In this paper, we consider a specific memoryless Gaussian interference channel where both of two users are underlaid with primary user. Primary user has a priority of transmission which guarantees QoS (quality of service) of primary user as at least noisy interference level. On hence, users in underlaid interference channel have a restriction in their performance for the QoS of primary users. We suggest the QoS constraint in terms of DOF (degrees of freedom) which varies as interference condition from underlaid link to primary link changes. In this, our purpose is to maximize the performance of underlaid user with given QoS constraint. We consider the simple Han-Kobayashi scheme for two users in underlaid interference channel. Each transmitter splits its messages into common part and private part and transmits these to its desired receiver. Here, we consider two cases by considering if primary receivers can decode some part of interfering message from underlaid users or not. If interference from underlaid user cannot be decoded at primary users, then QoS constraint only affect to the transmit power. Thus, it is very similar with IPC (interference power constraint) of conventional cognitive radio model. On the other hand, if some part of interferences can be decoded at primary users, both transmit power and power portion of common or private information are affected by constraint. We proposed two simple transmission strategies - one is that transmit power is fixed and power portion is varied from constraint and another is that transmit power is varied from constraint and power portion is fixed. From the result, we see that proposed two schemes alternatively achieve maximum data rate. The performance of each user is analyzed in achievable rate region and GDOF (generalized degrees of freedom) for a symmetric channel and symmetric rate case. Also, proposed result is extended to the two primary users case.
본 연구에서는 두 명의 사용자와 한 명의 우선순위 사용자가 존재하는 언더레이된 간섭 채널 환경을 고려한다. 우선 순위 사용자는 통신에 있어 우위를 갖는 사용자로 미리 정의된 값 이상의 서비스 품질을 보장 받는다. 서비스 품질은 부 사용자와 우선 순위 사용자 간 간섭 채널 환경에 따라 다양한 값을 갖도록 설정한다. 부 사용자는 우선 순위 사용자의 서비스 품질을 보장하기 위해 경우에 따라 성능의 제한을 받는다. 본 연구에서는 성능의 제한을 받는 부 사용자의 채널 용량을 최대화 시키고자 한다. 본 연구에서는 제안된 간섭 채널 모델을 크게 두 가지 경우로 구분한다. 두 명의 부 사용자가 존재하는 환경에서 한 명의 우선순위 사용자가 존재하는 경우, 두 명의 우선순위 사용자가 존재하는 경우가 그것이다. 각각의 경우에서 두 명의 부사용자들은 한고바야시 전송 방식을 사용한다. 즉, 각각의 부 사용자들은 메시지를 개인 코드북을 사용하여 인코딩 한 개인 메시지와 공동 코드북을 사용하여 인코딩 한 공동 메시지로 쪼개고 이를 동시에 전송한다. 또한 본 연구에서는 두 가지 경우에 대해 세부적으로 다시 두 가지 경우를 고려한다. 첫 째는 우선순위 사용자가 부 사용자로부터의 간섭 신호를 디코딩 하지 못하는 경우이고, 둘 째는 우선순위 사용자가 부 사용자로부터의 간섭 일부를 디코딩 할 수 있는 경우이다. 첫 번째의 경우에서는 우선순위 사용자의 서비스 품질 보장에 따른 부 사용자의 성능 제한은 부 사용자의 전송 파워에 대한 제한으로 주어지고, 두 번째 경우에서는 성능 제한이 부 사용자의 전송 파워와 더불어 전체 메시지 별 개인 메시지 사용 비율에도 주어진다. 성능 분석은 데이터 전송 비와 더불어 자유도 측면에서 이루어졌다.
