In this work, we propose variations of a Gaussian mixture model (GMM) based channel estimator that was recently proven to be asymptotically optimal in the minimum mean square error (MMSE) sense. We account for the need of low computational complexity in the online estimation and low cost for training and storage in practical applications. To this end, we discuss modifications of the underlying expectation-maximization (EM) algorithm, which is needed to fit the parameters of the GMM, to allow for structurally constrained covariances. Further, we investigate splitting the 2D time and frequency estimation problem in wideband systems into cascaded 1D estimations with the help of the GMM. The proposed cascaded GMM approach drastically reduces the complexity and memory requirements. We observe that due to the training on realistic channel data, the proposed GMM estimators seem to inherently perform a trade-off between saving complexity/parameters and estimation performance. We compare these low-complexity approaches to a practical and low cost method that relies on the power delay profile (PDP) and the Doppler spectrum (DS). We argue that, with the training on scenario-specific data from the environment, these practical baselines are outperformed by far with equal estimation complexity.


翻译:本文提出基于高斯混合模型(GMM)的信道估计器的变体,该估计器近期被证明在最小均方误差(MMSE)意义上具有渐近最优性。针对实际应用中在线估计的低计算复杂度以及训练与存储的低成本需求,我们讨论了为拟合GMM参数所需的基础期望最大化(EM)算法的改进方案,使其能够支持具有结构约束的协方差矩阵。此外,我们研究了利用GMM将宽带系统中的二维时频联合估计问题分解为级联一维估计的方法。所提出的级联GMM方法大幅降低了计算复杂度和内存需求。通过在实际信道数据上的训练,我们发现所提出的GMM估计器能自发地在降低复杂度/参数数量与估计性能之间实现权衡。我们将这些低复杂度方法与基于功率时延谱(PDP)和多普勒频谱(DS)的实用低成本方法进行对比。研究表明,在利用环境特定场景数据进行训练后,这些实用基准方法在相同估计复杂度下表现远逊于所提方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013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
0+阅读 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Long-Tail Theory under Gaussian Mixtures
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月24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
8+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
10+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
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013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
0+阅读 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员