具有累积消息共享的K用户认知干扰信道的近似总容量

本文考虑具有一个主用户和K-1个次级/认知发射机且采用累积消息共享结构的K用户认知干扰信道，即认知发射机i∈[2:K]非因果地知道所有索引小于i的用户的消息。我们提出一个适用于任何无记忆信道的可计算外界。首先，我们评估了高斯噪声信道的高信噪比线性确定性近似下的总速率外界。对于具有任意信道增益的3用户信道，这被证明是容量；对于对称K用户信道，这被证明是总容量。有趣的是，对于K用户信道，仅让第K个认知发射机知道所有其他消息就足以达到容量，即发射机2到K-1的认知能力并非必需。接着，对称高斯噪声信道的总容量被刻画到一个常数加性间隙和乘性间隙之内。针对加性间隙所提出的可达方案基于脏纸编码，可视为一种MIMO广播方案，其中由于消息共享结构，仅有一种编码顺序是可能的。与其他多用户干扰信道模型不同，单一方案同时适用于弱干扰和强干扰场景。通过该方案，广义自由度（gDOF）被证明是K的函数，这与非认知情形和广播信道情形形成对比。有趣的是，结果表明当用户数量趋于无穷时，具有累积消息共享的K用户认知干扰信道的gDOF趋近于具有K天线发射机和K个单天线接收机的广播信道的gDOF。解析的加性和乘性间隙是用户数量的函数。内外界的数值评估表明，实际间隙小于解析间隙。