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随着无线移动通信的迅速发展,追求更高、更快的数据传输速率,更好的服务质量,已经成为当前研究领域的重大课题。由于信道的衰落、时变等特性导致信号传输出现错误,高效的差错控制技术能很好地解决这一问题。混合自动重传请求(HARQ,Hybrid Automatic Repeat reQuest)技术将前向纠错和自动重传请求相结合,有效地提高了系统传输的可靠性。
本文首先介绍了HARQ技术的研究背景,并对其研究现状进行了总结,指出当前研究存在的问题;紧接着分析了HARQ技术的原理和性能。最后围绕HARQ技术从以下两个方面进行了深入的研究:
第一,针对单天线单跳无线网络系统,提出了一种基于Nakagami-m衰落信道的自适应编码调制(AMC,Adaptive Modulation and Coding)和HARQ联合优化方案。该方案利用前一帧的二阶统计特性,预测估计下一帧的信道状态,通过建立马尔可夫模型,确定AMC的选择门限,计算了信噪比(SNR)的条件概率、联合概率,推导了系统平均误包率和平均频谱效率的闭合表达式。通过数值仿真表明,与传统方案相比,本文的改进方案明显降低了系统误包率,提高了系统平均频谱效率;与Ⅰ、Ⅱ型HARQ相比,Ⅲ型HARQ和AMC的联合优化设计可以获得更高的频谱效率,以及更低的误包率。
第二,针对多支路两跳协作中继系统,提出了一种基于Nakagami-m衰落信道的M-QAM调制和HARQ联合优化方案。该方案利用矩生成函数,计算了协作与非协作下各个节点对应的SNR的概率密度分布函数,推导了M-QAM和HARQ联合时系统误符号率的闭合表达式,进一步通过中继的状态转移概率,推导了协作HARQ下系统吞吐量的闭合表达式。最后通过理论分析和仿真验证,随着调制阶数M的逐渐减小,系统误符号率随之减小;相比非协作HARQ方案,利用矩生成函数的协作HARQ明显降低了系统误符号率,提高了系统吞吐量;针对16QAM与HARQ联合优化,随着参与协作的中继个数的增加,系统吞吐量逐渐增大,系统误符号率逐渐减小。