Multiple Access Outerbounds and the Inseparability of Parallel Interference Channels
众所周知，并行（多载波）高斯点对点、多址和广播信道的容量可以通过对每个子信道（载波）进行单独编码来实现，其中每个子信道（载波）受到跨载波功率分配的影响。在本文中，我们表明，这样的分离不适用于平行高斯干扰信道一般。以3用户干扰信道的形式提供了一个反例，其中单独编码只能实现每载波$\log({SNR})+o(\log({SNR}))$的总容量，而仅通过跨载波联合编码实现的实际容量是每载波$3/2\log({SNR}))+o(\log({SNR}))$。作为我们的分析的副产品，我们提出了一类多址外界的3用户干扰信道的容量。
2008-02-15 cs.IT math.IT
Canonical Conditions for K/2 Degrees of Freedom
我们提出了一个必要和充分条件，$1/2$自由度为每个用户在恒定的$K$ -用户单天线干扰信道。该条件适用于所有通道拓扑，即，到完全连接的信道以及具有不存在的单独链路的信道，由信道矩阵中的相应零反映。此外，它抓住了干扰对齐的本质，通过被表示在一个通用的注入性条件，保证信号和干扰的分离。最后，我们提供码本建设实现$1/2$自由度为每个用户的所有信道矩阵满足我们的条件。
2020-06-03 cs.IT math.IT
Centralized and Decentralized Cache-Aided Interference Management in Heterogeneous Parallel Channels
我们认为，在由$K_{\mathrm{T}}$单天线发射机和$K_{\mathrm{R}}$单天线接收机，其中每个节点都配备了一个高速缓存存储器的网络中的高速缓存辅助干扰管理的问题。发送器通过两个异质并行子信道与接收器进行通信：P子信道，发送器具有信道状态的完美瞬时知识; N子信道，发送器不具有瞬时信道状态的知识。在未编码的位置和可分离的单次线性传递的两个子信道的假设下，我们表征的最佳自由度（DoF）的$2$的常数乘法因子内。我们将结果扩展到一个分散的设置，其中不需要协调的内容放置在接收器。在这种情况下，我们将最佳的单次线性自由度表征为$3$的一个因子。
2019-06-21 cs.IT math.IT
Adaptive Decision Feedback Detection with Parallel Interference Cancellation and Constellation Constraints for Multi-Antenna Systems
针对多用户MIMO系统，提出了一种新的具有并行判决反馈和星座约束的低复杂度自适应判决反馈检测算法（P-DFCC）。我们提出了一个约束星座图，它引入了一些选定的点作为干扰消除的反馈候选人。通过引入可靠性检验，引入了更高的自由度来细化不可靠估计。P-DFCC之后是自适应接收滤波器，以估计发送的符号。为了降低时变MIMO信道下滤波器的计算复杂度，提出了一种自适应递归最小二乘（RLS）算法。提出了一种基于P-DFCC算法的迭代检测和译码（Turbo）方案。仿真结果表明，该技术具有与传统的并行判决反馈检测器相媲美的复杂度，而它获得的性能接近的最大似然检测器在低到中等信噪比范围。
2013-02-24 cs.IT math.IT
On the Separability of Ergodic Fading MIMO Channels: A Lattice Coding Approach
本文研究了具有独立衰落块的块衰落信道上的点对点通信。当发射机（CSIT）和接收机（CSIR）处的信道状态信息都可用时，大多数可实现的方案使用可分离编码，即，在不同的衰落状态上独立地和并行地编码。不幸的是，可分离编码具有缺点，包括在通信两端的大存储器需求。本文提出了一种格型编码和解码方案，实现遍历容量没有可分离的编码，格型码本和解码决策区域是通用的跨信道实现。我们首先证明了这一结果的衰落分布离散，有限的支持，其序列是鲁棒的典型。结果，然后扩展到连续衰落分布，以及多输入多输出（MIMO）系统。此外，所提出的方案的一个变体，提出了MIMO遍历衰落信道CSIR只有，在那里我们证明了存在一个通用的码本，实现有限支持衰落分布的能力在一个恒定的间隙内的速率。与文献中的其他方案相比，差距很小。还提供了对连续值衰落的扩展。
2018-08-24 cs.IT math.IT
Interference Regime Enforcing Rate Maximization for Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA)
提出了一种干扰机制执行速率最大化方案，通过在接收机处执行非常强的干扰，每当观察到强干扰时，通过功率分配来最大化并行高斯干扰信道的可实现的遍历和速率。在接收机处应用连续干扰消除（SIC），在这种情况下可以完全消除非常强的干扰，这使得能够实现非正交多址（NOMA）。遍历速率最大化的优化问题，其中创建非常强的干扰的条件包括作为额外的约束。然后，一个广义迭代注水算法来解决这个优化问题。所得到的功率分配方案进行了比较，在与其他两个计划的总和速率时，干扰被视为噪声与最佳或次优的功率分配。结果表明，干扰机制的实施方案提供了重大的改善并行高斯干扰信道的和速率，并使NOMA。
2019-01-13 cs.IT math.IT
Interference Channel with an Out-of-Band Relay
考虑了带中继的高斯干扰信道。假设中继在相对于底层IC正交的频带上操作，并且整个系统被称为具有带外中继的IC（IC-OBR）。该系统可以被视为在两个并行的干扰受限信道上操作：第一个是标准高斯IC，第二个是高斯中继信道，其特征在于两个源和目的地通过中继通信而没有直接链路。我们将第二并行信道称为OBR信道（OBRC）。这项工作的主要目的是确定条件下的最佳操作，在IC-OBR的容量区域方面，需要通过中继的信号中继和/或干扰转发，与可分离或不可分离的使用两个并行的信道，IC和OBRC。这里，“可分离的”是指在两个组成信道上传输独立的信息。对于一个基本模型，其中的OBRC由四个正交信道从源到中继和从中继到目的地（IC-OBR类型-I），一个条件下，信号中继和可分离的操作是最佳的。当不满足该条件时，识别各种场景，其中干扰转发和不可分离操作是实现最佳性能所必需的。在这些场景中，系统经由干扰转发来利用OBRC上的“过剩容量”，以在特定干扰状态（强或混合）下驱动IC-OBR系统。分析，然后转向一个更复杂的IC-OBR，其中的OBRC只包括两个正交的通道，一个从源到中继，一个从中继到目的地（IC-OBR类型II）。对于这种信道，一些容量的结果，得出平行的结论IC-OBR类型I。
2010-07-01 cs.IT math.IT
Distributed Power Allocation with Rate Constraints in Gaussian Parallel Interference Channels
本文考虑了在高斯并行干扰信道中，每个用户的速率受限的最小化发射功率。为了得到分散的解决方案，不需要任何用户之间的合作，我们制定这个功率控制问题作为一个（广义）纳什均衡游戏。我们得到的充分条件，保证存在性和非空的解决方案，我们的问题。然后，为了计算游戏的解决方案，我们提出了两个分布式算法的基础上的单用户注水解决方案：\emph{sequential}和\emph{simultaneous}迭代注水算法，其中用户更新自己的策略顺序和同时，分别。我们推导出一组统一的充分条件，保证这两个算法的解决方案和全局收敛的唯一性。我们的研究结果适用于所有实际的分布式多点对多点干扰系统，无论是有线或无线的，在信息速率方面的服务质量必须保证每个链接。
2008-01-18 cs.GT cs.IT math.IT
On the Capacity of MIMO Interference Channels
研究了多输入多输出干扰信道（MIMO IC）的容量域，其中信道矩阵为平方可逆矩阵。强干扰的容量区域建立强干扰的定义平行的标量信道。此外，Z干扰，噪声干扰，和混合干扰的和速率容量的建立。这些结果推广了标量高斯IC的已知结果。
2008-09-25 cs.IT math.IT
Parallel Opportunistic Routing in Wireless Networks
我们研究机会路由在一个大型的无线Ad Hoc网络的好处，通过研究如何的电源，延迟，和总吞吐量规模的源-目的地对的数量增加到最大的操作。我们的机会路由在某种意义上是新颖的，它是大规模并行的，即，它由许多节点同时执行以在控制用户间干扰的同时最大化机会增益。传统的多跳传输，不采用机会路由的缩放行为也检查比较。我们的研究结果表明，我们的机会路由可以表现出净改善的整体功率-延迟权衡传统的路由提供了一个对数的提升在缩放定律。这样的增益是可能的，因为接收机可以容忍由于多用户分集增益提供的增加的接收信号功率而引起的更多干扰，这意味着具有更多的同时传输是可能的。
2011-07-05 cs.IT math.IT
Opportunistic Interference Management for Multicarrier systems
本文研究了并行2用户线性确定性干扰信道中突发干扰时的机会干扰管理问题。一个退化的消息集通信问题制定利用突发性的干扰分配给每个用户的M个子载波。我们专注于对称速率要求的基础上的干扰子载波的数量，而不是确切的一组干扰子载波。内界是通过纠删编码、信号尺度对齐和Han-Kobayashi编码策略得到的。紧外边界的各种制度得到使用El Gamal-Costa内射干扰信道的界限和滑动窗口子集熵不等式。结果表明，从多级分集编码技术的干扰信道的应用。我们还推测外边界指示在某些制度的子载波上的擦除编码的次优。
2013-05-14 cs.IT math.IT
Improved Linear Parallel Interference Cancellers
Indian Institute of Science（印度科学学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
在本文中，考虑到线性并行干扰消除器（LPIC）可以被看作是一个线性矩阵滤波器，我们提出了新的线性矩阵滤波器，可以导致改善的误码性能相比，其他LPIC在文献中。所提出的滤波器的动机来自于避免在给定阶段中产生某些干扰和噪声项的可能性，这些干扰和噪声项将存在于传统的LPIC（CLPIC）中。在所提出的滤波器中，我们通过简单地使该级中某个矩阵的对角元素等于零来实现在给定级中避免干扰和噪声项的生成。因此，与CLPIC相比，所提出的滤波器不需要额外的复杂性，并且它们可以允许使用更少的LPIC级来实现一定的误差性能。我们还提出了矩阵滤波器的解决方案，多载波DS-CDMA系统中，我们考虑两种类型的接收机。在一个接收器（称为类型I接收器）中，首先在每个子载波上执行LPIC，然后执行多载波组合（MCC）。在另一个接收器（称为类型II接收器）中，首先执行MCC，然后执行LPIC。我们表明，在类型I和类型II接收器，建议的矩阵滤波器优于其他矩阵滤波器。而且，由于MCC提供的频率分集而实现的干扰估计的增强的准确性，类型II接收机比类型I接收机执行得更好。
2007-09-14 cs.IT cs.SC cs.SD
Optimal Distributed Beamforming for MISO Interference Channels
我们考虑的问题，量化的帕累托最优边界的可实现的速率区域多输入单输出（MISO）的干扰信道，问题归结为解决一系列的凸可行性问题后，一定的变换。通过两种新的分布式最优波束形成算法解决了可行性问题，第一种是基于交替投影方法的并行计算，第二种是基于循环投影方法的局部计算。这两个算法的收敛性证明。
2010-11-29 cs.IT math.IT
Degrees of freedom in vector interference channels
本文继续了Wu-Shamai-Verdu的利用Renyi信息维表征干扰信道自由度的方案[3]。具体来说，我们找到了矢量IC的DoF的单字母公式，包括多输入多输出（MIMO）IC、时间和/或频率选择性IC及其组合，以及[3]中考虑的标量IC。根据DoF公式，我们获得了所有通道的DoF下限（相对于通道矩阵的选择）和几乎所有通道的DoF上限。它适用于一大类噪声分布，其证明是基于Guionnet和Shlyakthenko [3]的结果扩展到向量情况，并结合Kontoyiannis和Madiman [4]引入的微分熵的Ruzsa三角不等式。在标量IC中，实现全自由度需要使用奇异输入分布。引人注目的是，在向量的情况下，它足以对每个单独的发射向量的联合分布施加奇异性。这可以通过环境信号空间的子空间中的信令来实现，这符合干扰对准的思想，并且最重要的是，允许发射矢量的标量条目具有非奇异分布。我们获得的矢量IC的DoF公式能够统一处理Cadambe和Jafar [5]和Maddah-Ali等人[6]的“经典”干扰对齐，以及[7]，[8]中提出的数论方案。此外，它允许计算矢量IC的新信令方案所实现的DoF。我们进一步恢复了Cadambe和Jafar关于并行IC的不可分离性的结果[9]，并且我们表明几乎所有并行IC都是可分离的。最后，我们的结果适用于复矢量IC，从而将[2]的主要结果扩展到复情况。
2016-06-17 cs.IT math.IT
On the Derivation of Optimal Partial Successive Interference Cancellation
对于连续和并行干扰消除，精确的信道估计的必要性是众所周知的。迭代信道估计和信道解码（例如通过期望最大化算法）对于存在时变信道的这些多用户检测方案是特别重要的，其中需要高密度的导频来跟踪信道。本文设计了一种方法来解析地导出加权因子$α$，这是在存在不良信道估计的情况下提高干扰消除效率所必需的。此外，该加权因子有效地减轻了在信道解码器的输出处的不正确判决的存在。该分析提供了洞察到这种干扰消除方案的属性，并且所提出的方法在存在信道估计误差的情况下显著增加了连续干扰消除的有效性，这导致高达3 dB的增益。
2011-11-15 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of Multiple Access Fading Channels with Adaptive Interference Cancellation
在快速时变衰落环境中可靠地估计用户的信道和数据是多用户检测（MUD）技术的一个非常具有挑战性的任务，该MUD技术承诺对于诸如非正交CDMA和基于空间复用MIMO的LTE的干扰受限系统的令人印象深刻的容量增益。本文分析了DS-CDMA上行链路中传统单用户和多用户接收机的相对信道估计误差性能，并给出了它们对输出信干噪比（SINR）性能的影响。信道估计的均方误差（MSE）和可实现的频谱效率，这些接收机从输出SINR计算得到的，然后与新的自适应干扰消除接收机实现比较。结果表明，自适应接收机使用连续（SIC）和并行干扰消除（PIC）的方法提供了更好的信道估计和SINR性能，从而显着增加可实现的和数据速率。
2012-05-13 cs.IT math.IT
Balancing Egoism and Altruism on the Interference Channel: The MIMO case
本文考虑了所谓的MIMO干扰信道。这种情况在诸如蜂窝网络中的多小区协调以及认知无线电网络中的频谱共享等应用中具有相关性。我们解决了每个发送器处的预编码（即波束成形）矢量的设计，目的是在目标接收器处的波束成形增益（利己主义）和减轻对其他接收器造成的干扰（利他主义）之间达成妥协。组合利己和利他波束成形先前已经被示出有助于优化MISO干扰信道中的速率（即，其中接收器不具有干扰消除能力）。在这里，我们探讨这些博弈论的概念，在更一般的情况下，MIMO信道和贝叶斯游戏的框架，使我们能够获得（半）分布式预编码技术。我们绘制平行的MIMO干扰信道，包括速率优化和干扰消除预编码技术，显示如何通过一个共同的棱镜平衡利己主义和利他主义波束成形的基础上，这些技术可以得到改进和重新解释与现有的工作。
2010-01-26 cs.IT math.IT
Parallel Gaussian Networks with a Common State-Cognitive Helper
一类具有公共状态认知辅助器的状态相关并行网络，其中$K$发送器希望通过$K$状态损坏的并行信道向其相应的接收器发送$K$消息，而知道状态信息的辅助器非因果地希望帮助这些接收器消除状态干扰。此外，帮助者也有自己的消息要同时发送到其对应的接收者。由于状态信息仅为助手所知，而不为相应的发射机$1,\dots,K$所知，因此发射机侧状态认知和接收机侧状态干扰不匹配。我们的重点是高国家政权，即，国家权力无限大。三个（子）模型进行了研究。模型I作为一个基本模型，它只包括一个发送器-接收器（具有状态损坏）对，以及一个帮助器，该帮助器除了发送自己的消息之外还帮助接收器取消状态。模型II由两个发射器-接收器对和一个辅助器组成，只有一个接收器受到状态序列的干扰。模型III推广了模型I，包括多个发射机-接收机对，每个接收机被独立状态破坏。对于所有的模型，内部和外部的容量区域的界限，推导出，和两个界限的比较导致的各种信道参数下的容量区域的全部或部分边界的表征。
2014-04-25 cs.IT math.IT
Compound Multiple Access Channel with Common Message and Intersymbol Interference
在本文中，我们描述了两个用户的线性高斯复合多址信道的容量区域与公共消息（MACC）和符号间干扰（ISI）下的输入功率约束。通过定义一个n块无记忆圆形高斯复合MACC模型，并应用离散傅里叶变换（DFT）将n块信道分解为一组独立的并行信道，从而将信道转换为等价的无记忆信道，从而得到该区域.实际上，在无限块长的极限下，原始高斯复合MACC的容量区域等于n块圆形高斯复合MACC的容量区域。然后利用得到的容量域，推导出具有公共信息和码间干扰的强干扰信道的容量域。
2012-12-18 cs.IT math.IT
Interference Alignment and a Noisy Interference Regime for Many-to-One Interference Channels
我们研究离散无记忆多对一干扰信道的容量，即，K个用户干扰信道，其中只有一个接收机面临干扰。对于一类多对一干扰信道，我们识别噪声干扰状态，即，其中随机编码和将干扰作为噪声来处理实现总容量的方案。专门我们的结果高斯MIMO多对一干扰信道，这是一类信道的特殊情况下考虑，我们得到新的容量结果。首先，我们扩展了嘈杂的干扰制度，以前研究的（多对一）干扰信道的平均功率约束的输入，更一般的一类输入。这个更一般的类别包括输入被限制为固定有限大小星座（如PSK或QAM）的实际情况。其次，我们扩展噪声干扰的结果，以前研究在SISO干扰信道与全信道状态信息（CSI）在所有节点，MIMO和并行高斯多对一干扰信道，衰落高斯多对一干扰信道没有CSI在发射机。虽然多对一的干扰信道需要干扰对齐，这反过来又需要结构化的代码一般，我们认为，在嘈杂的干扰制度，干扰是隐含地对齐随机编码，而不管输入分布。作为我们研究的副产品，我们确定了第二类多对一干扰信道（尽管是确定性的），其中随机编码是最佳的（尽管干扰不被视为噪声）。在这第二类信道中随机编码的最优性是由于干扰可分辨性条件，该干扰可分辨性条件排除干扰对准，因此消除了对结构化码的需要。
2009-12-15 cs.IT math.IT
Paranoid Secondary: Waterfilling in a Cognitive Interference Channel with Partial Information
我们研究了两个用户的认知信道，其中的主要流量是零星的，不能重新设计和低于其链路容量的操作。为了研究主要流量的不确定性的影响，我们提出了一个块活动模型，捕捉随机开-关期间的主要的传输。模型中的每个块可以被分成并行的高斯混合信道，使得从次要用户的角度来看，每个信道类似于多用户信道（MAC）。次级在每个块的开始处感测初级的当前状态。我们表明，传输的最佳功率取决于所感测的状态和最佳功率配置文件是偏执狂，即无论是增长或衰减的功率作为时间的函数。我们表明，这样的方案实现的能力时，没有噪声的检测。次级的最佳传输执行速率分裂，并遵循分层注水功率分配为每个并行信道，以实现容量。对于大的块长度，二级速率接近于基因辅助方案。此外，如果主使用信道的时间分数趋于1，则偏执方案和天才辅助的上限任意接近于无感知方案。
2011-03-02 cs.IT math.IT
Capacity to within 3 bits for a class of Gaussian Interference Channels with a Cognitive Relay
具有认知中继的干扰信道（IFC-CR）由经典的两用户干扰信道组成，其中两个独立的消息在认知中继节点处也是非因果已知的。在这项工作中，一类特殊的IFC-CR的来源不创建干扰在非预期的目的地进行了分析。这种特殊的模型导致具有两个非干扰点对点信道的信道，其传输由带内认知中继辅助，这因此被称为具有认知中继的并行信道（PC-CR）。对于所有信道参数，我们确定PC-CR信道的容量在3比特/秒/赫兹内。特别是，我们提出了几个新的外边界，我们实现了一个恒定的间隙内通过适当选择高斯输入分布在一个简单的速率分裂和叠加编码为基础的内界。内边界和外边界的数值计算表明，实际的差距可以远远小于3位/秒/赫兹。
2011-02-16 cs.IT math.IT
Geometry of the 3-user MIMO interference channel
研究了无时间分集和频率分集的三用户MIMO干扰信道中的矢量空间干扰对齐问题。主要结果是在所有发射机具有M个天线并且所有接收机具有N个天线的对称情况下干扰对准的可行性的表征。如果N >= M并且所有用户期望d个传输维度，则对准是可行的，当且仅当对于所有非负整数r，（2r+1）d <= max（rN，（r+1）M）。如果M >= N，则类似的结果在M和N切换时成立。事实证明，正如对于3用户并行干扰信道\cite{BT09}一样，对准路径的长度抓住了问题的本质。事实上，对于M和N的每个可行值，最大对齐路径长度决定了逆和可并行性参数。我们的可行性标准的含义之一是，简单地计算方程和比较变量的数量并不能预测可行性。相反，需要对对准问题的几何形状进行更仔细的调查。新的可行性判据隐含了由方程计数得到的必要条件。
2011-10-23 cs.IT math.IT
Interference Channel with a Half-Duplex Out-of-Band Relay
考虑了半双工中继辅助下的高斯干扰信道（IC），其中中继在与IC正交的频带中接收和发送。因此，该系统由两个并行信道组成，即IC和中继活动的信道，该信道被称为带外中继信道（OBRC）。OBRC通过分离从源到中继的多址接入阶段和从中继到目的地的广播阶段来操作。识别在总容量方面的最佳操作需要中继器进行信号中继和/或干扰转发的条件。这些条件还评估了IC和OBRC上的可分离或不可分离传输的最优性。具体而言，信号中继和可分离编码的最优性建立的场景中，中继到目的地的信道设置的性能瓶颈相对于源到中继信道上的OBRC。在特殊情况下，还建立了干扰转发和不可分离操作的最优性。
2010-05-13 cs.IT math.IT
Cancellation of Power Amplifier Induced Nonlinear Self-Interference in Full-Duplex Transceivers
近来，已经提出了在同一信道上同时发送和接收的全双工（FD）通信。然而，FD接收器遭受来自更强大的发射信号的不可避免的自干扰（SI）。已经提出了用于抑制SI的射频（RF）和基带以及数字基带抵消技术，但是到目前为止，大多数研究都没有考虑发射机和接收机前端的固有非线性。为了填补这一空白，本文提出了一种新的数字非线性干扰消除技术，以减轻功率放大器（PA）引起的FD收发器中的非线性SI。该技术是基于建模的非线性SI信道，这是由非线性PA，线性多径SI信道，和RF SI消除器，与并行Hammerstein非线性。从建模，并适当的参数估计，已知的发送数据，然后处理与开发的非线性并行Hammerstein结构和抑制从接收机路径在数字基带。结果表明，与现有的线性SI消除方法相比，在PA的给定IIP3图的情况下，所提出的技术能够使用更高的发射功率。或者，对于给定的最大发射功率电平，可以使用较低质量的PA（即，低IIP3）。
2014-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Parallel and Distributed Methods for Nonconvex Optimization--Part II: Applications
在本文的第一部分中，我们提出并分析了一种新的算法框架，最小化的非凸（光滑）的目标函数，受到非凸约束，基于内凸近似。这第二部分致力于应用的框架，在通信网络中的一些资源分配问题。特别是，我们考虑两个非平凡的案例研究应用，即：（概括）i）在MIMO干扰广播网络的速率配置文件最大化;和ii）在多小区环境中的最大-最小公平多播多组波束成形问题。我们开发了一类新的算法，具有以下独特的特征：i）它们是跨基站的\emph{distributed}（具有有限的信令），并导致其解可以以封闭形式计算的子问题;以及ii）不同于当前基于松弛的方案（例如，半定松弛），它们被证明总是收敛到上述非凸问题的d-平稳解。数值结果表明，所提出的（分布式）计划实现更大的最坏情况下的利率（分别为。信噪比干扰比），同时具有相当的计算复杂性。
2016-01-15 cs.DC cs.IT math.IT
