60GHz毫米波通信的接入方案研究

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随着科技的发展,万物互联时代到来。现如今的通信频带已越发拥挤,60GHz频段的巨大带宽,能够实现超高数据传输速率都使得毫米波通信成为研究的热点。但是其巨大的潜在价值也伴随着应用上的难点:严重的路径损耗、较小的覆盖范围、较高的设备成本等。为了提升毫米波通信的距离,波束成形技术的应用得到了广泛的认可。本文针对毫米波通信的接入时延和链路稳定性两个点深入探究,提出了自己的看法和方案。因为毫米波通信的初始接入是提升用户体验关键的点,文章首先对IEEE 802.11ad和IEEE 802.15.3c标准下的波束训练方案进行描述,并对比分析了各个方案的适用场景、性能和侧重点。之后以IEEE 802.11ad的接入方案为基础,详细介绍了混合接入方案。方案中的波束训练建立在将STA(Stations,站点)分组思想之上,针对不同的STA选择合适的波束训练方案,将不同设备之间在接入方面的侧重点分离开来,在保证接入的情况下选择与自身侧重点相同的波束训练方案。由于迭代式波束训练方案的使用,在一定程度上可以减少接入耗时,对距离AP(Access Point,接入点)较近,可以使用迭代式波束训练方法的STA有着较大的体验提升,同时也降低了整体接入的耗时,提升了初始接入的效率。之后在混合接入方案的基础上提出了动态混合接入方案,并设计了基于OpenFlow的软件定义网络为方案的实现提供相关拓扑信息,最后对比三种方案的性能,验证了所提出方案的优势。针对因阻挡导致链路中断的问题,沿用基于OpenFlow协议的软件定义网络为网络架构,通过控制器的调度,使得STA在当前链路中断之后可以与备选链路相链接,继续处理未完成的业务。使用泊松过程模拟STA的分布,使用硬核点过程模拟AP的分布,在空间上分布上对多链接的可行性做了最直观的展示。最后对于多链接的性能分析,本文借助开放Jackson网络模型,业务在节点间的转移看作为STA的可用链路切换,通过对单链接、双链接、三链接总体业务处理时间的对比,验证了双链接的性能和可行性。同时发现三链接的性能和单链接相似,并没有性能上的提升,反而增加了网络复杂度,导致耗时的增加。
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