양자 어닐링 관점에서 본 1비트 위상 변환기를 사용하는 MIMO 시스템

Conceptos Básicos

1비트 위상 변환기를 사용하는 MIMO 시스템에서 수신 SNR을 최대화하는 아날로그 사전/사후 부호화 벡터를 설계하는 문제를 다룬다. 고전적인 계산 휴리스틱과 양자 어닐링 기반 휴리스틱을 제안하며, 양자 어닐링 기반 기법이 근사 최적 성능을 달성하면서도 다항식 시간 복잡도를 보장한다.

Resumen

이 논문은 1비트 위상 변환기를 사용하는 MIMO 시스템에서 수신 SNR을 최대화하는 아날로그 사전/사후 부호화 벡터 설계 문제를 다룬다.

먼저 두 가지 고전적인 계산 휴리스틱을 제안한다:

1. 최적 디지털 설계의 1비트 실수 근사
2. 각 반복에서 레일리 상수 문제를 해결하는 교대 최적화

이어서 양자 어닐링 기반 반복 기법을 제안한다. 이 기법은 이진 조합 최적화 문제를 고려하며, 각 반복에서 적절한 QUBO 문제를 해결한다. 시뮬레이션과 실험 결과를 통해 양자 해법이 고전적 휴리스틱을 능가하며 근사 최적 성능을 달성하면서도 다항식 시간 복잡도를 보장함을 보인다.

Estadísticas

수신 SNR은 P|g^T H f|^2 / (NT NR σ^2)로 주어진다.
최적 디지털 사전/사후 부호화 벡터는 H의 SVD에서 얻어지는 첫 번째 오른쪽/왼쪽 고유벡터이다.

Citas

"Analogue-only MIMO architectures allow high-dimensional analogue pre/post-coding through phase shifters [1, Sec. V. F], and are suitable for high frequency bands where the cost of radio frequency chains is a critical bottleneck."
"To further reduce complexity, low-resolution phase shifters (e.g., 1-bit) are used in practice [2], [3]; this discretization casts the pre/post-coding design into NP-hard combinatorial problems which can be solved through exhaustive search (ES) with exponential complexity."

Ideas clave extraídas de

MIMO with Analogue 1-bit Phase Shifters

by Ioannis Krik... a las arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.16045.pdf

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