【摘 要】
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无线数据流量的爆炸式增长导致低频段的频谱资源所剩无几,而未来诸如全息通信、车载互联网等新型应用要求更高的数据传输速率以及更低的时延,现有的毫米波无线通信系统几乎不可能支持太比特级别的链路。太赫兹通信系统采用太赫兹波作为载波,可以提供更大的带宽来满足未来人们对速率、时延以及容量等方面的需求。本文以现有的太赫兹无线网络定向MAC协议为基础,详细介绍了太赫兹通信技术的研究背景、太赫兹标准化进程以及太赫兹
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无线数据流量的爆炸式增长导致低频段的频谱资源所剩无几,而未来诸如全息通信、车载互联网等新型应用要求更高的数据传输速率以及更低的时延,现有的毫米波无线通信系统几乎不可能支持太比特级别的链路。太赫兹通信系统采用太赫兹波作为载波,可以提供更大的带宽来满足未来人们对速率、时延以及容量等方面的需求。本文以现有的太赫兹无线网络定向MAC协议为基础,详细介绍了太赫兹通信技术的研究背景、太赫兹标准化进程以及太赫兹无线局域网定向MAC协议的研究现状,接着介绍了太赫兹波的特点、太赫兹通信在未来的典型应用场景。在此基础上,详细分析了现有太赫兹定向MAC协议中存在的问题,并提出了两种新的改进MAC协议,即高效高时隙利用率的太赫兹无线局域网MAC协议（High Efficient and high Time slot Utilization MAC Protocol for Wireless Local Area Network,HETU-MAC）和公平低时延的太赫兹无线局域网MAC协议（Terahertz Fair Low Latency MAC Protocol for Wireless Local Area Network,TFLL-MAC）,改善了太赫兹无线网络的性能。论文主要工作包含以下三个方面:1.针对现有的太赫兹无线网络定向MAC协议中存在的Beacon时段主动波束赋形过程控制开销大、时间长的问题,提出了HETU-MAC协议。HETU-MAC通过双Beacon帧精简机制、基本时隙压缩机制以及自适应填充DEV信息机制,在不影响Beacon时段功能的前提下,在每一个扇区大量使用短Beacon帧,只有每一个扇区发送的最后一个Beacon帧使用完整的Beacon帧,从而减小了控制开销,提高了时隙利用率。2.针对现有的太赫兹无线网络定向MAC协议中存在的时隙分配不公平以及数据传输阶段存在重复波束赋形过程的问题,提出了TFLL-MAC协议。TFLL-MAC通过基于历史信息的时隙分配机制、CTA合并机制以及反向数据帧确认机制,使得时隙分配更加合理,并且减少了同一个超帧内重复的波束赋形过程,相同超帧时间内有更多的时隙可以用于数据传输。从而降低了平均数据时延、提高了网络吞吐量。3.对全文进行总结,并且指明了太赫兹无线局域网MAC协议的进一步研究方向。
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