多输入多输出（Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO）技术和多跳技术能够通过引入空间分集对抗衰落并提高频谱利用率,进而达到提升系统容量、增强传输可靠性的目的,是目前研究的热点。为进一步提高MIMO技术和多跳技术的信息可靠性,本文在MIMO技术和多跳技术传输中引入混合自动请求重传（Hybrid Automatic Repeat re Quest,HARQ）协议,并以提高传输可靠性和有效性为目标,通过MIMO-HARQ预编码技术、多跳HARQ网络跨层优化和复合衰落信道下资源优化算法,研究了基于HARQ协议的传输能量、帧长、重传次数、中继部署等参数资源统筹优化问题。主要工作和创新点如下:1、基于HARQ重传机制的MIMO预编码策略研究。针对MIMO与HARQ结合时传统HARQ重传频谱效率低的问题,设计了兼顾公平性的MIMO-HARQ预编码算法和基于HARQ部分数据重传的MIMO-HARQ预编码策略。兼顾公平性的预编码策略主要通过降低重传次数来提高能量和频谱资源利用率;基于部分重传的预编码策略利用MIMO天线信号的正交性,在重传上一包的出错信息的同时加入一部分新信息,从而提升频谱效率。2、瑞利信道下多跳HARQ系统跨层能量效率优化设计。首先针对多跳HARQ网络,以误帧率对数域线性模型为依据推导了能量效率表达式,该表达式结合了物理层的调制编码方式、发送能耗、电路能耗以及媒体接入层（Medium Access Control,MAC）层数据帧长等参数,建立了多跳HARQ网络跨层优化能量效率模型。然后,在能量效率模型的基础上对最优帧长和最优发送能量进行联合优化设计,进一步优化了端到端能量效率。最后,针对总功率受限下多跳HARQ网络能量效率,设计了帧长和发送功率优化循环求解策略。通过仿真结果验证了模型的准确性和优化策略的有效性,并根据仿真结果对影响能量效率的参数进行了讨论。3、基于频谱效率最大化设计了不同重传机制下多跳网络发送功率和发送速率的优化策略。根据多跳网络端到端中断概率模型,对不同类型HARQ传输策略下的频谱效率进行了分析比较,设计了对应每种重传策略下多跳网络功率和发送速率联合优化方法,并给出了根据不同信道状态、传输距离、功率限制等资源条件进行HARQ协议类型选择的基本原则,为多跳HARQ网络重传策略的选择和设计提供了有益参考。4、Nakagami-m信道下多跳HARQ网络资源优化技术研究。主要针对车载网、无人智能体机器人网络等网络节点可以小范围自主移动的场景,通过优化端到端中断概率讨论了时延受限多跳HARQ网络功率、中继位置、传输次数等资源优化设计策略。通过Nakagami-m信道模型,研究了小尺度衰落下各分段中继信道异构场景中,各跳中继节点功率、中继距离和重传次数的分配问题,对比分析了参数组合优化策略中分集增益和编码增益的提升。分析结果表明,重传次数参数的引入提高了传输策略设计的灵活性,可以通过重传次数、传输距离、发送功率的组合优化对抗信道状态差异引起的端到端性能下降,组合优化策略能够有效提高时延受限多跳HARQ网络端到端性能,信道差异越大,优化效果越明显。5、复合衰落信道下中断概率与资源优化技术研究。针对中长距离传输中信号受到路径衰落、阴影效应、多径效应共同作用的复杂通信场景,对由大尺度衰落和小尺度衰落组成的复合衰落信道下多跳HARQ网络资源优化算法进行研究。推导了基于多项式近似的端到端中断概率表达式,并以最小化中断概率为目标,设计了功率分配、中继位置部署的优化策略。通过蒙特卡洛仿真讨论近似算法的计算精度、运算复杂度和适用范围。仿真结果表明本文提出的多项式近似方法在多跳HARQ协议端到端性能分析中适用范围较广,能以较低的计算复杂度实现复合衰落信道下多跳HARQ网络资源的分析优化。