Interference mitigation for broadcast channels

par Zheng Li

Thèse de doctorat en Réseaux, information et communications

Sous la direction de Sheng Yang.

Le président du jury était Michèle Wigger.

Le jury était composé de Giuseppe Caire, Samson Lasaulce, Eric Hardouin, Mari Kobayashi.

Les rapporteurs étaient Giuseppe Caire.

  • Titre traduit

    Atténuation des interférences pour les canaux de diffusion


  • Résumé

    Cette thèse explore plusieurs schémas de transmission pour l’atténuation des interférences dans les BCs, sous certains paramètres réalistes. La première partie de la thèse traite des performances des BCs avec les CSITs mixtes. L’objectif est de découvrir comment exploiter simultanément les retours fiables et les CSIs non fiables. Un schéma de transmission pour un nombre arbitraire d’utilisateurs est proposé, et est prouvé optimal pour les EBCs à deux utilisateurs. Les améliorations des débits par le schéma proposé sont également présentées dans les EBCs à K utilisateurs. Les principaux ingrédients sont le codage Markov par blocs, le codage conjoint source-canal, et le partage de temps codé. Les résultats sont également exploités pour évaluer le gain potentiel des informations de localisation pour un réseau mmWave V2I. Dans la deuxième partie, la thèse se concentre sur les schémas d’atténuation des interférences de faible complexité pour les MIMO BCs. Le RS general est pris en compte, ce qui permet d’atténuer les interféreces du côté des récepteurs en rendant les interférences décodables par les récepteurs. Les régions atteignables du précodage linéaire par le RS general sont étudiées, et de nouvelles solutions sont proposées, y compris la conception du précodeur, la sélection de flux et la régularisation CSIT imparfaite. Les simulations numériques montrent que les solutions par le RS general, même sous des contraintes pratiques, peuvent fournir des gains de performances substantiels par rapport aux schémas linéaires existants. Remarquablement, le précodage MMSE avec le RS general atteint même de façon prouvée toute la région de capacité dans un intervalle constant dans le MIMO BS à deux utilisateurs. Bien qu’une telle optimalité ne s’étende pas au-delà de la configuration à deux utilisateurs, le précodage linéaire avec le RS est toujours attrayant en pratique car le coût de mise en oeuvre, grâce à sa linéarité, est comparable à ceux appliqués dans les systèmes pratiques. En résumé, cette thèse démontre que le RS général est un moyen viable d’atténuer les interférences dans les futurs réseaux multi-antennes.


  • Résumé

    This thesis report investigates several interference mitigation transmission schemes in BCs, under some realistic settings. The first part of this thesis mainly focuses on the performance of BCs with mixed CSIT. The goal is to find out how to exploit both the reliable feedback and the unreliable state information simultaneously. A general transmission scheme for an arbitrary number of users is proposed, which is proven optimal in the two-user EBC with mixed CSIT. Enhancements of the rates by the proposed scheme is presented in the K-user EBC with mixed CSIT as well. The main ingredients of the proposed scheme are block-Markov coding, joint source-channel coding, and coded timesharing. Finally, the results are exploited to evaluate the potential gain from the location information for a mmWave V2I network. In the second part, the thesis report studies low complexity interference mitigation schemes for MIMO BCs. The general RS is considered, which enables mitigation at the receivers’ side by letting the interference decodable at each receiver. Achievable regions of linear precodings with the general RS are investigated, and a full range of novel solutions, including precoder design, stream selection, as well as imperfect CSIT regularization, have been proposed. Simulation results reveal that the general RS solution, even under practical constraints, can provide substantial performance gains over the existing linear schemes. Particularly, MMSE precoding with the general RS even provably achieves the whole capacity region to within a constant gap in the two-user MIMO BC. Although such optimality does not extend beyond the two-user setting, linear precoding with the general RS is still practically attractive since the implementation cost, thanks to its linearity, is comparable to those applied in practical systems. In summary, the study in this thesis report shows that the general RS is a viable way to mitigate interference in future multi-antenna networks.


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