基于扇区差值的60GHz毫米波的空间复用方法研究-论文.pdf

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1、第14卷第3期2014年1月科学技术与工程Vo1．14No．3Jan．20141671—1815(2014)03—0093—05ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于扇区差值的60GHz毫米波的空间复用方法研究吴琼，杨娟褚宏云(宿迁学院计算机科学技术系，宿迁223800；东南大学移动通信国家重点实验室，南京210018)摘要对60GHz无线个域网中空间复用技术进行了研究。提出了一种基于扇区差值的空间复用的新方法。利用PCP／AP收集到的STA用于在服务期中使用的扇区ID信息，建立波束形成信息表。PCP／AP通过查找已分配服务

2、期与候选服务期的链路STA及其对应在链路中使用的扇区ID信息，计算出两个服务期中链路STA的最小扇区差值。根据最小扇区差值来判断所选SP中的链路是否能够进行空间复用；进而实现根据最小扇区差值找出与当前候选服务期进行最佳空间复用的已分配服务期。仿真表明，基于扇区差值的空间复用方法能够获得更高的空间复用增益。关键词60GHz通信空间复用波束形成信息扇区差值中图法分类号TP393．17；文献标志码A在下一代超高速无线个域网(wirelesspersonal束形成技术基础上，提出一种基于扇区差值的空间areanetwork，WPAN)通信领域，60GHzmm波短距复用新方案。离高速无线通信技术被认为

3、是最具竞争力的技术。1网络场景及其拓扑结构目前已有许多标准工作组致力于mm波无线个域网(WPAN)的研究，如IEEE802．11ad，IEEEIEEE802．11ad所定义的无线个域网(WPAN)802．15．3c，以及ECMA一387等。由于60GHz模型如图1所示，它由一个个人基本服务集(PBSS)信号的传播特性，比起传统的2．4GHz或5GHz频控制点(PCP)／接入点(AP)和N(1≤N≤254)个非段通信的一个显著特征是信号路径损耗大。严PCP／~bAP设备组成。选择其中一个STA为PCP／AP，重的路径损耗必须通过一定技术进行补偿。波束形负责为全网提供时隙同步以及为STA分配sP

4、等服务。成技术能够显著提高天线增益以补偿严重的路径损该网络中的STA均匀分布在半径为R的圆形区域内，耗。同时通过波束形成，站点(station，STA)与STA并且两两STA之间可以互相进行通信。天线增益之间能够形成定向传输链路，减小了对其他STA的在主瓣内为常数、在旁瓣内为0。在STA与STA之干扰，也为链路问的空间复用提供了可能。_5通过间使用定向天线进行发送、全向天线进行接收的通空间复用，相同信道下的不同链路同时进行通信，可信模式下，发送STA可以形成个发送波束扇区，以极大地提高系统的吞吐量，因此提出有效的空间每个波束扇区的角度覆盖范围为0⋯=360／M(以度复用方案，是提高空间复用增

5、益和系统吞吐量的关为单位)，天线增益为360／0。键之处。而现有60GHz通信系统中的空间复用技2基于扇区差值的空间复用方案术还存在一些缺陷J。文献[7]所提出的虚拟时隙分配方案的网络拓扑模型比较理想。文献[8]将基2．1波束形成信息表的建立在mm波WPAN通信系统中，在STA之问可以于专属区域算法引入到60GHz通信系统中，但是该相互通信之前，STA与STA之间要进行波束形成。方案是基于固定发射功率，相应的mm波信号传播根据IEEE802．11ad标准和IEEE802．15．3c标准，建模亦比较简单。因此，在反馈波束形成信息的波波束形成的信息只有参与波束形成的STA保留。2013年8月15

6、日收到，9月l1日修改国家自然科学基金STA在完成扇区级扫描阶段的扇区扫描反馈后，通(2013ZX03004007)、东南大学移动通信国家重点实验室科研过扇区扫描报告帧将波束形成的信息(如扇区的选基金(3013A03)、宿迁市科技创新项目科研基金(Z201208)资助择、天线的选择以及SNR等)反馈给PCP／AP。根据第一作者简介：吴琼(1981一)，女，汉族，江苏泗洪人，讲师，硕士。STA反馈的波束形成信息，PCP／AP可以建立一个研究方向：综合感知无线网络关键技术。E—mail；wq811111cn@包含各个STA波束形成结果的波束形成信息表163．con。(beamforminginf

7、ormationtable，BIT)。科学技术与工程14卷准中，均没有规定PCP／AP进行空间复用评估时所使用的评估参数。提出一种使用扇区差值来确定空m间复用的方法，使用参数△表示最小扇区差值，规定当最小扇区差值A>0时，不同sP问的STA可以进行空间复用。PCP／AP建立好波束形成信息表后，可以根据表1中STA与STA之间通信所使用的最佳发送扇区ID计算不同s¨P之间B的最小扇区差值，并使用扇区差值来评估不