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(duì)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(huì)重復(fù)使用某些頻段，這樣必將導(dǎo)致一些用戶在同一時(shí)間使用相同頻率進(jìn)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(gè)主要因素。為了研究干擾對(duì)無線通信性能限制的影響，為實(shí)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(jì)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(gè)研究熱點(diǎn)。
　　目前，干擾信道的容量和傳輸策略主要分為三類:一是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段。三是可使用干擾對(duì)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(duì)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼和疊加碼下的干擾信道容量以及傳輸策略進(jìn)行了深入分析和研究，通過比較它們之間的性能差距，為實(shí)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(jì)提供依據(jù);通過分析它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)對(duì)各自可達(dá)速率區(qū)域的理解和簡化它們的計(jì)算，促進(jìn)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(kuò)展。由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下的可達(dá)速率區(qū)域很多，且各有優(yōu)劣，要和疊加碼下的最佳可達(dá)速率區(qū)域

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

5、區(qū)域，它組合了目前所有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下的基本傳輸策略，包含了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下全部現(xiàn)有的內(nèi)界，成為目前點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下，兩用戶干擾信道的最佳可達(dá)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(gè)方面，把它和目前點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下性能比較好的速率區(qū)域與和速率進(jìn)行了比較，證實(shí)了它是目前點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下，兩用戶干擾信道的最佳可達(dá)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(dá)速率區(qū)域，其計(jì)算和等價(jià)性比較難理解。本文提出了兩種方法來證明HK和CMG兩個(gè)

6、速率區(qū)域的等價(jià)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(dá)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(duì)譯碼順序的分析，不僅證明了二者的等價(jià)性，還說明了同時(shí)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(dá)式的角度來化簡HK和CMG兩個(gè)速率區(qū)域的表達(dá)式，從而證明了二者的等價(jià)性。
　　針對(duì)兩用戶高斯干擾信道，把本文提出的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)碼下的最佳可達(dá)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(shí)間共享變量兩個(gè)方面進(jìn)行了性能比較，為實(shí)際通信中是選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(gè)用戶只受到同方向上的一個(gè)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(dá)到的可達(dá)速率區(qū)域和HK與CMG推廣到該信道上的可達(dá)速率區(qū)域是等價(jià)的。
　　針對(duì)兩用戶高斯干擾信道發(fā)送端采用點(diǎn)對(duì)