利用数字调制进行空中函数计算

空中计算（AirComp）是一种已知的技术，其中无线设备通过模拟幅度调制发送数值，从而在公共接收机处的通信信道上计算这些数值的函数。其物理原因是电磁波的叠加特性，该特性自然地返回模拟数值之和。因此，AirComp的应用几乎完全局限于模拟通信系统。然而，将数字通信用于空中计算将具有若干好处，例如纠错、同步、信道状态信息的获取，以及更容易被当前数字通信系统所采用。尽管如此，一种普遍看法是数字调制通常不可行用于计算任务，因为数字调制信号的重叠返回的信号对于这些任务似乎毫无意义。本文突破了这一看法，提出了一种全新的计算方法，名为ChannelComp，用于通过任意数字调制执行空中计算。特别地，我们提出了允许我们计算比AirComp所能计算的更广泛类别函数的数字调制格式，并且我们提出了一个可行性优化问题，以确定用于空中计算函数的最优数字调制。仿真结果验证了ChannelComp相对于AirComp的优越性能，特别是对于乘积函数，计算误差约有10 dB的改善。