無線通信中的ARQ與自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)研究.pdf

1、鏈路自適應(yīng)技術(shù)能有效地提高數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率，是目前和未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC和混合自動請求重傳HARQ是其中兩種主要的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。隨著數(shù)據(jù)速率和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求越來越高，引入AMC和HARQ技術(shù)可使得系統(tǒng)整體性能得到較大的改善。自適應(yīng)調(diào)制編碼能根據(jù)信道條件靈活地選擇調(diào)制編碼方案，但對信道估計錯誤和時間延遲比較敏感，而HARQ能夠自動適應(yīng)瞬時信道條件，且受信道估計錯誤和延遲的影響不大。由于高階正交幅度調(diào)

2、制MQAM和高階相移鍵控MPSK的頻譜效率高，也在各種非自適應(yīng)和自適應(yīng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為此，本文將以MQAM/MPSK為核心，圍繞自動請求重傳和自適應(yīng)調(diào)制兩方面展開研究。 本文首先在分析Gray編碼16QAM和64QAM星座圖不等差錯保護性能的基礎(chǔ)上，提出了一種基于MPSK/MQAM(調(diào)制階數(shù)M=2<'m>>4)的改進HARQ方案，并針對8PSK、16QAM、32QAM和64QAM調(diào)制方式提出了相應(yīng)的符號比特重排規(guī)

3、則和星座圖調(diào)整規(guī)則。研究表明該方法具有很好的性能(尤其在低SNR時)，而且改進的MQAM/MPSK HARQ方案所獲得的性能增益隨著M的增大而增加。同時，基于固定調(diào)制方式的仿真結(jié)果，提出了一種結(jié)合改進。MQAM/MPSK HARQ的自適應(yīng)調(diào)制編碼方案。 接著，本文針對改進的16QAM HARQ方案，在AWGN信道下，采用接收門限軟判決方法，推導(dǎo)出重傳合并后的16QAM符號比特軟值概率密度函數(shù)和系統(tǒng)吞吐率等性能。數(shù)值分析和仿真結(jié)果

4、進一步證實，改進HARQ方案在信道條件較差時能有效地提高重要比特的可靠性；若重傳中結(jié)合符號比特重排和分組合并，則可使接收端解調(diào)合并后的比特可靠性趨于均勻且總體得到較大的提高，有效地提高了Viterbi譯碼器的譯碼能力，降低了譯碼后的誤碼率，提高了系統(tǒng)的吞吐率。 論文從多信道停等ARQ的信道數(shù)、合并方式、分組丟失率、傳輸延遲等方面，分析了在Rayleigh衰落信道下具有分組合并的多信道停等ARQ性能。利用離散一階有限狀態(tài)Marko

5、v模型，從分組傳輸錯誤概率、平均傳輸次數(shù)以及吞吐率角度，分析了具有分組合并的AM-ARQ系統(tǒng)性能，并結(jié)合第二章提出的改進ARQ，評估AM．改進ARQ系統(tǒng)的性能。研究結(jié)果表明，自適應(yīng)調(diào)制與改進ARQ相結(jié)合表現(xiàn)出較好的性能，在滿足目標(biāo)FER的情況下，考慮最大傳輸次數(shù)下ARQ的重傳增益，確定調(diào)制方式轉(zhuǎn)換門限，可使AM-改進ARQ系統(tǒng)吞吐率最大化；在存在CSI誤差的情況下，自適應(yīng)調(diào)制和ARO的結(jié)合使系統(tǒng)能獲得更穩(wěn)定的性能。隨后，針對采用放大轉(zhuǎn)發(fā)

6、和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的多支路兩跳協(xié)作分集系統(tǒng)，利用矩量生成函數(shù)MGF，給出了采用．MQAM/MPSK時的完整誤符號率計算式，分析比較了N支路兩跳中繼系統(tǒng)中不同傳輸方式、調(diào)制方式以及SNR下誤符號率性能。針對16QAM的特點，提出一種編碼調(diào)制協(xié)作傳輸策略。該策略在源節(jié)點與中繼節(jié)點進行常規(guī)編碼協(xié)作傳輸?shù)幕A(chǔ)上引入了調(diào)制協(xié)作思路。源節(jié)點與中繼節(jié)點分別使用不同的符號比特順序進行映射，目的節(jié)點通過分集合并，使每個數(shù)據(jù)比特的可靠性得到均衡和提高，從而提高了信

7、道譯碼的糾錯性能。研究結(jié)果表明，這種編碼與調(diào)制雙重協(xié)作策略使源節(jié)點和中繼節(jié)點的傳輸次數(shù)都得到減少，分組丟失率降低，從而提高了系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)吞吐率。由于本方案只需增加2個比特重傳信令和4個比特的緩存用于符號比特重排，因而實現(xiàn)容易、復(fù)雜性低。 最后，論文研究了基于一階統(tǒng)計量的隱訓(xùn)練序列信道估計方法，從訓(xùn)練序列長度、訓(xùn)練序列的功率與數(shù)據(jù)序列之間的功率分配、統(tǒng)計長度以及分組長度等方面，研究了在時變信道和塊衰落信道下采用16QAM調(diào)制方式的