干擾信道容量及傳輸策略研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的普遍應(yīng)用，使用無線通信網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量急劇增長，用戶對于通信的速率和可靠性要求也越來越高。為了滿足這些要求，很多情況下在一定范圍內(nèi)會重復(fù)使用某些頻段，這樣必將導(dǎo)致一些用戶在同一時間使用相同頻率進行通信，并造成這些用戶的通信互相干擾。目前，干擾已經(jīng)成為無線通信環(huán)境中的一種普遍現(xiàn)象和制約無線通信效率的一個主要因素。為了研究干擾對無線通信性能限制的影響，為實際的無線通信提供理論支撐，性能界的指導(dǎo)以及高效的信息傳輸策略設(shè)計依據(jù)。

2、信息論研究者提出了各種干擾信道模型研究其容量和傳輸策略，成為當(dāng)今信息理論界的一個研究熱點。
　　目前，干擾信道的容量和傳輸策略主要分為三類:一是點對點碼下的干擾信道容量和傳輸策略，是目前通信系統(tǒng)中普遍采用的編碼方案。二是疊加碼下的干擾信道容量和傳輸策略，目前正進入實驗階段。三是可使用干擾對齊思想的多用戶碼下的干擾信道容量和傳輸策略，目前尚處在理論研究階段。然而，它們都不能確定一般兩用戶干擾信道的容量。它們之間的性能差距也尚不清楚。

3、
　　本文對使用點對點碼和疊加碼下的干擾信道容量以及傳輸策略進行了深入分析和研究，通過比較它們之間的性能差距，為實際通信系統(tǒng)選擇編碼方案提供理論指導(dǎo)，為各自的高效信息傳輸策略設(shè)計提供依據(jù);通過分析它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，促進對各自可達速率區(qū)域的理解和簡化它們的計算，促進建立各自的容量區(qū)域，嘗試建立一般兩用戶干擾信道的容量區(qū)域，并向多用戶干擾信道或干擾網(wǎng)絡(luò)擴展。由于點對點碼下的可達速率區(qū)域很多，且各有優(yōu)劣，要和疊加碼下的最佳可達速率區(qū)域

4、進行比較和進行后續(xù)的研究，研究的關(guān)鍵就是為點對點碼下的干擾信道確立一個最佳可達速率區(qū)域。本文的研究內(nèi)容包括建立點對點碼下兩用戶干擾信道的最佳可達速率區(qū)域，分析干擾信道中點對點碼和疊加碼間的關(guān)系，比較兩用戶高斯干擾信道使用點對點碼和疊加碼的性能，點對點碼和疊加碼可達內(nèi)界向多用戶干擾信道的擴展，設(shè)計點對點碼下干擾信道的高效信息傳輸策略五個方面，詳述如下:
　　針對兩用戶干擾信道，提出了一個基于點對點碼的兩用戶離散無記憶干擾信道可達速率

5、區(qū)域，它組合了目前所有點對點碼下的基本傳輸策略，包含了點對點碼下全部現(xiàn)有的內(nèi)界，成為目前點對點碼下，兩用戶干擾信道的最佳可達速率區(qū)。并將它推廣到高斯干擾信道，從理論和數(shù)值結(jié)果兩個方面，把它和目前點對點碼下性能比較好的速率區(qū)域與和速率進行了比較，證實了它是目前點對點碼下，兩用戶干擾信道的最佳可達速率區(qū)。
　　HK和CMG速率區(qū)域是目前兩用戶干擾信道的最大可達速率區(qū)域，其計算和等價性比較難理解。本文提出了兩種方法來證明HK和CMG兩個

6、速率區(qū)域的等價性。一種方法是，通過在編碼方法不變的情況下，證明了采用逐次干擾消除譯碼方法可以達到HK和CMG速率區(qū)域，而關(guān)于采用逐次干擾消除譯碼過程中對譯碼順序的分析，不僅證明了二者的等價性，還說明了同時疊加編碼和順序疊加編碼的關(guān)系。第二種方法是從化簡表達式的角度來化簡HK和CMG兩個速率區(qū)域的表達式，從而證明了二者的等價性。
　　針對兩用戶高斯干擾信道，把本文提出的點對點碼下的最佳可達速率區(qū)域和使用疊加碼得到的目前最佳速率區(qū)域H

7、K速率區(qū)域，從是否使用時間共享變量兩個方面進行了性能比較，為實際通信中是選擇點對點碼還是疊加碼提供了依據(jù)。
　　有些兩用戶干擾信道的容量結(jié)果推廣到多用戶干擾信道是非常困難的?？紤]了一類特殊的多用戶干擾信道，循環(huán)干擾信道，該信道中每個用戶只受到同方向上的一個相鄰用戶的干擾。證明了采用順序疊加編碼和逐次干擾消除譯碼方法達到的可達速率區(qū)域和HK與CMG推廣到該信道上的可達速率區(qū)域是等價的。
　　針對兩用戶高斯干擾信道發(fā)送端采用點對