迈向极值网络理论——发送端协作相对于TIN的鲁棒GDoF增益
信息论
2019-10-28 v2 math.IT
摘要
近年来,在假设发送端具有有限精度信道状态信息(CSIT)的条件下,无线干扰信道(IC)和广播信道(BC)的广义自由度(GDoF)表征取得了显著进展,尤其是对于较小或高度对称的网络设置。将这些结果扩展到更大和非对称网络的一个关键障碍是此类网络固有的组合复杂性。受极值组合学和极值图论等其他领域的启发,我们探索了极值网络理论的可能性,即在特定关注机制内研究极值网络。作为我们的测试应用,我们研究了在三种关注机制下,K用户IC中发送端协作相对于功率控制和将干扰视为高斯噪声(TIN)这一简单方案的GDoF收益——TIN机制(TIN在K用户干扰信道中被证明是GDoF最优的)、CTIN机制(TIN可实现的GDoF区域在无时间共享下是凸的)以及SLS机制(简单分层叠加(SLS)方案在K用户MISO BC中被证明是最优的,但仅对K≤3)。作为我们的第一个结果,我们表明在有限精度CSIT下,TIN在CTIN机制内对K用户IC是GDoF最优的。此外,在有限精度CSIT下,借助极值网络理论我们得到以下结果。在TIN和CTIN两种机制中,我们表明发送端协作相对于TIN的极值GDoF增益与用户数无关而有界:在TIN机制中增益恰为因子3/2,在CTIN机制中为2-1/K,对任意用户数K>1。然而,在SLS机制中,增益为Θ(log_2(K)),即随用户数对数缩放。
引用
@article{arxiv.1901.09885,
title = {Towards an Extremal Network Theory -- Robust GDoF Gain of Transmitter Cooperation over TIN},
author = {Yao-Chia Chan and Junge Wang and Syed A. Jafar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.09885},
year = {2019}
}
备注
35 pages, 7 figures. Submitted to IEEE Transactions on Information Theory