We introduce a unified framework for analyzing utility regions of wireless networks, with a focus on signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) and achievable rate regions. The framework provides valuable insights into interference patterns of modern network architectures, including extremely large MIMO and cell-less networks. A central contribution is a simple characterization of feasible utility regions using the concept of spectral radius of nonlinear mappings. This characterization provides a powerful mathematical tool for wireless system design and analysis. For example, it allows us to generalize existing characterizations of the weak Pareto boundary using compact notation. It also allows us to derive tractable sufficient conditions for the identification of convex utility regions. This property is particularly important because, on the weak Pareto boundary, it guarantees that time sharing (or user grouping) cannot simultaneously improve the utilities of all users. Beyond geometrical insights, these sufficient conditions have two key implications. First, they identify a family of (weighted) sum-rate maximization problems that are inherently convex, thus paving the way for the development of efficient, provably optimal solvers for this family. Second, they provide justification for formulating sum-rate maximization problems directly in terms of achievable rates, rather than SINR levels. Our theoretical insights also motivate an alternative to the concept of favorable propagation in the massive MIMO literature -- one that explicitly accounts for self-interference and the beamforming strategy.


翻译:本文提出了一种用于分析无线网络效用区域的统一框架,重点关注信干噪比(SINR)与可达速率区域。该框架为现代网络架构(包括超大规模MIMO与无蜂窝网络)的干扰模式提供了有价值的见解。其核心贡献在于利用非线性映射谱半径的概念,对可行效用区域进行了简洁的表征。这一表征为无线系统设计与分析提供了强大的数学工具。例如,它使我们能够以紧凑的符号推广现有关于弱帕累托边界的表征。同时,它也使我们能够推导出识别凸效用区域的可处理的充分条件。这一性质尤为重要,因为在弱帕累托边界上,它保证了时间共享(或用户分组)无法同时提升所有用户的效用。除了几何层面的见解,这些充分条件还具有两个关键意义。首先,它们识别了一类本质上凸的(加权)和速率最大化问题,从而为开发针对此类问题的高效、可证明最优的求解器铺平了道路。其次,它们为直接基于可达速率(而非SINR水平)来构建和速率最大化问题提供了理论依据。我们的理论见解还启发了一种替代大规模MIMO文献中"有利传播"概念的新思路——该思路明确考虑了自干扰与波束成形策略。

0
下载
关闭预览

相关内容

《无人机蜂窝网络:基础、建模与分析》176页
专知会员服务
48+阅读 · 2025年3月27日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
无人机蜂群作战概念研究
无人机
66+阅读 · 2018年7月9日
【干货】Lossless Triplet Loss: 一种高效的Siamese网络损失函数
机器学习研究会
29+阅读 · 2018年2月21日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
36+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《决策模型比较研究》
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:16
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:30
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:12
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
2+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
5+阅读 · 7月23日
相关VIP内容
《无人机蜂窝网络:基础、建模与分析》176页
专知会员服务
48+阅读 · 2025年3月27日
相关基金
国家自然科学基金
36+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员