编码广义MIMO的低复杂度信息论最优记忆AMP
信息论
2023-10-30 v1 math.IT
摘要
本文考虑了一种具有实际假设的广义多输入多输出（GMIMO）系统，例如大规模天线、实用信道编码、任意输入分布以及一般右酉不变信道矩阵（涵盖瑞利衰落、特定病态和相关信道矩阵）。正交/矢量近似消息传递（OAMP/VAMP）已被证明在GMIMO中具有信息论最优性，但其复杂度较高。同时，低复杂度记忆近似消息传递（MAMP）被证明在GMIMO中是贝叶斯最优的，但忽略了信道编码。因此，如何为GMIMO设计低复杂度且信息论最优的接收机仍是一个开放问题。本文提出了一种用于编码GMIMO的信息论最优MAMP接收机，并给出了其可达速率分析与最优编码原理以证明其信息论最优性。具体而言，由于局部记忆检测的特性，MAMP的状态演化（SE）本质上是多维的。为此，提出了一个不动点一致性引理来推导MAMP的简化变分SE（VSE），并基于其计算MAMP的可达速率，推导出最大化可达速率的最优编码原理。随后，我们证明了MAMP的信息论最优性。数值结果表明，采用优化LDPC码的MAMP在有限长下的性能距离相关约束容量约1.0–2.7 dB。值得注意的是，在大规模系统中，MAMP能以OAMP/VAMP 0.4%的耗时达到相同性能。
引用
@article{arxiv.2310.17943,
title = {Low-Complexity and Information-Theoretic Optimal Memory AMP for Coded Generalized MIMO},
author = {Yufei Chen and Lei Liu and Yuhao Chi and Ying Li and Zhaoyang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.17943},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 6 figures, accepted at GLOBECOM 2023