beamforming波束赋形解析.pptx

西安电子科技大学西安电子科技大学802.11ad 标准中的波束赋形协议 -Beamforming西安电子科技大学西安电子科技大学820.11ad简介 继802.11n和802.11ac之后用来满足对多路高清视频和无损音频超过1Gbit/s 码率的要求。实现7Gbit/s 的超高数据速率，主要用于家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。自适应波束赋形多种物理层类型 PBSS 网络架构mmWave 信道接入快速会话迁移西安电子科技大学西安电子科技大学60GHz60GHz特点特点抗干扰性和安全性高抗干扰性和安全性高 传输路径的自由空间损耗在传输路径的自由空间损耗在60GHz附近频率时约为附近频率时约为15dBkm，并且，墙壁等障碍物对毫米波的衰减很大，这使得并且，墙壁等障碍物对毫米波的衰减很大，这使得60GHz无线通信在无线通信在短距离通信的安全性能和抗干扰性能上存在得天独厚的优势，有利于短距离通信的安全性能和抗干扰性能上存在得天独厚的优势，有利于近距离小范围组网。近距离小范围组网。60GHz无线信号的吸收作用，使得相邻空间多组无线信号的吸收作用，使得相邻空间多组60GHz无线网络无线网络之间不会相互干扰，同时相邻空间的之间不会相互干扰，同时相邻空间的60GHz无线网络的安全性能也得无线网络的安全性能也得到提高。到提高。60GHz无线信号的能量具有高度的方向性，无线信号的能量具有高度的方向性，999的波束集中在的波束集中在47度范围内，此无线频率适合点对点的无线通信对高方向性天线的度范围内，此无线频率适合点对点的无线通信对高方向性天线的要求。在此频段上固定天线尺寸，天线辐射能量集中于很窄的波束宽要求。在此频段上固定天线尺寸，天线辐射能量集中于很窄的波束宽度内，因此不同的度内，因此不同的60GHz无线信号之间的干扰很弱无线信号之间的干扰很弱。西安电子科技大学西安电子科技大学60GHz60GHz特点特点宽带、传输速率高宽带、传输速率高 60GHz无线通信网络具有带宽大、允许的最大发射功率高等固有特性，无线通信网络具有带宽大、允许的最大发射功率高等固有特性，可以满足高速无线数据通信可以满足高速无线数据通信(1Gbps)的需求。的需求。由于由于60GHz频谱在大多数国家有大段的频率可供使用，频谱在大多数国家有大段的频率可供使用，802.11ad 每条每条信道的带宽可达到信道的带宽可达到2.16GHz，这将是这将是802.11n 信道的信道的50倍倍。由香农定律：信道容量极限由香农定律：信道容量极限=信道带宽信道带宽log(功率噪声功率噪声)，容易得出，容易得出，信道容量极限随着信道带宽和有效传输功率的增加而增加。由表可以看出，信道容量极限随着信道带宽和有效传输功率的增加而增加。由表可以看出，60GHz波段无线通信的极限数据传输率约为波段无线通信的极限数据传输率约为8021ln的的80倍，倍，UWB的的200倍。倍。西安电子科技大学西安电子科技大学由于由于60GHz 频带上的传播损耗较频带上的传播损耗较大，大，802.11ad 采用了自采用了自适应波束赋形技术来实现适应波束赋形技术来实现10 米以上大距离的数据传输。自适米以上大距离的数据传输。自适应波束赋形通过自适应调整天线方向，减小波束宽度以获得较应波束赋形通过自适应调整天线方向，减小波束宽度以获得较高的天线增益，减少干扰，扩大信号覆盖范围。此外，如果在高的天线增益，减少干扰，扩大信号覆盖范围。此外，如果在收发设备的视距传播路径上存在障碍物，收发设备能避开障碍收发设备的视距传播路径上存在障碍物，收发设备能避开障碍物快速重建一条新的链路进行通信。波束赋形可以通过波束切物快速重建一条新的链路进行通信。波束赋形可以通过波束切换、相位加权天线阵列、多天线阵列等不同的技术来实现。换、相位加权天线阵列、多天线阵列等不同的技术来实现。波束赋形波束赋形 波束赋形是一种用于两个通信站点达到必要的方向天线链路波束赋形是一种用于两个通信站点达到必要的方向天线链路传输的机制。波束赋形训练序列是在波束赋形训练帧中的双向传输的机制。波束赋形训练序列是在波束赋形训练帧中的双向的序列，用于扇区扫描和提供必要的使站点决定选择的适合传的序列，用于扇区扫描和提供必要的使站点决定选择的适合传输和接受的方向的信号。波束赋形训练成功完成后，波束赋形输和接受的方向的信号。波束赋形训练成功完成后，波束赋形就建立了就建立了。西安电子科技大学西安电子科技大学波束赋形协议波束赋形协议扇区级扫描SLSISSRSSSSW FeedbackSSW ACK波束优化BRPBRP SetupMIDBCtransaction波束跟踪BeamTracking西安电子科技大学西安电子科技大学扇区扫描SLSISS：initiator sector sweep发起站点扇区扫描。主要确定最佳发送方向 RSS：responder sector sweep回应站点扇区扫描。主要确定最佳接收方向SSW Feedback：发起站点向回应站点发送一个SSW-Feedback帧SSW ACK：回应站点向发起站点发送一个SSW-ACK帧确定发送接收最佳方向确定发送接收最佳方向西安电子科技大学西安电子科技大学扇区扫描SLS西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学波束优化BRP进一步优化波束方向进一步优化波束方向BRP：beam refinement protocol。在BRP处理过程中，站点会训练它的接收 发送天线阵列，并且使用迭代的方式改善它的接收发送天线配置BRP SetupMID：Multiple sector ID DetectionBC：Beam Combiningbeam refinement transactionsa subset of the previous subphases允许站点之间交换波束优化能力信息并且可以请求其他子阶段的执行在MID阶段，一个准全向传输模型将会对一些接收AWV进行测试在BC阶段，一小部分接收传输AWV将会被成对组合着进行测试，这样就避免了准全向模式的使用站点间可以通过一个类似于波束优化交易的请求回应信息交换来探测一个更广泛的传输接收AWV集合西安电子科技大学西安电子科技大学BACKBACKBACKBACK波束优化BRP西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学波束优化BRP西安电子科技大学西安电子科技大学波束优化BRP西安电子科技大学西安电子科技大学波束跟踪BeamTracking发起站点和回应站点都可以通过设置交换帧中的参数来发送要求波束跟踪的请求。用于在数据传输过程中根据信道状态进行动态波束调整用于在数据传输过程中根据信道状态进行动态波束调整西安电子科技大学西安电子科技大学波束跟踪BeamTracking西安电子科技大学西安电子科技大学一些疑问directional multi-gigabit(DMG)antenna:A DMG antenna is a phased array,a single element antenna,or a set of switched beam antennas covered by a quasi-omni antenna pattern.西安电子科技大学西安电子科技大学一些疑问波束赋形的执行区间