干扰信道中高效信息传输方法与资源管理研究.pdf

摘要 多用户通信网络环境下，各个用户的互干扰成为制约通信效率的一个重要因 素。为了提高通信效率和质量，干扰环境下的高效信息传输方法和资源管理成为 当今的一个研究热点。本文对为干扰网络中的一类高斯干扰信道进行了研究，为 了提高在该信道下的信息传输效率和容量，通过对通信基本资源(包括时间、频 谱(段)、空间、功率和码字)进行管理和研究，得到了一些有意义的研究成果。 第一，在SISO—IFC信道下，对功率．码资源进行优化配置，提出了一种改进的 多层率分裂方案叫做分布式率分裂方案。结合叠加编码和连续干扰抵消策略，该 方案可以建模成一个竞争博弈论的模型，能通过一种迭代的多水平面的功率注水 算法实现纳什均衡，达到的容量能逼近HK容量边界。同时，证明了该迭代算法的 收敛条件以及纳什均衡的存在性。第二，基于代价的竞争博弈模型，在SISO．IFC 信道下提出了一种“多参考线”的频谱分配方案，对频谱资源进行高效管理。同 时提出了一种迭代的多水平面的功率注水算法来实现该方案，能够达到最佳频谱 平衡方法的性能。进一步证明了本算法的纳什均衡的存在性以及迭代算法的收敛 条件，分析了算法的复杂度。第三，提出了一种在SISO．IFC信道下的简单的频段 资源调度方案，通过频带分割，把高斯干扰信道分解成多个并行子信道。各个用 户选择干扰最小的子信道进行信号传输，这种传输机制叫做干扰回避传输方案。、 基于代价的竞争博弈模型，提出了实现该方案的一种迭代算法。分析表明该算法 的复杂度极低。理论上分析了该频段分配方案的性能上界和下界，以及证明了该 迭代算法的收敛性。结果表明该算法能够逼近性能理论界。第四，基于传统干扰 现算法，结果表明该方案在达到和传统干扰对齐方案相同性能的条件下能大大减 少译码延时，实现时间域资源和频率域资源的折中分配。第五，在MIMO．IFC下， 提出一种联合功率控制，时域和空域的跨层发射＼接收机的收发空时预编码矩阵设 计，并提出一种迭代算法实现该方案。由于传统干扰对齐没有考虑功率控制导致 在信噪比受限区域干扰对齐性能饱和。而本方案结合了功率控制，恢复了信噪比 受限区域传统干扰对齐性的不可行性。数值结果表明在信噪比受限区域，本方案 性能超越传统干扰对齐方案；也就是说，在和传统干扰对齐方案达到相同性能时， 能大大节省总的发射功率。 关键词：干扰信道，博弈论，功率注水，迭代算法，干扰对齐，资源管理 Abstract multi—user iSlimitedthe Inthe network，communicationactivity by an orderto the and insuch causedeachother．In efficiencyquality by improve efficient and of the interference scheduling environment， management the resourcesbecomethefocusof research． communication author the and Inthis management dissertation，themainlyinvestigated