面向高用户密度的毫米波无线局域网增强随机接入与波束训练
摘要
随着低频段日益拥挤，毫米波 (mmWave) 最近引起了广泛关注。IEEE 发布了 802.11ad 标准以满足超高速通信的需求。该标准采用波束成形技术生成定向波束以补偿高路径损耗。在波束成形 (BF) 训练的关联波束成形训练 (A-BFT) 阶段，站点 (STA) 随机选择一个 A-BFT 时隙以竞争训练机会。由于 A-BFT 时隙数量有限，A-BFT 阶段在高密度用户场景中面临高碰撞概率，导致训练性能低下。基于对毫米波无线网络高密度用户场景中 IEEE 802.11ad 标准和 802.11ay 草案的评估，我们提出了一种增强的 A-BFT 波束训练和随机接入机制，包括分离式 A-BFT (SA-BFT) 和二次退避 A-BFT (SBA-BFT)。与传统的 802.11ad A-BFT 相比，SA-BFT 通过定义新的'E-A-BFT Length'字段提供更多的 A-BFT 时隙并将 A-BFT 时隙划分为两个区域，从而在 802.11ay 设备与 802.11ad 设备混合时保持兼容性。它还能显著降低高密度用户场景中的碰撞概率。SBA-BFT 在一个 A-BFT 时隙内以极小的传输机会开销执行二次退避，这不仅进一步降低了碰撞概率，还提高了 A-BFT 时隙的利用率。此外，我们提出了一个三维马尔可夫模型来分析 SBA-BFT 的性能。分析和仿真结果表明，SA-BFT 和 SBA-BFT 均能显著提高 BF 训练效率，有利于基于 IEEE 802.11ay 标准和毫米波技术的高密度用户无线网络的优化设计。
引用
@article{arxiv.1709.03734,
title = {Enhanced Random Access and Beam Training for mmWave Wireless Local Networks with High User Density},
author = {Pei Zhou and Xuming Fang and Yuguang Fang and Yan Long and Rong He and Xiao Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.03734},
year = {2017}
}
备注
13 pages, 17 figures, accepted by IEEE Transactions on Wireless Communications, Sep. 2017