26240

همسونهي تداخل با بهره‌گيري از ساختار كانال

دكترا

مهندسي برق- مخابرات ـ سيستم

1400/12/3

وحيد طباطباوكيلي

فرزان حدادي

مهندسي برق

گيرنده‌هاي شبكه بي‌سيم بايد علاوه بر نويز محيط با تداخل فرستنده‌هاي نامطلوب كنار بيايند. از اين رو، علاقه روزافزوني به استفاده از تكنيك‌هاي پيشرفته كاهش تداخل براي بهبود عملكرد شبكه وجود دارد. تكنيك‌هاي سنتي براي مديريت تداخل معمولاً از طيف موجود به طور مؤثر استفاده نمي‌كنند. در مقابل همسونهي تداخل مي‌تواند بازدهي استفاده از طيف را به طور قابل توجهي بهبود بخشد و مجموع درجه آزادي را به صورت خطي با تعداد كاربران افزايش دهد. از اين جهت، همسونهي تداخل يك تكنيك اميدواركننده براي مديريت موثر تداخل است. همسونهي تداخل يك ابزار قدرتمند در توصيف رفتار شبكه‌هاي بي‌سيم در نسبت‌هاي سيگنال به نويز بالا است و قادر است به مقادير بهينه درجه آزادي در اين نواحي دست يابد. با اين‌حال، اين روش در نسبت‌هاي سيگنال به نويز پايين با محدوديت‌هايي در كاربردهاي عملي مواجه مي‌شود. علاوه بر اين، همسونهي تداخل كامل معمولاً به ابعاد سيگنال زيادي نياز دارد. در بخش اول اين رساله، يك شبكه تداخل عمومي تك‌جهشي كه در آن هر فرستنده يك پيام مستقل منتشر مي‌كند و هر گيرنده يك زيرمجموعه دلخواه از پيام‌ها را درخواست مي‌كند، در نظر گرفته شده است. يك الگوريتم تكرار شونده براي به حداقل رساندن تداخل نشتي در هر گيرنده طراحي شده است تا بينشي عددي در مورد امكان تخقق همسونهي تداخل كامل در اين شبكه‌ها فراهم كند. بخش بعدي به شرايط لازم و كافي بر روي ساختار كانال يك شبكه تداخل با محو شدگي متغير با زمان مي‌پردازد تا همسونهي تداخل كامل را در تعداد محدودي از تعميم كانال امكان پذير كند. يك روش جديد بر اساس شرايط به دست آمده پيشنهاد شده است كه در آن هر كاربر مي‌تواند حداقل نيمي از ظرفيت بدون تداخل خود را در هر نسبت سيگنال به نويزي به دست آورد. در طرح دوم پيشنهادي، شرايط در ساختار كانال يك شبكه تداخل به گونه‌اي ارزيابي مي‌شوند كه بخشي از تداخل، بسيار قوي شده و همسونهي تداخل كامل امكان‌پذير مي‌شود و افزايش گذردهي شبكه در مقادير محدود نسبت سيگنال به نويز به دست مي‌آيد.

1400/12/24

Interference Alignment Utilizing Channel Structure

2/22/2023 12:00:00 AM

Wireless network receivers should cope with interference from undesired transmitters in addition to the ambient noise, and hence, there is a rising interest in using advanced interference mitigation techniques to improve the network performance. Traditional techniques for managing interference do not typically utilize spectrum resource efficiently. In contrast, Interference alignment (IA) can improve the throughput significantly, and make the sum of degree of freedom scale up linearly with the number of users. Therefore, IA is a promising technique to effectively manage the interference. IA has proven to be a powerful tool in characterizing the high signal to noise ratio (SNR) behavior of wireless networks. However, IA encounters limitations in practical applications because of limited SNR. In addition, perfect IA typically requires many signal dimensions. In the first part of this thesis, a single-hop general interference network where each transmitter emits an independent message and each receiver requests an arbitrary subset of the messages is being considered. An Iterative algorithm designed to minimize the leakage interference at each receiver is utilized to provide numerical insights into the feasibility of IA in these networks. Next chapter deals with the necessary and sufficient conditions on the channel structure of an interference network with time-varying fading to make perfect IA feasible within limited number of channel extensions. A new method is proposed based on the obtained conditions to achieve perfect IA, where each user can achieve at least half its interference-free capacity at any SNR. In our second proposed scheme, conditions on the channel structure of a fully connected interference network are evaluated such that part of interference becomes very strong, and perfect IA becomes feasible, and capacity gains are achieved at finite SNR values.

Zeinolabedin Samadi

Vahid Tabatabavakili