[发明专利]HARQ-IR在相关莱斯衰落场景下的吞吐量最大化设计方法

摘要

本发明一种公开了HARQ‑IR在相关莱斯衰落场景下的吞吐量最大化设计方法，实现了存在直视路径和时间相关性条件下发送功率和传输速率的优化设计方案。该方案基本思想是利用趋近性分析结果来最大化吞吐量同时约束最大平均总发送功率，步骤如下：首先根据信道状态信息的统计特征推导趋近性中断概率；结合功率约束构建吞吐量最大化问题，利用趋近性分析结果将优化问题分解成两个子优化问题，即功率分配和速率选择；最后根据最优功率和速率选择合理的传输方案。与瑞利衰落场景相比，存在直视路径的莱斯衰落有利于提高系统性能，而相比于传统方法，采用趋近性中断概率进行优化不但降低计算复杂度，同时也不损失系统性能。

主权项

1.一种HARQ‑IR在相关莱斯衰落场景下的吞吐量最大化设计方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：S1、根据信道状态信息的统计特征推导趋近性中断概率，包括：S101、构建HARQ信号传输模型，根据HARQ‑IR机制，每个原始信息消息首先被编码为一个长码字，然后被均分割成K个子码字，其中K表示最大可允许传输次数，满足块衰落条件下，第k个子码字xk的所有符号在传输中遭受相同衰落，第k轮所接收到的信号yk为：yk＝hkxk+nk，其中，h_k表示信道响应，n_k表示复加性高斯白噪声，且具有零均值和协方差矩阵即S102、构建相关莱斯衰落信道模型，hK＝(h1,...hK)表示相关莱斯衰落信道响应向量，hK服从期望向量和协方差矩阵为hL,K＝(hL,1,...,hL,K)和CK＝E((hK‑hL,K)(hK‑hL,K)H)＝E(hKhKH)的多变量圆对称正态分布，其中hL,K表示直视路径分量；S103、趋近性中断概率计算，当信噪比趋于无穷大时，即经过K次传输后中断概率渐进表达式表示为：其中，P_k表示第k次传输的信号发送功率，R为预定的信号传输速率，S2、构建吞吐量最大化的优化问题并求解；在相关莱斯衰落场景下最大化HARQ‑IR的吞吐量方案中，衡量单次HARQ传输的吞吐量的性能指标是有效吞吐量Tg＝R(1‑pout,K)，此外，在最大化吞吐量的同时，需要对最大平均发送功率进行约束以保障能量效率，通过优化发送功率和传输速率来实现吞吐量最大化，优化问题构建成：P1,…,PK≥0R≥0式中pout,k表示经过k次传输后的系统中断概率，PT表示平均发送功率最大阈值，将吞吐量最大化问题依次分解成最佳功率分配与最优速率选择，求解步骤如下：S201、最佳功率分配，在给定固定传输速率R，发送功率P1,…,PK的优化重新表述为如下的最小化约束问题：P1,…,PK≥0将步骤S1中获得的中断概率渐近表达式代入到上述优化问题中，最优发送功率表示成：S202、最优速率选择，确定最佳发送功率之后，最佳发送功率均表示成传输速率函数，因此将最佳发送功率带入原始优化问题中，最后优化问题蜕变成最优速率选择，即：s.t.R≥0其中，利用一维穷搜索求解最优传输速率；S203、最优速率近似闭合求解，利用Tg的上下界来降低最优传输速率的计算复杂度，具体如下：S2031、将吞吐量T_g替换为上/下界T_a(R)，当a＝L表示吞吐量下界，a＝R表示吞吐量上界，即其中，S2032、利用吞吐量上下界，将原始最优化问题缩放成：S2033、吞吐量上下界所对应的最优传输速率为ψ_a(R)的零点，即其中，S3、实际传输方案合理选择；根据最佳发送功率和最优传输速率表达式，合理选择编解码方案和自适应选择调制技术。