毫米波鲁棒通信关键技术研究

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1、论文题目:毫米波鲁棒通信关键技术研究学位类别：工学硕士学科专业：信息与通信工程年级：2015级研究生：徐凯利指导教师：方旭明教授二零一八年四月国内图书分类号：TN929.5密级：公开国际图书分类号：621.39西南交通大学研究生学位论文毫米波鲁棒通信关键技术研究年级二〇一五级姓名徐凯利申请学位级别硕士专业信息与通信工程指导教师方旭明教授二〇一八年四月ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:621.39SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEKEYTECHNOLOGYOFMI

2、LLIMETERWAVEROUBUSTCOMMUNICATIONGrade:2015Candidate:KailiXuAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:InformationandCommunicationEngineeringSupervisor:XumingFangApril,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着日益增长的通信业务量需求和严格的通信服务质量要求，具有超高传输速率的定向毫米波通信技术已经成为未来移动通信网络的关键组成部分。然而，毫米波信号传输的路径损耗比较高，衍射能力比较差，基于定向

3、波束的无线链路易遭受因物体遮挡导致的通信链路质量下降或者中断。因此，针对不同中断场景，分析并设计有效的链路恢复方案，提高通信鲁棒性，对毫米波通信研究具有极大的理论和现实意义。本文对毫米波定向通信机制、传输特性以及不同中断场景下的链路恢复方案进行了深入研究。首先，介绍并分析了IEEE802.11ad标准中的定向通信机制。其次，从大气衰减和穿透损耗两个角度分析了毫米波定向链路易中断的原因。在此基础上，分析了毫米波链路传输速率的影响因素，以及多波束并发的总传输速率及通信中断概率。然后，引入了毫米波链路中断后能够快速恢复的伪中断场景，介绍并分析了IEEE802.11ad标准

4、中的链路维护机制及其在伪中断场景下存在的问题。随后，提出了基于链路中断时长的链路探测和恢复方案，设计了一种新的链路维护机制，并完成了相应的帧结构设计。仿真分析表明本文提出方案不仅开销小，而且链路恢复时延更短，传输速率更高。最后，介绍并分析了IEEE802.11ad标准中波束切换机制在移动性遮挡场景下存在的问题，提出了单波束和多波束两种场景下的基于鲁棒通信的波束切换方案。在单波束场景下，提出综合考虑候选波束对的信噪比以及候选波束对与中断波束对之间的空间隔离度，选择最佳的候选波束对。在多波束并发场景下，所有并发通信波束对同时中断的概率比较低。因此提出了结合候选波束对与未

5、中断波束对之间的干扰情况，选择最佳的候选波束对。最后通过仿真分析表明本文提出方案能够灵活有效的提高系统综合性能。关键词：毫米波；鲁棒性；定向波束；中断时长；波束切换西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTomeettheincreasingwirelesscommunicationdemandsandtherigorousQualityofService(QoS)requirementsintermsoflowlatencyandhighreliability,thedirectionalmillimeter-wave(mmWave)communic

6、ationtechnologywithultrahighdatatransmissionratehasbecomeakeycomponentofthefuturemobilecommunicationsystem.However,thepathlossofmmWavesignalisrelativelyhigh,andthediffractionabilityispoor.Thedirectionalbeambasedwirelesslinkissusceptibletothedegradationofthecommunicationlinkqualityorout

7、agecausedbyobstructions.Therefore,aneffectivelinkrecoveryschemefordifferentoutagescenariostoimprovetherobustnesshasgreatsignificanceformmWavecommunications.ThisthesisinvestigatesthemmWavedirectionalcommunicationmechanism,propagationcharacteristics,andlinkrecoveryschemesunderdifferent