面向 over-the-air 计算的调制设计 -- 第一部分：面向噪声的设计
信号处理
2025-06-24 v2
摘要
over-the-air 计算 (OAC) 利用无线多用户接入信道 (MACs) 的物理叠加特性，在通信期间进行函数计算，实现分布式网络中可扩展且低延迟的处理。虽然模拟 OAC 方法受噪声敏感性和硬件限制的制约，但现有的数字方法往往在设计复杂度上受限，可能阻碍可扩展性，未能充分发挥频谱效率。本两部分论文重访并扩展 ChannelComp 框架，该框架是一种通用方法，用于使用数字调制计算任意有限取值函数。在第一部分中，我们发展一种新型星座设计方法，考虑噪声分布，利用噪声量身化距离度量将编码器设计形式化为 max-min 优化问题。我们的设计支持包括高斯、拉普拉斯和重尾分布在内的噪声模型。进一步地，我们表明，对于重尾噪声，最优的 ChannelComp 设置与对应信道噪声的 max-min 准则解相吻合。数值实验确认，我们的噪声感知设计在高斯 MAC 上的均方误差显著低于领先的数字 OAC 方法。在第二部分中，我们考虑一种包含基于量化抽样方案的星座设计，以增强调制的可扩展性和大规模数字 OAC 的计算精度。
引用
@article{arxiv.2506.15950,
title = {On Designing Modulation for Over-the-Air Computation -- Part I: Noise-Aware Design},
author = {Saeed Razavikia and Carlo Fischione},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15950},
year = {2025}
}