无线网状网作为提供“无处不在的”宽带服务的技术，最近十来年得到了研究者极大的关注。无线网状网由自组网和蜂窝网等早期无线网络的发展整合产生，但从移动性和能量等方面看又不同于传统的自组网和蜂窝网。无线网状网可以带来较高的频谱效率，并且可以通过多跳扩大覆盖范围，建网成本比有线网更低。无线网状网技术正在快速发展，标准逐渐完善。同时也在一些关键问题上留下了研究的空间，比如调度算法、路由协议、拓扑模型及节点编址等方面。本论文围绕多输入多输出无线网状网的几个关键问题展开研究。通过对无线网状网的传输特性、干扰特性的刻画，以及对拓扑结构、拓扑规划、节点编址等方面的研究，提出独特的信道分层图笛卡尔乘积模型。在此基础上进行了多输入多输出无线网状网的调度算法和路由算法的研究。对三角形网状网、单元构造的格子网状网等结构，提出了基于信道分层模型的波状调度算法和结合节点编址方法的导向目的节点路由算法。论文研究的主要问题包括：(1)拓扑规划问题，即能否采用单元结构生成无线网状网的拓扑规划？(2)能否对多输入多输出网状网的拓扑引入方便避免干扰的图模型问题；(3)信道分层的图笛卡尔乘积模型下节点的编址问题；(4)信道分层图模型下，多无线电多输入多输出网状网的容量最大化最优调度问题；(5)基于图乘积模型，鼓励吞吐量的路由问题。对这些问题的研究，本文提出了相应的解决方法。主要研究内容及其创新点归纳如下：1．论文给出了从起始节点通过生长生成网状网拓扑的方法。同时给出通过基本的格子网状网用基本单元替代格子网状网节点的拓扑构造方法。提出的网状网拓扑生成的方法，对于网络规划具有指导价值。并讨论了通过边着色来探测生成拓扑中的路径。通过研究基本单元替代格子网状网节点的组合特性，给出计数特定拓扑中节点对之间的路径数的一般结论。2．充分利用正交信道特性和多输入多输出无线网状网基本拓扑特性，提出了信道分层的图笛卡尔乘积模型。这种模型把多无线电的节点转化为一个链，链上的每个节点表示一个可用的无线电，网状网的平面拓扑和节点链的笛卡尔乘积图形成一个信道分层的模型，简化了信道分配问题，在干扰规避的前提下，方便讨论调度和路由问题。3．在以信道分层的图乘积模型基础上，给出了一种网状网节点的编址策略。三角形网状网中的节点编址策略充分体现了逻辑结构的对称性。也通过编址坐标建立了用于计算无线路由节点到网关节点之间最小跳数的具有一般意义的公式。无线网状网的调度和路由问题均可以通过节点的编址向量运算来处理，为通信问题的描述和刻画提供了简明有效的逻辑基础。另外，文中给出了节点编址的若干特性。比如，一对节点相距的跳数和对应节点编址间的关系，以及旋转变换作用于节点以及边产生的迁移特征等。4．论文提出了多输出多输入网状网中波状调度算法。针对骨干无线网状网的调度问题，IEEE802.16标准并未给出解决方案。只是建议用集中式调度方法，这给各具体应用留下自由实现的空间。信道分层模型可以为讨论多无线电干扰避免的调度问题提供方便，因为一个无线信道就是虚拟模型的一个平面网状网。为了鼓励最大容量，实现调度需要鼓励笛卡尔乘积图中所有信道层有尽可能多的协同传输连接。论文据此提出了发现最大可共存边组算法。为了鼓励公平性和尽量减少传输延迟，提出了依托信道分层图模型的多输入多输出网状网中全新的波状调度算法。5.提出了建立在信道分层图模型和节点编址基础上的导向目的节点路由算法。依据节点编址发现路由，且不依赖额外路由表，得到鼓励上行吞吐量和容量的独特路由算法。在单元替代格子网状网节点的拓扑和三角形网状网信道分层拓扑中，通过定义下一跳方向，逐跳获得发送者到目的节点的可行路径。发现路径除了借助最小跳判据、也要满足节点度约束和干扰等约束。路由算法的性能评价用BS上行吞吐量指标衡量。通过理论分析和若干模拟实验评估，导向目的节点路由算法开销少，鼓励容量。在轴线路由节点增加接口，该算法更能鼓励上行吞吐量。