无线通信中的多进制混合ARQ

【摘要】： 在无线通信，特别是卫星通信和下一代移动通信系统(3G)中，数据传输占有越来越重要的地位。反观无线信道，由于大气环境、地形和移动的多重影响，信道的状态极其不稳定，这给数据传输的可靠性带来了极大挑战。自动请求重传(ARQ)技术，特别是混合ARQ(HARQ)，在提高传输的可靠性方面发挥了巨大的作用。当前HARQ中存在的主要问题是复杂度过高，这对高速数据通信极为不利。为此，本文试图寻找具有低复杂度和较好流量特性的HARQ方案。 首先，提出了基于校正子(Syndrome)的第一类多进制HARQ，它充分利用了Reed-Solonmon(RS)码强大的纠错和检错功能，并可直接结合到已有的RS译码器中。根据检错部分在译码器中所处的位置，分别提出了前向校正子和后向校正子结构。分析了该HARQ的可靠性、时延和流量与最大重传次数之间的关系，发现短码长、纠错能力低的码宜采用前向校正子结构，而长码长、纠错能力高的码宜采用后向校正子结构，二者具有互补性。在最多重传8次的情况下，二者的误比特率(Bit Error Rate，BER)均接近各自的最小值。与前向差错控制(Forward Error Control，FEC)技术相比，该HARQ仅重传一次时对误比特率亦有明显改善，同时保证了较低的时延和较高的流量。在Rayleigh信道中传输压缩图象的应用进一步证明了其优势。 其次，提出了基于可逆码的第二类多进制HARQ。该HARQ将信息码字和校验码字分开传送，信道状态较好时只传送信息码字；信道变差时才要传送校验码字，校验码字可单独或与信息码字一起将信息恢复出来，因此这种结构对信道有较好的适应性。分析了该HARQ的流量、可靠性和平均时延，并与采用二进制可逆码的第二类HARQ和采用Turbo-TCM的第二类HARQ进行了比较。结果表明，多进制HARQ在流量、可靠性和平均时延诸方面均比二进制有了显著提高，并较好的弥补了高复杂度的Turbo-TCM方案的流量平台区。 最后，为进一步提高系统的流量，提出了自适应HARQ。根据用户接收信号的信噪比，调整HARQ方案的编码长度和调制方式。分析了自适应调制、自适应编码和联合自适应方案在小区中的流量特性，得到了最优的切换门限，比较了自适应与非自适应HARQ的流量，以及三种自适应方案的优劣，其中自适应HARQ流量特性明显好于非自适应HARQ。另外，还分析了混合调制对自适应调制HARO 中文摘要 流量的影响，以及流量对切换门限的敏感度。结果表明，自适应调制HARQ系统 具有较强的鲁棒性。