将小区间干扰视为噪声的最优性：下行蜂窝网络与上下行对偶性
信息论
2019-09-27 v1 math.IT
摘要
我们考虑下行蜂窝网络中将以小区间干扰视为噪声（多小区TIN）的信息论最优性。我们聚焦于由高斯干扰广播信道（IBC）建模的场景，该信道由个相互干扰的高斯广播信道（BC）组成，每个BC由一个基站与任意数量用户通信独立消息构成。我们建立了IBC与其对偶干扰多址信道（IMAC）之间新的功率分配对偶性，这意味着两网络通过多小区TIN和功率控制（TINA区域）所实现的对应广义自由度区域相同。作为该对偶性的副产品，我们从先前已建立的IMAC TINA区域刻画出发显式刻画了IBC TINA区域；并识别出一个多小区凸TIN机制，其中IBC TINA区域是多面体（因而凸）而无需时间共享。进而我们识别出一个更小的多小区TIN机制，其中IBC TINA区域是最优的，且多小区TIN在常数间隙内实现了IBC的整个容量区域。这是通过推导IBC的新genie-aided外界界实现的，该外界界揭示了在每个组成BC（或小区）中用户在小区干扰下满足的一种新的BC型序，而该序不被先前已知的BC型序（即退化、较不噪和更强能力序）所蕴含。我们为IBC识别的多小区TIN机制与先前为IMAC识别的相应多小区TIN机制一致，从而在GDoF（及近似容量）意义上确立了多小区TIN的综合上下行对偶性。
引用
@article{arxiv.1909.12275,
title = {On the Optimality of Treating Inter-Cell Interference as Noise: Downlink Cellular Networks and Uplink-Downlink Duality},
author = {Hamdi Joudeh and Xinping Yi and Bruno Clerckx and Giuseppe Caire},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.12275},
year = {2019}
}