数字空中计算：通过比特切片实现高可靠性
信息论
2024-04-11 v1 信号处理
math.IT
摘要
6G 移动网络旨在通过分布式学习、感知和数据分析，在网络边缘实现泛在智能。其共同操作是聚合高维数据，这会导致通信瓶颈，而使用传统的正交多址接入方案无法解决该瓶颈。一种名为空中计算（AirComp）的有前景的解决方案利用了信道的波形叠加特性来实现同时接入，从而克服了该瓶颈。然而，其对未编码线性模拟调制的依赖使数据暴露于噪声和干扰的扰动中。因此，传统的模拟 AirComp 无法满足 6G 对高可靠性的要求。克服模拟 AirComp 的局限性促使了这项工作，其重点是开发数字 AirComp 框架。所提出的框架采用对每个数据值的数字调制，并结合比特切片技术将其比特分配给多个符号，从而提高 AirComp 的可靠性。为了最优地检测聚合的数字符号，我们推导了最优最大后验检测器，并证明其性能优于传统的最大似然检测器。此外，对数字 AirComp 与带有重复编码的模拟对应方案进行了比较性能分析，以量化有利于所提方案的实际信噪比（SNR）区间。另一方面，通过进一步开发使数字 AirComp 具备对异构比特重要性级别的感知及其在信道适应中的利用，从而增强了数字 AirComp。最后，仿真结果证明，在给定相同信道使用次数的情况下，数字 AirComp 相比其模拟对应方案实现了显著的可靠性提升。
引用
@article{arxiv.2404.07121,
title = {Digital Over-the-Air Computation: Achieving High Reliability via Bit-Slicing},
author = {Jiawei Liu and Yi Gong and Kaibin Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.07121},
year = {2024}
}