[發明專利]毫米波高速通信系統波束扇區偵聽的空間復用方法

有效

• 申請號: 201310080778.3
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103199906A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 徐平平;楊娟;褚宏云;衛淼
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/06;H04W24/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及毫米波高速通信系統波束扇區偵聽的空間復用方法，屬于通信技術。

背景技術

WPAN（Wireless?Personal?Area?Network，無線個域網）是一種新興的通信網絡，也是當前網絡發展最為迅速的領域之一。它的提出是為了實現活動半徑小、業務類型豐富、面向特定群體、無線無縫連接的無線通信網絡技術。它能夠有效地解決“最后幾米電纜”的問題。隨著技術的進步，無線通信裝置急劇增長，各種手持通信設備相繼出現，對多媒體應用的短距離傳輸需求與日俱增。這一需求使得無線短距離通信必須能夠提供更高的傳輸速率和通信效率。越來越多的研究關注于超高速無線個域網的研究。

隨著世界范圍內57-67GHz未授權頻譜的相繼開放，這一頻段成了最大的連續開放頻譜資源。這段頻譜與目前通常使用的5.8GHz頻段相比，帶寬有了很大的提高，數據的傳輸速率也會相應的得到成倍的提升。近年來，低成本的硅芯片和CMOS芯片也被證明能夠支持60GHz技術，并且已有相關產品的發布。

除了高帶寬，高速率和低成本外，60GHz還有其他優點以適用于無線個域網通信。60GHz信號具有高衰減性，抗干擾性能好，通信性能穩定，非常適合短距離通信。由于波長在5mm左右，天線單元的尺寸很小，可以方便地把多個天線集成在收發器的芯片上，這樣就可以利用智能天線技術產生更窄的波束寬度，從而達到高的鏈路預算，形成信號的定向傳輸。

空間復用技術允許多條鏈路在同一信道下，同時進行傳輸。60GHz信號的高衰減性和定向傳輸特性相比于傳統的全向傳輸，能夠提供更大的空間復用增益，從而極大地提高系統的吞吐量和傳輸效率。

毫米波無線通信系統模型如圖1所示，設備通過多天線技術，可以形成多個發送扇區，每個發送扇區在不同的方向上具有不同的天線增益。

IEEE802.11ad標準草案中信道接入在多個BI（Beacon?Interval，信標間隔）里進行。每個BI又分為多個接入期，一個BI主要包含BTI（Beacon?Transmission?Interval，信標傳輸間隔），A-BFT（Association?Beamforming?Training，協作波束形成訓練），AT（Announcement?Time?Period，通告時間）和DTT（Data?Transfer?Time，數據傳輸時間）。其中，DTT由若干個CBAP（Contention-based?Access?Periods，基于競爭的接入期）和SP（Service?Periods，服務期）組成，在DTT內設備間進行數據幀的傳輸。

在空間復用之前，設備對之間需要進行波束形成訓練，使設備在后續通信中使用最佳扇區進行通信，以獲得鏈路的最大增益提高通信質量。在定向發送，全向接收的波束形成中，波束形成主要經過發送扇區掃描以確定設備的最佳發送扇區。發送設備依次使用不同的扇區發送波束訓練序列，接收設備以全向天線模式接收信號，并把接收到的最大信號所對應的發送扇區號反饋給發送設備。

在SP內通信的設備對使用波束形成得到的最佳扇區來進行通信，同時設備在SP內的傳輸需要PCP/AP（PBSS?Control?Point/Access?Point，個人基礎服務集控制點/訪問點，）來調度，如果有多對鏈路請求SP，PCP/AP要求設備執行對頻譜以及無線資源的測量，并報告結果，以評估在當前干擾情況下是否可以進行空間復用。在此，已分配的服務時間記為SP_e，將與SP_e進行空間共享測量評估的服務時間為候選服務時間，記為SP_c。可以有多個SP_e和SP_c。PCP/AP在SP的源設備和目的設備完成波束形成訓練之后指示并在SP內分配時隙供設備進行測量。圖2為設備之間干擾測量的示意圖。

首先，SP_e中的兩個設備依次使用波束形成的最佳發送波束進行發送，SP_c中的設備偵聽，將干擾結果反饋給PCP/AP，同理，SP_c中的設備進行發送，SP_e中的設備偵聽，并把干擾結果反饋給PCP/AP，PCP/AP根據信道質量評估信息和反饋信息，來決定是否允許鏈路進行空間復用。