毫米波通信系统中空间复用调度算法

　　随着现代通信产业的快速发展，人们对无压缩高清视频传输、海量下载等无线多媒体应用的速率要求日益强烈。当前，微波频段频谱资源短缺，且难以进一步提高频谱利用率，因此，很难实现高速率的要求，这一现状使得高频段通信受到广泛关注。目前尚未得到充分开发和利用的30～300GHz毫米波频段频谱资源充足，势必成为下一代超高速通信的理想载波频段。近年来，世界各国陆续开放57～66GHz频谱资源，高达9GHz的连续带宽为超高速毫米波无线通信提供了无限可能，成为学术界和工业界关注的重点。密集室内无线个域网作为毫米波的主要应用场景，通常需要多条链路同时进行通信，然而根据大部分国家信号划分情况，毫米波通信只能覆盖2个信道，所以如何提高系统的空间复用能力成为提高网络容量的重点研究问题之一。本论文针对毫米波无线通信中的波束训练、空间复用等关键问题展开研究。

　　首先，本文研究IEEE 802.llad标准中的波束训练机制，提出改进的信息反馈的波束训练机制。在本方案中，链路发送端和接收端在进行波束训练之后，将波束训练的信息上传到PCP/AP，PCP/AP收集信息之后生成以位置为索引的波束赋形信息适配表，并不断定期刷新信息表的佶息，以确保信息的实时性和可靠性。利用这些信息，一方面PCP/AP能有效进行通信资源分配，完成全网资源优化调度，为空间复用技术奠定基础，另一方面，相同位置进行数据传输时，直接调用适配表中的波束赋形信息，无需重新进行波束训练，节约资源，提高通信的效率。

　　其次，本文研究基于协议干扰模型的空间复用调度算法。在本方案中，针对具体的系统模型定义空间复用评估准则和信息收集机制，以本文所提的波束训练机制为基础，将适配表中的信息转化为波束差值表，根据波束差值表来判断链路能否进行空间复用，通过空间复用调度算法，选出对应服务期中能够同时进行数据传输的链路，生成可行的链路调度方案。从仿真结果可以看出，相比较IEEE 802.llad标准的方案以及MSND方案，本文提出的方案能够有效提高空间复用的增益。

　　最后，本文分析了协议干扰模型的局限性，研究基于物理干扰模型的空间复用调度算法。在本方案中，以信干噪比为空间复用的判决准则，针对四种不同的场景，利用波束训练得到的信息推导出更加简单的评判表达式。在考虑空间复用的调度方案上，兼顾考虑链路调度的公平性，对于首先要求的链路优先安排在服务期中，而且每一个服务期都安排了链路，充分利用了服务期的资源，然后根据判定结果合理安排链路调度，以达到空间复用的目的。最终的仿真表明，相比较传统的空间复用技术，本文提出的基于物理干扰模型的空间复用方案能够进一步提高空间复用的增益。