低精度模数转换的收发器设计：信息论视角
信息论
2008-04-09 v1 math.IT
摘要
现代通信接收机架构以数字信号处理 (DSP) 为中心，大部分接收机处理是在模数转换 (ADC) 后获得的数字信号上执行的。在本文中，我们探讨了当 ADC 精度从当前通信收发机中典型的 8-12 位大幅降低到 1-3 位时的香农理论性能极限。目标是深入了解随着通信带宽的增加，以 DSP 为中心的收发机架构是否可行，同时认识到在高采样率下，高精度 ADC 要么不可用，要么成本过高或功耗过大。具体而言，我们在输入平均功率约束下，评估了低精度 ADC 对理想实离散时间加性高斯白噪声 (AWGN) 信道施加的通信极限。对于具有 K 个量化区间（即精度为 log2 K 位）的 ADC，我们表明香农容量可通过具有最多 K + 1 个质量点的离散输入分布来实现。对于 2 区间（1 位）对称 ADC，这一结果被进一步收紧，表明二进制反极性信令在任何信噪比 (SNR) 下都是最优的。对于多位 ADC，我们通过数值计算容量，并利用所得结果对低精度 ADC 的系统设计得出以下令人鼓舞的观察结论：(a) 即使在高达 20 dB 的中等高信噪比下，2-3 位量化仅导致频谱效率降低 10-20%，这对于大通信带宽是可以接受的；(b) 标准等概脉冲幅度调制配合设置为实现最大似然硬判决的 ADC 阈值，在高信噪比下是渐近最优的，并且在低到中等信噪比下也表现良好。
引用
@article{arxiv.0804.1172,
title = {Transceiver Design with Low-Precision Analog-to-Digital Conversion : An Information-Theoretic Perspective},
author = {Jaspreet Singh and Onkar Dabeer and Upamanyu Madhow},
journal= {arXiv preprint arXiv:0804.1172},
year = {2008}
}