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宽带移动通信中AMC和HARQ技术研究

作　者: 吴怡梦
导　师: 谈振辉
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 链路自适应自适应编码调制混合反馈重发物理层抽象信道预测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 312次
引　用: 2次
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内容摘要

移动通信正向宽带化和个人化方向发展,各种新的无线技术不断涌现,标准化进程也在不断加快。HSDPA作为WCDMA的升级,极大提高了下行链路数据传输能力,峰值速率可达10Mbps;LTE作为准4G标准,以OFDM/MIMO为核心技术,上/下行峰值速率分别可达50Mbps和100Mbps。HSDPA和LTE系统针对无线信道时变特性,采用了自适应编码调制(AMC)和混合反馈重发(HARQ)技术,从而在保证QoS的前提下,最大限度的利用频谱资源,提高数据传输速率。本文第二章研究了无线信道建模,分析了单载波系统和OFDM系统的信道特性;研究了平坦衰落信道的建模仿真,分析比较了平坦衰落信道的三种正弦波叠加法,即直接仿真法、Jakes模型和改进Jakes模型,仿真显示改进Jakes模型的统计特性与理论值有更好的吻合程度;在此基础上研究了OFDM信道的延迟抽头线模型以及三种仿真方法。第三章研究了AMC和HARQ的若干关键技术,包括AMC和HARQ中的可变码率LDPC(RC-LDPC)码打孔算法,构造了6种调制编码方式(MCS);研究了物理层抽象理论,仿真分析比较了平均值、RBIR和EESM等三种物理层抽象方法,得出了RBIR和EESM在各种信道下均具有较好的估计精度,而平均值抽象只适用于平坦慢衰落信道的结论;研究了AMC门限选择算法,即固定门限和外环算法,通过仿真比较了三种固定门限算法在平坦慢衰落信道中的性能,而外环算法可以克服固定门限对信道估计和预测偏差敏感等不足,因此得出了固定门限和外环算法相结合是最佳AMC门限算法的结论;对基于HARQ的两种自适应机制,即星座图重组和OFDM子载波重映射进行了仿真分析,结果显示采用上述自适应与HARQ相结合带来了性能增益。第四章在重传期间信道状态不变和FSMC两种模型下,分析研究了重传数据不合并与合并两种情况下的AMC-HARQ系统的性能,并考虑了合并后数据中的噪声与合并前的噪声存在相关性这一客观事实,根据结合信道误块率准则和吞吐率最大准则,分析了吞吐率、误帧率的理论值和最优切换门限,并仿真加以验证。第五章研究了AMC系统中信道预测技术,仿真分析了平坦衰落信道中四种信道预测器(MMSE,LS,ESPRIT,COMB)的性能及应用场景;对OFDM信道预测现有四种方法进行了阐述,在ESPRIT预测算法基础上提出了IDFT+ESPRIT算法,该算法可以适当降低算法的复杂度,而性能几乎没有恶化;最后对三种自适应预测算法:LMS、RLS和自适应ESPRIT算法的性能进行了仿真分析比较。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
1 引言  15-23
  1.1 背景概述  15-16
  1.2 自适应编码调制技术  16-19
    1.2.1 HSDPA系统的AMC  16-17
    1.2.2 LTE系统的AMC  17-19
  1.3 混合自动请求重传技术  19-21
    1.3.1 HSDPA和LTE系统中的HARQ  21
  1.4 本文研究思路及内容安排  21-23
2 无线信道建模与仿真  23-41
  2.1 无线信道概述  23-25
    2.1.1 阴影衰落及建模  24-25
  2.2 单载波系统的信道特性及建模  25-34
    2.2.1 小尺度衰落特性  25-30
    2.2.2 平坦衰落信道建模仿真  30-34
  2.3 OFDM信道特性及建模  34-37
    2.3.1 OFDM信道特性  34-36
    2.3.2 OFDM信道建模仿真  36-37
  2.4 无线信道包络分布  37-40
    2.4.1 单载波时域信道包络分布  37-39
    2.4.2 多载波频域信道包络分布  39-40
  2.5 本章小结  40-41
3 AMC和HARQ关键技术研究  41-69
  3.1 RC-LDPC码的构造  41-45
    3.1.1 RC-BLDPC码的打孔构造  43-45
  3.2 物理层抽象技术  45-50
    3.2.1 平均值物理层抽象  47
    3.2.2 RBIR物理层抽象  47-49
    3.2.3 EESM物理层抽象  49-50
  3.3 AMC门限选择  50-55
    3.3.1 固定门限算法  50-53
    3.3.2 外环门限算法  53-55
  3.4 基于HARQ的自适应机制  55-58
    3.4.1 星座图重组  55-57
    3.4.2 OFDM子载波重映射  57-58
  3.5 仿真验证及分析  58-66
    3.5.1 物理层抽象验证  58-62
    3.5.2 AMC门限算法仿真  62-65
    3.5.3 基于HARQ的自适应机制仿真  65-66
  3.6 本章小结  66-69
4 AMC与HARQ的联合优化  69-89
  4.1 系统描述  70-71
  4.2 重传期间信道状态不变模型下的系统分析  71-73
    4.2.1 结合信道误块率准则  71-72
    4.2.2 吞吐率最大准则  72-73
  4.3 FSMC模型下的系统分析  73-75
    4.3.1 结合信道误块率准则  73-74
    4.3.2 吞吐率最大准则  74-75
  4.4 仿真验证  75-88
    4.4.1 信噪比合并分析  75-78
    4.4.2 HSDPA系统仿真  78-85
    4.4.3 LTE系统仿真  85-88
  4.5 本章小结  88-89
5 信道预测技术  89-115
  5.1 平坦衰落信道预测  90-94
    5.1.1 分析预测—AR模型  90-91
    5.1.2 物理预测—ESPRIT算法  91-94
  5.2 OFDM信道预测  94-97
    5.2.1 MMSE预测  94-96
    5.2.2 ESPRIT预测  96-97
  5.3 自适应预测  97-101
  5.4 性能仿真  101-113
    5.4.1 平坦衰落信道预测算法分析  101-110
    5.4.2 OFDM信道预测算法分析  110-111
    5.4.3 自适应信道预测算法分析  111-113
  5.5 本章小结  113-115
6 结论  115-117
参考文献  117-129
作者简历  129-133
学位论文数据集  133

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