可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法技术

本发明专利技术公开了一种低复杂度的可变速率增量冗余混合自动重发请求(HARQ‑IR)的设计方法，属于无线通信技术领域。该方法步骤如下：首先通过设计HARQ‑IR的每轮传输速率来实现频谱效率最大化并保证低中断概率；为降低计算复杂度和拓展适用范围，采用贝克曼信道模型来推导可变速率HARQ‑IR的中断概率及频谱效率的近似表达式，进而代入原问题；接下来采用交替迭代算法将优化问题解耦成一系列单变量子优化问题；最后应用凹分式优化技术将每个子优化问题转换成凸问题进行全局求解，迭代执行Dinkelbach算法直至每个子问题收敛。相比于传统常速率HARQ‑IR的精确设计方法，本方法适用范围广、复杂度低以及频谱效率高。

Low Complexity Design Method of Variable Rate HARQ-IR

The invention discloses a design method of a low complexity variable rate incremental redundancy hybrid automatic repeat request (HARQ IR), which belongs to the field of wireless communication technology. The steps of this method are as follows: firstly, the maximum spectrum efficiency is achieved by designing the transmission rate of each round of HARQ IR and the low interruption probability is guaranteed; secondly, in order to reduce the computational complexity and expand the scope of application, the Beckman channel model is used to derive the approximate expressions of the interruption probability and spectrum efficiency of variable rate HARQ IR, and then the original problem is replaced by the alternating iteration algorithm. The problem is decoupled into a series of single-variable sub-optimization problems. Finally, concave fractional optimization technique is applied to transform each sub-optimization problem into a convex problem for global solution, and Dinkelbach algorithm is iteratively executed until each sub-problem converges. Compared with the traditional precise design method of constant rate HARQ_IR, this method has wide application range, low complexity and high spectral efficiency.

【技术实现步骤摘要】
可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种低复杂度的可变速率增量冗余混合自动重发请求(HARQ-IR)的设计方法。
技术介绍
由于混合自动重发请求(HARQ)能实现可靠传输，因此HARQ在各种无线通信标准中被广泛采用，并且HARQ必将在实现5G通信的超可靠性目标中发挥非常重要的作用。其中，增量冗余HARQ(HARQ-IR)被证明是最有效的HARQ方案，它不但保证了传输可靠性，而且大大提高了频谱效率，然而这种方式牺牲了计算复杂度。因此为了进一步降低计算复杂度，当务之急是要准确分析HARQ-IR系统性能，利用性能分析结果为简化系统优化设计提供基础，借助成熟的优化工具来降低计算复杂度。HARQ-IR系统在很多不同传输场景下已经有很多相对应的设计方案。例如，作为系统性能中最关键指标是中断概率，HARQ-IR的中断概率在准静态和快速瑞利衰落场景下已经被严格分析了，而中断概率有助于系统的优化设计。然而，无论是准静态衰落信道模型还是快速衰落信道模型，都不能很好地拟合出HARQ在密集散射传输场景下的信道模型，此时衰落信道之间存在时间相关性。一般来说，信道相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变速率HARQ‑IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：S1、构建可变速率HARQ‑IR系统的优化设计问题，包括：S101、根据可变速率HARQ‑IR协议推导用来衡量HARQ系统频谱效率的性能指标，即长期平均吞吐量，其表达式为：

【技术特征摘要】
1.一种可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：S1、构建可变速率HARQ-IR系统的优化设计问题，包括：S101、根据可变速率HARQ-IR协议推导用来衡量HARQ系统频谱效率的性能指标，即长期平均吞吐量，其表达式为：其中，Rk为第k次的传输速率，pout,k表示经过k次传输后系统中断概率，K为最大容许传输次数；S102、在给定最大容许中断概率的约束条件下，通过优化每轮HARQ的传输速率来最大化长期平均吞吐量，因此优化问题的数学形式写成：其中，ε表示最大容许的中断概率；S2、推导中断概率以及长期平均吞吐量的近似表达式，化简原优化问题，包括：S201、采用贝克曼信道模型来一般化HARQ中多次传输的信道模型，即贝克曼信道h＝(h1,…,hK)服从多维复高斯分布，其联合分布密度函数为：其中，hk表示第k次传输的信道系数，表示常复直视分量，R与C分别表示复高斯分布的协方差矩阵与关系矩阵，符号(·)*、(·)H和(·)T分别表示共轭、转置和共轭转置；S202、采用渐进性分析方法，推导在高信噪比下可变速率HARQ-IR的中断概率的渐进表达式为：其中，为噪声功率，Pk定义为第k次传输的发送功率；S203、将中断概率的近似表达式代入到长期平...

【专利技术属性】
技术研发人员：施政，杨光华，李童，马少丹，屈挺，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44