多天线 K 用户高斯干扰信道中加权和速率最大化的全局最优性实现
信息论
2016-11-17 v1 math.IT
摘要
在将干扰视为高斯噪声的前提下，刻画 K 用户高斯干扰信道 (GIC) 的加权和速率 (WSR) 全局最大值是无线通信中的一个关键问题。然而，由于用户间的相互干扰，该问题通常是非凸的，因此无法直接通过传统的凸优化技术求解。本文通过联合利用单调优化和速率剖面 (rate profile) 技术，开发了一种新框架，以获得单发单收 (SISO)、单发多收 (SIMO) 或多发单收 (MISO) GIC 的 WSR 最大化问题的全局最优功率控制和/或波束成形解。与以往工作不同，本文提出直接在 GIC 的可达速率区域内最大化 WSR，利用了可达速率区域是一个“正规”集且用户 WSR 是该速率区域上的“严格递增”函数这一事实。因此，WSR 最大化被证明是在正规集上的单调优化形式，从而可以通过现有的外部多面体块近似算法全局最优地求解。然而，该算法的一个关键步骤在于如何高效地表征可达速率区域帕累托边界上与任意给定“速率剖面”向量的交点。本文表明，此类问题可以转化为一系列信干噪比 (SINR) 可行性问题，这些问题可以通过现有技术高效求解。数值结果验证了所提出的算法能够实现 SISO、SIMO 或 MISO GIC 的全局 WSR 最大值。
引用
@article{arxiv.1202.2231,
title = {Achieving Global Optimality for Weighted Sum-Rate Maximization in the K-User Gaussian Interference Channel with Multiple Antennas},
author = {Liang Liu and Rui Zhang and Kee-Chaing Chua},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.2231},
year = {2016}
}
备注
This is the longer version of a paper to appear in IEEE Transactions on Wireless Communications