本文關(guān)鍵詞：基于信息論的多址接入信道用戶協(xié)作關(guān)系的建立與識別，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,信息論的研究開始由點對點的簡單場景向多用戶的場景演進(jìn),多用戶信息論成為信息論領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。傳統(tǒng)的多用戶信息論重點關(guān)注消息在網(wǎng)絡(luò)中的存儲和傳輸。但網(wǎng)絡(luò)中還存在一大類不以恢復(fù)消息為目的,而是旨在通過用戶間的信息交互實現(xiàn)特定任務(wù)的問題,例如分布式計算、用戶關(guān)系的協(xié)調(diào)等。這些特定任務(wù)的執(zhí)行,有賴于節(jié)點之間顯式或隱式的通信過程,但卻無需傳遞節(jié)點完整的狀態(tài)信息。此類與任務(wù)結(jié)構(gòu)有關(guān)的通信與傳統(tǒng)多用戶信息論的研究有顯著區(qū)別,近年來受到了廣泛關(guān)注。本文從應(yīng)用中抽象出了一類以建立和識別用戶協(xié)作關(guān)系為目的的多用戶通信問題,并在多址接入二進(jìn)制信道環(huán)境下,基于信息論的研究范式,開展了為建立和識別用戶協(xié)作關(guān)系所需的通信開銷界限的理論研究。主要工作包含三部分:第一,根據(jù)多址接入中多用戶沖突的分布式協(xié)調(diào)機制,建模了一類用戶劃分關(guān)系的建立問題,并提出了一種圖論表達(dá)方法,將用戶及其狀態(tài)建模成超圖,劃分的目標(biāo)可看作對超圖的強著色,通信過程可看作對該超圖的一系列刪邊操作。該方法揭示了信息在劃分關(guān)系建立中所起的作用。進(jìn)而,在理想多址接入二進(jìn)制信道下,利用信源編碼導(dǎo)出的窮舉法、隨機編碼兩種方法,給出了建立劃分關(guān)系所需通信開銷的可達(dá)界,其開銷比以消息傳輸為目的的通信開銷小;第二,在有噪聲多址接入二進(jìn)制信道下,提出了一種基于強典型集的聯(lián)合邊構(gòu)造方法,以及解決噪聲導(dǎo)致的刪邊錯誤問題。并在隨機編碼框架下,利用問題的Markov結(jié)構(gòu)給出了建立劃分關(guān)系所需通信開銷的可達(dá)界,其開銷比以消息傳輸為目的的通信開銷小;第三,建模了一類多址接入二進(jìn)制信道下用戶協(xié)作模式的主動識別問題。將用戶及其通信關(guān)系用加權(quán)圖表達(dá),則系統(tǒng)可能的協(xié)作模式可看作是一組先驗已知的加權(quán)圖,我們的目標(biāo)是利用用戶間的通信,對該組加權(quán)圖進(jìn)行區(qū)分。在隨機化編碼的框架下,提出了可使用圖的內(nèi)部連通性指標(biāo)作為識別特征,并對一類互補Paley圖給出了最小通信開銷的解析解,揭示了該問題與圖的獨立集、Discrepancy性質(zhì)的聯(lián)系。
【關(guān)鍵詞】：多用戶信息論 多址接入信道 協(xié)作模式 關(guān)系建立與識別
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符號對照表9-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 研究背景11-14
• 1.2 問題引出14-17
• 1.3 相關(guān)研究17-26
• 1.3.1 多用戶信息論17-20
• 1.3.2 面向計算與協(xié)調(diào)用戶行為的通信20-22
• 1.3.3 劃分關(guān)系的建立問題22-25
• 1.3.4 結(jié)構(gòu)識別問題25-26
• 1.4 論文的主要工作與內(nèi)容安排26-29
• 第2章 理想多址接入信道下劃分關(guān)系的建立29-53
• 2.1 本章引論29-30
• 2.2 系統(tǒng)建模30-36
• 2.2.1 多址接入二進(jìn)制信道30-31
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型31-34
• 2.2.3 性能指標(biāo)34-36
• 2.3 信源編碼36-40
• 2.4 窮舉方法40-42
• 2.5 隨機編碼及問題的超圖表述42-46
• 2.5.1 隨機編碼及最優(yōu)貝葉斯解碼42-43
• 2.5.2 超圖表述43-45
• 2.5.3 刪邊過程：從H_0到H_T45-46
• 2.6 K = 2 時隨機編碼方法下的可達(dá)界46-50
• 2.6.1 兩種次優(yōu)解碼方法46-47
• 2.6.2 主要結(jié)果：K = 2 情況下T的可達(dá)界47-50
• 2.7 性能比較50-52
• 2.8 本章小結(jié)52-53
• 第3章 有噪聲多址接入信道下劃分關(guān)系的建立53-70
• 3.1 本章引論53-54
• 3.2 系統(tǒng)建模54-55
• 3.3 隨機編碼及有噪聲情況下問題的難點55-57
• 3.3.1 隨機編碼55-56
• 3.3.2 超圖表述與有噪聲情況下的難點56-57
• 3.4 基于強典型集的次優(yōu)解碼方法57-62
• 3.4.1 聯(lián)合邊構(gòu)造解碼方法57-59
• 3.4.2 K = 2 情況下的簡化59-62
• 3.5 通信開銷的充分條件62-66
• 3.6 次優(yōu)分析法框架下通信開銷的必要條件66-67
• 3.7 性能比較67-68
• 3.8 本章小結(jié)68-70
• 第4章 多址接入信道下協(xié)作模式的主動識別70-86
• 4.1 本章引論70-71
• 4.2 系統(tǒng)建模71-74
• 4.2.1 隨機化編碼72-73
• 4.2.2 Chernoff信息及優(yōu)化問題73-74
• 4.3 圖論視角重述74-76
• 4.4 優(yōu)化問題算例分析76-79
• 4.4.1 M = 2 和M = 3 的算例76-78
• 4.4.2 算例結(jié)果分析78-79
• 4.5 兩個互補Paley圖的特殊情況分析79-84
• 4.5.1 Paley圖及其性質(zhì)79-81
• 4.5.2 兩互補Paley圖情況下的最優(yōu)解81-82
• 4.5.3 證明概要82-84
• 4.6 本章小結(jié)84-86
• 第5章 總結(jié)與展望86-89
• 5.1 工作總結(jié)86-87
• 5.2 研究展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-98
• 致謝98-99
• 附錄A 第2章中的數(shù)學(xué)證明99-112
• A.1 引理 2.1 的證明99-100
• A.2 定理 2.1 的證明100-102
• A.3 引理 2.2 和定理 2.3 的證明102-112
• 附錄B 第3章中的數(shù)學(xué)證明112-122
• B.1 定理 3.1 的證明112-118
• B.2 定理 3.2 的證明118-122
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果122-124

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