近年来,随着无线通信业务量的爆发式增长,现有通信系统将难以满足未来的数据速率需求,提高无线通信系统的容量已刻不容缓。目前,主流通信系统所工作的频段集中在传输特性较好的低频段,但由于频率资源有限,严重限制了系统容量的扩展。由香农定理可知,系统的容量和带宽成正相关,因此,利用高频段丰富的、未开发的频率资源来提升系统容量成为一种有力的手段。非授权60GHz毫米波频段以其大带宽这一特性成为了当前无线通信中的研究热点。然而,毫米波频段工作频点较高,路径损耗严重,为通信系统的设计带来了一定的挑战。为了能够克服这一不足,IEEE 802.11ad和IEEE802.11ay标准都采用了波束赋形技术,通过定向波束将信号能量集中在目标方向,延长无线信号的传输距离。尽管,定向波束需要更复杂的用户接入机制,但其引入的空域资源也给系统性能的提升带来更大的可能。相较于IEEE 802.11ad,仍处于研究中的IEEE 802.11ay标准中将支持下行MU-MIMO技术。通过配置多天线阵,PCP/AP将具备同时向多个用户传输数据的能力。目前,在进行多个接收用户的选择过程中主要依据用户相互之间的干扰情况,并没有考虑用户间的业务需求差异。实际上,若用户之间数据需求差异较大,将会出现传输资源浪费的情况。因此,提升用户需求数据分布不均时的传输资源利用率,将会有效提升系统的吞吐量。此外,在定向毫米波通信中,在进行数据传输之前,收发两端需要进行波束训练,以找出最优的收发波束方向。然而,受环境因素或用户行为的影响,可能存在部分方向的波束资源长期处于闲置状态。基于此,通过减少不活跃波束方向上信标帧的发送频度,可以降低波束训练过程的复杂度,从而提升波束训练效率。本文的研究重点为如何提高60GHz毫米波通信系统的吞吐量和资源利用率,主要包含以下两个方面:1.基于下行MU-MIMO数据传输场景,研究了当用户需求数据分布不均且差异较大时,提升系统吞吐量的方法。提出了利用通信分组内空闲的用户作为中继节点,向业务需求高的用户转发数据的方式,以提高系统的吞吐量和资源的利用率。在中继链路的选择中,综合考虑链路质量和中继节点的转发能力和目标节点的接收需求,利用双边匹配算法,计算出系统内使中继和目标节点整体满意度较高且系统吞吐量最大的若干中继链路。仿真结果表明,提出方案可以大幅度提升系统吞吐量。2.基于PCP/AP作为波束训练发起方的场景,对如何动态地调整不活跃波束方向的信标帧发送频度进行了研究。首先,对各个波束的连续不进行数据交换的周期数进行统计,并依据此信息对波束活跃度进行划分,从而确定信标帧的发送频度。然后,根据用户的行为设计出活跃度切换算法,使波束活跃等级的切换呈现慢增长、快恢复的状态。最后,通过对随机到达的用户进行仿真,结果表明采用本算法进行波束稀疏化后,可明显减少扫描信标帧开销,并且造成的额外接入时延也在可接收范围内。