毫米波通信系統(tǒng)中空間復用調(diào)度算法

　　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用的速率要求日益強烈。當前，微波頻段頻譜資源短缺，且難以進一步提高頻譜利用率，因此，很難實現(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，成為學術界和工業(yè)界關注的重點。密集室內(nèi)無線個域網(wǎng)作為毫米波的主要應用場景，通常需要多條鏈路同時進行通信，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個信道，所以如何提高系統(tǒng)的空間復用能力成為提高網(wǎng)絡容量的重點研究問題之一。本論文針對毫米波無線通信中的波束訓練、空間復用等關鍵問題展開研究。

　　首先，本文研究IEEE 802.llad標準中的波束訓練機制，提出改進的信息反饋的波束訓練機制。在本方案中，鏈路發(fā)送端和接收端在進行波束訓練之后，將波束訓練的信息上傳到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佶息，以確保信息的實時性和可靠性。利用這些信息，一方面PCP/AP能有效進行通信資源分配，完成全網(wǎng)資源優(yōu)化調(diào)度，為空間復用技術奠定基礎，另一方面，相同位置進行數(shù)據(jù)傳輸時，直接調(diào)用適配表中的波束賦形信息，無需重新進行波束訓練，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用調(diào)度算法。在本方案中，針對具體的系統(tǒng)模型定義空間復用評估準則和信息收集機制，以本文所提的波束訓練機制為基礎，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行空間復用，通過空間復用調(diào)度算法，選出對應服務期中能夠同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌罚煽尚械逆溌氛{(diào)度方案。從仿真結(jié)果可以看出，相比較IEEE 802.llad標準的方案以及MSND方案，本文提出的方案能夠有效提高空間復用的增益。

　　最后，本文分析了協(xié)議干擾模型的局限性，研究基于物理干擾模型的空間復用調(diào)度算法。在本方案中，以信干噪比為空間復用的判決準則，針對四種不同的場景，利用波束訓練得到的信息推導出更加簡單的評判表達式。在考慮空間復用的調(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)先安排在服務期中，而且每一個服務期都安排了鏈路，充分利用了服務期的資源，然后根據(jù)判定結(jié)果合理安排鏈路調(diào)度，以達到空間復用的目的。最終的仿真表明，相比較傳統(tǒng)的空間復用技術，本文提出的基于物理干擾模型的空間復用方案能夠進一步提高空間復用的增益。
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