MIMO-OFDM系統(tǒng)中基于空間增益的HARQ方案研究.pdf

1、多天線和OFDM的結(jié)合極大地提高了系統(tǒng)容量，OFDM能為系統(tǒng)提供平坦衰落信道，而多天線則提供空間增益。傳統(tǒng)的多天線系統(tǒng)要么采用BLAST算法獲得復(fù)用增益，要么采用STC算法獲得分集增益，而這兩種增益都是來源于多天線的空間維度顯然可以統(tǒng)一為空間增益。本文于是提出一種平衡空間增益的HARQ方案，該方案利用空時碼的發(fā)射矩陣特性，將發(fā)射矩陣不同行的發(fā)送等效為HARQ的重傳機制，即通過時間維度的引入將復(fù)用增益和分集增益統(tǒng)一起來。 本文首先

2、分析了多徑衰落信道的信道脈沖響應(yīng)模型作為系統(tǒng)工作的無線環(huán)境，以及獲得復(fù)用增益的BLAST算法和獲得分集增益的STBC算法，還有能獲得全速率和滿分集增益的最優(yōu)模型－阿拉莫提模型作為本文的研究基礎(chǔ)。 其次本文提出了BLAST和STBC的結(jié)合算法即B-S算法。由于空時碼發(fā)射矩陣分為正交和準(zhǔn)正交矩陣，其中正交矩陣可以獲得滿分集增益但達不到全速率，而準(zhǔn)正交矩陣可以獲得全速率卻只能獲得部分分集增益，唯一的特例是能獲得滿分集增益和全速率的阿拉

3、莫提模型，因此本文在研究了基于阿拉莫提模型的B-S算法的基礎(chǔ)上，從滿分集增益的方向發(fā)展了基于正交發(fā)射矩陣的B-S算法，以及從全速率方向發(fā)展了基于準(zhǔn)正交發(fā)射矩陣的B-S算法。通過比較兩者的性能差異，發(fā)現(xiàn)在中低信噪比下正交B-S算法可以獲得更優(yōu)性能，而在高信噪比下準(zhǔn)正交B-S算法可以獲得更優(yōu)性能。 由于解碼性能是基于星座圖的歐氏距離，而高階調(diào)制的各個星座點之間的歐氏距離各不相同，在重傳數(shù)據(jù)時使用不同的星座圖并采用軟信息解碼就能得到更

4、大的歐氏距離從而改善性能。B-S算法是將發(fā)射矩陣的數(shù)據(jù)依次發(fā)送的，顯然可以和星座圖重排自然的結(jié)合起來，結(jié)合的類型分為：矩陣的每行數(shù)據(jù)都進行重排，以及逐矩陣的重排?；诿啃兄嘏诺腂-S算法有最優(yōu)的性能，但是由于破壞了矩陣的固有結(jié)構(gòu)使得解碼變得復(fù)雜，可以使用最大似然及其簡化算法球形譯碼。基于每矩陣重傳保留了矩陣的特定結(jié)構(gòu)所以譯碼變得十分簡單可以直接采用軟信息解碼，但是由于重排的顆粒度降低導(dǎo)致性能會有輕微下降。系統(tǒng)需要在復(fù)雜度和性能兩方面作一

5、個權(quán)衡。 基于以上的分析，本文將B-S算法推廣為HARQ機制并結(jié)合星座圖重排，提出基于星座圖重排的B-S-HARQ方案。依據(jù)重排的‘顆粒度’可以分為兩種：一種是低復(fù)雜度的每矩陣星座圖重排HARQ方案，該方案采用正交發(fā)射矩陣，在重傳矩陣內(nèi)部行的時候保持星座圖不變，而當(dāng)再次重傳該矩陣時才改變星座圖，這樣的方案保留了發(fā)射矩陣的結(jié)構(gòu)因而具有低的復(fù)雜度；另一種是基于球形譯碼的每行數(shù)據(jù)重排和星座圖重排的HARQ方案，該方案采用準(zhǔn)正交空時碼發(fā)