干扰信道中理论的和实用的解码方法的研究

The study of decoding methods is always one of the important topics in researches of wireless communications. For a single or multiple antenna system with interference channels, this project will analyze profoundly and carefully existing decoders, for example, the direct decoder, the successive decoder and the joint decoder. Based on the analysis, existing results on capacity region will be improved, and new decoding methods will be proposed. The detail research topics are as follows: A. The joint decoder proposed by Han and Kobayashi will be reconsidered and recognized. From this recognization, new properties of Han-Kobayashi capacity region can be deduced, and further results on capacity regions of interference channels can be derived. B. Chernoff bounds of pair-wise error probabilities of the decoders will be calculated. From these bounds, main factors causing error of decoders can be discovered, which will guide us to design a practical decoder. C. Based on deep understanding of auxiliary functions of information from the interfers, for example, the interfer's codebooks, new practical decoding methods, for example, "virtual codebook" based decoding method, decoding method of lattice based codebooks, etc., will be proposed, which can achieve the best tradeoff between performances of the decoding methods and their decoding complexity. D. With help of mathematical theory on affine projections, new decoding methods to cancel interference are proposed.

对解码方法的研究一直是无线通信研究中的重要内容之一。本项目针对单天线与多天线的干扰信道系统，对已有的解码方法，例如，直接解码法，逐步解码法，联合解码法等，进行深入而仔细的分析。在此基础上，改进容量区域的已有结果，并提出新的解码方法。具体的研究内容如下： 一、基于对Han-Kobayashi的联合解码方法重新认识，重新分析Han-Kobayashi容量区域的性质，从而得到有关干扰信道容量区域进一步结果。 二、用成对错误概率分析法分别求出用于干扰信道中各个解码方法的Chernoff上界，找出影响其错误概率的主要因素，为找出更加实用的解码方法做好准备； 三、充分认识到干扰方信息，如码本，在解码方法中的辅助性作用，提出实用化的解码方法，如基于"虚拟码本"的解码方法，基于格上的码本的解码方法等，使得能够在其性能与其解码复杂度两者之间找到最佳平衡。 四、利用仿射投影的数学理论，设计出能消除干扰的解码器

对干扰信道的理解与处理是困扰通信领域多年的难题之一。本项目针对单天线与多天线的干扰信道系统，从解码方法设计的角度入手，对干扰信道进行了较为深入的研究，得到了如下结果：.1..基于单天线与多天线的干扰信道，对已有的解码方法，例如，直接解码法，逐步解码法，联合解码法等，进行深入而仔细的分析。用成对错误概率分析法分别求出用于各个解码方法的Chernoff上界，找出了影响其错误概率的主要因素。.2..在以上的基础上，充分认识到干扰方信息，如码本，在解码方法中的辅助性作用，提出实用化的解码方法，如基于“虚拟码本”的解码方法，使得能够在其性能与其解码复杂度两者之间找到最佳平衡。.3..利用仿射投影的数学理论，设计出能部分消除干扰的解码器.4..针对大规模天线系统，从理论上分析了同频干扰对系统性能产生影响的内在原因，在此基础上提出了可以提高系统性能的编码准则与具有较低解码复杂度的解码方法。.5..结合数理统计学及信号处理中的PCA与ICA方法，针对多用户大规模天线系统，提出了新的解码方法。在接收方不知道信道信息的情况下，达到了较好的解码性能。