Fractional programming (FP) plays an important role in information science because of the Cramer-Rao bound,the Fisher information, and the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). A state-of-the-art method called the quadratic transform has been extensively used to address the FP problems. This work aims to accelerate the quadratic transform-based iterative optimization via gradient projection and extrapolation. The main contributions of this work are three-fold. First, we relate the quadratic transform to the gradient projection, thereby eliminating the matrix inverse operation from the iterative optimization; our result generalizes the weighted sum-of-rates (WSR) maximization algorithm in [1] to a wide range of FP problems. Second, based on this connection to gradient projection, we incorporate Nesterov's extrapolation strategy [2] into the quadratic transform so as to accelerate the convergence of the iterative optimization. Third, from a minorization-maximization (MM) point of view, we examine the convergence rates of the conventional quadratic transform methods--which include the weighted minimum mean square error (WMMSE) algorithm as a special case--and the proposed accelerated ones. Moreover, we illustrate the practical use of the accelerated quadratic transform in two popular application cases of future wireless networks: (i) integrated sensing and communication (ISAC) and (ii) massive multiple-input multiple-output (MIMO).


翻译:分数规划(FP)在信息科学中扮演重要角色,这得益于克拉美-罗界、费雪信息以及信干噪比(SINR)。一种称为二次变换的先进方法已被广泛用于解决FP问题。本文旨在通过梯度投影和外推法加速基于二次变换的迭代优化。本文的主要贡献有三个方面:首先,我们将二次变换与梯度投影联系起来,从而消除迭代优化中的矩阵求逆运算;我们的结果将[1]中的加权和速率(WSR)最大化算法推广到更广泛的FP问题。其次,基于这种与梯度投影的关联,我们将Nesterov的外推策略[2]引入二次变换,以加速迭代优化的收敛。第三,从极小化-最大化(MM)的角度,我们考察了传统二次变换方法(其中加权最小均方误差(WMMSE)算法是其特例)以及所提出的加速方法的收敛速率。此外,我们还在未来无线网络的两个典型应用场景中展示了加速二次变换的实际应用:(i)集成感知与通信(ISAC)和(ii)大规模多输入多输出(MIMO)。

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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
0+阅读 · 2014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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月28日
Arxiv
43+阅读 · 2024年1月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+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
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
0+阅读 · 2014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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员