60GHz毫米波WLAN鏈路維護及定向CCA機制研究.pdf

1、隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，2.4GHz、5GHz頻段已不能滿足高速率無線傳輸對頻譜資源的需求，60GHz毫米波頻段WLAN關(guān)鍵技術(shù)成為未來5G通信的研究熱點之一。與2.4GHz、5GHz頻段相比，60GHz頻段具有更寬的信道和更高的傳輸速率，但同時也帶來了路徑損耗大和穿透性差的問題，具有傳輸距離短、定向傳輸?shù)奶攸c。由于60GHz毫米波鏈路傳輸?shù)姆较蛐裕沟萌騻鬏斚码[藏終端和暴露終端問題面臨新的挑戰(zhàn)。此外，IEEE標(biāo)準(zhǔn)組目前正在推進

2、下一代毫米波60GHz頻段無線局域網(wǎng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11ay，作為2013年訂立的IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)的演進。與IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)相比，IEEE802.11ay標(biāo)準(zhǔn)具有更高的傳輸率、支持多用戶和一定的移動性，其關(guān)鍵技術(shù)包括MU-MIMO和信道綁定。通過采用信道綁定技術(shù)，802.11ay中同一對STA和AP節(jié)點間可能采用不同帶寬的波束賦形(beamformed)鏈路進行傳輸。IEEE802.11ad中定義的單鏈路

3、有效性維護和指示機制不能滿足802.11ay的需求。
　　在IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)定義的鏈路維護機制基礎(chǔ)上，本文進行了改進，提出了一種適用于IEEE802.11ay的信道綁定機制下同一對節(jié)點多條鏈路有效性指示和維護的方案。具體改進工作包括:首先定義了一種新的beamlink maintenance element，以標(biāo)識及區(qū)分不同帶寬綁定鏈路的Timer。其次，針對不同的幾種信道綁定鏈路的建立方式，給出了各個Timer的具體

4、啟動時機。此外，針對同一STA/AP中不同鏈路的有效性時長的差異性，將802.11ad標(biāo)準(zhǔn)中以節(jié)點為單位的Timer凍結(jié)和遞減原則修改為以鏈路為單位進行凍結(jié)和遞減，從而避免由于一條鏈路的失效而導(dǎo)致所有鏈路都需要進行重新訓(xùn)練的操作，減少了不必要的訓(xùn)練開銷。性能分析及仿真實驗驗證了本文所提多Timer機制的有效性。
　　針對60GHz毫米波頻段WLAN定向傳輸場景下的隱藏終端和暴露終端的問題，本文提出了一種定向傳輸下緩解隱藏終端和暴露

5、終端的E-CCA(Enhanced CCA)方案。該方案的主要思路是全向CCA檢測和定向CCA檢測相結(jié)合、發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點都進行CCA檢測。將CCA配置與波束方向相關(guān)聯(lián)，使一個CCA配置與節(jié)點對數(shù)無關(guān)，在一個波速方向上只對應(yīng)一個NAV，以減少NAV設(shè)置的冗余，提高效率。并根據(jù)信道狀態(tài)對全向CCA和定向CCA的閾值進行動態(tài)設(shè)置，來緩解定向隱藏終端和暴露終端問題。性能仿真實驗證明E-CCA方案可以在一定程度上降低丟包率，提高網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐