OFDM/MIMO-OFDM系统中HARQ合并技术研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术可以有效对抗宽带无线多径信道频率选择性衰落,多输入多输出（MIMO, Multiple-Input Multiple-Output）技术在平坦衰落信道条件下能有效提高系统的信道容量;而混合自动重传请求技术（HARQ, Hybrid Automatic Repeat reQuest）能够有效保证数据的可靠传输。OFDM技术、MIMO技术与HARQ技术的有效结合可以获得无线通信中可靠性和有效性的折中。在这一背景下,本文围绕OFDM/MIMO-OFDM系统中的HARQ合并技术展开研究,主要工作如下:1、阐述了OFDM、MIMO以及HARQ技术的基本原理;研究了HARQ技术的实现方案和重传机制;分析了Chase合并和增量冗余两种数据包合并策略。2、研究了面向硬判决的HARQ合并算法,建立OFDM-HARQ系统模型,提出了一种基于大数逻辑判决和信道响应的HARQ算法。该算法综合运用择多判决法则和择优判决法则,在接收端对多次重传的接收信号进行合并译码。与传统的最大比合并HARQ算法相比,在几乎不损失系统的误比特率性能前提下,显著降低了内存需求和运算复杂度。3、研究了面向软判决的HARQ合并算法,建立了OFDM-HARQ系统模型,提出了一种基于星座重排和对数似然比合并的HARQ算法。该算法采用星座重排技术平衡同一映射符号内比特的对数似然比（LLR, Log-Likelihood-Ratio）,从而减小比特可靠性的差异。与传统的LLR合并算法相比,以增加少量内存和运算复杂度为代价,显著提高了系统的误比特率性能和吞吐量。4、研究了HARQ迭代合并技术在MIMO-OFDM系统中的应用,将HARQ技术与迭代接收技术相结合,在MMSE-IC均衡后的外信息计算中,嵌入了软信息合并模块。该方案以一种基于软信息合并HARQ算法代替传统的外信息计算方法,将多次传输的外信息合并后送入译码器。与传统的迭代接收算法相比,该算法以增加少量运算复杂度为代价,有效提高了系统的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 OFDM 和MIMO 技术的研究现状
• 1.2.2 HARQ 合并技术的研究现状
• 1.3 论文研究内容及结构
• 第二章 OFDM/MIMO 系统中的HARQ 原理
• 2.1 OFDM 基本原理
• 2.1.1 调制解调原理
• 2.1.2 保护间隔和循环前缀
• 2.2 MIMO 基本原理
• 2.2.1 MIMO 系统模型
• 2.2.2 MIMO 系统信道容量分析
• 2.3 HARQ 实现方案与重传机制
• 2.3.1 HARQ 实现方案
• 2.3.2 重传机制
• 2.3.3 合并策略
• 2.4 本章小结
• 第三章 OFDM 系统中HARQ 合并技术研究
• 3.1 衡量HARQ 系统性能的主要参数
• 3.2 面向硬判决的HARQ 算法
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 传统的最大比合并HARQ 算法
• 3.2.3 基于大数逻辑判决和信道响应的HARQ 算法
• 3.2.4 性能与复杂度分析
• 3.2.5 仿真分析
• 3.3 基于软信息处理的HARQ 算法
• 3.3.1 系统模型
• 3.3.2 传统的对数似然比合并算法
• 3.3.3 改进的对数似然比合并算法
• 3.3.4 性能与复杂度分析
• 3.3.5 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 MIMO-OFDM 系统中HARQ 迭代合并技术研究
• 4.1 MIMO-OFDM 系统模型
• 4.2 MMSE-IC 均衡原理
• 4.3 基于MMSE-IC 均衡的HARQ 迭代合并算法
• 4.3.1 传统的外信息计算
• 4.3.2 面向合并译码的外信息计算
• 4.4 MIMO-OFDM 系统仿真链路
• 4.4.1 MMSE-IC 均衡
• 4.4.2 软信息合并模块
• 4.4.3 CTC 译码模块
• 4.5 仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文主要工作总结
• 5.2 下一步研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果