基于LDPC码的自适应包重传RB_IR_HARQ方法

论文摘要

HARQ技术是一种基本的纠错控制技术,其中Type-III HARQ结合具有高性能的LDPC码,在一帧译码不成功时只要求重传一帧中的部分信息比特或多发部分校验比特,提高了信道利用率和系统的吞吐量。Shea在2002年提出了一种“Reliability-base HARQ”方式,他指出在译码不成功时,可以通过译码输出的软信息得到各码位的可靠度信息,可靠度越低的码位是误码的概率越大。这种方式在译码不成功时,根据译码最后得到的各码位可靠度信息重传可靠度最弱的码位,然后组合译码,这种方式相对于其他的HARQ方式明显提高了系统的性能,但是由于重传时需要给出错误比特的位置信息,使得重传冗余增大,增加了对反馈信道的要求。对于一个LDPC码码字,如果译码失败,则所得到的含有误码的码字中正确译码的码位与错误译码的码位的可靠度分布情况是有较大区别的,可靠度越低的码位是误码的概率越高,这和Shea的思想一致。本文提出一种新的HARQ方式:RBIRHARQ,这种方式在LDPC码译码失败后,通过统计一帧中各码位可靠度信息之来估计该帧中码位错误比特数的多少。若各码位可靠度信息之和大,则帧的可靠度信息大,说明该帧中码位错误比特数少,重传时增加少许冗余在第二次译码时即有可能实现正确译码;若各码位可靠度信息之和小,则帧的可靠度信息小,说明该帧中码位错误比特数多,重传时需增加更多的冗余才可能在第二次译码时实现正确译码。这正是本文提出的新方法的思想基础——由上次译码失败后的可靠度信息确定重传冗余量的大小,不需要特定的信道估计信息,由前次的译码结果实时给出重传的估计量,以实现最大化吞吐量和最小化传送时延的目标。采用码率兼容的LDPC码在打孔和扩展两种方式下对RBIRHARQ方式进行研究,可以得到不同码率与可靠度、可靠度与帧错误率的关系,根据这两个关系,当译码失败时,根据该帧的可靠度信息即可以确定重传时的码率。通过仿真发现当采用打孔方式实现RBIRHARQ时,该方法在低信噪比时可以提高系统的吞吐量,并且能显著降低系统时延;而在扩展方式实现RBIRHARQ时,该方法虽然不能提高系统的吞吐量,但是同样可以降低系统的时延。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 技术背景与研究动态
• 1.2 论文的研究任务、结构安排及主要成果
• 第二章 基本技术简介
• 2.1 信道编码
• 2.2 HARQ 简介
• 2.2.1 ARQ 与 FEC
• 2.2.2 HARQ 及其类型
• 2.3 三个标准 ARQ 协议
• 2.3.1 停等协议
• 2.3.2 回退N 协议
• 2.3.3 SR 协议
• 2.3.4 ARQ 协议的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 LDPC 码及其可靠度HARQ 方式
• 3.1 线性分组码
• 3.2 LDPC 码的定义
• 3.3 LDPC 码的译码算法
• 3.3.1 消息传递算法集
• 3.3.2 位翻转译码算法
• 3.4 和积算法
• 3.4.1 和积算法的译码思想
• 3.5 本文使用的 LDPC 码
• 3.5.1 母矩阵的构造
• 3.5.2 本文使用的基矩阵
• 3.6 LDPC 码的可靠度HARQ 方式
• HARQ 技术简介'>3.6.1 RB_HARQ 技术简介
• HARQ'>3.6.2 LDPC 码的 RB_HARQ
• 3.7 本章小结
• 第四章 LDPC 码的可靠度增加冗余HARQ 方式
• IR_HARQ 方法提出的理论依据'>4.1 新 RB_IR_HARQ 方法提出的理论依据
• 4.2 不同码率码字的可靠度与块错误率
• IR_HARQ 原理'>4.3 新的 RB_IR_HARQ 原理
• IR_HARQ 原理'>4.3.1 穿孔方式实现的RB_IR_HARQ 原理
• IR_HARQ 原理'>4.3.2 扩展方式实现的RB_IR_HARQ 原理
• 4.4 本章小结
• IR_HARQ 方式的性能评价'>第五章 LDPC 码的RB_IR_HARQ 方式的性能评价
• IR_HARQ 方式的仿真结果'>5.1 信息比特穿孔 RB_IR_HARQ 方式的仿真结果
• IR_HARQ 方式的仿真结果'>5.2 直接增加校验比特的 RB_IR_HARQ 方式的仿真结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 新方法的技术关键点
• 6.2 新方法的复杂度分析
• 6.3 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 tanh 函数
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果