毫米波通信系統(tǒng)中空間復(fù)用調(diào)度算法的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對無壓縮高清視頻傳輸、海量下載等無線多媒體應(yīng)用的速率要求日益強(qiáng)烈。當(dāng)前，微波頻段頻譜資源短缺，且難以進(jìn)一步提高頻譜利用率，因此，很難實(shí)現(xiàn)高速率的要求，這一現(xiàn)狀使得高頻段通信受到廣泛關(guān)注。目前尚未得到充分開發(fā)和利用的30～300GHz毫米波頻段頻譜資源充足，勢必成為下一代超高速通信的理想載波頻段。近年來，世界各國陸續(xù)開放57～66GHz頻譜資源，高達(dá)9GHz的連續(xù)帶寬為超高速毫米波無線通信提供了無限可能，成

2、為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。密集室內(nèi)無線個(gè)域網(wǎng)作為毫米波的主要應(yīng)用場景，通常需要多條鏈路同時(shí)進(jìn)行通信，然而根據(jù)大部分國家信號劃分情況，毫米波通信只能覆蓋2個(gè)信道，所以如何提高系統(tǒng)的空間復(fù)用能力成為提高網(wǎng)絡(luò)容量的重點(diǎn)研究問題之一。本論文針對毫米波無線通信中的波束訓(xùn)練、空間復(fù)用等關(guān)鍵問題展開研究。
　　首先，本文研究IEEE802.11 ad標(biāo)準(zhǔn)中的波束訓(xùn)練機(jī)制，提出改進(jìn)的信息反饋的波束訓(xùn)練機(jī)制。在本方案中，鏈路發(fā)送端和接收端在進(jìn)行波

3、束訓(xùn)練之后，將波束訓(xùn)練的信息上傳到PCP/AP，PCP/AP收集信息之后生成以位置為索引的波束賦形信息適配表，并不斷定期刷新信息表的信息，以確保信息的實(shí)時(shí)性和可靠性。利用這些信息，一方面PCP/AP能有效進(jìn)行通信資源分配，完成全網(wǎng)資源優(yōu)化調(diào)度，為空間復(fù)用技術(shù)奠定基礎(chǔ)，另一方面，相同位置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，直接調(diào)用適配表中的波束賦形信息，無需重新進(jìn)行波束訓(xùn)練，節(jié)約資源，提高通信的效率。
　　其次，本文研究基于協(xié)議干擾模型的空間復(fù)用調(diào)度算

4、法。在本方案中，針對具體的系統(tǒng)模型定義空間復(fù)用評估準(zhǔn)則和信息收集機(jī)制，以本文所提的波束訓(xùn)練機(jī)制為基礎(chǔ)，將適配表中的信息轉(zhuǎn)化為波束差值表，根據(jù)波束差值表來判斷鏈路能否進(jìn)行空間復(fù)用，通過空間復(fù)用調(diào)度算法，選出對應(yīng)服務(wù)期中能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌?，生成可行的鏈路調(diào)度方案。從仿真結(jié)果可以看出，相比較IEEE802.11 ad標(biāo)準(zhǔn)的方案以及MSND方案，本文提出的方案能夠有效提高空間復(fù)用的增益。
　　最后，本文分析了協(xié)議干擾模型的局限性，

5、研究基于物理干擾模型的空間復(fù)用調(diào)度算法。在本方案中，以信干噪比為空間復(fù)用的判決準(zhǔn)則，針對四種不同的場景，利用波束訓(xùn)練得到的信息推導(dǎo)出更加簡單的評判表達(dá)式。在考慮空間復(fù)用的調(diào)度方案上，兼顧考慮鏈路調(diào)度的公平性，對于首先要求的鏈路優(yōu)先安排在服務(wù)期中，而且每一個(gè)服務(wù)期都安排了鏈路，充分利用了服務(wù)期的資源，然后根據(jù)判定結(jié)果合理安排鏈路調(diào)度，以達(dá)到空間復(fù)用的目的。最終的仿真表明，相比較傳統(tǒng)的空間復(fù)用技術(shù)，本文提出的基于物理干擾模型的空間復(fù)用方案能