[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于历史信息的超高速无线个域网高效波束赋形方法，其特征是：包括以下步骤：(1)每个节点在节点扇区天线信息表中建立一个用于表示自己所在扇区号的字段，用来记录自己处于对方节点的哪个扇区。(2)在分配给自己发送数据帧的子时段内，数据帧源节点在开始进行波束赋形之前判断与数据帧目的节点是否已经进行过波束赋形：若进行过，则从节点扇区天线信息表记录的对方节点所在扇区开始扇区扫描，即在该扇区发出第一个波束训练帧。若未进行过，则从默认的第一个扇区开始扇区扫描，即从默认的第一个扇区开始发送波束训练帧。(3)如果数据帧源节点在节点扇区天线信息表记录的对方节点所在扇区发出第一个波束训练帧，则在发出帧后监听一段预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间，然后判断是否收到数据帧目的节点发来的波束训练帧：若收到，则从该波束训练帧中提取出天线信息并将其存入节点扇区天线信息表里数据帧目的节点对应的表项。若未收到，则继续进行扇区扫描，从当前扇区开始，依序在每个扇区发送波束训练帧，直至扫描完所有扇区。(4)数据帧源节点如果扫描完所有扇区，则从默认的第一个扇区开始，依序在每个扇区监听一段预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间，在每次监听结束后判断是否收到数据帧目的节点发来的波束训练帧：若收到，则从波束训练帧中提取出天线信息和帧的序号，根据该序号计算出自己所在扇区号，将当前接收天线对准的扇区的序号作为对方节点所在扇区号，然后将天线信息、自己所在扇区号与对方节点所在扇区号一起存入节点扇区天线信息表里数据帧目的节点对应的表项；然后停止扇区扫描。若未收到，则在下一扇区监听一段预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间，直至在所有扇区都进行了等待。(5)数据帧源节点如果在所有扇区都进行了监听后仍然没有收到数据帧目的节点发送的波束训练帧，则判断分配给自己发送数据帧的子时段是否结束：如果结束，则停止操作。如果未结束，则重新开始扇区扫描和监听过程。(6)在分配给自己接收数据帧的子时段内，数据帧目的节点在开始进行波束赋形之前判断与数据帧源节点是否已经进行过波束赋形：若进行过，则先在节点扇区天线信息表中记录的数据帧源节点所在扇区监听一段时间，监听时长为预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间。若未进行过，则从默认的第一个扇区开始，依序循环在每个扇区监听一段时间，监听时长为预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间。(7)数据帧目的节点如果与数据帧源节点进行过波束赋形且完成了第一次监听过程，则判断是否收到数据帧源节点发来的波束训练帧：如果收到，则从该帧中提取出天线信息并将其存入节点扇区天线信息表里数据帧源节点对应的表项；然后，生成一个波束训练帧，将该帧的序号和自己的天线信息装入该帧，并在收到波束训练帧的扇区将该帧发送给数据帧源节点。如果未收到，从扇区序列中接收天线对准的当前扇区的下一扇区开始，依序在每个扇区监听一段时间，监听时长为预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间。(8)数据帧目的节点依序循环在每个扇区监听一段时间，每次监听结束后判断是否收到数据帧源节点发来的波束训练帧：如果收到，则从波束训练帧中提取出天线信息和帧的序号，基于该序号使用与步骤(4)相同的方法计算出自己所在扇区号，将当前接收天线对准的扇区的序号作为对方节点所在扇区号，然后将天线信息、自己所在扇区号与对方节点所在扇区号一起存入节点扇区天线信息表里数据帧目的节点对应的表项；接着，生成一个波束训练帧，将该帧的序号和自己的天线信息装入该帧，并计算出数据帧源节点在旋转接收过程中转到自己所在扇区的时刻；然后，等到该时刻到来时，在数据帧源节点所在扇区将该帧发往数据帧源节点。如果未收到，则从当前扇区的下一扇区开始，继续依序在每个扇区监听一段时间，监听时长为预先确定的用于接收一个波束训练帧的时间，直至收到数据帧源节点发来的波束训练帧或者当前数据传送子时段结束。