[发明专利]可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法

权利要求书

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，R_k为第k次的传输速率，p_out,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,…,h_K)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、共轭转置和转置；

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R_j，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。

2.根据权利要求1所述的可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的步骤S202中所推导的近似中断概率是根据当时，f_h(h)≈f_h(0)成立。

3.根据权利要求1所述的可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的步骤S202中所推导的近似中断概率写成更一般形式为：

其中，表示Fox’s H函数。

4.根据权利要求1所述的可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的步骤S2中利用p_{out_asy,K}是关于R_t的增且凸函数，其中t∈[1,K]。

5.根据权利要求1所述的可变速率HARQ-IR的低复杂度设计方法，其特征在于，所述的步骤S4中，

长期平均吞吐量写成如下形式：

其中，上式的分子和分母分别是R_j的凹函数和凸函数，此外，优化问题的可行域也是凸集，故单变量优化问题采用凹分式规划。