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
