[发明专利]可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法

摘要

本发明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。

主权项

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，h_k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，P_k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均吞吐量表达式中，即可得到长期平均吞吐量所对应的近似表达式为：S204、将中断概率和长期平均吞吐量的近似表达式代入到原问题，化简为：S3、采用交替迭代算法解耦化简后的优化问题，然后逐个优化每次的传输速率Rj，解耦后优化问题写成：其中，上标r为迭代次数；S4、利用凹分式规划技术转换以上单变量优化问题为凸优化问题，再利用Dinkelbach算法求解全局最优解。