【摘要】：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(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主要因素。為了研究干擾對無線通信性能限的影響,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)。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(jìn)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。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(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(jìn)對各自可達(dá)速率區(qū)域的理解和簡化它們的計算,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。由于點對點碼下的可達(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)鍵就是為點對點碼下的干擾信道確立一個最佳可達(dá)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(dá)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(dá)內(nèi)界向多用戶干擾信道的擴(kuò)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(dá)速率區(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(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(jìn)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(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(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(dá)式的角度來化簡HK和CMG兩個速率區(qū)域的表達(dá)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(dá)速率區(qū)域和使用疊加碼得到的目前最佳速率區(qū)域HK速率區(qū)域,從是否使用時間共享變量兩個方面進(jìn)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(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)域是等價的。針對兩用戶高斯干擾信道發(fā)送端采用點對點高斯碼情況下,提出了根據(jù)信道增益和功率參數(shù)聯(lián)合達(dá)到系統(tǒng)的吞吐量最大化的譯碼策略,給出了最大吞吐量譯碼策略的兩種等價的信道參數(shù)條件,證明了最大吞吐量譯碼策略并不僅依賴于信道增益的大小,而是由信道增益和功率參數(shù)共同決定的。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN972;TN92

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本文編號：2729495