[发明专利]一种基于历史信息的超高速无线个域网高效波束赋形方法

说明书

本发明提出一种基于历史信息的超高速无线个域网高效波束赋形方法，主要解决现有超高速无线个域网波束赋形方法控制开销大和用时多的问题。其实现方案是：借助波束赋形的历史信息，优先在记录的对方节点所在扇区发送波束训练帧或进行监听；同时，让数据帧目的节点根据收到的波束训练帧的序号和节点发帧用时等信息，计算出数据帧源节点在接收过程中转到自己所在扇区的时刻并在该时刻向它发送一个波束训练帧。本发明能够在保障波束赋形效果的前提下，让数据帧目的节点少发波束训练帧并在整体上减少数据帧源节点所发波束训练帧，缩短波束赋形过程用时，从而降低控制开销且有利于缩短数据帧传输延迟，可用于60GHz和太赫兹超高速无线个域网的定向接入。

技术领域

本发明属于使用60GHz超高速无线个域网和太赫兹超高速无线个域网(terahertzwireless personal area networks)技术的领域，尤其涉及发送和接收节点均使用了定向天线和波束赋形方法进行数据通信的超高速无线个域网场合。

背景技术

超高速无线个域网(其拓扑图如说明书附图1)是一种最高数据传输速率能够达到Gbps级别的无线个域网，该网络可以充分利用超高数据速率的优势，为不断出现的高负载业务提供速率支持。作为一种无线自组织网络，超高速无线个域网通常是由节点的动态链接构成的，不依赖于现有的网络基础设施；由于载波频率很高，节点的通信范围通常在100m以内。超高速无线个域网是一种能够自我组织、自我管理的大带宽无线网络，作为未来近距离超高速无线通信的一种有效形式，具有重要的研究和应用价值。根据相关文献，超高速无线个域网目前主要包括60GHz超高速无线个域网和太赫兹超高速无线个域网。

由于毫米波与太赫兹频段的频率很高，这两个频段的电磁波在自由空间传播时的路径损耗较大。为了应对这个问题，增大节点的通信距离，收发端定向传输技术体系被引入到超高速无线个域网中。而负责为定向通信提供有指向无线信号波束的波束赋形技术在收发端定向传输技术体系中占有非常重要的地位。

收发端定向传输技术通过波束赋形能够将发射能量集中在特定方向上，可以使得某个方向的发射功率增大而其他方向上的发射功率接近于零，从而达到扩展通信距离的效果。与全向传输相比，定向传输可以达到在总发射功率相同的条件下在特定方向的通信距离更长的效果。在超高速无线个域网中采用高精度的波束赋形能够有效地补偿毫米波和太赫兹信号的高路径衰减，还可以提供空分复用的可能性。波束赋形方法通常在超高速无线个域网定向接入协议中采用，其目的是让两个节点从定向无序状态到相互定向状态。