毫米波指的是波长为1～10mm的电磁波,其对应的频率为30～300GHz。由于毫米波频段提供了丰富的无授权带宽,使其成为目前最具有潜力的无线通信技术。毫米波技术在5G网络和IEEE 802.11ad/ay无线局域网中的应用巩固了这一认知。然而,与传统网络相比,60GHz毫米波网络的信号衰减快、易被阻挡、覆盖距离短等缺点阻碍了其进一步发展。所幸的是,毫米波的波长远小于传统的低频波段,其相对较小的天线尺寸可以很容易地集中成多天线阵列,从而通过波束形成技术使用有向通信来提高信号的传输增益,但仍然存在以下的挑战:1)如何有效减少有向波束对齐的时间;2)如何提高有向网络的空间重用性;3)如何增加有向网络信号的覆盖范围。本文围绕60GHz毫米波网络存在的上述问题,分别从通过规划扫描角度减少波束对齐时间、通过减少信号干扰提高空间重用性和通过部署多AP增强网络信号覆盖三个方面进行研究,主要研究成果如下:（1）本文提出了一种3D空间波束重定向机制,它是实现毫米波有向通信的基础。由于60GHz毫米波链路的穿透性比较差且采用有向通信,因此很容易受到用户移动或者障碍物阻挡而导致传输链路中断,从而引起频繁的波束对齐训练,导致波束重定向时间过长,影响用户体验,尤其是对于实时性要求高的应用场景。尽管802.11ad/ay标准提供了双层的波束扫描机制来降低波束扫描的开销,但是随着相控阵列天线数目的增多,现有的扫描机制不能有效应对,从而造成波束训练时间指数倍的增长。本文利用60GHz毫米波所固有的空间特性,提出了一种基于平行扫描的3D空间波束重定向方法,从而有效减少波束训练的时间,显著提高了数据的传输速率。（2）本文提出了一种多维度空间重用性方法,它是实现多链路并发传输的关键。由于反射和多径的影响,毫米波的波束模式（图案）经常呈现不规则的形状,造成链路之间的干扰难以度量。而目前的802.11ad/ay标准并没有考虑多链路之间的干扰,影响了并发链路的空间重用性。为了准确评估和减少多链路传输之间存在的干扰,本文利用实时测量的信号强度,提出了一种基于信噪干扰比的多维度空间重用性机制,分别从多AP关联、用户调度、波束选择三个维度,建立干扰冲突图,规划多AP链路中最佳的AP关联组合和并行的用户波束传输组合,从而有效提高空间重用性和系统吞吐量。（3）本文提出了一种细粒度AP部署策略,它是实现毫米波网络高质量信号覆盖的前提。由于60GHz毫米波对周围环境极为敏感,其较强的反射特性和较弱的穿透性,导致AP的部署不能直接采用传统的低频段方法。为了提高网络的覆盖范围,同时满足不同场景和用户对信号质量的要求,本文提出了一种基于射线追踪的细粒度AP部署策略,其利用事先测量的环境和反射信息,模拟不同位置的房间信号分布,并根据802.11ad/ay的默认AP连接标准,基于最大化信号矩阵的部署原则,将AP部署转换成组合优化问题。在此基础上,本文利用信号矩阵的平均强度和相似性,设计了一种简单而有效的迭代位置过滤算法,用以缩小组合优化的求解空间,避免迭代算法过快陷入局部最优解,从而实现接近最优的AP部署组合,显著提高了信号覆盖范围和质量。最后,我们构建了一个基于多AP协同的60GHz毫米波网络性能仿真系统,并在真实的场景下验证了我们方法的有效性。