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一種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法

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一種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,首先定義信息收集機(jī)制和評(píng)估準(zhǔn)則,然后執(zhí)行如下步驟:步驟1,將波束成形過(guò)程中收發(fā)端的波束索引對(duì)反饋給PCP/AP,形成波束索引對(duì)信息表BFT;步驟2,將波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT;步驟3.執(zhí)行空間復(fù)用調(diào)度算法,生成最優(yōu)的鏈路調(diào)度方法;步驟4.PCP/AP將生成方案通過(guò)BTI發(fā)送給各STA,STA在下一個(gè)SP期間執(zhí)行。本發(fā)明減少鏈路與鏈路之間信號(hào)干擾的探測(cè)時(shí)間,設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易判有效的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,提出可行快速有效的調(diào)度方案,能有效提高空間復(fù)用增益,從而提高整個(gè)毫米波系統(tǒng)的吞吐量。
【專利說(shuō)明】
-種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種毫米波波束成形過(guò)程中收發(fā)波束索引對(duì)的空間復(fù)用方法,屬于無(wú) 線通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 毫米波(mmWave)通信技術(shù)一直是學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、標(biāo)準(zhǔn)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)選題。近 幾年,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)考慮授權(quán)LMDS頻段(27.5GHZ-28.35GHz、29 . IGHZ- 29.25細(xì)z、31細(xì)Z-31.3細(xì)z)、32GHz頻段、39GHz頻段、37GHz-41GHz頻段和60細(xì)z頻段用于未 來(lái)的56服務(wù),6-8曰11(1(706化-806化)可提供連續(xù)帶寬(1-26化),滿足56技術(shù)中10化^/3峰值 速率和lOOMbit/s-lGbit/s小區(qū)邊緣速率的要求,成為5G技術(shù)背后具有"行業(yè)吸引力"的活 力技術(shù)之一。各大標(biāo)準(zhǔn)組織不斷推出對(duì)毫米波無(wú)線通信技術(shù)的草案及標(biāo)準(zhǔn)如 IE邸802.15.3c,IE邸802.1 Iad ,ECMA-387,W及中國(guó) W45G頻段為主導(dǎo)的IE邸802.1 Ia j標(biāo) 準(zhǔn)。
[0003] 盡管毫米波能夠支持Gbps級(jí)超高速數(shù)據(jù)傳輸,但是毫米波頻段傳輸損耗大,傳輸 范圍有限的,僅適用于高速短程通信,例如高清電視或者大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)同步。由于毫米波的 波長(zhǎng)小,許多小天線可W組裝和排列在一個(gè)小忍片上,波束成形、定向傳輸是克服衰減的重 要研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
[0004] 由于定向偵聽(tīng)和傳播,在波束范圍外的設(shè)備接收到的信號(hào)強(qiáng)度通常就很小,運(yùn)樣 就減少鄰近鏈路傳播之間的干擾,利用運(yùn)一特性,可W顯著增強(qiáng)空間復(fù)用,即可W安排相互 干擾小的鏈路在同一時(shí)間、同一信道上并發(fā)傳輸,從而提高網(wǎng)絡(luò)的容量。
[0005] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)一
[0006] 在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中,規(guī)定了進(jìn)行空間復(fù)用的DEV在進(jìn)行空間復(fù)用之前,需要隨機(jī)選擇 服務(wù)期(SP)中的鏈路源DEV和目的DEV在對(duì)應(yīng)服務(wù)期中進(jìn)行空間復(fù)用測(cè)量,再將測(cè)量結(jié)果反 饋給PCP/AP,PCP/AP根據(jù)反饋的測(cè)量結(jié)果來(lái)決定運(yùn)些鏈路能否進(jìn)行復(fù)用。運(yùn)種盲選擇過(guò)程 的效率很低,在運(yùn)種方案中一個(gè)服務(wù)期內(nèi)最多有兩條鏈路進(jìn)行復(fù)用,降低了空間復(fù)用的效 率,而且在測(cè)量的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生額外的信令開(kāi)銷,降低整個(gè)系統(tǒng)的通信效率。同時(shí),現(xiàn)有 的標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有具體的空間復(fù)用評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),具體的準(zhǔn)則根據(jù)具體的應(yīng)用來(lái)定。
[0007] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)二
[000引CN103199906A公開(kāi)了一種毫米波高速通信系統(tǒng)波束扇區(qū)偵聽(tīng)的空間復(fù)用方法,當(dāng) 參與波束形成的設(shè)備發(fā)送訓(xùn)練序列時(shí),其他設(shè)備W全向天線模式偵聽(tīng)信號(hào),并根據(jù)對(duì)發(fā)送 設(shè)備每個(gè)扇區(qū)的偵聽(tīng)結(jié)果建立一個(gè)表:設(shè)備在請(qǐng)求SP時(shí),把各自的波束形成得到的最佳發(fā) 送扇區(qū)W及本地的扇區(qū)偵聽(tīng)表報(bào)告給PCP/AP。將運(yùn)些信息存儲(chǔ)起來(lái),運(yùn)樣PCP/AP具有所有 需要在SP中通信的設(shè)備的扇區(qū)偵聽(tīng)表,可W在不指示設(shè)備進(jìn)行空間復(fù)用測(cè)量的情況下,獲 得鏈路間的干擾情況,從而有效的選擇鏈路進(jìn)行空間復(fù)用。然而,該方法也存在著一些不 足:(1)其他設(shè)備接收端需要全向接收信號(hào),當(dāng)采用定向天線時(shí),將會(huì)造成干擾信號(hào)的判定 不準(zhǔn)確。(2)設(shè)備需要在信號(hào)傳輸期傳輸前需要將所有設(shè)備作為一次源設(shè)備檢測(cè)并掃描每 個(gè)扇區(qū)記錄扇區(qū)偵聽(tīng)表,運(yùn)就需要花費(fèi)額外的時(shí)間。
[0009] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)=
[0010] CN104184504A公開(kāi)了一種毫米波通信空間復(fù)用傳輸方法及毫米波通信設(shè)備,包 括:毫米波通信設(shè)備發(fā)起與目標(biāo)設(shè)備的高速數(shù)據(jù)通信,通過(guò)低頻段通信模塊向目標(biāo)設(shè)備發(fā) 送波束成形請(qǐng)求,如通過(guò)所述低頻段通信模塊接收到所述目標(biāo)設(shè)備發(fā)送的確認(rèn)響應(yīng),并獲 知存在非目標(biāo)設(shè)備正在進(jìn)行與毫米波通信設(shè)備發(fā)起的高速數(shù)據(jù)通信同頻段的高速數(shù)據(jù)通 信,則配置一低于默認(rèn)功率的發(fā)射功率進(jìn)行波束掃描。此發(fā)明使用低頻段通信模塊為波束 成形提供控制信令連接和波束掃描初始化信息,通過(guò)低頻段通信模塊的支持,可W方便地 完成波束成形并進(jìn)行定向性傳輸,并降低對(duì)現(xiàn)有傳輸鏈路的干擾,從而實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用傳輸。 該專利申請(qǐng)中僅側(cè)重于硬件方面,有效減少了效率的花費(fèi),對(duì)于在資源分配中提高空間復(fù) 用的增益沒(méi)有設(shè)及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與不足,本發(fā)明提供面向毫米波個(gè)域網(wǎng)的 基于波束成形收發(fā)波束對(duì)的空間復(fù)用的方法,一種不依賴于具體硬件,定義明確的空間復(fù) 用信息收集機(jī)制和評(píng)判準(zhǔn)則,并提出一種快速的調(diào)度方案,最大化地提高空間復(fù)用的增益。
[0012] 技術(shù)方案:一種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,首先,由于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi) 有具體的空間復(fù)用信息收集機(jī)制和評(píng)判準(zhǔn)則,現(xiàn)在定義信息收集機(jī)制如下:由于影響毫米 波通信的主要因素多徑和傳播損耗都取決于終端所處的位置,因此,重復(fù)利用相同位置的 已有的波束索引對(duì),可W減少大量重復(fù)計(jì)算的時(shí)間。鏈路在進(jìn)行波束成形時(shí)記錄下波束索 引對(duì)與鏈路終端位置、信干噪比等信息一起上報(bào)給PCP/AP的中屯、站點(diǎn),中屯、站點(diǎn)將運(yùn)些信 息收集W后,W位置信息為索引建立一個(gè)波束成形適配信息表。通過(guò)記憶歷史波束成形適 配信息,根據(jù)位置信息在需要的時(shí)候直接調(diào)用。當(dāng)需要進(jìn)行空間復(fù)用時(shí),首先捜索波束成形 適配信息表,根據(jù)地理位置信息判斷該位置是否存在已經(jīng)完成的波束索引對(duì),如果存在,貝U 直接調(diào)用收集到的結(jié)果,然后根據(jù)評(píng)判準(zhǔn)則判定鏈路是否能夠空間復(fù)用;如果不存在或者 無(wú)法正確獲取適配信息表中的信息,則首先需要完成波束成形,然后將波束成形的信息上 報(bào)存入中屯、模塊,存入表中。
[OOU]評(píng)估準(zhǔn)則定義如下:假設(shè)鏈路k的發(fā)射端和接收端分別為巧日j,記為Rk = ri- J,鏈路 1的發(fā)射端和接收端分別為U和V,記為Rl = 。定義參數(shù)A 1來(lái)表示U一V,U一 j鏈路的發(fā)射 索引號(hào)差值,定義參數(shù)A 2來(lái)表示j的接收索引號(hào)差值。A定義為A 1與A 2的較大 值。具體A 1的表達(dá)式如公式(1)所示,A 2的表達(dá)式如公式(2)所示,A的表達(dá)式如公式(3) 所示。其中,M表示波束總數(shù),p(i,j)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用 的最佳發(fā)送波束索引號(hào),q(i,j)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用的最 佳接收波束索引號(hào)。
[0014] Ai= A〇-.j,v=min( | |p(u,v)-p(u, j) | | ,M-| |p(u,v)-p(u, j) | | ) (I)
[001 引 A2= Ai,的=min( I |q(i, j)-q(u, j)||,M-| |q(i, j)-q(u, j)|| ) (2)
[0016] A (化,Ri)=max( Al, A2) (3)
[0017] 鏈路I對(duì)鏈路k存在干擾,即鏈路k的接收端能接收到鏈路I的發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)。 具體來(lái)說(shuō)就是同時(shí)滿足:(l)j在U的發(fā)射范圍內(nèi),U^v, 鏈路的發(fā)射索引號(hào)差值A(chǔ)l為0。 (2)u在j的接收范圍內(nèi),鏈路的接收索引號(hào)差值A(chǔ)2為0。若同時(shí)滿足上述條件,貝U 存在干擾。即若A = 0,則鏈路1對(duì)鏈路k存在干擾,不能共存,否則能共存。
[0018] 接下來(lái)確定毫米波定線天線空間復(fù)用的方法,包括如下步驟:
[0019] 步驟1,將波束成形過(guò)程中收發(fā)端的波束對(duì)反饋給PCP/AP,形成波束索引對(duì)信息表 BFT,表的大小為(node*node),node表示W(wǎng)PAN系統(tǒng)中的總設(shè)備數(shù)。BFT(i,j) = (p,q),表示i 作為發(fā)射端,j作為接收端組成的鏈路發(fā)射端i的發(fā)射索引號(hào)為P,接收端j的接收索引號(hào)為 Qd
[0020] 步驟2,將波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT。表的大小為化*K),K 表示W(wǎng)PAN系統(tǒng)中的總鏈路數(shù)。LDT化,I),表示鏈路I對(duì)鏈路k的干擾差值。LDT的表達(dá)式如公 式(4)所示。
[0021]
(4)
[0022] 波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT的具體方法為:首先令LDT化,k) = 0,k=l,2, . . .,K,接著鏈路k=l開(kāi)始,計(jì)算鏈路k與其他所有鏈路的LDT(k,l),l = l, 2, . . .k-l,k+l,. . .K值,存入LDT,依次增加k,直至化達(dá)到鏈路總數(shù)K為止,返回鏈路波束差值 表 LDTo
[0023] 步驟3.執(zhí)行空間復(fù)用調(diào)度算法,快速生成鏈路調(diào)度方法。
[0024] 假設(shè)PCP/AP已在信標(biāo)間隔的DTI中分配T個(gè)服務(wù)期SP,記為S={St|l《t《T}鏈路 總數(shù)為K,第t個(gè)服務(wù)期中安排的鏈路集為O (t),首先令O (t)的鏈路集均為空,接著從第一 個(gè)服務(wù)期開(kāi)始,從
申隨機(jī)選擇一條鏈路i,存入(6(1)的集合中,選擇LDT第i行中 最大的A值,對(duì)應(yīng)為第j列,如果A大于0,判斷鏈路j與O (1)中鏈路能否共存,如果能共存, 則把鏈路j存入O (1)中,令LDT( i,j) =0,否則直接令LDT( i,j) =0,如此循環(huán),直到A等于0 為止,服務(wù)期加1重復(fù)同樣操作,直到最后一個(gè)服務(wù)期為止。
[00巧]步驟4. PCP/AP將生成方案通過(guò)BTI發(fā)送給各STA,STA在下一個(gè)SP期間執(zhí)行。
[0026] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)方法相比,本發(fā)明提出的基于波束成形收發(fā)波束索引對(duì)的 空間復(fù)用辦法,減少鏈路與鏈路之間信號(hào)干擾的探測(cè)時(shí)間,設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易判有效的評(píng)價(jià)準(zhǔn) 貝1J,提出可行快速有效的調(diào)度方案,能有效提高空間復(fù)用增益,從而提高整個(gè)毫米波系統(tǒng)的 吞吐量。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為一個(gè)典型60G化個(gè)域網(wǎng)的示意圖;
[002引圖2為上報(bào)PCP/AP的信令圖;
[0029] 圖3為根據(jù)地理位置判斷的信令圖;
[0030] 圖4為無(wú)法根據(jù)地理位置判斷的信令圖;
[0031 ]圖5為WPAN鏈路共存場(chǎng)景圖;
[0032] 圖6為本發(fā)明的空間復(fù)用流程圖;
[0033] 圖7為鏈路波束差值表確定流程圖;
[0034] 圖8為鏈路調(diào)度流程圖;
[0035] 圖9為設(shè)備通信的鏈路波束差值表LDT;
[0036] 圖10為鏈路調(diào)度的可行調(diào)度方案圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡明本發(fā)明,應(yīng)理解運(yùn)些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià) 形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0038] 首先,由于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有具體的空間復(fù)用信息收集機(jī)制和評(píng)判準(zhǔn)則,現(xiàn)在 定義信息收集機(jī)制如下:由于影響毫米波通信的主要因素多徑和傳播損耗都取決于終端所 處的位置,因此,重復(fù)利用相同位置的已有的波束索引對(duì),可W減少大量重復(fù)計(jì)算的時(shí)間。 鏈路在進(jìn)行波束成形時(shí)記錄下波束索引對(duì)與鏈路終端位置、信干噪比等信息一起上報(bào)給 PCP/AP的中屯、站點(diǎn),中屯、站點(diǎn)將運(yùn)些信息收集W后,W位置信息為索引建立一個(gè)波束成形 適配信息表。通過(guò)記憶歷史波束成形適配信息,根據(jù)位置信息在需要的時(shí)候直接調(diào)用。當(dāng)需 要進(jìn)行空間復(fù)用時(shí),首先捜索波束成形適配信息表,根據(jù)地理位置信息判斷該位置是否存 在已經(jīng)完成的波束索引對(duì),如果存在,則直接調(diào)用收集到的結(jié)果,然后根據(jù)評(píng)判準(zhǔn)則判定鏈 路是否能夠空間復(fù)用;如果不存在或者無(wú)法正確獲取適配信息表中的信息,則首先需要完 成波束成形,然后將波束成形的信息上報(bào)存入中屯、模塊,存入表中。
[0039] 評(píng)估準(zhǔn)則定義如下:假設(shè)鏈路k的發(fā)射端和接收端分別為i和j,記為化= 鏈路 1的發(fā)射端和接收端分別為U和V,記為Rl = 。定義參數(shù)A 1來(lái)表示U一V,U一 j鏈路的發(fā)射 索引號(hào)差值,定義參數(shù)A 2來(lái)表示j的接收索引號(hào)差值。A定義為A 1與A 2的較大 值。具體A 1的表達(dá)式如公式(1)所示,A 2的表達(dá)式如公式(2)所示,A的表達(dá)式如公式(3) 所示。其中,M表示波束總數(shù),p(i,j)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用 的最佳發(fā)送波束索引號(hào),q(i,j)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用的最 佳接收波束索引號(hào)。
[0040] Ai= A〇-.j,v=min( | |p(u,v)-p(u, j) | | ,M-| |p(u,v)-p(u, j) | | ) (I)
[0041] A2= Ai,〇_^j=min( I |q(i, j)-q(u, j) I I,M-| |q(i, j)-q(u, j) I I ) (2)
[0042] A (Rk,Ri)=max( Al, A2) (3)鏈路I對(duì)鏈路k存在干擾,即鏈路k的接收端能接收 到鏈路1的發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)就是同時(shí)滿足:(l)j在U的發(fā)射范圍內(nèi),U^v, 鏈路的發(fā)射索引號(hào)差值A(chǔ)l為0。(2)11在j的接收范圍內(nèi),鏈路的接收索引號(hào)差值 A 2為0。若同時(shí)滿足上述條件,則存在干擾。即若A =0,則鏈路1對(duì)鏈路k存在干擾,不能共 存,否則能共存。
[0043] 如圖1所示的是典型的60GHz無(wú)線個(gè)域網(wǎng),WPAN中一共有N個(gè)STA,選擇其中一個(gè)STA 為PCP/AP,負(fù)責(zé)為全網(wǎng)提供時(shí)隙同步W及為STA分配SP等服務(wù)。其他STA都均勻分布在WPAN 中,兩兩STA組成一個(gè)鏈路進(jìn)行通信。在本場(chǎng)景中,包含一個(gè)作為協(xié)調(diào)器的主控設(shè)備和4條請(qǐng) 求傳輸?shù)逆溌?。每個(gè)STA均采用定向天線中最常見(jiàn)的錐形天線模型,該天線模型包含波束寬 度為0mi的主瓣和36〇-0mi的旁瓣,并且其主瓣增益和旁瓣增益分別為兩個(gè)不同的常數(shù)值,可 W表示為公式(5)。每個(gè)STA有M(M=S)個(gè)波束,則每個(gè)波束覆蓋的角度范圍為0seE = 36O/M。
[0044]
(5)
[0045] 其中0( W度為單位)為[0° ,180° ]之間任意角度,Tl為天線福射效率。
[0046] 如圖2所示鏈路在進(jìn)行波束成形時(shí)記錄下波束索引對(duì)與鏈路終端位置、信干噪比 等信息一起上報(bào)給PCP/AP的中屯、站點(diǎn),中屯、站點(diǎn)將運(yùn)些信息收集W后,W位置信息為索引 建立一個(gè)波束成形適配信息表。通過(guò)記憶歷史波束成形適配信息,根據(jù)位置信息在需要的 時(shí)候直接調(diào)用。當(dāng)需要進(jìn)行空間復(fù)用時(shí),首先捜索波束成形適配信息表,根據(jù)地理位置信息 判斷該位置是否存在已經(jīng)完成的波束索引對(duì),如圖3如果存在,則直接調(diào)用收集到的結(jié)果, 然后根據(jù)評(píng)判準(zhǔn)則判定鏈路是否能夠空間復(fù)用;如圖4如果不存在或者無(wú)法正確獲取適配 信息表中的信息,則首先需要完成波束成形,然后將波束成形的信息上報(bào)存入中屯、模塊,存 入表中。
[0047] 如圖5所示為鏈路共存場(chǎng)景圖。為了更好地理解鏈路共存?zhèn)鬏數(shù)呐袛鄿?zhǔn)則,W圖5 為例,由圖可W看出,A和B組成的鏈路進(jìn)行通信時(shí)使用的波束索引對(duì)為(2,6),C和D組成的 鏈路進(jìn)行通信時(shí)使用的波束索引對(duì)為(3,7),C和B組成的鏈路進(jìn)行通信時(shí)使用的波束索引 對(duì)為(3,6),發(fā)射波束與CD鏈路發(fā)射波束相同,對(duì)應(yīng)的A 1 = 0,接收波束與AB鏈路接收波束 相同,對(duì)應(yīng)的A 2 = 0,所W得到對(duì)應(yīng)的A =0,說(shuō)明CD鏈路對(duì)AB鏈路存在干擾。E和F組成的鏈 路進(jìn)行通信時(shí)使用的波束索引對(duì)為(5,8),而E和B進(jìn)行通信時(shí)使用的波束索引對(duì)為(3,7), 對(duì)應(yīng)的A 1 = 2,對(duì)應(yīng)的A 2 = 1,所W A = 2〉0,說(shuō)明EF鏈路對(duì)AB鏈路不存在干擾,能夠共存。 W上步驟可W更直觀的理解為,只要干擾鏈路發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)不在對(duì)方鏈路的接收范圍 內(nèi),那么運(yùn)兩條鏈路就能夠進(jìn)行鏈路共存?zhèn)鬏敗?br>[004引利用如圖6所示的超高速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)空間復(fù)用方法,包括如下步驟:
[0049] 步驟1,將波束成形過(guò)程中收發(fā)端的波束索引對(duì)反饋給PCP/AP,形成波束索引對(duì)信 息表BFT。
[0050] 步驟2,將波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT。
[0051] LDT的表達(dá)式如公式(4)所示。
[00對(duì)
抖)
[0053]波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT的具體方法流程圖如圖7所示, 具體方法如算法1所示,首先令LDT化,k) = 0,k = 1,2,3,4,接著鏈路k = 1開(kāi)始,計(jì)算鏈路k與 其他所有鏈路的LDT(k,1),1 = 1,. . . k-1,k+1,. . . 4值,存入LDT,依次增加k,直到k達(dá)到鏈路 總數(shù)K為止,返回鏈路波束差值表LDT,本場(chǎng)景中LDT的圖如圖9所示。
[0化4]
[0055]步驟3.執(zhí)行空間復(fù)用調(diào)度算法,生成最優(yōu)的鏈路調(diào)度方法,具體方法流程圖如圖8 所示,具體方法如算法2所示。假設(shè)PCP/AP已在信標(biāo)間隔的DTI中分配T個(gè)服務(wù)期SP,記為S = IStI 鏈路總數(shù)為K,第t個(gè)服務(wù)期中安排的鏈路集為O (t),首先令O (t)的鏈路集 均為空,接著從第一個(gè)服務(wù)期開(kāi)始,從
中隨機(jī)選擇一條鏈路i,對(duì)應(yīng)為鏈路CD,存 入O (1)的集合中,選擇LDT第i行中最大值,對(duì)應(yīng)為第j列,為鏈路AB,令S = LDT( i,j),如果5 大于0,判斷鏈路AB與O (1)中鏈路能否共存,如果能共存,則把鏈路AB存入O (1)中,令LDT (1,如=〇,否則直接令〇^'(1^)=0,繼續(xù)選擇0)1'第1行中最大值,如此循環(huán),直至1]5等于〇為 止,接著服務(wù)期值加1重復(fù)同樣操作,直到最后一個(gè)服務(wù)期為止,生成可行的鏈路調(diào)度方案, 在此場(chǎng)景中調(diào)度的鏈路方案為圖10所示。
[0化6]
[0化7]
[0化引步驟4. PCP/AP將生成方案通過(guò)BTI發(fā)送給各STA,STA在下一個(gè)SP期間執(zhí)行。
[0059] 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和欲保護(hù)點(diǎn)
[0060] 基于波束索引對(duì)的毫米波定向天線空間復(fù)用的方法,其特征在于綜合考慮波束成 形時(shí)的波束索引對(duì),將其反饋給PCP/AP,快速有效生成鏈路共存方案,提高空間復(fù)用的增 益。具體方案機(jī)制包含:
[0061 ] 1.設(shè)計(jì)鏈路通信時(shí)信息收集機(jī)制;
[0062] 2.設(shè)計(jì)鏈路通信時(shí)空間能否復(fù)用的評(píng)判準(zhǔn)則;
[0063] 3.鏈路之間干擾的信息收集;
[0064] 4.鏈路通信時(shí)空間復(fù)用的調(diào)度方法;
[0065] 本技術(shù)方案可W應(yīng)用與形同802.15.3c或802. Ilad等的集中式分布毫米波無(wú)線個(gè) 域網(wǎng)平臺(tái)上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,由于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有具 體的空間復(fù)用信息收集機(jī)制和評(píng)判準(zhǔn)則,首先定義信息收集機(jī)制和評(píng)估準(zhǔn)則,然后執(zhí)行如 下步驟: 步驟1,將波束成形過(guò)程中收發(fā)端的波束索引對(duì)反饋給PCP/AP,形成波束索引對(duì)信息表 BFT; 步驟2,將波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT; 步驟3.執(zhí)行空間復(fù)用調(diào)度算法,生成最優(yōu)的鏈路調(diào)度方法; 步驟4.PCP/AP將生成方案通過(guò)Β??發(fā)送給各STA,STA在下一個(gè)SP期間執(zhí)行。2. 如權(quán)利要求1所述的毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,定義信息收集 機(jī)制如下:由于影響毫米波通信的主要因素多徑和傳播損耗都取決于終端所處的位置,因 此,重復(fù)利用相同位置的已有的波束索引對(duì),可W減少大量重復(fù)計(jì)算的時(shí)間;鏈路在進(jìn)行波 束成形時(shí)記錄下波束索引對(duì)與鏈路終端位置、信干噪比信息一起上報(bào)給PCP/AP的中屯、站 點(diǎn),中屯、站點(diǎn)將運(yùn)些信息收集W后,W位置信息為索引建立一個(gè)波束成形適配信息表;通過(guò) 記憶歷史波束成形適配信息,根據(jù)位置信息在需要的時(shí)候直接調(diào)用;當(dāng)需要進(jìn)行空間復(fù)用 時(shí),首先捜索波束成形適配信息表,根據(jù)地理位置信息判斷該位置是否存在已經(jīng)完成的波 束索引對(duì),如果存在,則直接調(diào)用收集到的結(jié)果,然后根據(jù)評(píng)判準(zhǔn)則判定鏈路是否能夠空間 復(fù)用;如果不存在或者無(wú)法正確獲取適配信息表中的信息,則首先需要完成波束成形,然后 將波束成形的信息上報(bào)存入中屯、模塊,存入表中。3. 如權(quán)利要求1所述的毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,評(píng)估準(zhǔn)則定義 如下:假設(shè)鏈路k的發(fā)射端和接收端分別為i和j,記為化= 鏈路1的發(fā)射端和接收端分 別為U和V,記為Ri = r^v;定義參數(shù)Δ1來(lái)表示u^v,u^j鏈路的發(fā)射索引號(hào)差值,定義參數(shù) Δ 2來(lái)表示j,u^ j的接收索引號(hào)差值。A定義為Δ 1與A 2的較大值。具體Δ 1的表達(dá)式如 公式(1)所示,Δ 2的表達(dá)式如公式(2)所示,Δ的表達(dá)式如公式(3)所示;其中,Μ表示波束總 數(shù),P(iJ)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用的最佳發(fā)送波束索引號(hào),q (i,j)表示發(fā)射端i與接收端j組成的鏈路的進(jìn)行通信時(shí)使用的最佳接收波束索引號(hào); A 1= Au-^j,v=min( | |p(u,v)-p(u, j) | | ,M-| |p(u,v)-p(u, j) | |) (1) A2= Ai,u-.j=min( | | q( i , j)-q(u, j) | | ,M-| | q( i , j)-q(u, j) | | ) (2) A (化,Ri) =max( Δ 1, Δ 2) (3) 鏈路1對(duì)鏈路k存在干擾,即鏈路k的接收端能接收到鏈路1的發(fā)射端發(fā)出的信號(hào);具體 來(lái)說(shuō)就是同時(shí)滿足:(l)j在U的發(fā)射范圍內(nèi),u^v,u^j鏈路的發(fā)射索引號(hào)差值A(chǔ)1為〇;(2)u 在j的接收范圍內(nèi),鏈路的接收索引號(hào)差值Δ 2為0。若同時(shí)滿足上述條件,則存在 干擾;即若A =0,則鏈路1對(duì)鏈路k存在干擾,不能共存,否則能共存。4. 如權(quán)利要求1所述的毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,步驟1中,將波 束成形過(guò)程中收發(fā)端的波束對(duì)反饋給PCP/AP,形成波束索引對(duì)信息表BFT,表的大小為 (node*node),node表示W(wǎng)PAN系統(tǒng)中的總設(shè)備數(shù);BFT( i,j) = (P,q),表示i作為發(fā)射端,j作 為接收端組成的鏈路發(fā)射端i的發(fā)射索引號(hào)為P,接收端j的接收索引號(hào)為q。5. 如權(quán)利要求1所述的毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,步驟2中,將波 束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT;表的大小為化體),K表示W(wǎng)PAN系統(tǒng)中的總 鏈路數(shù);LDT化,1),表示鏈路1對(duì)鏈路k的干擾差值;LDT的表達(dá)式如公式(4)所示:波束索引對(duì)信息表BFT轉(zhuǎn)化為鏈路波束差值表LDT的具體方法為:首先令LDT化,k) = ο, k=l,2,. . .,Κ,接著鏈路k=l開(kāi)始,計(jì)算鏈路k與其他所有鏈路的LDTA,l),l = l,2,...k- 1,k+l,. . .Κ值,存入LDT,依次增加 k,直到k達(dá)到鏈路總數(shù)Κ為止,返回鏈路波束差值表LDT。6.如權(quán)利要求1所述的毫米波系統(tǒng)定向天線空間復(fù)用方法,其特征在于,步驟3中.執(zhí)行 空間復(fù)用調(diào)度算法,快速生成鏈路調(diào)度方法; 假設(shè)PCP/AP已在信標(biāo)間隔的DTI中分配T個(gè)服務(wù)期SP,記為S={St|l《t《T}鏈路總數(shù)為 K,第t個(gè)服務(wù)期中安排的鏈路集為〇(t),首先令〇(t)的鏈路集均為空,接著從第一個(gè)服務(wù) 期開(kāi)始,W中隨機(jī)選擇一條鏈路i,存入Φ(1)的集合中,選擇LDT第i行中最大的 A值,對(duì)應(yīng)為第j列,如果Δ大于0,判斷鏈路j與Φ (1)中鏈路能否共存,如果能共存,則把鏈 路j存入Φ (1)中,令LDT(i,j) = 0,否則直接令LDT(i,j) = 0,如此循環(huán),直到Δ等于0為止, 服務(wù)期加1重復(fù)同樣操作,直到最后一個(gè)服務(wù)期為止。
【文檔編號(hào)】H04B7/04GK105978614SQ201610489723
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】徐平平, 王濰濰, 徐成, 徐一成
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
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