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WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)技术是以IEEE 802.16系列标准为基础的宽带无线接入技术，近年来发展迅速。在向宽带化、移动化和IP化发展的进程中，为了支持高速率的移动环境，WiMAX提出了IEEE 802.16e标准。IEEE 802.16e的出现和发展使得宽带无线接入的移动性大大增强，同时也推动了移动通信走向宽带化的步伐，成为最具发展潜力的无线接入技术之一。混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ)技术是保障数据可靠传输最有效的差错控制技术，对以高数据速率、高服务质量(Quality of Service，QoS)保证和高可靠性为特色的移动宽带系统至关重要，是IEEE 802.16e物理层的关键技术之一。本文基于IEEE 802.16e协议，以HARQ技术为中心，沿着由基础性研究到创新性探索的思路，重点研究了IEEE 802.16e中的HARQ性能，HARQ、自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，AMC)与自适应子包机制结合的参数优化算法，HARQ与功率控制的结合策略，以及HARQ与自适应子载波分配的联合控制机制。本文首先深入分析IEEE 802.16e协议中的HARQ机制，基于MATLAB搭建了完整的HARQ系统仿真平台，围绕Chase合并和递增冗余(Incremental Redundancy，IR)两种HARQ机制进行性能仿真和对比分析，涵盖了协议支持的七种调制编码方式和两种信道模型。对Chase和IR两种码合并方式的研究表明IR机制由于更好的利用了信道变化的信息，通过冗余合并的方式在时间分集增益的基础上进一步获得码字增益，从而比Chase合并具有更优越的性能，且该性能增益与调制阶数和编码速率的大小密切相关。然后本文从HARQ的链路自适应特性出发，基于跨层设计的思想，将HARQ、AMC和自适应子包机制相结合，提出一种以最大化系统吞吐量为目的的自适应参数优化选择方法，研究了HARQ子包数目和调制编码方式的联合最优解，并给出了考虑HARQ协议后的AMC切换门限准则。研究结果表明，该参数优化方案能更好地匹配信道的时变特性，在增加少量复杂度为代价的前提下，进一步提高了系统吞吐量。接着本文从能量角度出发，将HARQ与功率控制相结合，基于OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)系统提出一种功率和延时的折中方案，通过引入重传用户比例因子，在功率控制过程中充分利用HARQ机制的重传合并增益，有效降低总发射功率的同时满足一定的信噪比及延时要求，并针对协议中的两类子信道划分机制分别给出了简单易行的结合策略。研究结果表明，HARQ结合功率控制可以大大降低发射功率，随着延时的增加，总发射功率减少，并与重传用户比例一一对应，可以方便的获得功率和延时的折中方案。最后本文从提高系统的QoS支持能力出发，研究了OFDMA系统中HARQ与自适应子载波分配(Dynamic Subcarrier Allocation，DSA)的结合机制，提出一种HARQ-DSA联合控制策略，在自适应子载波分配过程中优先考虑重传用户，显著的降低了系统丢包率。通过与传统的HARQ／DSA独立控制策略对比，发现在低信噪比区域，HARQ-DSA联合控制策略虽然降低了系统丢包率，但系统吞吐量相比最大化系统容量的HARQ／DSA独立控制策略有较大的损失。随着信噪比增大，HARQ-DSA的系统丢包率远远小于HARQ／DSA且系统吞吐量损失逐渐减小最后趋于零。这一结果对实际应用具有重要的指导意义，表明在信噪比较低时，应该使用HARQ／DSA独立控制策略。而在信噪比较高时，则应使用HARQ-DSA联合控制。