The design of message passing (MP) algorithms on factor graphs is an effective manner to implement channel estimation (CE) in wireless communication systems, which performance can be further improved by exploiting prior probability models that accurately match the channel characteristics. In this work, we study the CE problem in a downlink massive multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. As the prior probability, we propose the Markov chain two-state Gaussian mixture with large variance differences (TSGM-LVD) model to exploit the structured sparsity in the angle-frequency domain of the channel. Existing single and combined MP rules cannot deal with the message computation of the proposed probability model. To overcome this issue, we present a general method to derive the hybrid message passing (HMP) rule, which allows the calculation of messages described by mixed linear and non-linear functions. Accordingly, we design the HMP-TSGM-LVD algorithm under the structured turbo framework (STF). Simulation results demonstrate that the proposed algorithm converges faster and obtains better and more stable performance than its counterparts. In particular, the gain of the proposed approach is maximum (3 dB) in the high signal-to-noise ratio regime, while benchmark approaches experience oscillating behavior due to the improper prior model characterization.


翻译:在因子图上设计消息传递(MP)算法是实现无线通信系统信道估计(CE)的有效方式,通过利用精确匹配信道特征的先验概率模型可进一步提升其性能。本文研究下行链路大规模多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统中的信道估计问题。作为先验概率,我们提出马尔可夫链大方差差异双态高斯混合(TSGM-LVD)模型,以利用信道角度-频率域的结构化稀疏性。现有单一及组合MP规则无法处理所提概率模型的消息计算。为解决此问题,我们提出一种通用方法推导混合消息传递(HMP)规则,该规则允许计算由混合线性与非线性函数描述的消息。据此,我们在结构化Turbo框架(STF)下设计了HMP-TSGM-LVD算法。仿真结果表明,相比其他对比算法,所提算法收敛更快,且能获得更优、更稳定的性能。尤其在信噪比高的区域内,所提方法增益最大可达3 dB,而基准方法因先验模型表征不当而产生振荡行为。

0
下载
关闭预览

相关内容

【WSDM2022】基于约束聚类学习离散表示的高效密集检索
专知会员服务
27+阅读 · 2021年11月16日
专知会员服务
16+阅读 · 2021年5月21日
【NeurIPS 2019 Apple成果汇总】《Apple at NeurIPS 2019》
专知会员服务
11+阅读 · 2019年12月6日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
WSDM2022推荐算法部分论文整理(附直播课程)
机器学习与推荐算法
0+阅读 · 2022年7月21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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4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
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
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
3+阅读 · 今天13:33
相关资讯
WSDM2022推荐算法部分论文整理(附直播课程)
机器学习与推荐算法
0+阅读 · 2022年7月21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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员