LTE-Advanced系统中HARQ技术及其性能研究

论文摘要

为了使LTE系统能够向4G平滑演进,3GPP组织在2008年6月发布了LTE-Advanced系统的技术需求报告,明确了LTE-Advanced系统的最低需求：下行峰值速率为1Gbps,上行峰值速率为500Mbps,而上下行的峰值频谱利用率分别达到了15Mbps/Hz和30Mbps/Hz。而要想在如此高的数据速率下实现数据的可靠传输,引入有效的差错控制技术将具有越来越重要的意义和价值。混合自动重传请求（HARQ）技术能够很好地弥补无线信道时变和多径衰落对信号传输造成的影响,已在B3G系统（如LTE）中得到了广泛的应用。HARQ技术将自动重传请求（ARQ）与前向纠错（FEC）有机的结合,在充分发挥这两种技术优点的同时又弥补了各自的不足,从而实现了比FEC技术更高的可靠性以及比ARQ技术更高的传输效率。本文基于3GPP制定的LTE-Advanced协议,考虑了载波聚合技术的特点,它可以将连续或不连续的几个小频带整合为一个较大的频段,从而提供更大的系统带宽和更高的峰值数据速率,可以有效地解决系统对频带资源的需求；同时,中继技术通过引入中继节点,能够有效地满足LTE-Advanced系统对小区边缘用户数据速率和小区平均吞吐量的高要求。并在此基础上,对这两种技术下的HARQ进行了研究,通过MATLAB平台对其性能进行仿真,本文完成的主要工作及创新点为：（1）深入研究了三种不同类型的HARQ机制：Ⅰ型HARQ,Ⅱ型HARQ和Ⅲ型HARQ,并对其优劣进行了综合的评价；（2）研究了载波聚合下的两种基本HARQ进程映射机制：固定HARQ进程映射和可变HARQ进程映射。并提出了两种改进的映射方案,通过仿真论证了改进方案的可行性与优越性。（3）研究了两种传统的中继系统里的HARQ策略：DF-HARQ与STBC-HARQ,并提出一种新的中继HARQ方案,通过仿真证明了改进方案能够提高系统的吞吐量以及中继重传效率。

论文目录

• 縮略语
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 第2章 移动通信系统中的差错控制技术
• 2.1 传统ARQ技术
• 2.2 前向纠错技术
• 2.3 HARQ技术
• 2.3.1 Ⅰ型HARQ
• 2.3.2 Ⅱ型HARQ
• 2.3.3 Ⅲ型HARQ
• 2.4 LTE中的HARQ方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 载波聚合技术下的HARQ
• 3.1 LTE-Advanced系统中载波聚合技术的研究
• 3.1.1 载波聚合的方案
• 3.1.2 数据聚合的方式
• 3.1.3 载波聚合方案所面临的问题
• 3.2 HARQ PUSCH/PDSCH
• 3.2.1 固定HARQ进程映射
• 3.2.2 动态HARQ进程映射
• 3.3 基于动态HARQ进程映射的改进方案
• 3.3.1 半静态HARQ进程映射
• 3.3.2 排序指示的动态HARQ进程映射
• 3.4 性能仿真
• 3.4.1 EESM算法
• 3.4.2 仿真结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 中继技术下的HARQ
• 4.1 移动通信中的中继技术研究
• 4.1.1 中继技术原理
• 4.1.2 3GPP对中继的定义
• 4.1.3 中继节点的转发方式
• 4.2 中继系统中的典型HARQ策略
• 4.2.1 DF-HARQ
• 4.2.2 STBC-HARQ
• 4.3 改进型的中继系统HARQ策略
• 4.3.1 改进方案的原理
• 4.3.2 一种机会重传策略
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文