(shù)語(yǔ)D2D在此可與對(duì)等(P2P)通信和機(jī)器到機(jī)器(M2M)通信同義地使用。
[0018]如此處使用的，術(shù)語(yǔ)“許可頻譜”或“許可無(wú)線(xiàn)電頻帶”是指無(wú)線(xiàn)電頻譜的一部分，該部分被許可給一個(gè)或多個(gè)實(shí)體用于在無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)中的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備和至少一個(gè)傳輸站之間通信。頻譜可由諸如聯(lián)邦通信委員會(huì)的政府主體、或者被授權(quán)許可無(wú)線(xiàn)電頻譜以用于所選國(guó)家內(nèi)的另一政府或產(chǎn)業(yè)主體來(lái)許可。
[0019]示例實(shí)施例
[0020]以下提供了技術(shù)實(shí)施例的初始概覽，然后進(jìn)一步詳細(xì)描述了具體的技術(shù)實(shí)施例。初始概覽意圖幫助讀者更快地理解技術(shù)，而不意圖標(biāo)識(shí)該技術(shù)的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖限制所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0021]所發(fā)射的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)量的指數(shù)增長(zhǎng)已經(jīng)造成無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WffAN)中的擁塞，所述無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)使用許可頻譜來(lái)為諸如智能電話(huà)和平板設(shè)備等無(wú)線(xiàn)設(shè)備提供無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)。在諸如城市位置和大學(xué)等高密度和高使用位置中，擁塞尤其顯著。
[0022]一種用于提供附加帶寬容量的技術(shù)是使用諸如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)這樣的低功率無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行設(shè)備到設(shè)備(D2D)的通信。在多個(gè)設(shè)備間使用WLAN標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行D2D通信顯著降低了在WffAN中的潛在瓶頸點(diǎn)處使用的帶寬量，諸如在無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)處的演進(jìn)節(jié)點(diǎn)B(eN0deB)或者在核心網(wǎng)絡(luò)(CN)服務(wù)器處。由于D2D通信可以減少或消除經(jīng)由演進(jìn)節(jié)點(diǎn)B(eN0deB)和/或CN的通信，因此D2D通信的使用能釋放RAN和CN以供用于跨更大距離的通信，諸如在WffAN通信的多個(gè)RAN之間。
[0023]然而，一些類(lèi)型的WffAN標(biāo)準(zhǔn)(諸如第三代合伙人計(jì)劃(3GPP)發(fā)布8、9、10或11)未被完全設(shè)計(jì)成提供D2D通信。需要對(duì)物理層(PHY)、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層、對(duì)D2D檢測(cè)的支持、分布式調(diào)度和干擾管理的諸多標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行顯著改變。因而，可能難以使用WWAN標(biāo)準(zhǔn)形成D2D通信。
[0024]一種潛在解決方案是使用WLAN標(biāo)準(zhǔn)來(lái)在雙模式設(shè)備(既包括WffAN無(wú)線(xiàn)電也包括WLAN無(wú)線(xiàn)電)之間提供D2D通信。然而，使用WLAN標(biāo)準(zhǔn)(諸如藍(lán)牙或者電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802.11或802.15標(biāo)準(zhǔn))的D2D通信也可以是具有挑戰(zhàn)的。由于WLAN標(biāo)準(zhǔn)一般在未許可帶寬內(nèi)通信，因此未許可頻譜可能被大量使用，從而導(dǎo)致顯著的干擾。
[0025]此外，WLAN標(biāo)準(zhǔn)一般被設(shè)計(jì)成以相對(duì)高的無(wú)線(xiàn)電頻率提供相對(duì)寬帶通信。例如，常用的IEEE 802.lla、b、g和η標(biāo)準(zhǔn)使用20兆赫茲(MHz)和40MHz的帶寬來(lái)以高達(dá)150兆比特/每流的速率發(fā)射數(shù)據(jù)。在許可頻帶內(nèi)可用的窄帶寬中實(shí)現(xiàn)這些寬帶寬和傳輸速率通常是不實(shí)際的。
[0026]未許可頻帶內(nèi)的數(shù)據(jù)通常以近似2.4千兆赫茲(GHz)、3.7GHz和/或5GHz的中心頻率被發(fā)射。與具有低于IGHz的中心頻率的許可頻帶內(nèi)的傳輸相比，這些中心頻率在大氣中可具有相對(duì)高的衰減水平。通過(guò)空氣的路徑損失可以使用下式計(jì)算:
[0027]路徑損失=201og(4* JT *r/ λ ) dB
[0028]其中，r是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離，λ是波長(zhǎng)。900MHz發(fā)射機(jī)(λ = 0.33米)和2.4GHz發(fā)射機(jī)(λ = 0.125米)間的路徑損失為近似2.67的比率。因此，900MHz頻帶內(nèi)的傳輸可以比2.4GHz下的傳輸傳播快近似2.5倍。因此，未許可頻帶內(nèi)較高頻率下的D2D通信是相對(duì)短程的，一般小于100米。該范圍限制會(huì)降低D2D通信的可用性。
[0029]無(wú)線(xiàn)電頻率波的次千兆赫茲距離內(nèi)的通信允許較長(zhǎng)距離上的通信。盡管使用低于IGHz的較低頻率范圍，但是降低的大氣衰減可導(dǎo)致較高功率的信號(hào)，該較高功率信號(hào)與以數(shù)千兆赫茲頻率(諸如以上的未許可頻帶)發(fā)射的信號(hào)相比可以實(shí)現(xiàn)較大的頻譜效率。該增加的頻譜效率可以通過(guò)允許使用較高水平的調(diào)制和編碼來(lái)在每秒每赫茲下發(fā)射更高數(shù)量的比特，以補(bǔ)償降低的帶寬。
[0030]電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802.1標(biāo)準(zhǔn)族最近開(kāi)始致力于被指名為802.1lah的新的工作組。該工作組對(duì)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)族提出的修改將在此被稱(chēng)為IEEE 802.1lah標(biāo)準(zhǔn)。至今為止對(duì)IEEE 802.1lah標(biāo)準(zhǔn)做出的進(jìn)展的一個(gè)示例是2012年7月的規(guī)范框架的發(fā)布10，被指名為802.11-1 1/I137rl0o
[0031]IEEE 802.1lah標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)族中被指定以低于IGHz的中心頻率在信道內(nèi)操作的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)較低的中心頻率，IEEE802.1lah標(biāo)準(zhǔn)提出了相對(duì)于802.lla、b、g和η標(biāo)準(zhǔn)而言更窄信道的使用。IEEE 802.1lah標(biāo)準(zhǔn)的信道帶寬可具有1MHz、2MHz、4MHz或16MHz的帶寬。相對(duì)于IEEE 802.11a、b、g和η而言更窄的信道尺寸和相對(duì)低的中心頻率可用于允許傳感器在中范圍距離上通信，諸如在250米左右。該距離顯著遠(yuǎn)于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的典型通信距離，該典型距離一般被限制為約100米的最大距離。
[0032]與一般涉及相對(duì)寬帶寬(40MHz)和相對(duì)高頻率(2.4GHz、5GHz)下在相對(duì)短距離(即，100米)上的操作的WLAN通信相反，WffAN通信(諸如經(jīng)由3GPP規(guī)范的WffAN通信)一般實(shí)現(xiàn)在較低帶寬(700MHz到2GHz)、較低帶寬(1.4、3、5、10、15或20MHz)和相對(duì)長(zhǎng)距離(高達(dá)幾千米)上的操作。
[0033]按照本發(fā)明一實(shí)施例，公開(kāi)了用于在許可無(wú)線(xiàn)電頻帶內(nèi)形成WffAN控制的D2D通信無(wú)線(xiàn)電鏈路的技術(shù)。D2D通信無(wú)線(xiàn)電鏈路可以基于WLAN D2D標(biāo)準(zhǔn)來(lái)形成。許多類(lèi)型的WLAN標(biāo)準(zhǔn)可能不與WffAN頻率和帶寬兼容。然而，由于IEEE 802.1lah標(biāo)準(zhǔn)中使用