[发明专利]一种毫米波通信空间复用传输方法及毫米波通信设备

说明书

本发明公开了一种毫米波通信空间复用传输方法及毫米波通信设备，包括：毫米波通信设备发起与目标设备的高速数据通信，通过低频段通信模块向目标设备发送波束成形请求，如通过所述低频段通信模块接收到所述目标设备发送的确认响应，并获知存在非目标设备正在进行与毫米波通信设备发起的高速数据通信同频段的高速数据通信，则配置一低于默认功率的发射功率进行波束扫描。本发明使用低频段通信模块为波束成形提供控制信令连接和波束扫描初始化信息，通过低频段通信模块的支持，可以方便地完成波束成形并进行定向性传输，并降低对现有传输链路的干扰，从而实现空间复用传输。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种毫米波通信空间复用传输方法及毫米波通信设备。

背景技术

毫米波通信技术，指的是使用波长在一厘米至一毫米(对应的频率范围是30GHz至300GHz)的电磁波进行通信的技术。当前，民用毫米波通信技术主要采用的频段是60GHz附近的频谱，这主要源自以下几个因素：第一，多个国家和地区将60GHz频段附近的频谱规划为面许可使用频段，具有免费使用的最大优点；第二，最近一段时间内，随着工艺不断成熟，60GHz毫米波器件的性能与功耗指标得到了巨大的提升，已经基本可以满足实用化需求；第三，60GHz无线通信技术逐渐由学术界的理论研究走向工业界的实际应用研究，当前，已经有多个国际标准组织在各芯片厂商、通信厂商的积极推动下完成或接近完成60GHz国际标准，如IEEE802.11ad和IEEE802.15.3c以及欧洲的ECMA-387。IEC也基于ECMA-387第一版规范发布了国际标准13156。

60GHz技术最大的优势是传输带宽非常宽，在60GHz附近，最多可以提供5GHz的传输带宽，传输速率可达1Gps，而且所占用的工作频段是免授权使用的。由于电磁频谱在60GHz附加是一个强烈的吸收峰，这个频率范围内的电磁波传播衰减非常大，因此，60GHz通信技术的典型传输距离不超过10米。这一电磁传播特性既限定了60GHz通信技术的应用场景主要为室内环境，同时也使得空分复用成为可能。

60GHz技术依然存在一些技术困难，主要源自60GHz电磁波传播特性以及由其决定的空间信道特征。如：在60GHz频段，电磁波传播更多地表现为一种似光性传播，也就是说，60GHz天线主要是定向型天线，使用此类天线，如果目标设备不落在当前设备天线方向图的指向范围内，则无法找到目标设备，产生所谓的“阴影现象”。为了解决这一问题，除了调整天线指向外，还必须针对定向型天线对MAC层进行设计，这在一定程度上会影响MAC层的效率，降低有效数据的传输数据。

60GHz天线通过波束成形技术，可以具有波束窄和定向性的特征，因此从理论上讲，60GHz毫米波通信技术可以充分利用三维空间进行传输复用来大大提升系统容量，如附图1所示。但是另外一方面，由于定向性天线的特征，以及阴影、遮挡等现象的存在，使得空间复用传输实施起来较为困难，尤其是进行波束成形的阶段，将引起较大的干扰。波束成形大致可以分为两个阶段，第一阶段：使用准全向天线进行波束扫描，第二阶段：在波束扫描阶段完成后得到的传输对象的大致方向后，进行波束细化。其中第一阶段是必选的，第二阶段是可选的，但是考虑到第一阶段得到的波束方向较为宽泛，发射、接收端无法进行精确对准，因此一般均需要进行第二阶段。

如图2所示，设备C和设备D如果需要进行高速率通信，需要进行波束成形操作。但是在设备A和设备B已经处在高速率通信的状态下，设备C、D进行波束成形所需的波束扫描操作，将干扰设备A、B现有的通信状态。虽然设备C、D也可选择其它的信道(设备A、B链路占用信道以外的信道)进行传输，这样操作实际上是使用不同的频率进行传输，而非使用相同频率的空间复用的概念。

综上，目前基于现有技术，在60GHz毫米波通信中，尚无法在不影响现有链路的情况下实现空间复用传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种毫米波通信空间复用传输方法及毫米波通信设备，能够在不影响现有链路的基础上，进行波束成形并进而建立高速数据传输链路，实现真正意义上的空间复用传输。