一種寬帶多跳無線通信系統及其無線節點裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種寬帶多跳無線通信系統及其無線節點裝置，所述系統包括控制臺及以樹形或鏈形無線網絡連接的若干無線節點裝置，所述無線節點裝置，至少包括：數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中所述子向/父向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行/上行數據；以及從相鄰子/父節點接收上行/下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；數據傳輸控制單元用于從所述子向/父向無線收發單元接收上行/下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。本發明專利技術可減少中繼數據轉發處理時延，提高了中繼傳輸的靈活性和效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通信
，尤其涉及一種寬帶多跳無線通信系統及其無線節點裝置。
技術介紹
無線系統的網絡架構包括集中式網絡和分布式多跳網絡等。集中式網絡一般網絡容量較大，但由于受限于基站發射功率，網絡覆蓋范圍一般在幾公里之內；分布式多跳無線網絡的各節點之間的距離相對較短，每一跳可以完成比直接通信高得多的數據傳輸速率，使得在長距離的端到端通信系統中同樣能支持高數據傳輸速率，并且隨著網絡節點的增力口，網絡的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加，在一定程度上解決了集中網絡覆蓋范圍受 限的問題。無線系統采用的網絡拓撲包括點對點拓撲、總線形拓撲、星形拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、Mesh拓撲和混合拓撲等。無線網絡拓撲的選擇取決于無線系統的應用和地理環境。在鐵路、公路沿線、河流沿岸、電力線、礦井、邊防、海防等應用場景下，采用樹形和鏈形網絡拓撲的多跳中繼無線通信系統具有天然的優勢。在如圖I所述的樹形網絡拓撲中，整個網絡僅有一個根節點101 (位于網絡最頂層)，一個或多個中間節點102，以及一個或多個末節點103。除根節點外的每個節點僅與一個父節點連接，但中間節點會與一個或多個子節點連接。每個中間節點既是其上一級節點的子節點，同時又是其下一級節點的父節點。例如對于沿鐵路、公路沿線、河流沿岸、電力線等環境部署的無線視頻監控系統，信息管理系統等，需要能夠提供語音通信、數據傳輸、視頻圖像等多項通信服務功能，因此系統對網絡延時、網絡帶寬、覆蓋范圍和組網靈活性有著相當高的要求。目前支持樹形和鏈形網絡拓撲的無線系統，如WiFi、WiMAX(802. 16d，802. 16j)等，都沒有提供針對上述應用的優化設計，均難以滿足上述需求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種寬帶多跳無線通信系統及其無線節點裝置，以滿足系統對網絡延時、網絡帶寬、覆蓋范圍和組網靈活性方面的綜合要求。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種無線節點裝置，至少包括數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數據；以及從相鄰子節點接收上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；父向無線收發單元，用于向相鄰父節點發送上行數據，以及從相鄰父節點接收下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；數據傳輸控制單元，用于從所述子向無線收發單元和/或父向無線收發單元接收上行和/或下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。本專利技術進而還提供一種多跳無線通信系統，包括控制臺及組成多跳無線網絡的若干無線節點裝置，所述無線節點裝置，至少包括數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數據；以及從相鄰子節點接收上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發 送至所述數據傳輸控制單元；父向無線收發單元，用于向相鄰父節點發送上行數據，以及從相鄰父節點接收下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；數據傳輸控制單元，用于從所述子向無線收發單元和/或父向無線收發單元接收上行和/或下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。本專利技術不僅減少了中繼數據轉發處理時延，而且節點子向收發與父向收發單元可支持異步工作方式，降低了多跳傳輸網絡節點間的同步要求，提高了網絡傳輸的可靠性；而且對于上行和下行傳輸數據吞吐量動態變化的多跳中繼網絡，提高了中繼傳輸的靈活性和效率。本專利技術可同時支持同頻和異頻中繼傳輸，可針對各種頻譜資源應用場景進行靈活配置。附圖說明圖I為樹形網絡拓撲結構示意圖。圖2為根據本專利技術實施例所述的一種樹形網絡寬帶多跳無線通信系統的原理示意圖。圖3為根據本專利技術實施例所述的無線節點裝置結構示意圖。圖4為根據本專利技術實施例所述的本地數據傳輸過程示意圖。圖5為根據本專利技術實施例所述的上行數據處理路徑示意圖。圖6所示為根據本專利技術實施例所述的一種樹形網絡寬帶多跳無線通信系統的實例結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖，對本專利技術的實施例進行詳細說明。在以下實施例中，是以樹形或鏈形拓撲組成的多跳無線網絡作為優選實施例對本專利技術進行說明，但本領域技術人員可知，本專利技術同樣適用于以其他拓撲形式組成的多跳無線網絡。如圖2所示，為根據本專利技術實施例所述的一種樹形網絡寬帶多跳無線通信系統的原理示意圖，由控制臺和若干無線節點組成，控制臺與根節點之間為有線或無線連接，各節點之間采用樹形或鏈形無線網絡連接。本專利技術實施例所述的無線節點裝置，可以包括數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數據；以及從相鄰子節點接收上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊(PSDU)及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；父向無線收發單元，用于向相鄰父節點發送上行數據，以及從相鄰父節點接收下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；數據傳輸控制單元，用于從所述子向無線收發單元和/或父向無線收發單元接收上行和/或下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。所述無線節點裝置，還可以進一步包括本地數據處理單元，用于接收來自本節點本地外設(例如攝像頭等視頻數據采集與處理裝置)的輸入數據并發送至所述數據傳輸控制單元，以及接收來自所述數據傳輸控制單元的數據并發送至所述本地外設，其中，所述輸入數據包括物理層服務數據塊及其對應的目標地址，所述數據傳輸控制單元根據所述目標地址，將該輸入數據轉發至子向無線收發單元和/或父向無線收發單元；所述數據傳輸控制單元根據接收到的數據中所包含的目標地址將接收到的對應數據發送至所述本地數據處理單元。 具體來說,無線節點包括雙向節點和單向節點兩種型態,單向節點包含一個子向無線收發單元或一個父向無線收發單元，只與其子節點進行通信或只與其父節點進行通信；雙向節點包含一個子向無線收發單元和一個父向無線收發單元，同時支持與其子節點和父節點的雙向數據通信。其中，子向無線收發單元用于下行鏈路的發射和上行鏈路的接收，父向無線收發單元用于上行鏈路的發射和下行鏈路的接收。下行鏈路為從父節點到其子節點的數據鏈路，上行鏈路為從子節點到其父節點的數據鏈路。相鄰節點之間的下行鏈路和上行鏈路的數據傳輸可以采用同步方式，以提高鏈路傳輸效率。如圖3所示，為根據本專利技術實施例所述的無線節點裝置結構示意圖，包括一個本地數據處理單元10、一個數據傳輸控制單元11、一個子向無線收發單元12和一個父向無線收發單元13 ;其中，子向無線收發單元12包括一個子向接入控制與處理單元120、一個子向物理層(PHY)處理單元121、一個子向射頻單元122、一個子向天線單元123,子向天線單元可以由一個或多個定向天線構成；父向無線收發單元13包括一個父向接入控制與處理單元130、一個父向物理層(PHY)處理單元131、一個父向射頻單元132、一個父向天線單元133。其中，本地數據處理單元10、子向無線收發單元12和父向無線收發單元13可以根據節點功能和型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線節點裝置，其特征在于，至少包括：數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中：子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數據；以及從相鄰子節點接收上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊(PSDU)及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；父向無線收發單元，用于向相鄰父節點發送上行數據，以及從相鄰父節點接收下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；數據傳輸控制單元，用于從所述子向無線收發單元和/或父向無線收發單元接收上行和/或下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。

【技術特征摘要】
1.一種無線節點裝置，其特征在于，至少包括數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中 子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數據；以及從相鄰子節點接收上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊(PSDU)及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元； 父向無線收發單元，用于向相鄰父節點發送上行數據，以及從相鄰父節點接收下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元； 數據傳輸控制單元，用于從所述子向無線收發單元和/或父向無線收發單元接收上行和/或下行物理層服務數據塊及其對應的目標地址，并根據所述目標地址對接收到的數據進行轉發控制。2.如權利要求I所述的無線節點裝置，其特征在于，進一步包括 本地數據處理單元，用于接收來自本節點本地外設的輸入數據并發送至所述數據傳輸控制單元，以及接收來自所述數據傳輸控制單元的數據并發送至所述本地外設， 其中，所述輸入數據包括物理層服務數據塊及其對應的目標地址，所述數據傳輸控制單元根據所述目標地址，將該輸入數據轉發至子向無線收發單元和/或父向無線收發單元；所述數據傳輸控制單元根據接收到的數據中所包含的目標地址將接收到的對應數據發送至所述本地數據處理單元。3.如權利要求I所述的無線節點裝置，其特征在于，所述子向無線收發單元，包括子向接入控制與處理單元、子向物理層處理單元、子向射頻單元、子向天線單元，其中 子向接入控制與處理單元，用于對所述子向無線收發所需的通信資源進行控制；接收來自于數據傳輸控制單元轉發的下行物理層服務數據塊及其目標地址，并發送至子向物理層處理單元；以及接收來自于子向物理層處理單元的上行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元；此外，還用于對同一個節點的多個子節點的多址接入控制，多址接入控制方式包括輪詢接入、時分多址、頻分多址、空分多址、碼分多址等。子向物理層處理單元，用于接收來自于子向接入控制與處理單元的下行物理層服務數據塊及其目標地址，并進行編碼調制后發送至子向射頻單元；以及接收來自于子向射頻單元的上行數據，并進行解調解碼后發送至子向接入控制與處理單元； 子向射頻單元，用于接收來自于子向物理層處理單元的下行數據，并將其轉換為下行射頻信號發送至子向天線單元；以及接收來自于子向天線單元的上行射頻信號，并轉換為上行基帶信號發送至子向物理層處理單元； 子向天線單元，用于接收來自于子向射頻單元的下行射頻信號，并發送至相鄰子節點；以及從相鄰子節點接收上行射頻信號，并發送至子向射頻單元。4.如權利要求3所述的無線節點裝置，其特征在于 所述子向接入控制與處理單元，將接收到的下行物理層服務數據塊及其目標地址調度到不同物理信道分別發送至子向物理層處理單元；以及從各物理信道獲得的上行數據中提取出來自于子節點的物理層服務數據塊及其目標地址； 所述子向物理層處理單元，對不同物理信道中的下行數據分別進行編碼調制后發送至子向射頻單元；以及將解調解碼后獲得的各物理信道中的上行數據發送至子向接入控制與處理單元。5.如權利要求I所述的無線節點裝置，其特征在于，所述父向無線收發單元，包括父向接入控制與處理單元、父向物理層處理單元、父向射頻單元、父向天線單元，其中 父向接入控制與處理單元，用于對所述父向無線收發所需的通信資源進行控制；接收來自于數據傳輸控制單元轉發的上行物理層服務數據塊及其目標地址，并發送至父向物理層處理單元；以及接收來自于父向物理層處理單元的下行數據，并從中提取出物理層服務數據塊及其目標地址發送至所述數據傳輸控制單元； 父向物理層處理單元，用于接收來自于父向接入控制與處理單元的上行物理層服務數據塊及其目標地址，并進行編碼調制后發送至父向射頻單元；以及接收來自于父向射頻單元的下行數據，并進行解調解碼后發送至父向接入控制與處理單元； 父向射頻單元，用于接收來自于父向物理層處理單元的上行數據，并將其轉換為上行射頻信號發送至父向天線單元；以及接收來自于父向天線單元的下行射頻信號，并轉換為下行基帶信號發送至父向物理層處理單元； 父向天線單元，用于接收來自于父向射頻單元的上行射頻信號，并發送至相鄰父節點；以及從相鄰父節點接收下行射頻信號，并發送至父向射頻單元。6.如權利要求5所述的無線節點裝置，其特征在于 所述父向接入控制與處理單元，將接收到的上行物理層服務數據塊及其目標地址調度到不同物理信道分別發送至父向物理層處理單元；以及從各物理信道獲得的下行數據中提取出來自于父節點的物理層服務數據塊及其目標地址； 所述父向物理層處理單元，對不同物理信道中的上行數據分別進行編碼調制后發送至父向射頻單元；以及將解調解碼后獲得的各物理信道中的下行數據發送至父向接入控制與處理單元。7.如權利要求I所述的無線節點裝置，其特征在于，所述子向無線收發單元與父向無線收發單元采用同頻工作方式；所述數據傳輸控制單元對下行數據與上行數據的轉發采用同步工作方式。8.如權利要求I所述的無線節點裝置，其特征在于，所述子向無線收發單元與父向無線收發單元采用異頻工作方式，所述數據傳輸控制單元對下行數據與上行數據的轉發采用異步工作方式。9.一種多跳無線通信系統，包括控制臺及組成多跳無線網絡的若干無線節點裝置，其特征在于，所述無線節點裝置，至少包括數據傳輸控制單元、子向無線收發單元和/或父向無線收發單元，其中 子向無線收發單元，用于向相鄰子節點發送下行數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：慕福奇，
申請(專利權)人：慕福奇，
類型：發明
國別省市：