（交通信息工程及控制专业论文）无线通信中的ARQ与自适应调制编码技术研究.pdf

西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 摘要 链路自适应技术能有效地提高数据传输速率和频谱利用率，是目前和未 来移动通信系统的关键技术之一，自适应调制编码a m c 和混合自动请求重传 h a r q 是其中两种主要的链路自适应技术。随着数据速率和业务质量要求越 来越高，引入a m c 和h a r q 技术可使得系统整体性能得到较大的改善。自 适应调制编码能根据信道条件灵活地选择调制编码方案，但对信道估计错误 和时间延迟比较敏感，而h a r q 能够自动适应瞬时信道条件，且受信道估计 错误和延迟的影响不大。由于高阶正交幅度调制m q a m 和高阶相移键控 m p s k 的频谱效率高，也在各种非自适应和自适应数据通信系统中得到了广 泛应用。为此，本文将以m q a m m p s k 为核心，围绕自动请求重传和自适应 调制两方面展开研究。 本文首先在分析g r a y 编码1 6 q a m 和6 4 q a m 星座图不等差错保护性能 的基础上，提出了一种基于m p s k m q a m ( 调制阶数膨= 2 ” 4 ) 的改进h a r q 方案，并针对8 p s k 、1 6 q a m 、3 2 q a m 和6 4 q a m 调制方式提出了相应的符 号比特重排规则和星座图调整规则。研究表明该方法具有很好的性能( 尤其 在低s n r 时) ，而且改进的m q a m m p s kh a r q 方案所获得的性能增益随着 m 的增大而增加。同时，基于固定调制方式的仿真结果，提出了一种结合改 进m q a m m p s kh a r q 的自适应调制编码方案。 接着，本文针对改进的1 6 q a mh a r q 方案，在a w g n 信道下，采用接 收门限软判决方法，推导出重传合并后的1 6 q a m 符号比特软值概率密度函数 和系统吞吐率等性能。数值分析和仿真结果进一步证实，改进h a r q 方案在 信道条件较差时能有效地提高重要比特的可靠性；若重传中结合符号比特重 排和分组合并，则可使接收端解调合并后的比特可靠性趋于均匀且总体得到 较大的提高，有效地提高了v i t e r b i 译码器的译码能力，降低了译码后的误码 率，提高了系统的吞吐率。 论文从多信道停等a r q 的信道数、合并方式、分组丢失率、传输延迟等 方面，分析了在r a y l e i g h 衰落信道下具有分组合并的多信道停等a r q 性能。 利用离散一阶有限状态m a r k o v 模型，从分组传输错误概率、平均传输次数以 及吞吐率角度，分析了具有分组合并的a m a r q 系统性能，并结合第二章提 出的改进a r q ，评估a m 改进a r q 系统的性能。研究结果表明，自适应调 制与改进a r q 相结合表现出较好的性能，在满足目标f e r 的情况下，考虑 第1 i 页西南交通大学博士研究生学位论文 最大传输次数下a r q 的重传增益，确定调制方式转换门限，可使a m 一改进 a r q 系统吞吐率最大化；在存在c s i 误差的情况下，自适应调制和a r q 的 结合使系统能获得更稳定的性能。 随后，针对采用放大转发和译码转发的多支路两跳协作分集系统，利用 矩量生成函数m g f ，给出了采用m q a m m p s k 时的完整误符号率计算式， 分析比较了支路两跳中继系统中不同传输方式、调制方式以及s n r 下误符 号率性能。针对1 6 q a m 的特点，提出一种编码调制协作传输策略。该策略在 源节点与中继节点进行常规编码协作传输的基础上引入了调制协作思路。源 节点与中继节点分别使用不同的符号比特顺序进行映射，目的节点通过分集 合并，使每个数据比特的可靠性得到均衡和提高，从而提高了信道译码的纠 错性能。研究结果表明，这种编码与调制双重协作策略使源节点和中继节点 的传输次数都得到减少，分组丢失率降低，从而提高了系统整体数据吞吐率。 由于本方案只需增加2 个比特重传信令和4 个比特的缓存用于符号比特重排， 因而实现容易、复杂性低。 最后，论文研究了基于一阶统计量的隐训练序列信道估计方法，从训练 序列长度、训练序列的功率与数据序列之间的功率分配、统计长度以及分组 长度等方面，研究了在时变信道和块衰落信道下采用1 6 q a m 调制方式的系统 性能、信道估计与信道预测性能。研究结果表明，为了最小化信道估计误差 和系统误码率，需引入自适应技术，以根据信道条件自适应地改变相关参数。 另外。在时变衰落信道下，当信道估计误差的方差小于1 0 4 时，1 6 q a m 系统 可以获得接近理想信道估计时的误码率性能。 关键词：无线通信；自动请求重传；自适应调制；m q a m ；协作分集 西南交通大学博士研究生学位论文第1 i i 页 a b s t r a c t l i n ka d a p t a t i o nt e c h n i q u e ，w h i c hc a ne f f e c t i v e l yi n c r e a s ed a t a t r a n s m i s s i o nr a t e a n ds p e c t r u me f f i c i e n c y , i so n eo ft h ek e yt e c h n i q u e so fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m sf o rb o t hn o w a d a y sa n di nt h ef u t u r e a d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g ( a m c ) a n dh y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t ( h a r q ) a r et w om a i nl i n k a d a p t a t i o nt e c h n i q u e s a l o n gw i t ht h eh i g h e rd e m a n d so fd a t ar a t ea n dq u a l i t yo f s e r v i c e , t h es y s t e mp e r f o r m a n c ec a nb ew e l li m p r o v e db ye m p l o y i n ga m c a n d h a i t q a m ci sa b l et oc h o o s em o d u l a t i o na n dc o d i n gs c h e m ef l e x i b l ya c c o r d i n g t ot h ec h a n n e lc o n d i t i o nb u ti ss e n s i t i v et oc h a n n e le s t i m a t i o ne r r o ra n df e e d b a c k t i m ed e l a y h o w e v e r ，h a r qc a na d a p tt ot h ei n s t a n t a n e o u sc h a n n e lc o n d i t i o n a u t o m a t i c a l l ya n ds e l d o ms u b j e c tt oc h a n n e le s t i m a t i o ne r r o ra n dd e l a y m u l t i l e v e l q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n ( m q a m ) a n dm a r yp h a s es h i f tk e y ( m p s k l h a v eb e e n w i d e l y u t i l i z e di nv a r i o u s n o n - a d a p t i v e a n d a d a p t i v e d a t a c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sd u et ot h e i rh i g hs p e c t r u me f f i c i e n c y t h e r e f o r e ，t h ec o r e o f t h i st h e s i si so nm q a m m p s k ，w i t he m p h a s e so nb o t hh a r qa n da m c f i r s to fa 1 1 b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h eu n e q u a le r r o rp r o t e c t i o np e r f o r m a n c eo f g r a yc o d e d1 6 q a ma n d6 4 q a mc o n s t e l l a t i o n s ，am o d i f i e dh a r qs c h e m ei s p r o p o s e d i ti sa p p l i c a b l ef o rm p s k o rm q a mi nw h i c ht h em o d u l a t i o no r d e rm i s b i g g e r t h a n4 t h e s y m b o l b i t sr e a r r a n g e m e n t r u l e sa n dm o d u l a t i o n c o n s t e l l a t i o na d j u s t m e n tr u l e sa r ep r o p o s e df o r8 p s k , 1 6 q a m ，3 2 q a ma n d 6 4 q a mr e s p e c t i v e l y i ti ss h o w nt h a tt h ep e r f o r m a n c eo ft h ep r o p o s e ds c h e m ei s p r e t t yg o o d ( e s p e c i a l l yw h e ns n r i sl o w ) ，a n dt h ep e r f o r m a n c eg a i no b t a i n e db y m o d i f i e dm q a m m p s kh a r qs c h e m ee n h a n c e sa l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo f m o d u l a t i o no r d e rm m e a n w h i l e ，a na m cs c h e m ea s s o c i a t e dw i t hm o d i f i e d m q a m m p s k t a r qi sp r o p o s e db a s e d o nt h es i m u l a t i o nr e s u l t so ff i x e d m o d u l a t i o n i n s u c c e s s i o n ，a i m i n ga tm o d i f i e d1 6 q a m h a r qs c h e m e ，t h ep r o b a b i l i t y d e n s i t yf u n c t i o no f1 6 q a ms o f tb i tv a l u e sa f t e re a c hr e t r a n s m i s s i o nc o m b i n i n g a n ds y s t e mt h r o u g h p u ti sd e r i v e db yt h r e s h o l dr e c e i v e ro v e rt h ea w g nc h a n n e l n u m e r i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h em o d i f i e dr a r qs c h e m e c a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h er e l i a b i l i t yo fi m p o r t a n tb i t si np o o rc h a n n e lc o n d i t i o n 第页西南交通大学博士研究生学位论文 t o g e t h e rw i t h t h es y m b o l b i t sr e a r r a n g e m e n ta n dp a c k e t c o m b i n i n gi n t h e r e t r a n s m i s s i o n s ，t h er e l i a b i l i t yo f e a c hb i tw i l lb ea v e r a g e da n di n c r e a s e dg r a d u a l l y i nt h er e c e i v e r , t h u st h ea b i l i t yo fv i t e r b id e c o d e ri si m p r o v e d ，t h eb i t - e r r o r - r a t ei s r e d u c e da n dt h es y s t e mt h r o u g h p u ti se n h a n c e d t h i st h e s i sa n a l y z e st h ep e r f o r m a n c e so fm u l t i c h a n n e ls t o p a n d - w a i ta r q a s s o c i a t e dw i t hp a c k e tc o m b i n i n gi nt h er a y l e i g hf a d i n gc h a n n e li nr e s p e c to ft h e n u m b e ro fs u b c h a n n e l s ，c o m b i n i n gs c h e m e ，p a c k e tl o s sr a t ea n dr o u n d - t r i pd e l a y , e t c f r o mt h ev i e w p o i n t so fp a c k e te r r o rr a t e ，a v e r a g et r a n s m i s s i o nn u m b e ra n d t h r o u g h p u t ，t h ep e r f o r m a n c eo fa m - a r qs y s t e mw i t hp a c k e tc o m b i n a t i o ni s a n a l y z e db yd i s c r e t ef i r s t o r d e rf i n i t e s t a t em a r k o vm o d e l c o m b i n i n gw i t ht h e m o d i f i e da r q p r o p o s e di nc h a p t e rt w o ，t h ep e r f o r m a n c eo fa m m o d i f i e da r q s y s t e mi se v a l u a t e d t h er e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a tt h ep e r f o r m a n c eo fa d a p t i v e m o d u l a t i o na s s o c i a t e dw i t h m o d i f i e da r qt u r n st ob ev e r yg o o d b ys a t i s f y i n gt h e t a r g e t f r a m ee r r o rr a t ea n dc o n s i d e r i n gt h ea r qr e t r a n s m i s s i o n g a i n ，t h e m o d u l a t i o ns w i t c h i n gt h r e s h o l d sa r ed e f i n e da n dt h et h r o u g h p u to fa m m o d i f i e d a r qs y s t e mc a nb em a x i m i z e d t h ec o m b i n a t i o no fa d a p t i v em o d u l a t i o na n d a r qc a np r o v i d em o r es t a b l ep e r f o r m a n c e e v e ni ft h e r ei sc h a n n e ls t a t e i n f o r m a t i o ne r r o r t h e r e a f t e r , u s i n gm g ff u n c t i o n ，t h ef o r m u l a so fe x a c ts y m b o le r r o rr a t ef o r m q a m m p s ka r ed e r i v e di nt h em u l t i - b r a n c ht w o - h o pc o o p e r a t i o nd i v e r s i t y s y s t e ma d o p t i n ga m p l i f y - a n d f o r w o r da n dd e c o d e - a n d - f o r w a r d , r e s p e c t i v e l y t h e s y m b o l - e r r o r - r a t ep e r f o r m a n c e i s a n a l y z e da n dc o m p a r e da m o n gd i f f e r e n t t r a n s m i s s i o nm o d e s ，m o d u l a t i o n sa n ds n r ac o d e da n dm o d u l a t i o nc o o p e r a t i o n t r a n s m i s s i o ns t r a t e g yi sp r o p o s e da i m i n ga t1 6 q a m b a s e do nc o n v e n t i o n a lc o d e d c o o p e r a t i v es t r a t e g yb e t w e e n s o u r c ea n dr e l a y i n gn o d e s ，t h em o d u l a t i o n c o o p e r a t i o ni si n t r o d u c e d t w od i f f e r e n t1 6 q a ms y m b o l b i t ss e q u e n c e sa r eu s e d i ns o u r c ea n dr e l a y i n gn o d er e s p e c t i v e l y i nd e s t i n a t i o nn o d e ，t h er e l i a b i l i t yo f e a c hd a t ab i ti se q u a l i z e da n di n c r e a s e db yd i v e r s i t yc o m b i n i n g i ti ss h o w nt h a t b o t ht h e a v e r a g e r e t r a n s m i s s i o nn u m b e ro fs o u r c en o d e sa n dt h ea v e r a g e c o o p e r a t i v et r a n s m i s s i o nn u m b e ro fr e l a y i n gn o d e sa r ed e c r e a s e d , t h ep a c k e tl o s s r a t ei sr e d u c e da n dt h et h r o u g h p u ti si n c r e a s e d t h ep r o p o s e ds c h e m ec o i lb e r e a l i z e de a s i l ys i n c ew h a ti sn e e d e di sj u s tt w ob i t sa r q s i g n a la n df o u rb i t sb u f f e r f o rs y m b o lb i t sr e a r r a n g e m e n t ， 西南交通大学博士研究生学位论文第v 页 i nt h ee n d ，t h ei m p l i c i tt r a i n i n gs e q u e n c ea s s i s t e dc h a n n e le s t i m a t i o nb a s e do n f i r s t o r d e rs t a t i s t i ci ss t u d i e d t h e p e r f o r m a n c eo f1 6 q a ms y s t e m ，c h a n n e l e s t i m a t i o na n dp r e d i c t i o ni nt i m e v a r y i n gc h a n n e la n db l o c kf a d i n gc h a n n e la r e i n v e s t i g a t e do nd i f f e r e n tf a c t o r ss u c ha st h el e n g t ho ft r a i n i n gs e q u e n c e ，p o w e r a l l o c a t i o nb e t w e e nt r a i n i n ga n dd a t as e q u e n c e ，t h el e n g t ho ft h ef i r s t o r d e r s t a t i s t i c s ，e t c t h er e s e a r c hr e s u l t sd e m o n s t r a t et h a t ，i no r d e rt om i n i m i z ec h a n n e l e s t i m a t i o ne r r o ra n ds y s t e mb i t - e r r o r - r a t e ，a d a p t i v et e c h n i q u ei sr e q u i r e dt oa d j u s t c o r r e l a t i v ep a r a m e t e r sa c c o r d i n gt 0c h a n n e lc o n d i t i o n i nt i m e v a r y i n gf a d i n g c h a n n e l , i ft h ev a r i a n c eo fc h a n n e le s t i m a t i o ne r r o ri sl e s st h a n1 0 q 。t h e1 6 q a m s y s t e mc a l la c h i e v et h ep r e f e r r e db e rp e r f o r m a n c es i m i l a rt ot h eo l l ew i t hp e r f e c t c h a n n e le s t i m a t i o n k e yw o r d s ：w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n , a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t ，a d a p t i v e m o d u l a t i o n ，m q a m ，c o o p e r a t i o nd i v e r s i t y 西南交通大学博士研究生学位论文第页 图表索引 图1 1 自适应调制编码系统结构3 图1 2a m c 与h a r q 相结合的系统模型9 图1 3 两用户协作通信模型l o 图1 4 中继信道1 0 图1 5 协作通信中采用t d m a 的接入方式示例1 l 图1 - 6 编码协作方式示例1 3 图2 1 采用g r a y 编码的1 6 q a m 星座图2 3 图2 - 21 6 q a m 符号比特的误比特性能2 5 图2 - 3 不同b e r 时矗 l 与1 的关系2 5 图2 - 4 a i = a 2 = 0 7 0 7 时的1 6 q a m 非均匀星座图2 5 图2 5 采用g r a y 编码的6 4 q a m 星座图2 6 图2 - 66 4 q a m 符号比特的误比特性能2 7 图2 7a 1 = a 2 = & 3 = a 4 = 0 7 0 7 时的6 4 q a m 非均匀星座图2 8 图2 8 改进的m q a m m p s kh a r q 系统基本模型2 9 图2 - 9 g r a y 编码的8 p s k 均匀，非均匀星座图3 l 图2 1 0 准g r a y 编码的3 2 q a m 均匀，非均匀星座图3 2 图2 1 11 2 码率1 6 q a mh a r q 误帧率。3 4 图2 1 2l 2 码率1 6 q a m - h a r q 平均传输次数3 4 图2 1 3l ，2 码率1 6 q a mh a r q 吞吐率。3 4 图2 1 43 4 码率6 4 q a mh a r q 误帧率3 5 图2 1 53 4 码率6 4 q a mh a r q 平均传输次数3 5 图2 1 63 4 码率6 4 q a mh a r q 吞吐率3 6 图2 1 7 采用l 陀码率3 2 q a m 的h a r q 系统吞吐率比较3 7 图2 1 8 改进m q a m h a r q 吞吐率比较3 7 图2 一1 9 传统m q a m h a r q 吞吐率比较 图2 2 0 采用3 4 码率8 p s k 的h a r q 系统吞吐率比较3 8 图2 - 2 1 两种自适应编码调制方案的吞吐率比较 图3 - 1t y p e d a r q 的m a r k o v 模型 图3 - 2 重传合并后的符号比特错误率 图3 - 3r ， j r t o 的误比特率比较 4 0 图3 4 ，；( 1 ) 的误比特率比较 图3 5 重传合并后的平均误比特率比较 图3 - 6 重传合并后的误帧率比较 图3 - 7 平均传输次数和吞吐率比较 ! ；( i ! ；l 图3 - 8 有无编码的改进h a r q 误码率 图3 - 9 有无编码的传统h a r q 误码率 。5 l 。5 2 第x 页西南交通大学博士研究生学位论文 图3 1 0 有无编码的h a r q 平均传输次数。5 3 图3 1 1 有无编码的h a r q 吞吐率5 3 图4 1 双信道停等a r q 协议5 6 图4 - 2 具有分组合荠的多信道停等a r q 系统模型5 6 图4 - 3a w g n 下分组传输错误的概率5 8 图4 - 4r a y l e i g h 衰落下分组传输错误的概率比较5 9 图4 5 有限状态m a r k o v 信道模型6 4 图4 6 a r q 协议的吞吐率性能比较6 6 图4 7n 信道停等a r q 吞吐率6 7 图4 8n 信道停等a r q 分组丢失率6 7 图4 - 9 不同调制方式下的吞吐率性能6 7 图4 1 0 特定分组丢失率下吞吐率和传输次数6 7 图4 1 1 不同分集重数时的吞吐率6 8 图4 1 2 存在c s i 误差时的吞吐率( l = 1 ) 6 8 图4 一1 3 存在c s i 误差时的吞吐率( l = 6 ) 6 8 图4 1 4 平均f e r 比较阻= 哂) 。6 8 图4 - 1 5 固定调制方式下改进a r q 残余误帧率6 9 图4 1 6 a m 改进a r q 吞吐率6 9 图4 1 7 a m 一改进a r q 残余误帧率，6 9 图5 1n 支路两跳协作分集系统模型一7 l 图5 2m p s k 的误符号率近似7 6 图5 3 单支路两跳协作分集系统中采用m q a m m p s k 时的误符号率7 7 图5 - 4 单支路两跳协作分集系统中不同平均信道信噪比下的误符号率7 8 图5 - 5n 支路两跳协作分集系统中不同传输方式下的误符号率7 8 图5 - 6 n 支路两跳中继系统中不同传输方式下的误符号率8 2 图5 - 7 两支路两跳中继系统中不同信道信噪比下的误符号率8 2 图5 - 8 系统模型8 3 图5 - 9 源节点s 的发送过程 图5 - 1 0 平均传输次数比较 图5 11 残余误帧率与误码率比较。 图5 一1 2 吞吐率性能比较 图6 - 1 导频辅助的和基于隐训练序列的信道估计帧格式比较 图6 _ 2 基于隐训练序列的系统离散模型 图6 - 3 不同训练序列长度、统计长度下的b e r 图6 - 4 不同训练序列功率下的b e r 图6 5 不同移动速度下的b e r 8 4 8 8 8 8 8 8 9 l 9 2 9 5 9 5 9 6 图6 - 6 不同信道估计均方误差下的b e r 9 6 图6 - 7 块衰落信道下的b e r 性能9 6 图6 - 8 块衰落信道下信道估计性能9 6 西南交通大学博士研究生学位论文第x i 页 图6 - 9 信道预测性能( b = 3 2 0 b i l s ) 图6 1 0 信道预测性能( b = 6 4 0 b r r s ) 附图a 一1 改进m q a m m p s kh a r q 系统发送流程 附图a 2 改进m q a m m p s kh a r q 系统接收流程 附图b 一1h s d a p 中h a r q 仿真系统结构 表2 - 18 p s k 符号比特重排和均匀非均匀星座调整方案 表2 - 21 6 q a m 符号比特重排和均匀非均匀星座调整方案 表2 - 33 2 q a m 符号比特重排和均匀非均匀星座调整方案 1 1 5 1 1 6 表2 - 46 4 q a m 符号比特重排和均匀非均匀星座调整方案 表2 - 5 各种编码调制方案的峰值吞吐率 表2 - 6 结合i - i a r q 的自适应编码调制a m c 方案 表3 - 1 ，次传输合并后4 个1 6 q a m 符号比特的平均信噪比 3 l 3 2 3 2 ，3 3 3 9 5 2 表5 - 1 源节点s 和中继节点s 之间的编码调制协作传输策略( 1 6 q a m ) 8 4 第x i i 页西南交通大学博士研究生学位论文 符号和缩略词表 l x j小于或等于x 的最大整数m p s km 进制相移键控 8 p s k 8 进制相移键控m q a mm 进制正交幅度调制 1 6 q a m1 6 进制正交幅度调制 m r c 最大比合并 3 2 q a m3 2 进制正交幅度调制 m g f 矩量生成函数 6 4 q a m6 4 进制正交幅度调制m i m o多输入多输出 a w g n 加性高斯白噪声 n a c k 否定应答 a m c 自适应调制编码 0 f d m 正交频分复用 a m 自适应调制p c c c并行级联卷积码 a r q自动请求重传q o s服务质量 a c k 肯定应答q p s k四相相移键控 b p s k 二迸制相移键控q a m正交幅度调制 b e r 误码率r c p c速率匹配穿孔卷积 b e p 比特错误概率 r c p t 速率匹配穿孔t u r b o 码 c r c 循环冗余校验s r - a r q选择重传a r q c s i 信道状态信息s w - a r q停等a r q f e c 前向差错纠正s e p符号错误概率 f e r 误帧率 s d m a 空分多址接入 f d m a频分多址接入s n r信噪比 f s m m 有限状态马尔柯夫模型t d m a时分多址接入 g m s k ， 高斯滤波频移键控 t t i 传输时间问隔 h a r q混合自动请求重传 u m t s 通用移动通信系统 h s d p a 高速下行分组接入w c d m a宽带码分多址 h s u p a 高速上行分组接入 t r 接收门限 l a 链路自适应 i r 递增冗余 l l r 对数似然比 c m r c 协作最大比合并 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通太学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密，适用本授权书。 ( 请在以上方框内打“寸) 学位论文作者签名：佰气t指导教师签名： 日期： j 口口7 年1 月，7 日日期：印7 年7 月，夕日 西南交通大学 学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究 工作所取得到成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作过贡献的个人和集 体，均己在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 在分析g r a y 编码1 6 q a m 和6 4 q a m 星座图不等差错保护性能的基础上， 提出了种适用于调制阶数1 , 4 的m p s k m q a m 的改进h a r q 方案。 基于改进的h a r q 思想，分别对采用8 p s k 、1 6 q a m 、3 2 q a m 和6 4 q a m 调制方式的h a r q 系统提出了相应的符号比特重排规则和星座图调整规 则。研究结果表明。改进的h a r q 结合符号比特重排、g r a y 编码、均匀 和菲均匀星座以及分组合并技术，使接收端经合并后的数据可靠性得到均 衡和提高，有效地减少了重传次数，提高了系统的吞吐率，而且改进的 m q a m f m p s k h a r q 所获得的性能增益随着m 的增大而增加。( 第2 章) 2 针对3 g p pt r 2 5 8 4 8 提出的自适应调制编码方案，提出了一种利用改进 h a r q 技术的自适应编码调制方案。用1 2 码率8 p s k 代替3 4 码率q p s k ， 除q p s k 采用传统的h a r q 外，其余调制( 8 p s k 、1 6 q a m 和6 4 q a m ) 采用改进的h a r q 。研究结果表明，该方案与3 g p pt s2 5 8 4 8 相比具有 更佳的性能。( 第2 章) 3 针对改进型1 6 q a m h a r q 方案，在a w g n 信道下，采用接收门限软判 决方法，推导出重传合并后的1 6 q a m 符号比特软值的概率密度函数，由 此得出了重传合并后的误码率、误帧率、平均传输次数和系统吞吐率。研 究结果表明，基于非均匀星座的改进h a r q 方案在信道条件较差时能有 效地提高重要比特的可靠性，若重传中结合符号比特重排和分组合并，则 可使接收端解调合并后的比特可靠性趋于均匀且总体得到较大的提高，有 效地提高译码器的译码能力，降低译码后的误码率，提高系统的吞吐率。 ( 第3 章) 4 从多信道停等a r q 信道数、合并方式、分组丢失率、传输延迟等方面， 分析了具有分组合并的多信道停等a r q 性能，同时也分析了自适应调制 及其与改进a r q 结合的系统性能。研究结果表明，自适应调制与改进a r q 相结合表现出较好的性能，在满足目标f e r 的情况下，考虑最大传输次 数下a r q 的重传增益，确定调制方式转换门限，可使a m 改进a r q 系 统吞吐率最大化；在存在c s i 误差的情况下，自适应调制和a p q 的结合 使系统能获得更稳定的性能。( 第4 章) 5 针对采用放大转发和译码转发的多支路两跳协作分集系统，采用矩量生成 函数m g f ，给出了采用m q a m m p s k 的误符号率计算式。分析比较了 支路两跳中继系统中不同传输方式、调制方式以及s n r 下误符号率性能。 ( 第5 章) 6 提出一种1 6 q a m 编码调制协作传输策略，在源节点与中继节点进行常规 编码协作传输的基础上引入了调制协作思路。研究表明，这种编码与调制 双重协作策略使源节点和中继节点的传输次数都得到减少，分组丢失率降 低，从而提高了系统整体数据吞吐率。另外。本策略只需增加2 个比特重 传信令和4 个比特的缓存用于符号比特重排，实现容易、复杂性低。( 第 5 章) 7 研究了基于一阶统计量的隐训练序列信道估计方法。从训练序列长度、训 练序列功率与数据序列功率分配、统计长度以及分组长度等方面，研究了 在时变信道和块衰落信道下采用1 6 q a m 调制方式的系统性能、信道估计 与信道预测性能。研究结果表明，在时变衰落信道下，当信道估计误差的 方差小于1 0 4 时，1 6 q a m 系统可以获得接近理想信道估计时的误码率性 能。( 第6 章) 学位论文作者签名：储，气1 日期。? _ 7 年? 月 西南交通大学博士研究生学位论文第l 页 第1 章绪论 1