毫米波车载通信中波束切换的性能影响分析

毫米波无线频谱部署将使车载通信能够实时共享高数据速率的车载传感器数据。毫米波频段无线链路的高度定向性将需要连续的信道测量，以确保发射机（TX）与接收机（RX）波束对齐以提供最佳信道。利用 28 GHz 的真实车载毫米波测量数据，我们确定了最优波束扫描周期，即信道测量频率，以使 RX 波束对齐最佳信道方向，从而最大化车到基础设施（V2I）吞吐量。我们表明，在德克萨斯州奥斯汀的现实车载交通环境中，对于以平均 10.5 mph 速度行驶的车辆，未来 V2I 通信标准中使用由四个 RX 相控阵列组成的系统（在方位角上扫描信道 360 度，且在视轴上下各 30 度）时，300 ms 的波束扫描周期将最大化 V2I 吞吐量。我们还研究了控制可转向相控阵列的活跃 RX 链数量对 V2I 吞吐量的影响。减少控制相控阵列的 RX 链数量有助于降低车载毫米波硬件成本，而多个 RX 链尽管更昂贵，却对车辆处波束方向变化提供更强鲁棒性，从而在较宽波束扫描周期范围内保持近最大吞吐量。我们表明，在真实交通条件下六次非视距行驶中，使用一条而非四条 RX 链的开销会导致平均 V2I 吞吐量下降 10%，每次行驶时长 10 至 20 秒，距离 40 至 90 米。