专利名称:宽带无线接入的中转系统及其方法
技术领域：
本发明涉及宽带无线接入系统，特别涉及宽带无线接入的中转系统和方法。
背景技术：
最近几年来宽带无线接入技术引起了人们的广泛关注，相对于其它宽带接入技术，宽带无线接入系统投资少，建设周期短，提供业务快，具有很多优点。国际电气电子工程师协会(Institute of Electrical and ElectronicEngineers，简称“IEEE”)委员会为此专门制定了IEEE802.16标准，提出宽带无线接入解决方案，但是必须确保视距传输，对于人口密集的城市，由于存在高楼、树木等许多障碍物，导致覆盖范围非常受限，所以在后来制定的IEEE802.16a标准中，又提出了一种基于无线接网(Mesh)技术的宽带无线接入解决方案，无线Mesh网络实际上是一种高容量高速率的多点对多点网络，它是一种新型的可以解决“最后一公里”瓶颈问题的分布式网络。Mesh网络不同于传统的无线网络，因为其中的每个用户节点都是骨干网络的一部分，可以转发其它用户节点的信息，并且随着网络节点的增加，网络的覆盖范围以及灵活性也会随之增加。
全球微波接入互操作性(World Interoperability for Microwave Access，简称“WiMAX”)是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接，是一项基于802.16标准的宽带无线接入城域网技术。WiMAX的无线信号传输距离最远可达50公里。它用于将802.11a无线接入热点连接到互联网，也可连结公司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆和用户数据线的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。
802.16技术优势在于设备的互用性使运营商能从多个设备制造商处购买WiMAX设备；稳定的基于标准的平台将激发各层、网络管理、天线等技术的创新，从而改善运营费用的问题；更远距离下的更好的频谱效率；新增扇区简易，灵活的信道规划使容量达到最大化，并且允许运营商根据用户的发展为基础来逐渐升级扩大网络；灵活的信道带宽规划适应需要执照的频段的频率分配情况，及不需要执照的频段的频率分配情况；从单个用户到数以百计的用户，媒体接入层协议保持高效的分配机制；各种先进技术改善非视距性能；出众的系统增益提供更强的远距离穿透阻挡物能力。
无线接入网是由网络管理系统(Network Management System，简称“NMS”)、基站控制器(Base Station Contriller，简称“BSC”)、基站(BaseStation，简称“BS”)和用户站(Subscriber Station，简称“SS”)组成。基于Mesh技术的宽带无线接入网络结构中，所有的BS和SS都称为节点。BS和其它主干网络相连，实现宽带接入；SS节点既可以实现本地用户的宽带接入，又可以转发其它节点的数据，把这些数据传送到目的节点，作用类似于一个中转节点。在Mesh网络中，SS之间也可以直接通信，并且BS和SS之间可以通过其它的SS间接通信。与一个节点直接相连的节点称为这个节点的邻居节点，它们之间的距离称为“一跳”。网络中的每个节点都具备路由选择功能，每个节点只和邻近节点进行通信，因此是一种自组织和自管理的网络。实际上，Mesh网络更像是Internet本身的一种无线版本，分组数据从一个路由到另一个路由进行传递直到到达其目的地，这些特点使Mesh网络与传统的蜂窝通信网络和固定通信网络有着显著区别。
对于基于Mesh结构的宽带无线接入网络来说，用户数增加时，由于每个用户站可以作为一个中转节点，潜在地增加了网络的覆盖范围。对运营商来说，采用无线Mesh网络具有以下优点网络覆盖范围增大、频谱利用率提高、系统容量增加；Mesh网络结构特有的多路由选择特性提高了网络的柔韧性和可用性，当某条路径出现错误时，可以选择其它的路径；网络具有可伸缩性、易扩容、初期建设费用低、投资成本大约是PMP网络的15％；投资风险相对较小，在较短时间内即可收回成本获得盈利。总之，这种技术比起传统的点对多点来具有诸如节能、自动配置和易扩容等很多优势，很多公司已经开始将该技术用于宽带网络接入，并且相关的无线路由器等产品也已开始商用。
多输入多输出(Multi Input Multi Output，简称“MIMO”)和空分复用(Space Division Multiplex，简称“SDM”)是当前发展的前沿通信技术之一。理论上已经证明，采用多个发射天线能把无线信道分割成多个并行的窄带信道，具有提高信道比特传输率的潜能，且研究结果显示，信道容量随天线数量增加而线性增大。与接收分集和智能天线相比，MIMO系统不但能够提供分集增益和阵行增益，而且可以采用空间复用的方式提高系统容量。
贝尔实验室分层空时结构(Bell LAboratory Space-Time architecture，简称“BLAST”)是无线通信中采用空间复用技术提高带宽有效性的一种途径。BLAST系统利用多个天线在同一频段同时发送并行的数据流，利用丰富的多径传播不同的数据流，并可在接收机进行分离，从而取得空间分集。它的原理是多个发射机采用相同的调制方式，多个接收机也采用相同的解调方式。BLAST把单个用户的数据流分割成多个子流，并利用多个天线同时发送这些并行子流，所有子流在同样的频带内发送，因此频谱使用效率很高。所需数据有多个副本进入信道(发射天线)，同时有多个输出(接收天线)。在接收机端，多个天线挑选出发送来的多个数据子流及其散射副本，每个接收天线“看得见”叠加在一起的所有发送来的数据子流，利用复杂的信号处理技术，通过这些子信道的差异能分离数据子流并进行检测。
由于无论发射机还是接收机的天线数都是有限的，因此增加分集增益和提高发射速率是一对矛盾。空时码(Space Time Code，简称“STC”)和空频码(Space Frequency Code，简称“SFC”)能较好地解决这一矛盾。
空时码利用了多天线系统所能提供的空间分集，其性能取决于系统的天线数和信号在空间和时间上的编码，最有代表性的如空时分组码和空时网格码。这些码的设计都假设了非多径信道条件，属于窄带码，最大可获得的分集增益等于发射天线数和接收天线数的乘积。在宽带多径信道条件下，空时码的性能不是最佳的，因为它只利用了空间分集，而未能利用多径提供的信道频率分集。在研究了多径环境下，基于正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex，简称“OFDM”)的多天线系统的编码问题，提出了空频码的概念，这些码潜在能实现的分集增益是发射天线数、接收天线数和信道冲击响应长度(信道多径数)的乘积。
从衰落信道的相干时间和相干带宽来看，空时码要求在跨越几个OFDM字符的一个码块周期内信道衰落时间响应保持近似不变，即相干时间越大越好；而空频码要求跨越几个子载波的一个码块的信道衰落频率响应保持近似不变，即相干带宽越大越好。从约束条件上看，空时码在平坦衰落信道中具有较好性能，而空频码在快衰落信道中具有较好性能。但实际上，发射机是无法预知信道状态信息的，为此可以整合空时码和空频码的优势，采用空时频码(Space Time Frequency Code，简称“STFC”)方案，在空间域、时间域和频率域上联合考虑，从而实现了多天线衰落信道下的最大分集增益。
对于STFC、SFC和STC，又可以分为分组码(Block Code，简称“BC”)和网格码(Trellis Code，简称“TC”)。
空时码主要针对平坦衰落信道，而在实际高速数据传输系统中信道特性通常为频率选择性衰落。正交频分复用(OFDM)技术能把频率选择性衰落信道划分为多个并行的相关的平坦衰落信道，因而各载波上呈现非频率选择性衰落。802.16将空时码与正交频分复用技术组合运用。
IEEE 802.16为第一个宽带无线接入标准，主要有两个版本802.16标准的宽带固定无线接入版本，“802.16-2004”和802.16标准的宽带移动无线接入版本，“802.16e”。802.16-2004仅定义了两种网元，BS和SS；802.16e也仅定义了两种网元，BS和移动用户站(Mobile SS，简称“MSS”)。目前802.1 6多跳中转研究组(Multihop Relay SG)仅提出了WiMAX中转节点(Relay Station，简称“RS”)的概念，其中一个重要的作用是作为BS与SS/MSS间的中转，增加用户站的吞吐量。
基于中转的无线接入系统必须要解决的是源节点到各个中转节点及从各个中转节点到目的节点的复用问题，通常只能采用两种现有技术频分复用，BS与SS/MSS间的各个中转节点分别占用不同的频段；时分复用，BS与SS/MSS间的各个中转节点使用相同的频段，但占用不同的时间段。依据频分复用的技术缺点是频谱需求较宽，频谱为运营商稀缺的资源，频谱资源浪费较大。反过来依据时分复用的技术缺点频谱需求少，但对于用户站来说，由于各个中转节点必须分时工作，降低了各个中转节点的平均数据通信速率，用户站的吞吐量增加有限甚至可能反而降低。
在实际应用中，上述方案存在以下问题造成这种情况的主要原因在于，多个中转节点采用频分复用或时分复用等传统通信技术。
发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种宽带无线接入的中转系统及其方法，使得频谱资源利用率、无线信道容量和数据通信速率得到提高，链路可靠性和稳定性得到改善，抗干扰和抗噪声的性能得到增强。
为实现上述目的，本发明提供了一种宽带无线接入的中转系统，包含源节点、中转节点、目的节点，其中，
所述中转节点通过多输入多输出技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点；所述源节点用于指示所述中转节点进行多输入多输出通信；所述目的节点用于接收并解码来自所述中转节点的无线通信数据。
其中，包含至少两个所述中转节点，组成互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线，所有中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
此外在所述系统中，源节点用于直接将数据广播给所述中转节点；所述中转节点包含分布式多输入多输出编码单元，所述中转节点的接收机用于接收来自源节点的数据，各中转节点的发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分发送给目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
此外在所述系统中，源节点用于对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的互助中转节点及不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给对应中转节点；各中转节点的接收机用于接收对应子信道上来自源节点的数据；所有中转节点的发射机用于将各自接收到的数据在同一子信道上并行发送给目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
此外在所述系统中，包含至少两个所述中转节点，组成至少两级互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
此外在所述系统中，源节点用于直接将数据广播给第一级互助中转节点组；第一级互助中转节点组所包含中转节点包含分布式多输入多输出编码单元，其接收机用于接收来自源节点的数据，并由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据转发给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级所包含中转节点均包含分布式多输入多输出编码单元和多输入多输出解码单元，其接收机用于接收来自上一级互助中转节点组的数据，并由其多输入多输出解码单元进行解码，再由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分发送给下一级互助中转节点组或目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
此外在所述系统中，源节点用于对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据第一级不同的互助中转节点及第一级不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给第一级互助中转节点组所包含的对应中转节点；第一级互助中转节点组所包含中转节点的接收机用于在对应子信道上接收来自源节点的数据，其发射机用于将接收到的数据在同一子信道上并行发送给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级所包含中转节点均包含分布式多输入多输出编码单元和多输入多输出解码单元，其接收机用于在同一子信道上接收来自上一级互助中转节点组的数据，并由其多输入多输出解码单元进行解码，再由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分在同一子信道上并行发送给下一级互助中转节点组或目的节点；
目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
此外在所述系统中，所述子信道为正交频分复用子信道、时分子信道、码分子信道中的任意一种。
此外在所述系统中，所述中转节点所包含的所述分布式多输入多输出编码单元和所述多输入多输出解码单元采用空时、空频、空时频或者分层空间复用编码和解码技术中的任意一种。
此外在所述系统中，所述源节点、中转节点、目的节点的发射机均采用正交频分复用调制技术，接收机均采用正交频分复用解调技术。
此外在所述系统中，所述中转节点的接收机包含至少一组正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、接收天线。
此外在所述系统中，具有多输入多输出解码功能的中转节点的接收机包含至少一组正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、接收天线；其中，上述单元按接收信号流向依次按以下任意一种顺序排列接收天线、正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元；接收天线、正交频分复用解调器、符号解映射单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、信道解码单元；接收天线、正交频分复用解调器、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、符号解映射单元、信道解码单元；或者，接收天线、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元。
此外在所述系统中，具有分布式多输入多输出编码功能的中转节点的发射机包含至少一组正交频分复用调制器、符号映射单元、信道编码单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、发射天线；其中，上述单元按发射信号流向依次按以下任意一种顺序排列分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、信道编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、发射天线；信道编码单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、发射天线；信道编码单元、符号映射单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、正交频分复用调制器、发射天线；或者，信道编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、发射天线。
本发明还提供了一种宽带无线接入的中转方法，包含步骤，源节点将无线通信数据发送给所有中转节点；所有中转节点用多输入多输出技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点；所述目的节点接收并解码来自所述中转节点的无线通信数据。
其中，至少两个所述中转节点组成互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线，所有中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
此外在所述方法中，还包含步骤，源节点直接将数据广播给所述中转节点；所述中转节点接收来自源节点的数据，并进行分布式多输入多输出编码，然后各中转节点将其对应部分发送给目的节点。
此外在所述方法中，还包含步骤，
源节点对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的互助中转节点及不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给对应中转节点；各中转节点接收对应子信道上来自源节点的数据；所有中转节点将各自接收到的数据在同一子信道上并行发送给目的节点。
此外在所述方法中，至少两个所述中转节点组成至少两级互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
此外在所述方法中，还包含步骤，源节点直接将数据广播给第一级互助中转节点组；第一级互助中转节点组接收来自源节点的数据，并进行分布式多输入多输出编码，再转发给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级互助中转节点组接收机来自上一级互助中转节点组的数据，先进行多输入多输出解码，再进行分布式多输入多输出编码，然后将编码后数据的对应部分发送给下一级互助中转节点组或目的节点。
此外在所述方法中，源节点对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的第一级互助中转节点及不同第一级互助中转节的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给第一级互助中转节点组所包含的对应中转节点；第一级互助中转节点组所包含中转节点在对应子信道上接收来自源节点的数据，并将接收到的数据在同一子信道上并行发送给第二级互助中转节点组；
第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级互助中转节点组在同一子信道上接收来自上一级互助中转节点组的数据，并进行多输入多输出解码，再进行分布式多输入多输出编码，然后将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分在同一子信道上并行发送给下一级互助中转节点组或目的节点。
此外在所述方法中，所述子信道为正交频分复用子信道、时分子信道、码分子信道中的任意一种。
此外在所述方法中，所述多输入多输出解码过程、分布式多输入多输出编码过程分别采用空时、空频、空时频或者分层空间复用编码和解码技术中的任意一种。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，首先利用OFDM技术将频率选择性信道变成平坦衰落信道，从而能通过利用一组中转节点的所有天线构成多天线的MIMO系统，从而实现了空分复用等先进技术；中转节点内部的系统结构可以实现一组互助中转节点的分布式MIMO编解码传输系统(其中第一层中转节点也可以只进行分布式MIMO编码)，可以采用空时/空频/空时频/空间复用编码方法，充分利用空分复用的优点；单级或多级中转节点组的上下级之间的多天线收发系统实现了多跳中转的MIMO传输。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即在互助中转节点组和目的节点间使用多个天线进行数据传输的分布式多输入多输出(MIMO)技术，通过空间复用(SDM)，如同在原有频段上建立了多个互不干扰、并行的子信道，避免不同中转节点都要申请不同的频段，可以在不增加带宽和天线发送功率的情况下，成倍地提高频谱利用率，进而成倍地提高无线信道容量、系统容量和数据通信速率。
采用MIMO构成多路信道可以在一定程度上对抗信道衰落，因为多个信道同时处于深衰落的可能性较小，从而改善链路可靠性。
空时码、空频码、空时频码技术将编码技术和天线阵技术结合在一起，实现了空间分集、时间分集和频率分集，提高了系统的抗衰落(特别是抗频率选择性衰落)性能，且能通过发射分集增益和接收分集增益提供高速率、实现高质量的数据传输。与不使用混合空间技术的编码系统相比，混合空间编码可以在不牺牲带宽的情况下获得较高的编码增益，进而提高了抗干扰和抗噪声的能力。
当中转节点和用户站都只用单发射和接收天线时，系统最简单，成本最低，却能应用通常必须单机多天线才能做到的MIMO技术，非常适合于用户站做为中转节点的应用场景。
图1是根据本发明的第一实施方式的单跳互助中转系统结构示意图；图2是根据本发明的第三实施方式的单跳互助中转系统OFDM子信道实现原理示意图；图3是根据本发明的第三实施方式的单跳互助中转系统时分子信道实现原理示意图；图4是根据本发明的第三实施方式的单跳互助中转系统码分子信道实现原理示意图；图5是根据本发明的第四实施方式的多跳互助中转系统结构示意图；图6是根据本发明的第六实施方式的多跳互助中转系统OFDM子信道实现原理示意 图7是根据本发明的第六实施方式的多跳互助中转系统时分子信道实现原理示意图；图8是根据本发明的第六实施方式的多跳互助中转系统码分子信道实现原理示意图；图9是根据本发明的第八实施方式的中转节点接收机结构示意图；图10是根据本发明的第八实施方式的无MIMO接收功能的中转节点接收机结构示意图；图11是根据本发明的第九实施方式的中转节点发射机结构示意图；图12是根据本发明的第十实施方式的简单中转系统结构示意图。
具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明利用中转无线接入系统中多个中转节点的多个天线组成一个互助组，联合实现分布式MIMO技术和空间编解码技术(例如，分层空间复用码、空时码、空频码或空时频码的组合)，从而可以在现有设备条件的基础上充分利用MIMO等空分技术的优点用到宽带无线接入这样一个前沿的领域中。通过使用MIMO的空分技术实现多个中转节点接入同一个目的节点的技术，支持用户站通过多个并行中转节点或多跳并行中转节点以同频同时接入同一个基站，既能解决现有技术的频谱需求较宽的问题，又能解决用户站的吞吐量增加有限甚至可能反而降低的问题。
本发明通过在每个中转节点设置分布式MIMO编解码单元(其中第一层中转节点可以只设置分布式MIMO编码单元)，实现一个互助中转节点组的MIMO通信。并在所有网元通信中采用OFDM收发技术，使得频率选择性快衰落信道变成并行的平坦衰落信道，使得MIMO技术得以实际应用。另外，在多跳中转系统中上下级互助中转节点组之间的MIMO通信将该系统推广到多跳中转的情况，在任意一级MIMO通信中，各个中转节点的信道可以通过直接法和子信道划分两种方式实现，其中子信道划分又可以按照OFDM子信道、时分子信道、码分子信道等方式实施。最后，本文给出了一个简单的实施方式以说明实际应用情况。
本发明的基本创新在于将MIMO技术实施在多个中转节点的多个天线上。基于此，又可以分为单跳和多跳两种系统，这两种系统没有本质区别。每种系统又可以按上下级通信方式分为直接法和子信道法等，对于每种情况均采用OFDM通信技术，因此每个中转节点及源节点目的节点的收发机都实现了OFDM技术，另外还包括前述分布式MIMO编解码单元及其他功能单元。
本发明的第一实施例是单跳互助中转系统模型，如图1所示。包含源节点、一组中转节点构成的互助中转节点组、目的节点等节点。源节点和目的节点间的通信由多个中转节点作并行互助中转。中转节点用MIMO技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点。
每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线，所有中转节点包含分布式MIMO编解码单元，所有中转节点的天线组成MIMO通信的天线组。如图所示，中转节点1、中转节点2、...、中转节点N构成一个互助中转节点组；一个互助中转节点组和一个目的节点构成一个分布式MIMO系统；即互助中转节点i(i＝1，...，N)的Ti个发射天线作为MIMO信道的Ti个输入，则MIMO信道共有T＝(T1+T2+...+Ti+...+TN)个输入，目的节点的R个接收天线接收MIMO信道的R个输出。
本发明的第一实施例的基于分布式MIMO技术的源节点和目的节点间进行通信方法，有三个步骤源节点将无线通信数据发送给所有中转节点；所有中转节点用MIMO技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点；目的节点接收并解码来自中转节点的无线通信数据。也可以分为两个阶段广播阶段和中转阶段。广播阶段就是指从源节点将要传输的无线通信数据发给每个互助中转节点的步骤；中转阶段就是互助中转节点组用MIMO技术转发给目的节点的步骤。
在本发明的第二实施例在第一实施例的基础上，采用直接法实现上述的两个阶段，广播阶段源节点直接将数据广播给中转节点；中转阶段中转节点接收来自源节点的数据，并进行分布式空时、空频、空时频或者分层空间复用编码，然后各中转节点将其对应部分发送给目的节点。
在广播阶段源节点向互助中转节点组中的每个中转节点广播相同的信息序列S。
在中转阶段互助中转节点1...N对接收到的相同信息序列S，分别进行分布式的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)；互助中转节点i(i＝1，...，N)形成矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行编码符号，其中T0＝0，互助中转节点组分布式编码的结果是形成一个统一的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)符号矩阵CC=c11c12Λc1Sc21c22Λc2SMMOMcm1cm2ΛcmS]]>其中，矩阵的行数为m＝T(由互助中转节点组的发射天线数决定)，矩阵的列数s则取决于具体的编码方法；然后，编码符号矩阵的T行符号从互助中转节点组的T＝(T1+T2十...+Ti+...+TN)个发射天线，通过T×R MIMO信道，分别发送给目的节点。
最后，目的节点对接收到的信号，进行空时/空频/空时频/空间复用解码，得到信号序列S。
事实上，广播阶段上述各个中转节点之间的通信会相互重叠，因此也可以通过各自占用子信道的方法取代直接广播法。
本发明的第三实施例在第一实施例的基础上，源节点对数据进行空时、空频、空时频或者分层空间复用编码，并在各子信道上发送给对应中转节点；各中转节点接收对应子信道上来自源节点的数据，并进行分布式空时、空频、空时频或者分层空间复用编码；所有中转节点将各自编码后的数据在同一子信道上并行发送给目的节点。这里各个子信道解决了多个中转节点的重叠冲突问题，但是在并行互助MIMO通信仅使用了一个子信道，因此没有降低MIMO的系统容量和速率。
这里提到的子信道可以是现行的多种方式，比如OFDM子信道、时分复用的子信道、码分复用的子信道，下面具体给出这三种子信道实施的技术细节。
图2示出了OFDM子信道方法的实现原理，假设OFDM信道按子载波组i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个OFDM子信道(subchannel)，OFDM子信道i(i＝1，...，N)分配给源节点至互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S，进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C；源节点通过OFDM子信道i(i＝1，...，N)，发送矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，至互助中转节点i。其中，T0＝0。
在中转阶段，互助中转节点组每个节点都可以占用整个OFDM信道，以提高传输数据率；互助中转节点组通过T个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C的各行空间编码符号，同时发送至目的节点。即，互助中转节点1通过T1个发射天线，分别将矩阵C中的第1行到第T1行共T1行的空间编码符号，同时发送至目的节点；互助中转节点2通过T2个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空间编码符号，同时发送至目的节点；以此类推，互助中转节点i通过Ti个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，同时发送至目的节点；互助中转节点N通过TN个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空间编码符号，同时发送至目的节点。
最后，目的节点对接收到的信号，进行空时/空频/空时频/空间复用解码，得到信号序列S。
图4示出了时分子信道方法的实现原理，假设通信信道按时隙i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个时分子信道，时分子信道i(i＝1，...，N)分配给源节点至互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S，进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C；源节点通过时分子信道i(i＝1，...，N)，发送矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，至互助中转节点i。其中，T0＝0。
在中转阶段，互助中转节点组每个节点都可以占用时分子信道0，以提高传输数据率；互助中转节点组通过T个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C的各行空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点。即，互助中转节点1通过T1个发射天线，分别将矩阵C中的第1行到第T1行共T1行的空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点；互助中转节点2通过T2个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点；以此类推，互助中转节点i通过Ti个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点；互助中转节点N通过TN个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点。
最后，目的节点对接收到的信号，进行空时/空频/空时频/空间复用解码，得到信号序列S。
图5示出了码分子信道方法的实现原理，假设通信信道按扩频码i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个扩频子信道，扩频码i(i＝1，...，N)分配给源节点至互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S，进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C；源节点按扩频码i(i＝1，...，N)扩频，发送矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，至互助中转节点i。其中，T0＝0。
在中转阶段，互助中转节点组每个节点都可以采用同一扩频码(如扩频码0)扩频，以提高传输数据率；互助中转节点组通过T个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C的各行空间编码符号，按同一扩频码(如扩频码1)，同时发送至目的节点。即，互助中转节点1通过T1个发射天线，分别将矩阵C中的第1行到第T1行共T1行的空间编码符号，按同一扩频码(如扩频码0)扩频，同时发送至目的节点；互助中转节点2通过T2个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+1)行到第(T1+T2)行共T2行的空间编码符号，按同一扩频码(如扩频码0)扩频，同时发送至目的节点；以此类推，互助中转节点i通过Ti个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行的空间编码符号，按同一扩频码(如扩频码0)扩频，同时发送至目的节点；互助中转节点N通过TN个发射天线，分别将矩阵C中的第(T1+T2+...+TN-1+1)行到第(T1+T2+...+TN)行共TN行的空间编码符号，同一扩频码(如扩频码0)扩频，同时发送至目的节点。
最后，目的节点对接收到的信号，进行空时/空频/空时频/空间复用解码，得到信号序列S。
当然上述单跳互助中转系统可以轻松推广到多跳的情况，本发明的第四实施例就是类似第一实施例的一个多跳互助中转系统，该系统包含多个中转节点组成多级互助中转节点组，每个中转节点包含多个收发天线；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点包含分布式MIMO编解码单元，任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成MIMO通信的天线组。
图5示出了该多跳互助中转系统模型，源节点和目的节点间的通信由多级互助中转节点组，每级互助中转节点组由多个中转节点作并行互助中转。如图6，中转节点1、中转节点2、...、中转节点Mk构成一个互助中转节点组；每级互助中转节点组和下一级互助中转节点组中的一个中转节点都能构成一个分布式MIMO系统；对于最后一级互助中转节点组则和一个目的节点构成一个分布式MIMO系统；每k级互助中转节点i的Tk，i个发射天线作为相应MIMO信道的Tk，i个输入，则相应的MIMO信道共有Tk＝(Tk，1+Tk，2+...+Tk，i+...+Tk，Mk)个输1入，下一级(即第k+1级)互助中转节点j的R(k+1)，j个(或目的节点的R个)接收天线接收MIMO信道的、R(k+1)，j(或R)个输出。
同理，对应的实现方法也推广到多跳的情况。本发明的第四实施例的基于分布式MIMO技术的源节点和目的节点间进行通信方法，与单跳不同的是任意一级互助中转节点组所包含的中转节点包含分布式MIMO编解码单元；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成MIMO通信的天线组；任意一级都从上一级接收，通过解码编码后在发给下一级。同样也有广播阶段和多个中转阶段，中转阶段的数目也和中转节点组的数目相同，即为广播阶段、中转阶段1、...、中转阶段N。
同理广播阶段和中转阶段具体也分为直接法和子信道法几种方案，本发明的第五实施例在第四实施例的基础上，采用直接法实现上述的几个阶段。
在广播阶段源节点向第1级互助中转节点组中的每个中转节点广播相同的信息序列S。
中转阶段1第1级互助中转节点1...M1对接收到的相同信息序列S，分别进行分布式的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)，第1级互助中转节点i形成矩阵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行编码符号，第1级互助中转节点组分布式编码的结果是形成一个统一的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)符号矩阵C1，其中矩阵的行数为T1(由第1级互助中转节点组的发射天线数决定)，矩阵的列数则取决于具体的编码方法；然后，编码符号矩阵的T1行符号从T1＝(T1，1十T1，2+...+T1，i+...+T1，M1)个发射天线，通过MIMO信道发送至第2级互助中转节点j。
中转阶段2第2级互助中转节点1...M2分别进行分布式的空时解码(或空频解码、或空时频解码、或分层空间复用解码)；然后第2级互助中转节点1...M2对接收到的相同信息序列S，分别进行空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)，第2级互助中转节点组分布式编码的结果是形成一个统一的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)符号矩阵C2，其中矩阵的行数为T2(由第2级互助中转节点组的发射天线数决定)，矩阵的列数则取决于具体的编码方法；然后，编码符号矩阵的T2行符号从T2＝(T2，1+T2，2+...+T2，i+...+T2，M2)个发射天线，通过MIMO信道分别发送第3级互助中转节点j。
依此类推，中转阶段k第k级互助中转节点1...Mk分别进行分布式的空时解码(或空频解码、或空时频解码、或分层空间复用解码)，每个第k级互助中转节点都将得到源节点通过第k-1级互助中转节点组中转的信息序列S；然后第k级互助中转节点1...Mk对接收到的相同信息序列S，分别进行空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)，第k级互助中转节点组分布式编码的结果是形成一个统一的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)符号矩阵Ck，其中矩阵的行数为Tk(由第k级互助中转节点组的发射天线数决定)，矩阵的列数则取决于具体的编码方法；然后，编码符号矩阵的Tk行符号从Tk＝(Tk，1+Tk，2+...+Tk，i+...+Tk，Mk)个发射天线，通过MIMO信道分别发送第k+1级互助中转节点j。
最后一级，中转阶段N第N级(最后一级)互助中转节点1...Mn分别进行分布式的空时解码(或空频解码、或空时频解码、或分层空间复用解码)，每个第N级互助中转节点都将得到源节点通过第N-1级互助中转节点组中转的信息序列S；然后第N级互助中转节点1...Mn对接收到的相同信息序列S，分别进行空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)，第N级互助中转节点组分布式编码的结果是形成一个统一的空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)符号矩阵Cn，其中矩阵的行数为Tn(由第N级互助中转节点组的发射天线数决定)，矩阵的列数则取决于具体的编码方法；然后，编码符号矩阵的Tn行符号从Tn＝(Tn，1+Tn，2+...+Tn，i+...+Tn，Mn)个发射天线，通过MIMO信道分别发送给目的节点。
最后，目的节点对接收到的信号，进行空时/空频/空时频/空间复用解码，得到信号序列S。
本发明的第六实施例在第四实施例的基础上，采用子信道法实现上述的几个阶段。
源节点对数据进行空时、空频、空时频或者分层空间复用编码，并在各子信道上发送给第一级互助中转节点组所包含的对应中转节点；任意一级互助中转节点组接收对应子信道上来自源节点或上一级互助中转节点组的数据并进行解码，然后进行分布式空时、空频、空时频或者分层空间复用编码；任意一级互助中转节点组的各中转节点将编码后数据的对应部分在对应子信道上发送给下一级互助中转节点组或目的节点；其中最后一级互助中转节点组包含的各中转节点将编码后数据的对应部分在同一子信道上并行发送给目的节点。
同样可以有OFDM子信道、时分子信道、码分子信道三种情况的实现。
图6为多跳系统OFDM子信道实现方式示意图，假设OFDM信道按子载波组i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个OFDM子信道(subchannel)，OFDM子信道i(i＝1，...，N)分配给源节点至第1级互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C1；源节点通过OFDM子信道i(i＝1，...，N)，发送矩阵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行的空间编码符号，至第1级互助中转节点i。其中，T1，0＝0。
中转阶段1第1级互助中转节点组每个节点都可以占用整个OFDM信道或者占用同一个子信道，以提高传输数据率；第1级互助中转节点组通过T1个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C1的各行空间编码符号，发送至第2级互助中转节点j；中转阶段2-N第2-N级互助中转节点组每个节点都可以占用整个OFDM信道，或者占用同一个子信道。
图7为多跳系统时分子信道原理图。假设通信信道按时隙i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个时分子信道，时分子信道i(i＝1，...，N)分配给源节点至第1级互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C1；源节点通过时分子信道i(i＝1，...，N)，发送矩阵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行的空间编码符号，至第1级互助中转节点i。其中，T1，0＝0。
在中转阶段，第1级互助中转节点组每个节点都可以占用时分子信道1，以提高传输数据率；第1级互助中转节点组通过T1个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C1的各行空间编码符号，在时分子信道1发送至目的节点；中转阶段2-N第k(k＝2，...，N)级互助中转节点组每个节点都可以占用时分子信道k(k＝2，...，N)。
图8为多跳系统码分子信道原理图。假设通信信道按扩频码i(i＝1，...，N)的不同，分成正交的1...N个扩频子信道，扩频码i(i＝1，...，N)分配给源节点至第1级互助中转节点i(i＝1，...，N)的通信通道。
在广播阶段，首先，源节点对信源信号序列S进行空时/空频/空时频/空间复用编码，形成空时/空频/空时频/空间复用编码符号矩阵C1；源节点按扩频码i(i＝1，...，N)扩频，发送矩阵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行的空间编码符号，至第1级互助中转节点i。其中，T1，0＝0。
在中转阶段，第1级互助中转节点组每个节点都可以采用同一扩频码(如扩频码0)扩频，以提高传输数据率；第1级互助中转节点组通过T1个发射天线，分别将空间编码符号矩阵C1的各行空间编码符号，按同一扩频码(如扩频码1)，同时发送至目的节点；中转阶段2-N第k(k＝2，...，N)级互助中转节点组每个节点都可以采用同一扩频码(如扩频码k(k＝2，...，N))扩频。
下面阐述每个中转节点内部的实现方式及其构成。本发明的第七实施例在上述实施例的基础上，采用OFDM技术，因此所有站点源节点、中转节点、目的节点的发射机均采用OFDM调制技术，接收机均采用OFDM解调技术。空时码主要针对平坦衰落信道，而在实际高速数据传输系统中信道特性通常为频率选择性衰落。正交频分复用(OFDM)技术能把频率选择性衰落信道划分为多个并行的相关的平坦衰落信道，因而各载波上呈现非频率选择性衰落。802.16将空时码与正交频分复用技术组合运用。
在上述实施例中，接收和发送步骤基本上都需要进行MIMO分布式编解码，注意到仅在直接法的第一级或第一跳互助中转节点组中，接收时不需要进行MIMO解码，因为这时源节点仅仅是直接进行广播。除此之外，所有中转节点的发射机部分、其他级或其他实现方式的接收机部分，均需要使用MIMO分布式编解码单元。
因此，本发明第八实施例在第七实施例的基础上，中转节点的接收机部分都包含接收天线、OFDM解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元。其中空分解码单元是将来自多个接收天线的多路信号解码合并为一路的关节，因此位于该单元之前的单元均是每个支路都有对应的单元，而位于该单元之后的则只有一个单元。
对于第i个中转节点对应有Ti个发射/接收天线，互助中转节点组有T＝(T1+T2+...+Ti+...+TM)个发射天线，互助中转节点组共同形成空时/空频/空时频/空间复用符号矩阵C，其中矩阵的行数为T，则互助中转节点i对来自/去往OFDM接收/发射机的信号进行分布式空时/空频/空时频/空间复用编解码，形成矩阵C中的第(T1+T2+...+Ti-1+1)行到第(T1+T2+...+Ti)行共Ti行编码符号，这就是分布式空分MIMO编解码原理。
根据空分解码单元所处的位置不同，可以有四种方案，即按信号流向如下排列
接收天线、OFDM解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元，空分解码单元在最后，因此称为信源比特级接收机；接收天线、OFDM解调器、符号解映射单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、信道解码单元，空分解码单元在信道解码之前，因此称为信道比特级接收机；接收天线、OFDM解调器、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、符号解映射单元、信道解码单元，空分解码单元在信道解码和符号解映射之前，因此称为信源符号级接收机；或者，接收天线、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、OFDM解调器、符号解映射单元、信道解码单元，空分解码单元在最前面，因此称为信道符号级接收机。
比特级解码器的解码最小单位为比特，而符号级解码器的解码最小单位为符号。比如第三种情况，解码最小单位可以为经正交幅度调制(QuadratureAmplitude Modulation，简称“QAM”)符号解映射之前的符号；第四种情况中编码最小单位可以为经OFDM解调之前的OFDM符号。上述四种情况的接收机结构示意图在图9种给出。
不过前面已经提到，并不是所有情况下都需要进行空分解码的，上述情况适用于源节点采用空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)技术的单跳互助中转系统的中转站(或多跳互助中转系统的第1级中转站)，或者多跳互助中转系统的非第1级中转站。而源节点不采用空时编码(或空频编码、或空时频编码、或分层空间复用编码)技术的单跳互助中转系统的中转站(或多跳互助中转系统的第1级中转站)，则不需要上述结构中的空分解码单元，即仅有接收天线、OFDM解调器、符号解映射单元、信道解码单元，因此也没有四种不同的排列顺序，而且也只有一路信号，对比图9容易给出其结构如图10。
同理，对于发射机，仅仅是信号流向不同，大致结构基本相同，本发明第九实施例在第七实施例的基础上，中转节点的发射机部分都包含发射天线、OFDM调制器、符号映射单元、信道编码单元、空时/空频/空时频/空间复用编码单元。同样空分编码单元是一路信号分为多路的地方，因此位于该单元之后的单元均是每个支路都有对应的单元，而位于该单元之前的则只有一个单元。
根据空分编码单元所处的位置不同，可以有四种方案，即按信号流向如下排列空时/空频/空时频/空间复用编码单元、信道编码单元、符号映射单元、OFDM调制器、发射天线，空分编码单元在最后，因此称为信源比特级发射机；信道编码单元、空时/空频/空时频/空间复用编码单元、符号映射单元、OFDM调制器、发射天线，空分编码单元在信道编码之前，因此称为信道比特级发射机；信道编码单元、符号映射单元、空时/空频/空时频/空间复用编码单元、OFDM调制器、发射天线，空分编码单元在信道编码和符号映射之前，因此称为信源符号级发射机；或者，信道编码单元、符号映射单元、OFDM调制器、空时/空频/空时频/空间复用编码单元、发射天线，空分编码单元在最前面，因此称为信道符号级发射机。
上述四种情况的发射机结构示意图在图11中给出。
最后，给出一个简单的两个中转节点的单跳中转系统实施例，本发明的十实施例的系统模型如图12所示。假设基站和用户站间有两个中转站1和2构成互助中转节点组，其中hsj为基站到中转站j(j＝1，2)的多径衰落信道时域响应；hjd为中转站j(j＝1，2)到用户站的多径衰落信道时域响应。
两个互助中转站发射机各有1根发射天线，相距至少为λ/2(λ为波长)，即发送信号在不同路径中传播的过程应能够被近似认为是相互独立的衰减过程，在用户站接收端有1根接收天线，这种方案用户站接收机的空时解码器需要多输入单输出(Multi Input Single Output，简称“MISO”)的信道估计，MISO在广义上也属于一种特殊的MIMO技术。
由基站向中转站发射成对的OFDM符号为si(i＝1，2)，在中转站j(j＝1，2)接收到的成对的OFDM符号为r1j和r2jr11＝hs1s1+n11r21＝hs1s2+n21r12＝hs2s1+n12r22＝hs2s2+n22其中，n1j和n2j为基站到中转站j(j＝1，2)通信信道的加性白噪声。
假设互助中转节点组按如下空时矩阵C进行空时编码，即中转站1分布式空时编码结果为矩阵C的第1行，中转站2分布式空时编码结果为矩阵C的第2行。在时刻t，中转站1发射r11，中转站2发射-r*22；在时刻t+1，中转站1发射r21，中转站2发射r*12。
C=c1c2-c2*c1*=r11r21-r22*r12*]]>则用户站接收到的成对的OFDM符号为r1=h1dr11-h2dr22*+n1]]>r2=h1dr21+h2dr12*+n2]]>即
r1r2*=HS1S2*+N1N2*]]>其中，(*)表示复共轭，nj为中转站j(j＝1，2)到用户站通信信道的加性白噪声，H=H1-H2H2*H1*]]>H1＝hs1h1dH2=Hs2*h2d]]>N1=h1dn11+h2dn22*+n1]]>N2=h1dn21+h2dn12*+n2·]]>由此经过信道估计，用户站就可以正确接收来自源站经过中转的信号。可见，在理论上，经过本发明的OFDM、MIMO、中转技术，在现有设备的基础上能够实现高容量、高可靠性、高速率的中转无线接入系统。
熟悉本领域的技术人员可以理解，上述实施例的描述中为了具体生动的描述技术细节，引用实际应用中的某些特殊例子、参数、设置及解决方案，但在其他实际应用场景下，可以采用各种可行代替方案，这不影响本发明的实质和范围。
权利要求
1.一种宽带无线接入的中转系统，其特征在于，包含源节点、中转节点、目的节点，其中，所述中转节点通过多输入多输出技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点；所述源节点用于指示所述中转节点进行多输入多输出通信；所述目的节点用于接收并解码来自所述中转节点的无线通信数据。
2.根据权利要求
1所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，包含至少两个所述中转节点，组成互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线，所有中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
3.根据权利要求
2所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，源节点用于直接将数据广播给所述中转节点；所述中转节点包含分布式多输入多输出编码单元，所述中转节点的接收机用于接收来自源节点的数据，各中转节点的发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分发送给目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
4.根据权利要求
2所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，源节点用于对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的互助中转节点及不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给对应中转节点；各中转节点的接收机用于接收对应子信道上来自源节点的数据；所有中转节点的发射机用于将各自接收到的数据在同一子信道上并行发送给目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
5.根据权利要求
1所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，包含至少两个所述中转节点，组成至少两级互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
6.根据权利要求
5所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，源节点用于直接将数据广播给第一级互助中转节点组；第一级互助中转节点组所包含中转节点包含分布式多输入多输出编码单元，其接收机用于接收来自源节点的数据，并由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据转发给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级所包含中转节点均包含分布式多输入多输出编码单元和多输入多输出解码单元，其接收机用于接收来自上一级互助中转节点组的数据，并由其多输入多输出解码单元进行解码，再由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分发送给下一级互助中转节点组或目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
7.根据权利要求
5所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，源节点用于对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据第一级不同的互助中转节点及第一级不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给第一级互助中转节点组所包含的对应中转节点；第一级互助中转节点组所包含中转节点的接收机用于在对应子信道上接收来自源节点的数据，其发射机用于将接收到的数据在同一子信道上并行发送给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级所包含中转节点均包含分布式多输入多输出编码单元和多输入多输出解码单元，其接收机用于在同一子信道上接收来自上一级互助中转节点组的数据，并由其多输入多输出解码单元进行解码，再由其分布式多输入多输出编码单元进行编码，其发射机用于将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分在同一子信道上并行发送给下一级互助中转节点组或目的节点；目的节点用对应的解码技术获得通信数据。
8.根据权利要求
4或7所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，所述子信道为正交频分复用子信道、时分子信道、码分子信道中的任意一种。
9.根据权利要求
1-7任意一项所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，所述中转节点所包含的所述分布式多输入多输出编码单元和所述多输入多输出解码单元采用空时、空频、空时频或者分层空间复用编码和解码技术中的任意一种。
10.根据权利要求
9所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，所述源节点、中转节点、目的节点的发射机均采用正交频分复用调制技术，接收机均采用正交频分复用解调技术。
11.根据权利要求
3所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，所述中转节点的接收机包含至少一组正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、接收天线。
12.根据权利要求
10所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，具有多输入多输出解码功能的中转节点的接收机包含至少一组正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、接收天线；其中，上述单元按接收信号流向依次按以下任意一种顺序排列接收天线、正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元；接收天线、正交频分复用解调器、符号解映射单元、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、信道解码单元；接收天线、正交频分复用解调器、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、符号解映射单元、信道解码单元；或者，接收天线、空时/空频/空时频/空间复用解码单元、正交频分复用解调器、符号解映射单元、信道解码单元。
13.根据权利要求
10所述的宽带无线接入的中转系统，其特征在于，具有分布式多输入多输出编码功能的中转节点的发射机包含至少一组正交频分复用调制器、符号映射单元、信道编码单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、发射天线；其中，上述单元按发射信号流向依次按以下任意一种顺序排列分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、信道编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、发射天线；信道编码单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、发射天线；信道编码单元、符号映射单元、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、正交频分复用调制器、发射天线；或者，信道编码单元、符号映射单元、正交频分复用调制器、分布式空时/空频/空时频/空间复用编码单元、发射天线。
14.一种宽带无线接入的中转方法，其特征在于，包含步骤，源节点将无线通信数据发送给所有中转节点；所有中转节点用多输入多输出技术将来自源节点的无线通信数据转发至目的节点；所述目的节点接收并解码来自所述中转节点的无线通信数据。
15.根据权利要求
14所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，至少两个所述中转节点组成互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线，所有中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
16.根据权利要求
15所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，还包含步骤，源节点直接将数据广播给所述中转节点；所述中转节点接收来自源节点的数据，并进行分布式多输入多输出编码，然后各中转节点将其对应部分发送给目的节点。
17.根据权利要求
15所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，还包含步骤，源节点对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的互助中转节点及不同互助中转节点的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给对应中转节点；各中转节点接收对应子信道上来自源节点的数据；所有中转节点将各自接收到的数据在同一子信道上并行发送给目的节点。
18.根据权利要求
14所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，至少两个所述中转节点组成至少两级互助中转节点组，每个中转节点包含至少一个发射天线、一个接收天线；任意一级互助中转节点组所包含的中转节点的天线组成多输入多输出通信的天线组。
19.根据权利要求
18所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，还包含步骤，源节点直接将数据广播给第一级互助中转节点组；第一级互助中转节点组接收来自源节点的数据，并进行分布式多输入多输出编码，再转发给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级互助中转节点组接收机来自上一级互助中转节点组的数据，先进行多输入多输出解码，再进行分布式多输入多输出编码，然后将编码后数据的对应部分发送给下一级互助中转节点组或目的节点。
20.根据权利要求
18所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，源节点对数据进行对应的多输入多输出编码，并根据不同的第一级互助中转节点及不同第一级互助中转节的不同发射天线，将多输入多输出编码的不同编码部分在各正交子信道上发送给第一级互助中转节点组所包含的对应中转节点；第一级互助中转节点组所包含中转节点在对应子信道上接收来自源节点的数据，并将接收到的数据在同一子信道上并行发送给第二级互助中转节点组；第二级至最后一级互助中转节点组中的任意一级互助中转节点组在同一子信道上接收来自上一级互助中转节点组的数据，并进行多输入多输出解码，再进行分布式多输入多输出编码，然后将经过分布式多输入多输出编码后的数据的对应部分在同一子信道上并行发送给下一级互助中转节点组或目的节点。
21.根据权利要求
17或20所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，所述子信道为正交频分复用子信道、时分子信道、码分子信道中的任意一种。
22.根据权利要求
14-20中任意一项所述的宽带无线接入的中转方法，其特征在于，所述多输入多输出解码过程、分布式多输入多输出编码过程分别采用空时、空频、空时频或者分层空间复用编码和解码技术中的任意一种。
专利摘要
本发明涉及宽带无线接入系统，公开了一种宽带无线接入的中转系统及其方法，使得频谱资源利用率、无线信道容量和数据通信速率得到提高，链路可靠性和稳定性得到改善，抗干扰和抗噪声的性能得到增强。本发明中，首先利用OFDM技术将频率选择性信道变成平坦衰落信道，从而能通过利用一组中转节点的所有天线构成多天线的MIMO系统；中转节点内部的系统结构可以实现一组互助中转节点的分布式MIMO编解码传输系统，可以采用空时/空频/空时频/空间复用编码方法，充分利用空分复用的优点；单级或多级中转节点组的上下级之间的多天线收发系统实现了多跳中转的MIMO传输。
文档编号H04B7/02GK1996785SQ200610005286
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月6日
发明者郑若滨 申请人:华为技术有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan