專利名稱:寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及寬帶無線接入系統(tǒng)，特別涉及寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)和方法。
背景技術：
最近幾年來寬帶無線接入技術引起了人們的廣泛關注，相對于其它寬帶接入技術，寬帶無線接入系統(tǒng)投資少，建設周期短，提供業(yè)務快，具有很多優(yōu)點。國際電氣電子工程師協(xié)會(Institute of Electrical and ElectronicEngineers，簡稱“IEEE”)委員會為此專門制定了IEEE802.16標準，提出寬帶無線接入解決方案，但是必須確保視距傳輸，對于人口密集的城市，由于存在高樓、樹木等許多障礙物，導致覆蓋范圍非常受限，所以在后來制定的IEEE802.16a標準中，又提出了一種基于無線接網(wǎng)(Mesh)技術的寬帶無線接入解決方案，無線Mesh網(wǎng)絡實際上是一種高容量高速率的多點對多點網(wǎng)絡，它是一種新型的可以解決“最后一公里”瓶頸問題的分布式網(wǎng)絡。Mesh網(wǎng)絡不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡，因為其中的每個用戶節(jié)點都是骨干網(wǎng)絡的一部分，可以轉(zhuǎn)發(fā)其它用戶節(jié)點的信息，并且隨著網(wǎng)絡節(jié)點的增加，網(wǎng)絡的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加。
全球微波接入互操作性(World Interoperability for Microwave Access，簡稱“WiMAX”)是一項新興的無線通信技術，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，是一項基于802.16標準的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術。WiMAX的無線信號傳輸距離最遠可達50公里。它用于將802.11a無線接入熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可連結公司與家庭等環(huán)境至有線骨干線路。它可作為線纜和用戶數(shù)據(jù)線的無線擴展技術，從而實現(xiàn)無線寬帶接入。
802.16技術優(yōu)勢在于設備的互用性使運營商能從多個設備制造商處購買WiMAX設備；穩(wěn)定的基于標準的平臺將激發(fā)各層、網(wǎng)絡管理、天線等技術的創(chuàng)新，從而改善運營費用的問題；更遠距離下的更好的頻譜效率；新增扇區(qū)簡易，靈活的信道規(guī)劃使容量達到最大化，并且允許運營商根據(jù)用戶的發(fā)展為基礎來逐漸升級擴大網(wǎng)絡；靈活的信道帶寬規(guī)劃適應需要執(zhí)照的頻段的頻率分配情況，及不需要執(zhí)照的頻段的頻率分配情況；從單個用戶到數(shù)以百計的用戶，媒體接入層協(xié)議保持高效的分配機制；各種先進技術改善非視距性能；出眾的系統(tǒng)增益提供更強的遠距離穿透阻擋物能力。
無線接入網(wǎng)是由網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(Network Management System，簡稱“NMS”)、基站控制器(Base Station Contriller，簡稱“BSC”)、基站(BaseStation，簡稱“BS”)和用戶站(Subscriber Station，簡稱“SS”)組成。基于Mesh技術的寬帶無線接入網(wǎng)絡結構中，所有的BS和SS都稱為節(jié)點。BS和其它主干網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)寬帶接入；SS節(jié)點既可以實現(xiàn)本地用戶的寬帶接入，又可以轉(zhuǎn)發(fā)其它節(jié)點的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點，作用類似于一個中轉(zhuǎn)節(jié)點。在Mesh網(wǎng)絡中，SS之間也可以直接通信，并且BS和SS之間可以通過其它的SS間接通信。與一個節(jié)點直接相連的節(jié)點稱為這個節(jié)點的鄰居節(jié)點，它們之間的距離稱為“一跳”。網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都具備路由選擇功能，每個節(jié)點只和鄰近節(jié)點進行通信，因此是一種自組織和自管理的網(wǎng)絡。實際上，Mesh網(wǎng)絡更像是Internet本身的一種無線版本，分組數(shù)據(jù)從一個路由到另一個路由進行傳遞直到到達其目的地，這些特點使Mesh網(wǎng)絡與傳統(tǒng)的蜂窩通信網(wǎng)絡和固定通信網(wǎng)絡有著顯著區(qū)別。
對于基于Mesh結構的寬帶無線接入網(wǎng)絡來說，用戶數(shù)增加時，由于每個用戶站可以作為一個中轉(zhuǎn)節(jié)點，潛在地增加了網(wǎng)絡的覆蓋范圍。對運營商來說，采用無線Mesh網(wǎng)絡具有以下優(yōu)點網(wǎng)絡覆蓋范圍增大、頻譜利用率提高、系統(tǒng)容量增加；Mesh網(wǎng)絡結構特有的多路由選擇特性提高了網(wǎng)絡的柔韌性和可用性，當某條路徑出現(xiàn)錯誤時，可以選擇其它的路徑；網(wǎng)絡具有可伸縮性、易擴容、初期建設費用低、投資成本大約是PMP網(wǎng)絡的15％；投資風險相對較小，在較短時間內(nèi)即可收回成本獲得盈利。總之，這種技術比起傳統(tǒng)的點對多點來具有諸如節(jié)能、自動配置和易擴容等很多優(yōu)勢，很多公司已經(jīng)開始將該技術用于寬帶網(wǎng)絡接入，并且相關的無線路由器等產(chǎn)品也已開始商用。
多輸入多輸出(Multi Input Multi Output，簡稱“MIMO”)和空分復用(Space Division Multiplex，簡稱“SDM”)是當前發(fā)展的前沿通信技術之一。理論上已經(jīng)證明，采用多個發(fā)射天線能把無線信道分割成多個并行的窄帶信道，具有提高信道比特傳輸率的潛能，且研究結果顯示，信道容量隨天線數(shù)量增加而線性增大。與接收分集和智能天線相比，MIMO系統(tǒng)不但能夠提供分集增益和陣行增益，而且可以采用空間復用的方式提高系統(tǒng)容量。
貝爾實驗室分層空時結構(Bell LAboratory Space-Time architecture，簡稱“BLAST”)是無線通信中采用空間復用技術提高帶寬有效性的一種途徑。BLAST系統(tǒng)利用多個天線在同一頻段同時發(fā)送并行的數(shù)據(jù)流，利用豐富的多徑傳播不同的數(shù)據(jù)流，并可在接收機進行分離，從而取得空間分集。它的原理是多個發(fā)射機采用相同的調(diào)制方式，多個接收機也采用相同的解調(diào)方式。BLAST把單個用戶的數(shù)據(jù)流分割成多個子流，并利用多個天線同時發(fā)送這些并行子流，所有子流在同樣的頻帶內(nèi)發(fā)送，因此頻譜使用效率很高。所需數(shù)據(jù)有多個副本進入信道(發(fā)射天線)，同時有多個輸出(接收天線)。在接收機端，多個天線挑選出發(fā)送來的多個數(shù)據(jù)子流及其散射副本，每個接收天線“看得見”疊加在一起的所有發(fā)送來的數(shù)據(jù)子流，利用復雜的信號處理技術，通過這些子信道的差異能分離數(shù)據(jù)子流并進行檢測。
由于無論發(fā)射機還是接收機的天線數(shù)都是有限的，因此增加分集增益和提高發(fā)射速率是一對矛盾。空時碼(Space Time Code，簡稱“STC”)和空頻碼(Space Frequency Code，簡稱“SFC”)能較好地解決這一矛盾。
空時碼利用了多天線系統(tǒng)所能提供的空間分集，其性能取決于系統(tǒng)的天線數(shù)和信號在空間和時間上的編碼，最有代表性的如空時分組碼和空時網(wǎng)格碼。這些碼的設計都假設了非多徑信道條件，屬于窄帶碼，最大可獲得的分集增益等于發(fā)射天線數(shù)和接收天線數(shù)的乘積。在寬帶多徑信道條件下，空時碼的性能不是最佳的，因為它只利用了空間分集，而未能利用多徑提供的信道頻率分集。在研究了多徑環(huán)境下，基于正交頻分復用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex，簡稱“OFDM”)的多天線系統(tǒng)的編碼問題，提出了空頻碼的概念，這些碼潛在能實現(xiàn)的分集增益是發(fā)射天線數(shù)、接收天線數(shù)和信道沖擊響應長度(信道多徑數(shù))的乘積。
從衰落信道的相干時間和相干帶寬來看，空時碼要求在跨越幾個OFDM字符的一個碼塊周期內(nèi)信道衰落時間響應保持近似不變，即相干時間越大越好；而空頻碼要求跨越幾個子載波的一個碼塊的信道衰落頻率響應保持近似不變，即相干帶寬越大越好。從約束條件上看，空時碼在平坦衰落信道中具有較好性能，而空頻碼在快衰落信道中具有較好性能。但實際上，發(fā)射機是無法預知信道狀態(tài)信息的，為此可以整合空時碼和空頻碼的優(yōu)勢，采用空時頻碼(Space Time Frequency Code，簡稱“STFC”)方案，在空間域、時間域和頻率域上聯(lián)合考慮，從而實現(xiàn)了多天線衰落信道下的最大分集增益。
對于STFC、SFC和STC，又可以分為分組碼(Block Code，簡稱“BC”)和網(wǎng)格碼(Trellis Code，簡稱“TC”)。
空時碼主要針對平坦衰落信道，而在實際高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中信道特性通常為頻率選擇性衰落。正交頻分復用(OFDM)技術能把頻率選擇性衰落信道劃分為多個并行的相關的平坦衰落信道，因而各載波上呈現(xiàn)非頻率選擇性衰落。802.16將空時碼與正交頻分復用技術組合運用。
IEEE 802.16為第一個寬帶無線接入標準，主要有兩個版本802.16標準的寬帶固定無線接入版本，“802.16-2004”和802.16標準的寬帶移動無線接入版本，“802.16e”。802.16-2004僅定義了兩種網(wǎng)元，BS和SS；802.16e也僅定義了兩種網(wǎng)元，BS和移動用戶站(Mobile SS，簡稱“MSS”)。目前802.1 6多跳中轉(zhuǎn)研究組(Multihop Relay SG)僅提出了WiMAX中轉(zhuǎn)節(jié)點(Relay Station，簡稱“RS”)的概念，其中一個重要的作用是作為BS與SS/MSS間的中轉(zhuǎn)，增加用戶站的吞吐量。
基于中轉(zhuǎn)的無線接入系統(tǒng)必須要解決的是源節(jié)點到各個中轉(zhuǎn)節(jié)點及從各個中轉(zhuǎn)節(jié)點到目的節(jié)點的復用問題，通常只能采用兩種現(xiàn)有技術頻分復用，BS與SS/MSS間的各個中轉(zhuǎn)節(jié)點分別占用不同的頻段；時分復用，BS與SS/MSS間的各個中轉(zhuǎn)節(jié)點使用相同的頻段，但占用不同的時間段。依據(jù)頻分復用的技術缺點是頻譜需求較寬，頻譜為運營商稀缺的資源，頻譜資源浪費較大。反過來依據(jù)時分復用的技術缺點頻譜需求少，但對于用戶站來說，由于各個中轉(zhuǎn)節(jié)點必須分時工作，降低了各個中轉(zhuǎn)節(jié)點的平均數(shù)據(jù)通信速率，用戶站的吞吐量增加有限甚至可能反而降低。
在實際應用中，上述方案存在以下問題造成這種情況的主要原因在于，多個中轉(zhuǎn)節(jié)點采用頻分復用或時分復用等傳統(tǒng)通信技術。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)及其方法，使得頻譜資源利用率、無線信道容量和數(shù)據(jù)通信速率得到提高，鏈路可靠性和穩(wěn)定性得到改善，抗干擾和抗噪聲的性能得到增強。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包含源節(jié)點、中轉(zhuǎn)節(jié)點、目的節(jié)點，其中，
所述中轉(zhuǎn)節(jié)點通過多輸入多輸出技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點；所述源節(jié)點用于指示所述中轉(zhuǎn)節(jié)點進行多輸入多輸出通信；所述目的節(jié)點用于接收并解碼來自所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)。
其中，包含至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點，組成互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
此外在所述系統(tǒng)中，源節(jié)點用于直接將數(shù)據(jù)廣播給所述中轉(zhuǎn)節(jié)點；所述中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式多輸入多輸出編碼單元，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，各中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
此外在所述系統(tǒng)中，源節(jié)點用于對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；各中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于接收對應子信道上來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機用于將各自接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
此外在所述系統(tǒng)中，包含至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點，組成至少兩級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
此外在所述系統(tǒng)中，源節(jié)點用于直接將數(shù)據(jù)廣播給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式多輸入多輸出編碼單元，其接收機用于接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點均包含分布式多輸入多輸出編碼單元和多輸入多輸出解碼單元，其接收機用于接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并由其多輸入多輸出解碼單元進行解碼，再由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
此外在所述系統(tǒng)中，源節(jié)點用于對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)第一級不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及第一級不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于在對應子信道上接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，其發(fā)射機用于將接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點均包含分布式多輸入多輸出編碼單元和多輸入多輸出解碼單元，其接收機用于在同一子信道上接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并由其多輸入多輸出解碼單元進行解碼，再由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分在同一子信道上并行發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點；
目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
此外在所述系統(tǒng)中，所述子信道為正交頻分復用子信道、時分子信道、碼分子信道中的任意一種。
此外在所述系統(tǒng)中，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點所包含的所述分布式多輸入多輸出編碼單元和所述多輸入多輸出解碼單元采用空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼和解碼技術中的任意一種。
此外在所述系統(tǒng)中，所述源節(jié)點、中轉(zhuǎn)節(jié)點、目的節(jié)點的發(fā)射機均采用正交頻分復用調(diào)制技術，接收機均采用正交頻分復用解調(diào)技術。
此外在所述系統(tǒng)中，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機包含至少一組正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、接收天線。
此外在所述系統(tǒng)中，具有多輸入多輸出解碼功能的中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機包含至少一組正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、接收天線；其中，上述單元按接收信號流向依次按以下任意一種順序排列接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元；接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、信道解碼單元；接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、符號解映射單元、信道解碼單元；或者，接收天線、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元。
此外在所述系統(tǒng)中，具有分布式多輸入多輸出編碼功能的中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機包含至少一組正交頻分復用調(diào)制器、符號映射單元、信道編碼單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、發(fā)射天線；其中，上述單元按發(fā)射信號流向依次按以下任意一種順序排列分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、信道編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；信道編碼單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；信道編碼單元、符號映射單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；或者，信道編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、發(fā)射天線。
本發(fā)明還提供了一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，包含步驟，源節(jié)點將無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送給所有中轉(zhuǎn)節(jié)點；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點用多輸入多輸出技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點；所述目的節(jié)點接收并解碼來自所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)。
其中，至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點組成互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
此外在所述方法中，還包含步驟，源節(jié)點直接將數(shù)據(jù)廣播給所述中轉(zhuǎn)節(jié)點；所述中轉(zhuǎn)節(jié)點接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式多輸入多輸出編碼，然后各中轉(zhuǎn)節(jié)點將其對應部分發(fā)送給目的節(jié)點。
此外在所述方法中，還包含步驟，
源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；各中轉(zhuǎn)節(jié)點接收對應子信道上來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點將各自接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點。
此外在所述方法中，至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點組成至少兩級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
此外在所述方法中，還包含步驟，源節(jié)點直接將數(shù)據(jù)廣播給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式多輸入多輸出編碼，再轉(zhuǎn)發(fā)給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組接收機來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，先進行多輸入多輸出解碼，再進行分布式多輸入多輸出編碼，然后將編碼后數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點。
此外在所述方法中，源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點在對應子信道上接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；
第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組在同一子信道上接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并進行多輸入多輸出解碼，再進行分布式多輸入多輸出編碼，然后將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分在同一子信道上并行發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點。
此外在所述方法中，所述子信道為正交頻分復用子信道、時分子信道、碼分子信道中的任意一種。
此外在所述方法中，所述多輸入多輸出解碼過程、分布式多輸入多輸出編碼過程分別采用空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼和解碼技術中的任意一種。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術的主要區(qū)別在于，首先利用OFDM技術將頻率選擇性信道變成平坦衰落信道，從而能通過利用一組中轉(zhuǎn)節(jié)點的所有天線構成多天線的MIMO系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了空分復用等先進技術；中轉(zhuǎn)節(jié)點內(nèi)部的系統(tǒng)結構可以實現(xiàn)一組互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的分布式MIMO編解碼傳輸系統(tǒng)(其中第一層中轉(zhuǎn)節(jié)點也可以只進行分布式MIMO編碼)，可以采用空時/空頻/空時頻/空間復用編碼方法，充分利用空分復用的優(yōu)點；單級或多級中轉(zhuǎn)節(jié)點組的上下級之間的多天線收發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)了多跳中轉(zhuǎn)的MIMO傳輸。
這種技術方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即在互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組和目的節(jié)點間使用多個天線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际蕉噍斎攵噍敵?MIMO)技術，通過空間復用(SDM)，如同在原有頻段上建立了多個互不干擾、并行的子信道，避免不同中轉(zhuǎn)節(jié)點都要申請不同的頻段，可以在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，成倍地提高頻譜利用率，進而成倍地提高無線信道容量、系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)通信速率。
采用MIMO構成多路信道可以在一定程度上對抗信道衰落，因為多個信道同時處于深衰落的可能性較小，從而改善鏈路可靠性。
空時碼、空頻碼、空時頻碼技術將編碼技術和天線陣技術結合在一起，實現(xiàn)了空間分集、時間分集和頻率分集，提高了系統(tǒng)的抗衰落(特別是抗頻率選擇性衰落)性能，且能通過發(fā)射分集增益和接收分集增益提供高速率、實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。與不使用混合空間技術的編碼系統(tǒng)相比，混合空間編碼可以在不犧牲帶寬的情況下獲得較高的編碼增益，進而提高了抗干擾和抗噪聲的能力。
當中轉(zhuǎn)節(jié)點和用戶站都只用單發(fā)射和接收天線時，系統(tǒng)最簡單，成本最低，卻能應用通常必須單機多天線才能做到的MIMO技術，非常適合于用戶站做為中轉(zhuǎn)節(jié)點的應用場景。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)結構示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)OFDM子信道實現(xiàn)原理示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)時分子信道實現(xiàn)原理示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)碼分子信道實現(xiàn)原理示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)結構示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)OFDM子信道實現(xiàn)原理示意 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)時分子信道實現(xiàn)原理示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)碼分子信道實現(xiàn)原理示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第八實施方式的中轉(zhuǎn)節(jié)點接收機結構示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第八實施方式的無MIMO接收功能的中轉(zhuǎn)節(jié)點接收機結構示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第九實施方式的中轉(zhuǎn)節(jié)點發(fā)射機結構示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第十實施方式的簡單中轉(zhuǎn)系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
本發(fā)明利用中轉(zhuǎn)無線接入系統(tǒng)中多個中轉(zhuǎn)節(jié)點的多個天線組成一個互助組，聯(lián)合實現(xiàn)分布式MIMO技術和空間編解碼技術(例如，分層空間復用碼、空時碼、空頻碼或空時頻碼的組合)，從而可以在現(xiàn)有設備條件的基礎上充分利用MIMO等空分技術的優(yōu)點用到寬帶無線接入這樣一個前沿的領域中。通過使用MIMO的空分技術實現(xiàn)多個中轉(zhuǎn)節(jié)點接入同一個目的節(jié)點的技術，支持用戶站通過多個并行中轉(zhuǎn)節(jié)點或多跳并行中轉(zhuǎn)節(jié)點以同頻同時接入同一個基站，既能解決現(xiàn)有技術的頻譜需求較寬的問題，又能解決用戶站的吞吐量增加有限甚至可能反而降低的問題。
本發(fā)明通過在每個中轉(zhuǎn)節(jié)點設置分布式MIMO編解碼單元(其中第一層中轉(zhuǎn)節(jié)點可以只設置分布式MIMO編碼單元)，實現(xiàn)一個互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的MIMO通信。并在所有網(wǎng)元通信中采用OFDM收發(fā)技術，使得頻率選擇性快衰落信道變成并行的平坦衰落信道，使得MIMO技術得以實際應用。另外，在多跳中轉(zhuǎn)系統(tǒng)中上下級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組之間的MIMO通信將該系統(tǒng)推廣到多跳中轉(zhuǎn)的情況，在任意一級MIMO通信中，各個中轉(zhuǎn)節(jié)點的信道可以通過直接法和子信道劃分兩種方式實現(xiàn)，其中子信道劃分又可以按照OFDM子信道、時分子信道、碼分子信道等方式實施。最后，本文給出了一個簡單的實施方式以說明實際應用情況。
本發(fā)明的基本創(chuàng)新在于將MIMO技術實施在多個中轉(zhuǎn)節(jié)點的多個天線上。基于此，又可以分為單跳和多跳兩種系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別。每種系統(tǒng)又可以按上下級通信方式分為直接法和子信道法等，對于每種情況均采用OFDM通信技術，因此每個中轉(zhuǎn)節(jié)點及源節(jié)點目的節(jié)點的收發(fā)機都實現(xiàn)了OFDM技術，另外還包括前述分布式MIMO編解碼單元及其他功能單元。
本發(fā)明的第一實施例是單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型，如圖1所示。包含源節(jié)點、一組中轉(zhuǎn)節(jié)點構成的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組、目的節(jié)點等節(jié)點。源節(jié)點和目的節(jié)點間的通信由多個中轉(zhuǎn)節(jié)點作并行互助中轉(zhuǎn)。中轉(zhuǎn)節(jié)點用MIMO技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。
每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式MIMO編解碼單元，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成MIMO通信的天線組。如圖所示，中轉(zhuǎn)節(jié)點1、中轉(zhuǎn)節(jié)點2、...、中轉(zhuǎn)節(jié)點N構成一個互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；一個互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組和一個目的節(jié)點構成一個分布式MIMO系統(tǒng)；即互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的Ti個發(fā)射天線作為MIMO信道的Ti個輸入，則MIMO信道共有T＝(T1+T2+...+Ti+...+TN)個輸入，目的節(jié)點的R個接收天線接收MIMO信道的R個輸出。
本發(fā)明的第一實施例的基于分布式MIMO技術的源節(jié)點和目的節(jié)點間進行通信方法，有三個步驟源節(jié)點將無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送給所有中轉(zhuǎn)節(jié)點；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點用MIMO技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點；目的節(jié)點接收并解碼來自中轉(zhuǎn)節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)。也可以分為兩個階段廣播階段和中轉(zhuǎn)階段。廣播階段就是指從源節(jié)點將要傳輸?shù)臒o線通信數(shù)據(jù)發(fā)給每個互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的步驟；中轉(zhuǎn)階段就是互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組用MIMO技術轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點的步驟。
在本發(fā)明的第二實施例在第一實施例的基礎上，采用直接法實現(xiàn)上述的兩個階段，廣播階段源節(jié)點直接將數(shù)據(jù)廣播給中轉(zhuǎn)節(jié)點；中轉(zhuǎn)階段中轉(zhuǎn)節(jié)點接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼，然后各中轉(zhuǎn)節(jié)點將其對應部分發(fā)送給目的節(jié)點。
在廣播階段源節(jié)點向互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的每個中轉(zhuǎn)節(jié)點廣播相同的信息序列S。
在中轉(zhuǎn)階段互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...N對接收到的相同信息序列S，分別進行分布式的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)形成矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行編碼符號，其中T0＝0，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組分布式編碼的結果是形成一個統(tǒng)一的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)符號矩陣CC=c11c12Λc1Sc21c22Λc2SMMOMcm1cm2ΛcmS]]>其中，矩陣的行數(shù)為m＝T(由互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的發(fā)射天線數(shù)決定)，矩陣的列數(shù)s則取決于具體的編碼方法；然后，編碼符號矩陣的T行符號從互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的T＝(T1+T2十...+Ti+...+TN)個發(fā)射天線，通過T×R MIMO信道，分別發(fā)送給目的節(jié)點。
最后，目的節(jié)點對接收到的信號，進行空時/空頻/空時頻/空間復用解碼，得到信號序列S。
事實上，廣播階段上述各個中轉(zhuǎn)節(jié)點之間的通信會相互重疊，因此也可以通過各自占用子信道的方法取代直接廣播法。
本發(fā)明的第三實施例在第一實施例的基礎上，源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼，并在各子信道上發(fā)送給對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；各中轉(zhuǎn)節(jié)點接收對應子信道上來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點將各自編碼后的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點。這里各個子信道解決了多個中轉(zhuǎn)節(jié)點的重疊沖突問題，但是在并行互助MIMO通信僅使用了一個子信道，因此沒有降低MIMO的系統(tǒng)容量和速率。
這里提到的子信道可以是現(xiàn)行的多種方式，比如OFDM子信道、時分復用的子信道、碼分復用的子信道，下面具體給出這三種子信道實施的技術細節(jié)。
圖2示出了OFDM子信道方法的實現(xiàn)原理，假設OFDM信道按子載波組i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個OFDM子信道(subchannel)，OFDM子信道i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S，進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C；源節(jié)點通過OFDM子信道i(i＝1，...，N)，發(fā)送矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T0＝0。
在中轉(zhuǎn)階段，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用整個OFDM信道，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C的各行空間編碼符號，同時發(fā)送至目的節(jié)點。即，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1通過T1個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第1行到第T1行共T1行的空間編碼符號，同時發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點2通過T2個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空間編碼符號，同時發(fā)送至目的節(jié)點；以此類推，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i通過Ti個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，同時發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點N通過TN個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空間編碼符號，同時發(fā)送至目的節(jié)點。
最后，目的節(jié)點對接收到的信號，進行空時/空頻/空時頻/空間復用解碼，得到信號序列S。
圖4示出了時分子信道方法的實現(xiàn)原理，假設通信信道按時隙i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個時分子信道，時分子信道i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S，進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C；源節(jié)點通過時分子信道i(i＝1，...，N)，發(fā)送矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T0＝0。
在中轉(zhuǎn)階段，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用時分子信道0，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C的各行空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點。即，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1通過T1個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第1行到第T1行共T1行的空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點2通過T2個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點；以此類推，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i通過Ti個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點N通過TN個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點。
最后，目的節(jié)點對接收到的信號，進行空時/空頻/空時頻/空間復用解碼，得到信號序列S。
圖5示出了碼分子信道方法的實現(xiàn)原理，假設通信信道按擴頻碼i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個擴頻子信道，擴頻碼i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S，進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C；源節(jié)點按擴頻碼i(i＝1，...，N)擴頻，發(fā)送矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，至互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T0＝0。
在中轉(zhuǎn)階段，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以采用同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C的各行空間編碼符號，按同一擴頻碼(如擴頻碼1)，同時發(fā)送至目的節(jié)點。即，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1通過T1個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第1行到第T1行共T1行的空間編碼符號，按同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，同時發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點2通過T2個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空間編碼符號，按同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，同時發(fā)送至目的節(jié)點；以此類推，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i通過Ti個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空間編碼符號，按同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，同時發(fā)送至目的節(jié)點；互助中轉(zhuǎn)節(jié)點N通過TN個發(fā)射天線，分別將矩陣C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空間編碼符號，同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，同時發(fā)送至目的節(jié)點。
最后，目的節(jié)點對接收到的信號，進行空時/空頻/空時頻/空間復用解碼，得到信號序列S。
當然上述單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以輕松推廣到多跳的情況，本發(fā)明的第四實施例就是類似第一實施例的一個多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含多個中轉(zhuǎn)節(jié)點組成多級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含多個收發(fā)天線；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式MIMO編解碼單元，任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成MIMO通信的天線組。
圖5示出了該多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型，源節(jié)點和目的節(jié)點間的通信由多級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組由多個中轉(zhuǎn)節(jié)點作并行互助中轉(zhuǎn)。如圖6，中轉(zhuǎn)節(jié)點1、中轉(zhuǎn)節(jié)點2、...、中轉(zhuǎn)節(jié)點Mk構成一個互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；每級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組和下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的一個中轉(zhuǎn)節(jié)點都能構成一個分布式MIMO系統(tǒng)；對于最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組則和一個目的節(jié)點構成一個分布式MIMO系統(tǒng)；每k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i的Tk，i個發(fā)射天線作為相應MIMO信道的Tk，i個輸入，則相應的MIMO信道共有Tk＝(Tk，1+Tk，2+...+Tk，i+...+Tk，Mk)個輸1入，下一級(即第k+1級)互助中轉(zhuǎn)節(jié)點j的R(k+1)，j個(或目的節(jié)點的R個)接收天線接收MIMO信道的、R(k+1)，j(或R)個輸出。
同理，對應的實現(xiàn)方法也推廣到多跳的情況。本發(fā)明的第四實施例的基于分布式MIMO技術的源節(jié)點和目的節(jié)點間進行通信方法，與單跳不同的是任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式MIMO編解碼單元；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成MIMO通信的天線組；任意一級都從上一級接收，通過解碼編碼后在發(fā)給下一級。同樣也有廣播階段和多個中轉(zhuǎn)階段，中轉(zhuǎn)階段的數(shù)目也和中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)目相同，即為廣播階段、中轉(zhuǎn)階段1、...、中轉(zhuǎn)階段N。
同理廣播階段和中轉(zhuǎn)階段具體也分為直接法和子信道法幾種方案，本發(fā)明的第五實施例在第四實施例的基礎上，采用直接法實現(xiàn)上述的幾個階段。
在廣播階段源節(jié)點向第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的每個中轉(zhuǎn)節(jié)點廣播相同的信息序列S。
中轉(zhuǎn)階段1第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...M1對接收到的相同信息序列S，分別進行分布式的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)，第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i形成矩陣C中的第(T1，1+T1，2十...+T1，i-1+1)行到第(T1，1+T1，2+...+T1，i)行共T1，i行編碼符號，第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組分布式編碼的結果是形成一個統(tǒng)一的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)符號矩陣C1，其中矩陣的行數(shù)為T1(由第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的發(fā)射天線數(shù)決定)，矩陣的列數(shù)則取決于具體的編碼方法；然后，編碼符號矩陣的T1行符號從T1＝(T1，1十T1，2+...+T1，i+...+T1，M1)個發(fā)射天線，通過MIMO信道發(fā)送至第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點j。
中轉(zhuǎn)階段2第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...M2分別進行分布式的空時解碼(或空頻解碼、或空時頻解碼、或分層空間復用解碼)；然后第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...M2對接收到的相同信息序列S，分別進行空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)，第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組分布式編碼的結果是形成一個統(tǒng)一的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)符號矩陣C2，其中矩陣的行數(shù)為T2(由第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的發(fā)射天線數(shù)決定)，矩陣的列數(shù)則取決于具體的編碼方法；然后，編碼符號矩陣的T2行符號從T2＝(T2，1+T2，2+...+T2，i+...+T2，M2)個發(fā)射天線，通過MIMO信道分別發(fā)送第3級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點j。
依此類推，中轉(zhuǎn)階段k第k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...Mk分別進行分布式的空時解碼(或空頻解碼、或空時頻解碼、或分層空間復用解碼)，每個第k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點都將得到源節(jié)點通過第k-1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中轉(zhuǎn)的信息序列S；然后第k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...Mk對接收到的相同信息序列S，分別進行空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)，第k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組分布式編碼的結果是形成一個統(tǒng)一的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)符號矩陣Ck，其中矩陣的行數(shù)為Tk(由第k級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的發(fā)射天線數(shù)決定)，矩陣的列數(shù)則取決于具體的編碼方法；然后，編碼符號矩陣的Tk行符號從Tk＝(Tk，1+Tk，2+...+Tk，i+...+Tk，Mk)個發(fā)射天線，通過MIMO信道分別發(fā)送第k+1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點j。
最后一級，中轉(zhuǎn)階段N第N級(最后一級)互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...Mn分別進行分布式的空時解碼(或空頻解碼、或空時頻解碼、或分層空間復用解碼)，每個第N級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點都將得到源節(jié)點通過第N-1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中轉(zhuǎn)的信息序列S；然后第N級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點1...Mn對接收到的相同信息序列S，分別進行空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)，第N級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組分布式編碼的結果是形成一個統(tǒng)一的空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)符號矩陣Cn，其中矩陣的行數(shù)為Tn(由第N級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的發(fā)射天線數(shù)決定)，矩陣的列數(shù)則取決于具體的編碼方法；然后，編碼符號矩陣的Tn行符號從Tn＝(Tn，1+Tn，2+...+Tn，i+...+Tn，Mn)個發(fā)射天線，通過MIMO信道分別發(fā)送給目的節(jié)點。
最后，目的節(jié)點對接收到的信號，進行空時/空頻/空時頻/空間復用解碼，得到信號序列S。
本發(fā)明的第六實施例在第四實施例的基礎上，采用子信道法實現(xiàn)上述的幾個階段。
源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼，并在各子信道上發(fā)送給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組接收對應子信道上來自源節(jié)點或上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)并進行解碼，然后進行分布式空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的各中轉(zhuǎn)節(jié)點將編碼后數(shù)據(jù)的對應部分在對應子信道上發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點；其中最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組包含的各中轉(zhuǎn)節(jié)點將編碼后數(shù)據(jù)的對應部分在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點。
同樣可以有OFDM子信道、時分子信道、碼分子信道三種情況的實現(xiàn)。
圖6為多跳系統(tǒng)OFDM子信道實現(xiàn)方式示意圖，假設OFDM信道按子載波組i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個OFDM子信道(subchannel)，OFDM子信道i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C1；源節(jié)點通過OFDM子信道i(i＝1，...，N)，發(fā)送矩陣C1中的第(T1，1+T1，2+...+T1，i-1+1)行到第(T1，1+T1，2+...+T1，i)行共T1，i行的空間編碼符號，至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T1，0＝0。
中轉(zhuǎn)階段1第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用整個OFDM信道或者占用同一個子信道，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T1個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C1的各行空間編碼符號，發(fā)送至第2級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點j；中轉(zhuǎn)階段2-N第2-N級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用整個OFDM信道，或者占用同一個子信道。
圖7為多跳系統(tǒng)時分子信道原理圖。假設通信信道按時隙i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個時分子信道，時分子信道i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C1；源節(jié)點通過時分子信道i(i＝1，...，N)，發(fā)送矩陣C1中的第(T1，1+T1，2+...+T1，i-1+1)行到第(T1，1+T1，2+...+T1，i)行共T1，i行的空間編碼符號，至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T1，0＝0。
在中轉(zhuǎn)階段，第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用時分子信道1，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T1個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C1的各行空間編碼符號，在時分子信道1發(fā)送至目的節(jié)點；中轉(zhuǎn)階段2-N第k(k＝2，...，N)級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以占用時分子信道k(k＝2，...，N)。
圖8為多跳系統(tǒng)碼分子信道原理圖。假設通信信道按擴頻碼i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N個擴頻子信道，擴頻碼i(i＝1，...，N)分配給源節(jié)點至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i(i＝1，...，N)的通信通道。
在廣播階段，首先，源節(jié)點對信源信號序列S進行空時/空頻/空時頻/空間復用編碼，形成空時/空頻/空時頻/空間復用編碼符號矩陣C1；源節(jié)點按擴頻碼i(i＝1，...，N)擴頻，發(fā)送矩陣C1中的第(T1，1+T1，2+...+T1，i-1+1)行到第(T1，1+T1，2+...+T1，i)行共T1，i行的空間編碼符號，至第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i。其中，T1，0＝0。
在中轉(zhuǎn)階段，第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以采用同一擴頻碼(如擴頻碼0)擴頻，以提高傳輸數(shù)據(jù)率；第1級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組通過T1個發(fā)射天線，分別將空間編碼符號矩陣C1的各行空間編碼符號，按同一擴頻碼(如擴頻碼1)，同時發(fā)送至目的節(jié)點；中轉(zhuǎn)階段2-N第k(k＝2，...，N)級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組每個節(jié)點都可以采用同一擴頻碼(如擴頻碼k(k＝2，...，N))擴頻。
下面闡述每個中轉(zhuǎn)節(jié)點內(nèi)部的實現(xiàn)方式及其構成。本發(fā)明的第七實施例在上述實施例的基礎上，采用OFDM技術，因此所有站點源節(jié)點、中轉(zhuǎn)節(jié)點、目的節(jié)點的發(fā)射機均采用OFDM調(diào)制技術，接收機均采用OFDM解調(diào)技術。空時碼主要針對平坦衰落信道，而在實際高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中信道特性通常為頻率選擇性衰落。正交頻分復用(OFDM)技術能把頻率選擇性衰落信道劃分為多個并行的相關的平坦衰落信道，因而各載波上呈現(xiàn)非頻率選擇性衰落。802.16將空時碼與正交頻分復用技術組合運用。
在上述實施例中，接收和發(fā)送步驟基本上都需要進行MIMO分布式編解碼，注意到僅在直接法的第一級或第一跳互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中，接收時不需要進行MIMO解碼，因為這時源節(jié)點僅僅是直接進行廣播。除此之外，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機部分、其他級或其他實現(xiàn)方式的接收機部分，均需要使用MIMO分布式編解碼單元。
因此，本發(fā)明第八實施例在第七實施例的基礎上，中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機部分都包含接收天線、OFDM解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元。其中空分解碼單元是將來自多個接收天線的多路信號解碼合并為一路的關節(jié)，因此位于該單元之前的單元均是每個支路都有對應的單元，而位于該單元之后的則只有一個單元。
對于第i個中轉(zhuǎn)節(jié)點對應有Ti個發(fā)射/接收天線，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組有T＝(T1+T2+...+Ti+...+TM)個發(fā)射天線，互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組共同形成空時/空頻/空時頻/空間復用符號矩陣C，其中矩陣的行數(shù)為T，則互助中轉(zhuǎn)節(jié)點i對來自/去往OFDM接收/發(fā)射機的信號進行分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編解碼，形成矩陣C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行編碼符號，這就是分布式空分MIMO編解碼原理。
根據(jù)空分解碼單元所處的位置不同，可以有四種方案，即按信號流向如下排列
接收天線、OFDM解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元，空分解碼單元在最后，因此稱為信源比特級接收機；接收天線、OFDM解調(diào)器、符號解映射單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、信道解碼單元，空分解碼單元在信道解碼之前，因此稱為信道比特級接收機；接收天線、OFDM解調(diào)器、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、符號解映射單元、信道解碼單元，空分解碼單元在信道解碼和符號解映射之前，因此稱為信源符號級接收機；或者，接收天線、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、OFDM解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元，空分解碼單元在最前面，因此稱為信道符號級接收機。
比特級解碼器的解碼最小單位為比特，而符號級解碼器的解碼最小單位為符號。比如第三種情況，解碼最小單位可以為經(jīng)正交幅度調(diào)制(QuadratureAmplitude Modulation，簡稱“QAM”)符號解映射之前的符號；第四種情況中編碼最小單位可以為經(jīng)OFDM解調(diào)之前的OFDM符號。上述四種情況的接收機結構示意圖在圖9種給出。
不過前面已經(jīng)提到，并不是所有情況下都需要進行空分解碼的，上述情況適用于源節(jié)點采用空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)技術的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)站(或多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的第1級中轉(zhuǎn)站)，或者多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的非第1級中轉(zhuǎn)站。而源節(jié)點不采用空時編碼(或空頻編碼、或空時頻編碼、或分層空間復用編碼)技術的單跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)站(或多跳互助中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的第1級中轉(zhuǎn)站)，則不需要上述結構中的空分解碼單元，即僅有接收天線、OFDM解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元，因此也沒有四種不同的排列順序，而且也只有一路信號，對比圖9容易給出其結構如圖10。
同理，對于發(fā)射機，僅僅是信號流向不同，大致結構基本相同，本發(fā)明第九實施例在第七實施例的基礎上，中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機部分都包含發(fā)射天線、OFDM調(diào)制器、符號映射單元、信道編碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元。同樣空分編碼單元是一路信號分為多路的地方，因此位于該單元之后的單元均是每個支路都有對應的單元，而位于該單元之前的則只有一個單元。
根據(jù)空分編碼單元所處的位置不同，可以有四種方案，即按信號流向如下排列空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、信道編碼單元、符號映射單元、OFDM調(diào)制器、發(fā)射天線，空分編碼單元在最后，因此稱為信源比特級發(fā)射機；信道編碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、符號映射單元、OFDM調(diào)制器、發(fā)射天線，空分編碼單元在信道編碼之前，因此稱為信道比特級發(fā)射機；信道編碼單元、符號映射單元、空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、OFDM調(diào)制器、發(fā)射天線，空分編碼單元在信道編碼和符號映射之前，因此稱為信源符號級發(fā)射機；或者，信道編碼單元、符號映射單元、OFDM調(diào)制器、空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、發(fā)射天線，空分編碼單元在最前面，因此稱為信道符號級發(fā)射機。
上述四種情況的發(fā)射機結構示意圖在圖11中給出。
最后，給出一個簡單的兩個中轉(zhuǎn)節(jié)點的單跳中轉(zhuǎn)系統(tǒng)實施例，本發(fā)明的十實施例的系統(tǒng)模型如圖12所示。假設基站和用戶站間有兩個中轉(zhuǎn)站1和2構成互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，其中hsj為基站到中轉(zhuǎn)站j(j＝1，2)的多徑衰落信道時域響應；hjd為中轉(zhuǎn)站j(j＝1，2)到用戶站的多徑衰落信道時域響應。
兩個互助中轉(zhuǎn)站發(fā)射機各有1根發(fā)射天線，相距至少為λ/2(λ為波長)，即發(fā)送信號在不同路徑中傳播的過程應能夠被近似認為是相互獨立的衰減過程，在用戶站接收端有1根接收天線，這種方案用戶站接收機的空時解碼器需要多輸入單輸出(Multi Input Single Output，簡稱“MISO”)的信道估計，MISO在廣義上也屬于一種特殊的MIMO技術。
由基站向中轉(zhuǎn)站發(fā)射成對的OFDM符號為si(i＝1，2)，在中轉(zhuǎn)站j(j＝1，2)接收到的成對的OFDM符號為r1j和r2jr11＝hs1s1+n11r21＝hs1s2+n21r12＝hs2s1+n12r22＝hs2s2+n22其中，n1j和n2j為基站到中轉(zhuǎn)站j(j＝1，2)通信信道的加性白噪聲。
假設互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組按如下空時矩陣C進行空時編碼，即中轉(zhuǎn)站1分布式空時編碼結果為矩陣C的第1行，中轉(zhuǎn)站2分布式空時編碼結果為矩陣C的第2行。在時刻t，中轉(zhuǎn)站1發(fā)射r11，中轉(zhuǎn)站2發(fā)射-r*22；在時刻t+1，中轉(zhuǎn)站1發(fā)射r21，中轉(zhuǎn)站2發(fā)射r*12。
C=c1c2-c2*c1*=r11r21-r22*r12*]]>則用戶站接收到的成對的OFDM符號為r1=h1dr11-h2dr22*+n1]]>r2=h1dr21+h2dr12*+n2]]>即
r1r2*=HS1S2*+N1N2*]]>其中，(*)表示復共軛，nj為中轉(zhuǎn)站j(j＝1，2)到用戶站通信信道的加性白噪聲，H=H1-H2H2*H1*]]>H1＝hs1h1dH2=Hs2*h2d]]>N1=h1dn11+h2dn22*+n1]]>N2=h1dn21+h2dn12*+n2·]]>由此經(jīng)過信道估計，用戶站就可以正確接收來自源站經(jīng)過中轉(zhuǎn)的信號?？梢姡诶碚撋?，經(jīng)過本發(fā)明的OFDM、MIMO、中轉(zhuǎn)技術，在現(xiàn)有設備的基礎上能夠?qū)崿F(xiàn)高容量、高可靠性、高速率的中轉(zhuǎn)無線接入系統(tǒng)。
熟悉本領域的技術人員可以理解，上述實施例的描述中為了具體生動的描述技術細節(jié)，引用實際應用中的某些特殊例子、參數(shù)、設置及解決方案，但在其他實際應用場景下，可以采用各種可行代替方案，這不影響本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
權利要求
1.一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包含源節(jié)點、中轉(zhuǎn)節(jié)點、目的節(jié)點，其中，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點通過多輸入多輸出技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點；所述源節(jié)點用于指示所述中轉(zhuǎn)節(jié)點進行多輸入多輸出通信；所述目的節(jié)點用于接收并解碼來自所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求
1所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包含至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點，組成互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
3.根據(jù)權利要求
2所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，源節(jié)點用于直接將數(shù)據(jù)廣播給所述中轉(zhuǎn)節(jié)點；所述中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式多輸入多輸出編碼單元，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，各中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求
2所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，源節(jié)點用于對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；各中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于接收對應子信道上來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機用于將各自接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求
1所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包含至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點，組成至少兩級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
6.根據(jù)權利要求
5所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，源節(jié)點用于直接將數(shù)據(jù)廣播給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點包含分布式多輸入多輸出編碼單元，其接收機用于接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點均包含分布式多輸入多輸出編碼單元和多輸入多輸出解碼單元，其接收機用于接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并由其多輸入多輸出解碼單元進行解碼，再由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求
5所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，源節(jié)點用于對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)第一級不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及第一級不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機用于在對應子信道上接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，其發(fā)射機用于將接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點均包含分布式多輸入多輸出編碼單元和多輸入多輸出解碼單元，其接收機用于在同一子信道上接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并由其多輸入多輸出解碼單元進行解碼，再由其分布式多輸入多輸出編碼單元進行編碼，其發(fā)射機用于將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分在同一子信道上并行發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點；目的節(jié)點用對應的解碼技術獲得通信數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求
4或7所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述子信道為正交頻分復用子信道、時分子信道、碼分子信道中的任意一種。
9.根據(jù)權利要求
1-7任意一項所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點所包含的所述分布式多輸入多輸出編碼單元和所述多輸入多輸出解碼單元采用空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼和解碼技術中的任意一種。
10.根據(jù)權利要求
9所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述源節(jié)點、中轉(zhuǎn)節(jié)點、目的節(jié)點的發(fā)射機均采用正交頻分復用調(diào)制技術，接收機均采用正交頻分復用解調(diào)技術。
11.根據(jù)權利要求
3所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機包含至少一組正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、接收天線。
12.根據(jù)權利要求
10所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，具有多輸入多輸出解碼功能的中轉(zhuǎn)節(jié)點的接收機包含至少一組正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、接收天線；其中，上述單元按接收信號流向依次按以下任意一種順序排列接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元；接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、信道解碼單元；接收天線、正交頻分復用解調(diào)器、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、符號解映射單元、信道解碼單元；或者，接收天線、空時/空頻/空時頻/空間復用解碼單元、正交頻分復用解調(diào)器、符號解映射單元、信道解碼單元。
13.根據(jù)權利要求
10所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特征在于，具有分布式多輸入多輸出編碼功能的中轉(zhuǎn)節(jié)點的發(fā)射機包含至少一組正交頻分復用調(diào)制器、符號映射單元、信道編碼單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、發(fā)射天線；其中，上述單元按發(fā)射信號流向依次按以下任意一種順序排列分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、信道編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；信道編碼單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；信道編碼單元、符號映射單元、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、正交頻分復用調(diào)制器、發(fā)射天線；或者，信道編碼單元、符號映射單元、正交頻分復用調(diào)制器、分布式空時/空頻/空時頻/空間復用編碼單元、發(fā)射天線。
14.一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，包含步驟，源節(jié)點將無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送給所有中轉(zhuǎn)節(jié)點；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點用多輸入多輸出技術將來自源節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點；所述目的節(jié)點接收并解碼來自所述中轉(zhuǎn)節(jié)點的無線通信數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權利要求
14所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點組成互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線，所有中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
16.根據(jù)權利要求
15所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，還包含步驟，源節(jié)點直接將數(shù)據(jù)廣播給所述中轉(zhuǎn)節(jié)點；所述中轉(zhuǎn)節(jié)點接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式多輸入多輸出編碼，然后各中轉(zhuǎn)節(jié)點將其對應部分發(fā)送給目的節(jié)點。
17.根據(jù)權利要求
15所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，還包含步驟，源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；各中轉(zhuǎn)節(jié)點接收對應子信道上來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)；所有中轉(zhuǎn)節(jié)點將各自接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給目的節(jié)點。
18.根據(jù)權利要求
14所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，至少兩個所述中轉(zhuǎn)節(jié)點組成至少兩級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組，每個中轉(zhuǎn)節(jié)點包含至少一個發(fā)射天線、一個接收天線；任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的中轉(zhuǎn)節(jié)點的天線組成多輸入多輸出通信的天線組。
19.根據(jù)權利要求
18所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，還包含步驟，源節(jié)點直接將數(shù)據(jù)廣播給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行分布式多輸入多輸出編碼，再轉(zhuǎn)發(fā)給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組接收機來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，先進行多輸入多輸出解碼，再進行分布式多輸入多輸出編碼，然后將編碼后數(shù)據(jù)的對應部分發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點。
20.根據(jù)權利要求
18所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，源節(jié)點對數(shù)據(jù)進行對應的多輸入多輸出編碼，并根據(jù)不同的第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點及不同第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)的不同發(fā)射天線，將多輸入多輸出編碼的不同編碼部分在各正交子信道上發(fā)送給第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含的對應中轉(zhuǎn)節(jié)點；第一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組所包含中轉(zhuǎn)節(jié)點在對應子信道上接收來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)在同一子信道上并行發(fā)送給第二級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組；第二級至最后一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組中的任意一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組在同一子信道上接收來自上一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組的數(shù)據(jù)，并進行多輸入多輸出解碼，再進行分布式多輸入多輸出編碼，然后將經(jīng)過分布式多輸入多輸出編碼后的數(shù)據(jù)的對應部分在同一子信道上并行發(fā)送給下一級互助中轉(zhuǎn)節(jié)點組或目的節(jié)點。
21.根據(jù)權利要求
17或20所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，所述子信道為正交頻分復用子信道、時分子信道、碼分子信道中的任意一種。
22.根據(jù)權利要求
14-20中任意一項所述的寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)方法，其特征在于，所述多輸入多輸出解碼過程、分布式多輸入多輸出編碼過程分別采用空時、空頻、空時頻或者分層空間復用編碼和解碼技術中的任意一種。
專利摘要
本發(fā)明涉及寬帶無線接入系統(tǒng)，公開了一種寬帶無線接入的中轉(zhuǎn)系統(tǒng)及其方法，使得頻譜資源利用率、無線信道容量和數(shù)據(jù)通信速率得到提高，鏈路可靠性和穩(wěn)定性得到改善，抗干擾和抗噪聲的性能得到增強。本發(fā)明中，首先利用OFDM技術將頻率選擇性信道變成平坦衰落信道，從而能通過利用一組中轉(zhuǎn)節(jié)點的所有天線構成多天線的MIMO系統(tǒng)；中轉(zhuǎn)節(jié)點內(nèi)部的系統(tǒng)結構可以實現(xiàn)一組互助中轉(zhuǎn)節(jié)點的分布式MIMO編解碼傳輸系統(tǒng)，可以采用空時/空頻/空時頻/空間復用編碼方法，充分利用空分復用的優(yōu)點；單級或多級中轉(zhuǎn)節(jié)點組的上下級之間的多天線收發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)了多跳中轉(zhuǎn)的MIMO傳輸。
文檔編號H04B7/02GK1996785SQ200610005286
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月6日
發(fā)明者鄭若濱 申請人:華為技術有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan