基于马尔科夫链的60GHz点对点通信移动性优化.PDF

第２７卷第６期 江苏科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ２７ Ｎｏ６ 　 ２０１３年１２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）　 Ｄｅｃ．２０１３ 　　　　　　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０１３．０６．０１５ 基于马尔科夫链的６０ＧＨｚ点对点通信移动性优化 周　扬，郝　鹏，刘维亭，邢　倩，李　俊 （江苏科技大学 电子信息学院，江苏 镇江２１２００３） 摘　要：由于６０ＧＨｚ通信在空气中可能会有高达２０ｄＢ的信号衰减，因此通信的范围和质量都可能受到影响．为此，ＩＥＥＥ ８０２１１ａｄ标准引入了能够定向增强信号和控制信号传播方向的波束成形技术来提高通信质量．然而，设备位置移动对波束 成形的影响较大，它可能会导致通信质量下降甚至中断．为保证通信通畅，文中针对ＩＥＥＥ８０２１１ａｄ定义的点对点场景提出 了波束成形优化算法．该算法基于马尔科夫链模型预测下一时刻设备的位置，并且提前调整相应的波束方向．该算法利用 动态设备的相对位置和波束转动角度信息，代替了原波束成形方法中的波束扫描等过程．在仿真实验中，通过信息交互次 数验证了该算法的有效性，提高了波束成形过程的效率，并且使该过程中的能量消耗降低了６０％． 关键词：波束成形；移动设备；马尔科夫链；位置预测；通信 中图分类号：ＴＮ９２８　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１６７３－４８０７（２０１３）０６－０５８０－０６ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ６０ＧＨｚｐｅｅｒｔｏｐｅｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍｏｂｉｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｅｄｏｎＭａｒｋｏｖｃｈａｉｎ ＺｈｏｕＹａｎｇ，ＨａｏＰｅｎｇ，ＬｉｕＷｅｉｔｉｎｇ，ＸｉｎｇＱｉａｎ，ＬｉＪｕｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ６０ＧＨｚｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｍａｙｈａｖｅｓｉｇｎａｌａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｕｐｔｏ２０ｄＢ，ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｑｕａｌ ｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｗｉｌｌｂｅｓｕｆｆｅｒｅｄ．Ｔｈｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｉｓ ｔａｎｃｅａｎｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｂｙｍａｋｉｎｇａｂｅａｍｐｒｏｐａｇａｔｅｉｎａｃｅｒｔａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｍａｙａｌｓｏｃａｕｓｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｅｅｒ ｔｏｐｅｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＩＥＥＥ８０２１１ａｄｓｔａｎｄａｒｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｗｅｐｒｏ ｐｏｓｅａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｂｙｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｎｅｘｔｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｂｉｌｅｄｅｖｉｃｅ ｂａｓｅｄｏｎＭａｒｋｏｖＣｈａｉｎ．Ｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｖｉｄｅｓｂｏｔｈｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｂｅａｍｒｏｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｍｏｂｉｌｅｄｅｖｉｃｅ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔｔａｋｅｓｔｈｅｐｌａｃｅｏｆｓｅｃｔｏｒｌｅｖｅｌｓｗｅｅｐｐａｒｔｏｆｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘ ｃｈａｎｇｅｄｍｅｓｓａｇｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓｈａｓｂｅｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄａｂｏｕｔ６０％ ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｉｎｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ；ｍｏｂｉｌｅｄｅｖｉｃｅ；Ｍａｒｋｏｖｃｈａｉｎ；ｌｏｃａｔ