多用户系统中速率控制的Pareto区域刻画与纳什议价
计算机科学与博弈论
2013-02-20 v1 信息论
math.IT
摘要
多用户多输入多输出(MIMO)干扰系统中的速率控制问题被建模为多目标优化(MCO)问题。刻画了该MCO问题的Pareto速率区域。研究表明，对于Pareto速率区域的凸性，具有冲突目标的多个用户的干扰加噪声协方差矩阵(INCM)趋近于单位矩阵是充分条件。后者可通过使用正交信令、时分或干扰消除策略实现。在高干扰情况下，优先采用干扰消除以提升Pareto边界并保证Pareto速率区域的凸性。应用纳什议价(NB)将MCO问题转化为单目标问题。研究了MIMO干扰系统上NB的特性，如NB解的唯一性、存在性以及NB集的可行性。当NB解存在时，相应单目标问题具有唯一解的充分条件是用户的INCM趋近于单位矩阵。提出了一种简单的多级干扰消除方案，与正交和时分信令方案相比，该方案能产生更大的凸Pareto速率区域，并相应地得到具有更大用户速率的唯一NB解。通过数值研究检验了速率区域的凸性、所提干扰消除技术的有效性以及MIMO干扰系统NB解的存在性。还展示了NB解的公平性。最后，也考虑了多输入单输出(MISO)和单输入单输出(SISO)干扰系统的特殊情况。
引用
@article{arxiv.1006.1380,
title = {Pareto Region Characterization for Rate Control in Multi-User Systems and Nash Bargaining},
author = {Zengmao Chen and Sergiy A. Vorobyov and Cheng-Xiang Wang and John Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.1380},
year = {2013}
}
备注
31 pages, 9 figures, submitted to IEEE Trans. Automatic Control in Dec. 2009