CN105191362A

CN105191362A - 毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置

Info

Publication number: CN105191362A
Application number: CN201380003326.3A
Authority: CN
Inventors: 冯薇; 金德鹏; 陈佳民; 李德建; 刘培
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-12-23
Also published as: WO2015081495A1

Abstract

本发明提供一种毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置。在毫米波多播通信方法中提出了一种多播通信的MAC层元素，将多播通信的MAC层元素应用于PBSS多播服务请求和响应中，并支持三种多播模式：STA直接向其他STA发送多播数据，STA通过PCP向其他STA发送多播数据，PCP直接向其他STA发送多播数据，实现PCP与多个STA之间的多播通信；并通过先得到发送端的单播发送AWV和接收端的单播接收AWV，将单播接收AWV作为多播接收AWV，再通过加权求和、逐步逼近的方法得到多播发送AWV。接收端和发射端波束赋形增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，适合用于实际硬件设计。

Description

毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置。背景技术

短距离无线通信中， 60GHz毫米波由于带宽大、灵活性强、可达到吉比特速率，且波长小便于系统小型化封装的优点，被广泛应用于室内高清数据流传送。然而由于频点较高，路径损失严重，为了弥补损耗与衰减， 60GHz毫米波通信一般需要采用波束赋形算法来获得足够增益。

现有的个人基本服务集（Personal Basic Service Set, 简称： PBSS ) 通信网络中， PBSS网络中心控制节点（PBSS Control Point, 简称： PCP ) 与用户站（Station, 简称： STA) 采用一对一的单播通信方式，在多个用户请求发送相同数据的情况下，会严重浪费时间和无线资源。在现有的长期演进 /增强型多媒体广播多播业务（Long Term Evolution/Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Service, 简称： LTE/EMBMS ) 系统中，接收端用户采用单根全向天线，若 PCP同时向多个 STA发送数据，则不同 STA之间存在干扰，并且无法实现在 STA之间直接进行多播通信。发明内容

本发明实施例提供一种毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置，以增强波束的方向性，降低不同用户间的干扰，实现 PCP与多个 STA 之间的多播通信。

第一方面，本发明实施例提供一种用户站 STA, 包括：

发送模块，用于向个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

接收模块，用于接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述发送模块具体用于：直接向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或，通过所述 PCP 向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述发送模块还用于：

向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

第二方面，本发明实施例提供一种个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP , 包括：

接收模块，用于接收第一用户站 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

发送模块，用于所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述发送模块还用于将接收到的、所述第一 STA发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述接收模块还用于接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多数据。

在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送 PBSS 多播服务通知消息；向所述至少两个第二 STA发送多播数据。

第三方面，本发明实施例提供一种个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP , 包括：

计算模块，用于计算得到个人基本服务集 PBSS 网络中心控制节点

PCP与至少两个用户站 STA之间的链路上的至少两个单播发送天线权重矢量 AWV; 对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送多播波束；处理模块，用于接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA 的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个发送训练 TRN-T字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量；利用单位阵 IM作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA连续发送的个接收训练 TRN-R字段得到第三接收向量，并将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV; 将迭代次数的值加一后，若所述 PCP判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA 之间的链路上的所述单播发送 AWV。

根据第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于将接收到的第 ' ( '=l， 2， ...， )个所述 TRN-R 字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 '个元素。

结合第三方面至第三方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于采用第一公式得到第一多播发送 AWV w; 其中，所述第一公式为： w= _Vl+ _V2+... ^L^，式中， P_k =l， 2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， ^所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV。

根据第三方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述处理模块具体用于采用第二公式得到第二多播发送 AWV v; 其中，所述第二公式为： V + (1 ) ，

式中，为 0-1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV。

第四方面，本发明实施例提供一种用户站 STA, 包括：计算模块，用于计算得到所述 STA与个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP之间的链路上的单播接收天线权重矢量 AWV;

接收模块，用于利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP ,以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。

在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于利用单位阵 Ι 作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr 个发送训练 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送 Nt个接收训练 TRN-R字段；以使所述 PCP 根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量；迭代次数达到预设迭代次数值后，将所述第二单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV。

根据第四方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr)个所述 TRN-T 字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素。

第五方面，本发明实施例提供一种毫米波多播通信方法，包括：第一用户站 STA向个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

所述第一 STA接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；

所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

在第五方面的第一种可能的实现方式中，所述第一 STA 向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据，包括：

所述第一 STA直接向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或所述第一 STA通过所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

结合第五方面或第五方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据之后，还包括：

所述第一 STA向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

第六方面，本发明实施例提供一种毫米波多播通信方法，包括：个人基本服务集 PBSS 网络中心控制节点 PCP接收第一用户站 STA 发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP 允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

在第六方面的第一种可能的实现方式中，所述 PCP 向所述第一 STA 发送 PBSS多播服务响应之后，还包括：

所述 PCP将接收到的、所述第一 STA发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

结合第六方面或第六方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括：

所述 PCP接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多数据。

在第六方面的第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：

所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送 PBSS多播服务通知消息；所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送多播数据。

第七方面，本发明实施例提供一种多播波束赋形计算方法，包括：计算得到个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP与至少两个用户站 STA之间的链路上的至少两个单播发送天线权重矢量 AWV;

对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送波束；接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA 的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

在第七方面的第一种可能的实现方式中，所述计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV, 包括：所述 PCP利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个发送训练 TRN-T字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量；所述 PCP利用单位阵 ½作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA 连续发送的 M个接收训练 TRN-R字段得到第三接收向量，并将所述单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV 的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV;

将迭代次数的值加一后，若所述 PCP判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播发送 AWV。

根据第七方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述根据接收到的、所述 STA连续发送的个 TRN-R字段得到第三接收向量，包括：

将接收到的第 (j= 2， ...， Nt) 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 _/个元素。

结合第七方面至第七方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV , 包括：

采用第一公式得到第一多播发送 AWV w; 其中，所述第一公式为：

式中， P_k =l， 2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， ^所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV。

根据第七方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV,将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV, 包括：

采用第二公式得到第二多播发送 AWV V；

其中，所述第二公式为： V + (1 ) ，

第八方面，本发明实施例提供一种多播波束赋形计算方法，包括：计算得到用户站 STA与个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP 之间的链路上的单播接收天线权重矢量 AWV;

利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP , 以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。

在第八方面的第一种可能的实现方式中，所述计算得到 STA与 PCP 之间的链路上的单播接收 AWV, 包括：

所述 STA利用单位阵 l_Nr作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP 连续发送的 Nr个发送训练 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送 Nt个接收训练 TRN-R字段；以使所述 PCP根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量；

将所述第二单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV。

根据第八方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr个 TRN-T字段得到第一接收向量，包括：

将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr) 个所述 TRN-T字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素。

本发明实施例提供的毫米波多播通信方法、多播波束赋形计算方法及装置，通过在 STA中设置发送模块和接收模块，其中，发送模块，用于向 PCP 发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；接收模块，用于接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据，实现了 PCP与多个 STA之间的多播通信；并通过同时对发送端和接收端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明 STA实施例一的结构示意图；

图 2为本发明 PCP实施例一的结构示意图；

图 3为本发明 PCP实施例二的结构示意图；

图 4为本发明 STA实施例二的结构示意图；

图 5为本发明毫米波多播通信方法实施例一的流程图；

图 6为本发明毫米波多播通信方法实施例二的流程图；

图 7为本发明多播波束赋形计算方法实施例一的流程图；

图 8为本发明多播波束赋形计算方法实施例二的流程图；

图 9a 为本发明多播波束赋形计算方法单播情况下的波束赋形方向图图 9b 为本发明多播波束赋形计算方法单播情况下的波束赋形方向图图 9c 为本发明多播波束赋形计算方法多播发送波束的波束赋形方向图；

图 10 为本发明多播波束赋形计算方法不同用户数目下吞吐量比较示意图。具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图 1为本发明 STA实施例一的结构示意图。如图 1所示，本实施例提供的 STA10具体可以包括发送模块 11和接收模块 12:

其中，发送模块 11可以用于向 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS 多播服务请求用于请求所述 PCP允许第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；接收模块 12可以用于接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；所述发送模块 11还可以用于向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

需要说明的是，本实施例中，在所述 PBSS多播服务请求中定义一种新的媒体接入控制（Media Access Control, 简称： MAC)层的个人基本服务集-多播服务（Personal Basic Service Set-Multicast Service,简称： PBSS-MS ) 请求元素 (request element) ：所述 PBSS-MS request element中包含元素标志（Element ID)、长度以及 PBSS-MS描述表，具体的，所述 PBSS-MS 描述表字段的定义如表一所示：

其中，每个元素字段以八进制长度为单位，具体的字段的取值与含义说明如下：

请求类型（Request Type) 取值为 0时，表示请求允许 PBSS多播服务； Request Type取值为 1时，表示请求中止 PBSS多播服务； Request Type 的其他取值的含义保留。

PBSS-MS模式（PBSS-MS Mode) 取值为 0时，表示 STA直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode取值为 1时，表示 STA通过 PCP 向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode取值为 2时，表示 PCP直接向其他 STA发送多播数据 ·' PBSS-MS Mode的其他取值的含义保留。

应答模式（ACK Mode) 取值为 0时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA 无需返回应答信息，在此模式下，可靠性低，但数据吞吐量大； ACK Mode取值为 1时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA 需要按照轮询方式返回应答信息以确认接收到多播数据，否则重传，可靠性高但数据吞吐量小； ACK Mode的其他取值的含义保留。

可选子元素（Optional Subelements) 便于未来根据需要进行扩展。具体的实施过程中，发送模块 11 向 PCP发送 PBSS多播服务请求，其中的 Request Type取值为 0，若 PBSS-MS Mode取值为 0，则发送模块 11 可以直接向所述至少两个第二 STA 发送所述多播数据；若 PBSS-MS Mode取值为 1，则发送模块 11可以通过所述 PCP向所述至少两个第二 STA 发送所述多播数据；本实施例不对此进行限制。

进一歩的，在 PBSS多播过程结束时，发送模块 11还可以向所述 PCP 发送 PBSS多播服务中止请求，其中的 Request Type取值为 1，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或者，所述 PCP还可能由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS多播过程。

本实施例的 STA,通过设置发送模块和接收模块，发送模块用于向 PCP 发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；接收模块用于接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。从而实现 PCP与多个 STA之间的多播通信。

图 2为本发明 PCP实施例一的结构示意图。如图 2所示，本实施例提供的 PCP20具体可以包括接收模块 21和发送模块 22:

其中，接收模块 21可以用于接收第一 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP20允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；发送模块 22可以用于所述 PCP20向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

需要说明的是，本实施例中，在所述 PBSS多播服务响应中定义一种新的 MAC层的 PBSS-MS响应元素（response element) ：所述 PBSS-MS response element中包含元素标志 ( Element ID ) 、长度以及 PBSS-MS状态表，具体的，所述 PBSS-MS状态表字段的定义如表二所示：

表二 PBSS-MS状态表字段定义

说明如下：

响应类型（Response Type ) 取值为 0时，表示允许 PBSS多播服务； Response Type取值为 1时，表示拒绝 PBSS多播月艮务； Response Type取值为 2时，表示中止 PBSS多播服务； Response Type的其他取值的含义保留。

PBSS-MS模式（PBSS-MS Mode)字段值由接收到的 PBSS-MS request element中 PBSS-MS Mode值复制的来，定义相同，即， PBSS-MS Mode 取值为 0时，表示 STA直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 取值为 1时，表示 STA通过 PCP向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 取值为 2时，表示 PCP直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 的其他取值的含义保留。

应答模式（ACK Mode) 字段值由接收到的 PBSS-MS request element 中 ACK Mode值复制的来，定义相同， SP， ACK Mode取值为 0时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA无需返回应答信息，在此模式下，可靠性低，但数据吞吐量大； ACK Mode取值为 1时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA 需要按照轮询方式返回应答信息以确认接收到多播数据，否则重传，可靠性高但数据吞吐量小； ACK Mode的其他取值的含义保留。

多播设备 MAC地址（Multicast Device Address)字段和多播设备关联标识 (Multicast Device Association Identifier) 字段表示直接发送多播信号的设备的 MAC地址和关联标识，多播接收设备的天线波束需要指向发送多播信号的设备。

可选子元素（Optional Subelements) 便于未来根据需要进行扩展。实际应用中，接收模块 21接收到 PBSS多播服务请求后，可以根据链路状况判断是否允许 PBSS多播服务，若允许，则通过发送模块 22向第一 STA发送 PBSS多播服务响应，其中的 Response Type取值为 0，若不允许，通过发送模块 22 向第一 STA 发送 PBSS 多播服务响应，其中的 Response Type耳又值为 1。

若在接收到的 PBSS多播服务请求中， PBSS-MS Mode取值为 1，且通过发送模块 22发送给第一 STA的 PBSS多播服务响应中 Response Type 取值为 0， SP，允许 PBSS多播服务，则所述 PCP20的发送模块 22向所述第一 STA发送 PBSS 多播服务响应之后，还需要将接收到的、所述第一 STA发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

需要说明的是，若 PBSS-MS Mode取值为 2，则所述 PCP20的发送模块 22向所述至少两个第二 STA发送 PBSS多播服务通知消息；且发送模块 22向所述至少两个第二 STA发送多播数据。

进一歩的，所述 PCP20的接收模块 21可以接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一 STA向所述至少两个第二 STA 发送所述多数据；或者，所述 PCP由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS多播过程。

本实施例的 PCP , 通过设置接收模块和发送模块，接收模块用于接收第一 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；发送模块用于所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。从而实现 PCP与多个 STA之间的多播通信。

图 3为本发明 PCP实施例二的结构示意图。如图 3所示，本实施例提供的 PCP30具体可以包括计算模块 31和处理模块 32:

其中，计算模块 31可以用于计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送天线权重矢量（Antenna Weight Vector, 简称： AWV) ；对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送多播波束；处理模块 32可以用于接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

所述计算模块 31具体可以用于利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个发送训练（Transmit Training, 简称： TRN-T ) 字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量；利用单位阵 I_M作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA连续发送的 Nt个接收训练（Receive Training, 简称： TRN-R) 字段得到第三接收向量，并将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV 的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV; 将迭代次数的值加一后，若所述 PCP 判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播发送 AWV。其中，所述计算模块 3 1可以将接收到的第 _/ (j=l , 2， ...， Nt) 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 j个元素，并采用第一公式得到第一多播发送 AWV w; 其中，所述第一公式为： w= v₁+ ^ v₂+ ... ~^v ，式中， p_k =ι，

2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， _V所述 PCP与第个所述 STA 之间的链路的发送单播 AWV , 具体的，的理论公式为：其中，为第 k个所述 STA的单播接收 AWV的共轭转置向量， H_t为所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的下行信道矩阵， H² 为发送信号功率。

具体的，所述处理模块 32可以采用第二公式得到第二多播发送 AWV

V；其中，所述第二公式为： V ^ + (1 - ，式中，为 0-1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV。

本实施例的 PCP , 通过设置计算模块和处理模块，计算模块用于计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV;对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送波束；处理模块用于接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA 的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV , 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。从而对发送端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，可应用于实际系统。

图 4为本发明 STA实施例二的结构示意图。如图 4所示，本实施例提供的 STA40具体可以包括计算模块 41和接收模块 42:

其中，计算模块 41可以用于计算得到所述 STA与 PCP之间的链路上的单播接收 AWV; 接收模块 42可以用于利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP , 以使所述 PCP 更新所述第一多播发送 AWV。具体的，所述计算模块 41可以用于利用单位阵作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr个 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送个 TRN-R字段；以使所述 PCP根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量；迭代次数达到预设值后，将所述第二单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV。

其中，所述计算模块 41将接收到的第 =l， 2， ...，Nr)个所述 TRN-T 字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素。

本实施例的 STA, 通过设置计算模块和接收模块，计算模块用于计算得到所述 STA与 PCP之间的链路上的单播接收 AWV;接收模块用于利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP, 以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。从而对接收端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，可应用于实际系统。

图 5为本发明毫米波多播通信方法实施例一的流程图。如图 5所示，本实施例提供的毫米波多播通信方法具体可以由 STA执行，本实施例提供的方法具体可以包括：

S101、第一 STA向 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据。

需要说明的是，本实施例中，在所述 PBSS多播服务请求中定义一种新的媒体接入控制（Media Access Control, 简称： MAC)层的个人基本服务集-多播服务（Personal Basic Service Set-Multicast Service,简称： PBSS-MS ) 请求元素 (request element) ：所述 PBSS-MS request element中包含元素标志（Element ID)、长度以及 PBSS-MS描述表，具体的，所述 PBSS-MS 描述表字段的定义如表一所示：表一 PBSS-MS描述表字段定义

请求类型（Request Type ) 取值为 0时，表示请求允许 PBSS多播服务； Request Type取值为 1时，表示请求中止 PBSS多播服务； Request Type 的其他取值的含义保留。

PBSS-MS模式（PBSS-MS Mode ) 取值为 0时，表示 STA直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode取值为 1时，表示 STA通过 PCP 向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode取值为 2时，表示 PCP直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode的其他取值的含义保留。

应答模式（ACK Mode ) 取值为 0时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA 无需返回应答信息，在此模式下，可靠性低，但数据吞吐量大； ACK Mode取值为 1时，表示 PBSS多播服务期间，接收多播数据的 STA 需要按照轮询方式返回应答信息以确认接收到多播数据，否则重传，可靠性高但数据吞吐量小； ACK Mode的其他取值的含义保留。

可选子元素（Optional Subelements ) 便于未来根据需要进行扩展。 S 102、所述第一 STA接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应。具体的， PCP可以根据链路状况同意或拒绝所述第一 STA的 PBSS多播服务请求。

S 103、所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。具体的实施过程中，当 PBSS-MS Mode取值为 0时，所述第一 STA 可以直接向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或者，当 PBSS-MS Mode取值为 1时，所述第一 STA可以通过所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；本实施例不对此进行限制。

进一歩的，在 PBSS 多播过程结束时，所述第一 STA还可以向所述

PCP发送 PBSS多播服务中止请求，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或者，所述 PCP还可能由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS多播过程。本实施例的技术方案，通过第一 STA向 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；所述第一 STA接收所述 PCP发送的 PBSS 多播服务响应；所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。从而实现 PCP与多个 STA之间的多播通信。

图 6为本发明毫米波多播通信方法实施例二的流程图。如图 6所示，本实施例提供的毫米波多播通信方法具体可以由 PCP执行，在上述实施例的基础上，本实施例提供的方法具体可以包括：

S20K PCP接收第一 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发

S202、所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

表二 PBSS-MS状态表字段定义

PBSS-MS模式（PBSS-MS Mode )字段值由接收到的 PBSS-MS request element中 PBSS-MS Mode值复制的来，定义相同，即， PBSS-MS Mode 取值为 0时，表示 STA直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 取值为 1时，表示 STA通过 PCP向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 取值为 2时，表示 PCP直接向其他 STA发送多播数据； PBSS-MS Mode 的其他取值的含义保留。

可选子元素（Optional Subelements) 便于未来根据需要进行扩展。实际应用中，若 PBSS-MS Mode取值为 1，所述 PCP向所述第一 STA 发送 PBSS多播服务响应之后，还需要将接收到的、所述第一 STA发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

需要说明的是，若 PBSS-MS Mode取值为 2，则所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送 PBSS多播服务通知消息；向所述至少两个第二 STA 发送多播数据。

进一歩的，所述 PCP可以接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多数据；或者，所述 PCP由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS 多播过程。

本实施例的技术方案，通过 PCP接收第一 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA 向至少两个第二 STA发送多播数据；所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS 多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。从而实现 PCP与多个 STA之间的多播通信。

本实施例提供的毫米波多播通信方法有三种应用场景。第一种应用场景为源 STA直接向至少两个目的 STA发送多播数据；第二种应用场景为源 STA通过 PCP向至少两个目的 STA发送多播数据；第三种应用场景为 PCP直接向至少两个目的 STA发送多播数据。

在第一种应用场景中，源 STA向 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据。具体的，在 PBSS多播服务请求中的 PBSS-MS request element中， PBSS-MS Mode取值为 0， Request Type取值为 0。

PCP根据链路状况同意或拒绝源 STA的 PBSS多播服务请求。若 PCP 拒绝 PBSS多播服务请求，则在 PBSS多播服务响应中 PBSS-MS response element中， Response Type取值为 1 ; 若 PCP同意 PBSS多播服务请求，则在 PBSS多播服务响应中 PBSS-MS response element中， Response Type 取值为 0。

若 PCP同意源 STA的 PBSS多播服务请求，则源 STA开始执行 PBSS 多播服务，即，向至少两个目的 STA发送多播数据。

在 PBSS多播过程结束时，源 STA可以向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求， SP， Request Type取值为 1 ; 或者，所述 PCP还可能由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS多播过程。

在第二种应用场景中，源 STA向 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据。具体的，在 PBSS多播服务请求中的 PBSS-MS request element中， PBSS-MS Mode取值为 1， Request Type取值为 0。

若 PCP同意源 STA的 PBSS多播服务请求，则源 STA通过 PCP开始执行 PBSS多播服务， SP，源 STA发送多播数据至 PCP , PCP向至少两个目的 STA转发多播数据。

在 PBSS多播过程结束时，源 STA可以向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求， SP， Request Type取值为 1 ; 或者，所述 PCP还可能由于链路状况不好或干扰较大的原因直接中止 PBSS多播过程。在第三种应用场景中， PCP向至少两个目的 STA发送 PBSS多播服务通知消息，其中， PBSS-MS Mode取值为 2，所述 PCP直接向所述至少两个目的 STA发送多播数据。

本实施例的技术方案，可以实现 PCP与多个 STA之间的多播通信。图 7为本发明多播波束赋形计算方法实施例一的流程图。如图 7所示，本实施例提供的多播波束赋形计算方法具体可以由 PCP执行，本实施例提供的方法具体可以包括：

5301、计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV。

本歩骤中，具体的，计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV可以包括：

首先，所述 PCP利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个 TRN-T 字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量。

所述 STA 得到第一接收向量后，将第二接收向量更新为所述第一接收向量，并将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV 向所述 PCP连续发送个 TRN-R字段，其中，初始的第二接收向量即为第一接收向量；所述 PCP利用单位阵 I_M作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA连续发送的个 TRN-R字段得到第三接收向量，并将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV。

需要说明的是，所述 PCP可以将接收到的第 (j=l , 2， ...， Nt 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 ·个元素，从而得到第三接收向量。

所述 PCP将迭代次数的值加一后，若所述 PCP判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA 之间的链路上的所述单播发送 AWV;若所述 PCP将迭代次数的值加一后，判断迭代次数不等于预设迭代次数值，则重复上述过程，直至迭代次数等于预设迭代次数值。

5302、对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送多播波束。本歩骤中，可以采用第一公式得到第一多播发送 AWV w; 其中，所述第一公式为： w= _Vl+ _V2+...^L^，式中， P_k =l， 2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， ^所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV，具体的， S的理论公式为： Α = | Η_Λ|² μ|²，其中， n 为第个所述 STA的单播接收 AWV 的共轭转置向量， H_T为所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的下行信道矩阵， μ|²为发送信号功率。

S303、接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV , 将更新后的所述第一多播发送 AWV 的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

具体的，可以采用第二公式得到第二多播发送 AWV V；其中，所述第二公式为： V + (I - ^) V ，式中， y为 0- 1 范围内的常数，为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV; 式中，为 0- 1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV。

本实施例的技术方案，通过计算得到 PCP与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV; 对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送多播波束；接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。从而对发送端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，可应用于实际系统。

图 8为本发明多播波束赋形计算方法实施例二的流程图。如图 8所示，本实施例提供的多播波束赋形计算方法具体可以由 STA 执行，本实施例提供的方法具体可以包括：

S401、计算得到 STA与 PCP之间的链路上的单播接收 AWV。具体的，本歩骤中， STA可以利用单位阵作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr个 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送个 TRN-R字段；以使所述 PCP根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量。所述 PCP得到所述第三接收向量后，将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV。

需要说明的是，若所述 PCP将迭代次数的值加一后，判断迭代次数等于预设迭代次数值，则所述 PCP将所述第三单播发送 AWV, 相应的，所述第二单播发送 AWV即为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV; 若所述 PCP将迭代次数的值加一后，判断迭代次数不等于预设迭代次数值，则重复上述过程，直至迭代次数等于预设迭代次数值。

需要说明的是，所述 STA可以将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr) 个所述 TRN-T字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素，从而得到第一接收向量。

S402、利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP 基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP ,以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。

本实施例的技术方案，通过计算得到 STA与 PCP之间的链路上的单播接收 AWV; 利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP , 以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。从而对接收端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，可应用于实际系统。

需要说明的是，本发明实施例提供的多播波束赋形计算方法可以应用于 PCP作为发送端，任一 STA作为接收端的情况，也可以应用于一个 STA作为发送端，其他 STA和 PCP作为接收端的情况。下面具体以 PCP为发送端， STA为接收端为例，对本发明提供的多播波束赋形计算方法进行详细说明。

假设多播通信网络 PBSS中共有 1个 PCP和个 STA。 PCP和所有 STA均采用均匀直线天线阵列，阵元间距为半波长。 PCP采用的天线阵元个数为 Nt, 每一个 STA采用的天线元件个数为 Nr。设 STA表示第 (^=1,2,...D 个用户， PCP与 8丁之间的通信信道称为链路，链路的下行和上行链路的信道矩阵分别为 1^和1^，二者互为共轭转置矩阵。

寻找单播情况下链路 k的最佳发送 AWV和接收 AWV的波束赋形算法如算法歩骤一所示，其中定义最大迭代次数为 n^_ax，迭代次数 m初始值为 0。

算法歩骤一：

第一歩， PCP将元素归一化后的向量 t作为发送第一单播发送 AWV, 向 8丁入连续发送 Nr个 TRN-T字段；其中，初始时向量 t可以取规模为 T xl 的任意非 0向量；

第二歩， STA利用单位阵 1 作为波束赋形的第一接收矩阵，即接收第 (i=l,2,...Nr) 个 TRN-T字段时的接收 AWV为： 0,0，...， 0,1, 0，...， 0 f，将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr) 个所述 TRN-T字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素，得到第一接收向量，将第二接收向量 r更新为第一接收向量（r H_At+_ni，式中， Η_Α为所述 PCP与所述 8丁入&之间的链路的下行信道矩阵， _ηι为第一环境噪声向量），将 r的元素归一化后作为第二单播发送 AWV向 PCP连续发送个 TRN-R字段；

第三歩， PCP利用单位阵 I_M作为波束赋形的第二接收矩阵，即接收第 0=1,2,···^) 个 TRN-R字段时的接收 AWV为： 0,0，·..， 0,1, 0，...，0 将接收到的第 ' (y=l, 2， ...， Nt) 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 _ /个元素，得到第三接收向量，将第一单播发送 AWV t 更新为第三接收向量

(t ^Hr+n₂，式中， ^H为所述 PCP与所述 STA_A之间的链路的上行信道矩阵，为第二环境噪声向量）并进行元素归一化，迭代次数 m 加 1

( m ^ m + 1 ) ；

第四歩，判断是否等于 _x，若相等，算法结束，记录最终发送方的向量为接收方的向量为 I ^并对二者进行元素归一化操作；否则，返回第一歩。

由于在实际的 60GHz系统中，天线阵元上的电流幅度调节的实现较复杂。为更好地结合实际应用，本实施例中采取相控天线阵列，每个阵元只调节相位，即上述算法中对天线权重矢量的每一个元素进行归一化。例如向量 t，向量 r的元素归一化分别可以表示为；

t()^t()/|t( |, i = \,2,...Nt

r(7)^r(₇-)/|r(7)|, j = H.Nr

对于 PCP和每一个用户执行算法歩骤一，可以得到每一条链路上的最佳发送天线权重矢量和接收天线权重矢量，使得每一条单播链路的信噪比达到优化状态。此后，对个 ^进行加权求和，采用第一公式得到第一播发送 AWVw: 其中，第一公式为： w= - i + ^V₂+... -N_K, 式中，

P_k (k=l, 2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， _V所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV,具体的，的理论公式为:

2| 12

其中，为第个所述 STA的单播接收 AWV的共轭转置向量， H_t为所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的下行信道矩阵， H² 为发送信号功率。

定义最大迭代次数 /_TO«，迭代次数 /初始值为 0， STA将单播情况下得到的接收 AWV作为多播接收 AWV,寻找多播发送 AWV的波束赋形算法如算法歩骤二所示。

算法歩骤二：

第一歩， PCP将元素归一化后的向量 w作为第一多播发送 AWV, 向所有 STA发送波束；

第二歩， STA 利用 _U/t作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP;

第三歩， PCP判断出接收信号功率中的最小接收信号功率用户编号，并根据提高所述最小接收信号功率的原则将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV:具体可以采用第二公式得到第二多播发送 AWVv:

式中， y为 0-1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV ; 式中，为 0- 1 范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV , 迭代次数 /加 1 ( / / + 1 ) ·'

第四歩，判断 /是否等于 /_TO«，若相等，算法结束，记录最终发送方的向量为 V；否则，返回第一歩。

上述操作使得最终多播发送向量向接收功率小的用户向量方向逼近，尽量保证所有用户链路中的最小信噪比（Signal to Noise Ratio ,简称： SNR ) 值最大化。

最终 PCP采用发送向量 V作为多播发送 AWV，第个用户 STA采用接收向量作为多播接收 AWV。

以多播通信中最简单的场景为例，假设多播通信网络中有 1个控制节点 PCP和 2个多播用户 STA , 发送方 PCP和所有接收方 STA均采用直线天线阵列，阵元间距为半波长， PCP采用的天线阵元个数为 16，每个 STA采用的天线阵元个数为 8，获取单播发送 AWV的预设迭代次数值为 15，获取多播发送 AWV的预设迭代次数值为 20，常数取值为 0.8，第一 STA和第二 STA与 PCP之间的距离分别为 10 米和米，信道带宽为 1 .76GHz , 信号功率为 μ² = 1，噪声功率为 _σ ² = 10-⁶，初始向量 t选取为规模为 M X 1的全 1向定向视距（Line Of Sight, 简称： LOS ) 信道的信道矩阵可以表示为： H = ae_t(e_t)e_r(0_r) , 式中， α为信道衰减系数， e, ( ）为发送定向范德蒙向量， e ( )接收定向范德蒙向量，表示发送端天线阵与物理链路的夹角，接收端天线阵与物理链路的夹角。产生信道矩阵 H 使得在单播情况下，通过波束赋形得到的 PCP与第一 STA之间的发送波束指向 60° , 接收波束指向 67.5°，如图 9a所示。类似的，产生信道矩阵 H₂，使得在单播情况下，通过波束赋形得到的 PCP与第二 STA之间的发送波束指向 120° , 接收波束指向 90° , 如图 9b 所示。

根据上述波束赋形算法中的第一公式，得到 PCP的多播发送波束，如图 9c所示，波束同时指向 60°和 120°两个方向。考虑到定向 LOS信道的链路衰减与距离的平方成反比，由于第一 STA与 PCP之间的距离远，衰减严重，所以第一链路的单播接收功率明显小于第二链路，所以第一链路在多播中相应的对准波束需要分配更多能量，补偿链路中的能量损失。 PCP向每一个 STA发送信号的发送信号功率为 μ|²的情况下，定义单播和：播场景下总体数据吞吐量的计算公式如下：

2S_ 2S 2

单播场景中最终吞吐量为:

~t₂ s/c.+s/c, c.+ c

2S 2S

多播场景中最终吞吐量为: 2min(C₁, C

max [t_v t₂j Sj min C_v C₂

其中 S为 PCP向每一个 STA发送的数据量， d为单播波束赋形情况下第一链路的信道容量， C₂为单播波束赋形情况下第二链路的信道容量， CV 为多播波束赋形情况下第一链路的信道容量， c₂'为多播波束赋形情况下第二链路的信道容量，具体可以通过下述公式得到：

C, =W log(l + |ufH_lVl /a²),C₂ =W log(l + |u H₂v₂ / σ²) C、 ' = W\og(\ + |ufH_lV|² /a²),C₂' = iog(l + |uf H₂v I σ²) 以多播通信中常见的场景为例，假设多播通信网络中有 1个 PCP和 8 个 STA, 各 STA与 PCP之间的方位固定，距离服从 [5m， 15m]之间的均匀分布，独立进行 5000次仿真实验随机产生定向 LOS信道，其他参数选择设为 M=32， Nr=\6, _max=15， /_max=20， =0.8。改变多播通信网络中的用户数目，图 10所示为不同情况下的数据总吞吐量比较。叠加算法是指直接利用叠加后的向量 w作为多播发送 AWV的算法， SP，以算法歩骤一中得到的向量 w作为多播发送 AWV的算法。迭代算法是指上述算法歩骤二中的迭代部分，其初始向量是任取的。

从图 10可以看出，随着用户数目的增加，单播波束赋形的网络总体吞吐量变化不大，所提出的多播算法吞吐量逐级增加，且明显好于叠加算法和迭代算法。图中的多播 SDR 上界是通过文献《Transmit Beamforming for Physical-Layer Multicasting》中的 max-min fair beamforming准贝 Ij模型下，通过松弛秩 1约束得到的吞吐量的上限。

使用本实施例提供的波束赋形计算方法得到发送多播 AWV的计算复杂度为通常 KM, L_ax<KNt, 专利提出算法的复杂度至多为（ KNt 上述文献中关于发送端多播波束赋形的准最优算法仅一水- 骤（随机化）的复杂度就为 0( ⁴)，因此本实施例的多播波束赋形计算方法可以更好地应用于硬件设计，在实际应用中优势明显。

本实施例提供的多播波束赋形计算方法可以对发送端和接收端进行波束赋形，增强了波束的方向性，降低不同用户间的干扰，且算法复杂度低，可应用于实际系统。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor) 执行本发明各个实施例所述方法的部分歩骤。而前述的存储介质包括： U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory, ROM)、随机存取存储器（Random Access Memory, RAM) 、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权利要求书

1、一种用户站 STA，其特征在于，包括：

发送模块，用于向个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

接收模块，用于接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；

所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

2、根据权利要求 1所述的 STA, 其特征在于，所述发送模块具体用于：直接向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或，通过所述 PCP 向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

3、根据权利要求 1或 2所述的方法，其特征在于，所述发送模块还用于: 向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

4、一种个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP , 其特征在于，包括：

接收模块，用于接收第一用户站 STA发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

发送模块，用于所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

5、根据权利要求 4所述的 PCP , 其特征在于，所述发送模块还用于将接收到的、所述第一 STA 发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

6、根据权利要求 4或 5所述的 PCP , 其特征在于，所述接收模块还用于接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一

STA向所述至少两个第二 STA发送所述多数据。

7、根据权利要求 4所述的 PCP , 其特征在于，所述发送模块还用于向所述至少两个第二 STA发送 PBSS多播服务通知消息；向所述至少两个第二 STA发送多播数据。

8、一种个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP , 其特征在于，包括：计算模块，用于计算得到个人基本服务集 PBSS 网络中心控制节点 PCP与至少两个用户站 STA之间的链路上的至少两个单播发送天线权重矢量 AWV; 对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV, 并向至少两个所述 STA发送多播波束；

处理模块，用于接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA 的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

9、根据权利要求 8所述的 PCP , 其特征在于，所述计算模块具体用于利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个发送训练 TRN-T字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量；利用单位阵 l_Nt 作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA连续发送的个接收训练 TRN-R字段得到第三接收向量，并将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV; 将迭代次数的值加一后，若所述 PCP判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播发送 AWV。

10、根据权利要求 9所述的 PCP , 其特征在于，所述计算模块具体用于将接收到的第 ' ( '=l， 2， ...， Nt) 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 _/个元素。

1 1、根据权利要求 8-10任一所述的 PCP, 其特征在于，所述计算模块具体用于采用第一公式得到第一多播发送 AWV _W;

其中，所述第一公式为：

式中， P_k =l， 2， . . .， K) 为第个所述 STA接收信号功率， ^所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV。

12、根据权利要求 1 1所述的 PCP , 其特征在于，所述处理模块具体用于采用第二公式得到第二多播发送 AWV V；

其中，所述第二公式为： V + (l )_V *，式中，为 0-1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV。

13、一种用户站 STA，其特征在于，包括：

计算模块，用于计算得到所述 STA与个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP之间的链路上的单播接收天线权重矢量 AWV;

接收模块，用于利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP ,以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。

14、根据权利要求 13所述的 STA, 其特征在于，所述计算模块具体用于利用单位阵作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr个发送训练 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送 Nt个接收训练 TRN-R字段；以使所述 PCP根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量；迭代次数达到预设迭代次数值后，将所述第二单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV。

15、根据权利要求 14所述的 STA, 其特征在于，所述计算模块具体用于将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr) 个所述 TRN-T字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素。

16、一种毫米波多播通信方法，其特征在于，包括：

第一用户站 STA向个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP发送 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

所述第一 STA接收所述 PCP发送的 PBSS多播服务响应；

所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

17、根据权利要求 16所述的方法，其特征在于，所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据，包括：

所述第一 STA直接向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据；或所述第一 STA通过所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。 18、根据权利要求 16或 17所述的方法，其特征在于，所述第一 STA 向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据之后，还包括：

所述第一 STA向所述 PCP发送 PBSS多播服务中止请求，以中止向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

19、一种毫米波多播通信方法，其特征在于，包括：

个人基本服务集 PBSS 网络中心控制节点 PCP接收第一用户站 STA 发送的 PBSS多播服务请求，所述 PBSS多播服务请求用于请求所述 PCP 允许所述第一 STA向至少两个第二 STA发送多播数据；

所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应，以使所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多播数据。

20、根据权利要求 19所述的方法，其特征在于，所述 PCP向所述第一 STA发送 PBSS多播服务响应之后，还包括：

所述 PCP将接收到的、所述第一 STA发送的所述多播数据转发给所述至少两个第二 STA。

21、根据权利要求 19或 20所述的方法，其特征在于，还包括：所述 PCP接收所述第一 STA发送的 PBSS多播服务中止请求，以中止所述第一 STA向所述至少两个第二 STA发送所述多数据。

22、根据权利要求 19所述的方法，其特征在于，还包括：

所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送 PBSS多播服务通知消息；所述 PCP向所述至少两个第二 STA发送多播数据。

23、一种多播波束赋形计算方法，其特征在于，包括：

计算得到个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP与至少两个用户站 STA之间的链路上的至少两个单播发送天线权重矢量 AWV;

对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP的第一多播发送 AWV,并向至少两个所述 STA发送多播波束；

接收所述至少两个 STA反馈的所述至少两个 STA的接收信号功率；判断出所述至少两个 STA 的接收信号功率中的最小接收信号功率，并根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV, 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV。

24、根据权利要求 23所述的方法，其特征在于，所述计算得到 PCP 与至少两个 STA之间的链路上的至少两个单播发送 AWV，包括：所述 PCP利用第一单播发送 AWV向 STA连续发送 Nr个发送训练 TRN-T字段；以使所述 STA根据所述 TRN-T字段得到第一接收向量；所述 PCP利用单位阵 ½作为第二接收矩阵，根据接收到的、所述 STA 连续发送的 M个接收训练 TRN-R字段得到第三接收向量，并将所述第一单播发送 AWV更新为所述第三接收向量，将更新后的所述第一单播发送 AWV的元素归一化后，作为第三单播发送 AWV;

将迭代次数的值加一后，若所述 PCP判断迭代次数等于预设迭代次数值，则将所述第三单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播发送 AWV。

25、根据权利要求 24所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的、所述 STA连续发送的个 TRN-R字段得到第三接收向量，包括：

将接收到的第 (j= 2， ...， Nt) 个所述 TRN-R字段的主径信道响应值与所述 TRN-R对应元素的乘积，作为所述第三接收向量的第 _/个元素。

26、根据权利要求 23-25任一所述的方法，其特征在于，所述对所述至少两个单播发送 AWV进行加权求和后，进行元素归一化，得到所述 PCP 的第一多播发送 AWV, 包括：

采用第一公式得到第一多播发送 AWV w;

其中，所述第一公式为： _W= _Vl+ _V2+...^L^，式中， P_k =l， 2， ...， K) 为第个所述 STA接收信号功率， ^所述 PCP与第个所述 STA之间的链路的发送单播 AWV。

27、根据权利要求 26所述的方法，其特征在于，所述根据提高所述最小接收信号功率的原则更新所述第一多播发送 AWV , 将更新后的所述第一多播发送 AWV的元素归一化后作为第二多播发送 AWV, 包括：采用第二公式得到第二多播发送 AWV V；

其中，所述第二公式为： V + (1 ) ，

式中，为 0-1范围内的常数， ^为所述最小接收信号功率用户对应的单播发送 AWV。

28、一种多播波束赋形计算方法，其特征在于，包括：

计算得到用户站 STA与个人基本服务集 PBSS网络中心控制节点 PCP 之间的链路上的单播接收天线权重矢量 AWV;

利用所述单播接收 AWV作为多播接收 AWV, 接收所述 PCP基于第一多播发送 AWV发送的多播波束，记录接收信号功率并将所述接收信号功率反馈给所述 PCP , 以使所述 PCP更新所述第一多播发送 AWV。

29、根据权利要求 28所述的方法，其特征在于，所述计算得到 STA 与 PCP之间的链路上的单播接收 AWV, 包括：

所述 STA利用单位阵 l_Nr作为第一接收矩阵，根据接收到的、所述 PCP 连续发送的 Nr个发送训练 TRN-T字段得到第一接收向量，并将第二接收向量更新为所述第一接收向量，将所述第二接收向量的元素归一化后，作为第二单播发送 AWV向所述 PCP连续发送 Nt个接收训练 TRN-R字段；以使所述 PCP根据所述 TRN-R字段得到第三接收向量；

迭代次数达到预设迭代次数值后，将所述第二单播发送 AWV作为所述 PCP与所述 STA之间的链路上的所述单播接收 AWV。

30、根据权利要求 29所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的、所述 PCP连续发送的 Nr个 TRN-T字段得到第一接收向量，包括：

将接收到的第 ( =1， 2， ...， Nr) 个所述 TRN-T字段的主径信道响应值与所述 TRN-T对应元素的乘积，作为所述第一接收向量的第个元素。