LTE-A系统中HARQ合并算法的分析与研究
摘 要: LTE-A标准的目标之一就是为用户提供更高的数据速率,这就对移动通信的可靠性提出了更高的要求,因此引入混合自动重传请求技术(HARQ)就显得很有必要。HARQ技术能够有效降低传输的误码率,提高系统的吞吐性能,提供实时性服务;而HARQ合并算法又对HARQ系统的性能有极大的影响。主要对HARQ合并算法进行仿真分析研究,找出一种性能增益最佳的合并算法。
关键词: LTE-A;HARQ合并算法;IR合并;Chase合并
作为LTE的演进技术,LTE-A在对LTE技术保持兼容的同时,性能上也会得到很大的提升。LTE-A技术的目标之一就是为用户提供更高的数据速率,这就对移动通信的可靠性提出了更高的要求,因此引入HARQ技术就显得很有必要。
HARQ技术是在一个ARQ系统中引入一个FEC系统,当在FEC系统的纠错范围内时,则不需要使用ARQ系统,若FEC系统不能正常纠错时,则需要通过ARQ系统的反馈信息请求发送端重新发送错误的数据信息[1]。合并算法是指接收端接收到数据后对接收数据所采用的处理方法,3GPP中规定了HARQ重传合并技术有以下两种:IR合并和Chase合并。本文将就合并方式进行仿真分析,找出适用于LTE-A下行链路的HARQ合并算法,为LTE-A基带芯片的HARQ模块设计提供一个最佳的实现方案。 1 HARQ合并算法描述
LTE-A系统中HARQ合并模块的完成是在去速率匹配之后,Turbo解码之前(。
IR方案每次重传数据帧都会引入新的校验信息位,接收端通过合并重传数据帧方式,可以提高系统信息冗余量,降低系统误码率,提高系统吞吐量,以及改善系统的性能;但IR方案的调度、信令控制及上层控制结构设计比较复杂,实现难度大,对存储器的要求也相对较高。
1.2 Chase合并 在发送端,Chase合并算法充分利用了时间分集增益性能,每次都发送相同的编码信息;而在接收端,通过对接收的多个相同重传编码信息进行信噪比(SNR)加权合并来获得分集接收进行译码[5]。Chase合并的原理。
Chase合并实现方法有两种[6]:等增益合并(EGC)和最大比合并(MRC)。
由于Chase合并算法每次重传的数据帧是一样的,且采用加权合并方式译码,对存储器的要求也不高,算法实现复杂度又相对比较低,容易实现,因此本论文主要是对Chase合并算法进行研究及仿真分析。 2 HARQ合并算法的仿真分析
根据合并因子的不同可以分为以下两类:
(1)等增益合并算法(EGC)——合并因子固定为1; (2)最大比合并算法(MRC)——合并因子为SNR。 根据对打孔位的处理方法的不同又分为两种:
(1)不考虑打孔的合并方法(Normal算法)——直接合并,不对合并数据进行判断; (2)考虑打孔的合并算法(Punch-Pos算法)——判断不为零才进行合并。
这4种合并算法进行组合后共可以得到4种合并算法:不考虑打孔的等增益合并算法、考虑打孔的等增益合并算法、不考虑打孔的最大比合并算法、考虑打孔的最大比合并算法。
设R(i)为第i次合并后的数据,S(i)表示第i次重传接收到的数据,Nre表示重传次数,1≤Nre<Nmax,Nmax是最大重传次数,则4种合并算法的表达式可用以下几个式子表示: (1)不考虑打孔的等增益合并:
下面将分别介绍4种合并方案的仿真结果。 2.1 仿真条件
(1)天线配置:发送天线数为1,接收天线数为1,层数为1;码字数为1; (2)总共仿真了100个无线帧; (3)Turbo译码最大迭代次数:8; (4)最大重传次数:4;
(5)信道加噪方式:接收端加噪。 2.2 不打孔和打孔合并算法性能比较
2.2.1 等增益合并下不打孔和打孔合并算法性能比较
以下仿真了等增益合并时,在高斯白噪声(AWGN)、EPA5和EVA70 3种信道配置下,分别仿真了不打孔和打孔两种合并算法的性能差异。
图5中HARQ Normal Combine Nofading(AWGN/EPA5 /EVA70)表示接收端采用的是不考虑打孔的等增益合并算法,HARQ Punch-Pos Combine Nofading(AWGN/EPA5/EVA70)表示接收端采用的是考虑打孔的等增益合并算法。
2.2.2 最大比合并下不打孔和打孔合并算法性能比较 以下分别仿真了在高斯白噪(AWGN)、EPA5和EVA70 3种信道配置下,等增益不打孔和等增益打孔两种合并算法的性能。
图6中HARQ MRC Normal Combine Nofading(AWGN/EPA5/EVA70)表示接收端采用的是不考虑打孔的最大比合并算法,HARQ MRC Punch-Pos Combine Nofading(AWGN/EPA5/EVA70)表示接收端采用的是考虑打孔的最大比合并算法。
2.2.3 仿真结果分析
由以上的仿真可以看出,不论是采用等增益合并还是最大比合并,在AWGN、EPA5、EVA70信道下时,不打孔合并算法与打孔合并算法相比都有一定的增益,和
LTE-A系统中HARQ合并算法的分析与研究
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