随着无线通信技术的发展,人们对无线网络传输速率的要求越来越高,60 GHz毫米波技术因为其超高速的数据传输速率逐渐成为新的研究热点。为提高信号的传输距离,60 GHz毫米波采用方向性波束进行通信。而在实际的3D空间中,用户的运动复杂多变,位置和方向的组合导致波束重定向的复杂度呈指数增长,这极大的阻碍了链路的快速恢复,严重影响了60 GHz无线网络的性能。本文收集了大量的用户数据,以分析虚拟现实和无线显示应用中3D运动对60 GHz无线链路性能带来的影响,发现3D运动具有固有的不可预测性,传统的2D场景中针对具有较低搜索空间和短期运动相关性的常规波束重定向方法并不适用。本文通过研究3D波束成形与60 GHz信号传播之间的交互关系,提出了一种高效的3D波束重定向算法——正交扫描,通过巧妙的压缩3D波束搜索空间,将波束重定向的开销降低了一个数量级。进一步,本文设计并实现了三维毫米波波束重定向系统,对正交扫描进行测试,实验结果表明,与目前最常用的技术相比,正交扫描显著降低了波束重定向的开销进而带来了显著的吞吐量增益。