This paper focuses on the covariance-based activity detection problem in a multi-cell massive multiple-input multiple-output (MIMO) system. In this system, active devices transmit their signature sequences to multiple base stations (BSs), and the BSs cooperatively detect the active devices based on the received signals. While the scaling law for the covariance-based activity detection in the single-cell scenario has been extensively analyzed in the literature, this paper aims to analyze the scaling law for the covariance-based activity detection in the multi-cell massive MIMO system. Specifically, this paper demonstrates a quadratic scaling law in the multi-cell system, under the assumption that the exponent in the classical path-loss model is greater than 2. This finding shows that, in the multi-cell MIMO system, the maximum number of active devices that can be detected correctly in each cell increases quadratically with the length of the signature sequence and decreases logarithmically with the number of cells (as the number of antennas tends to infinity). Moreover, in addition to analyzing the scaling law for the signature sequences randomly and uniformly distributed on a sphere, the paper also establishes the scaling law for signature sequences generated from a finite alphabet, which are easier to generate and store. Moreover, this paper proposes two efficient accelerated coordinate descent (CD) algorithms with a convergence guarantee for solving the device activity detection problem. The first algorithm reduces the complexity of CD by using an inexact coordinate update strategy. The second algorithm avoids unnecessary computations of CD by using an active set selection strategy. Simulation results show that the proposed algorithms exhibit excellent performance in terms of computational efficiency and detection error probability.


翻译:本文聚焦于多小区大规模多输入多输出(MIMO)系统中的基于协方差的活动检测问题。在该系统中,活跃设备向多个基站发送特征序列,基站协同根据接收信号检测活跃设备。尽管现有文献已深入分析了单小区场景下基于协方差的活动检测缩放律,本文旨在分析多小区大规模MIMO系统中该问题的缩放律。具体而言,本文证明在经典路径损耗模型指数大于2的假设下,多小区系统存在二次缩放律。这一发现表明,在多小区MIMO系统中,每个小区可正确检测的最大活跃设备数量随特征序列长度呈二次增长,并随小区数量呈对数递减(当天线数趋于无穷时)。此外,除了分析球面上随机均匀分布的特征序列的缩放律外,本文还建立了易于生成和存储的有限字母表特征序列的缩放律。同时,本文提出两种具有收敛保证的高效加速坐标下降算法以解决设备活动检测问题。第一种算法采用非精确坐标更新策略降低计算复杂度,第二种算法通过活动集选择策略避免不必要的计算。仿真结果表明,所提算法在计算效率和检测错误概率方面均表现出优异性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Deep Learning in Video Multi-Object Tracking: A Survey
Arxiv
58+阅读 · 2019年7月31日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
12+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员