This paper investigates how end-to-end (E2E) channel autoencoders (AEs) can achieve energy-efficient wideband communications by leveraging Walsh-Hadamard (WH) interleaved converters. WH interleaving enables high sampling rate analog-digital conversion with reduced power consumption using an analog WH transformation. We demonstrate that E2E-trained neural coded modulation can transparently adapt to the WH-transceiver hardware without requiring algorithmic redesign. Focusing on the short block length regime, we train WH-domain AEs and benchmark them against standard neural and conventional baselines, including 5G Polar codes. We quantify the system-level energy tradeoffs among baseband compute, channel signal-to-noise ratio (SNR), and analog converter power. Our analysis shows that the proposed WH-AE system can approach conventional Polar code SNR performance within 0.14dB while consuming comparable or lower system power. Compared to the best neural baseline, WH-AE achieves, on average, 29% higher energy efficiency (in bit/J) for the same reliability. These findings establish WH-domain learning as a viable path to energy-efficient, high-throughput wideband communications by explicitly balancing compute complexity, SNR, and analog power consumption.


翻译:本文研究了端到端信道自编码器如何通过利用沃尔什-哈达玛交织转换器实现高能效的宽带通信。沃尔什-哈达玛交织技术借助模拟沃尔什-哈达玛变换,能够以较低的功耗实现高速率的模数转换。我们证明了经过端到端训练的神经编码调制可以透明地适配沃尔什-哈达玛收发器硬件,而无需重新设计算法。聚焦于短码长场景,我们训练了沃尔什-哈达玛域自编码器,并以标准神经基线和传统基线(包括5G Polar码)作为基准进行性能比较。我们量化了基带计算复杂度、信道信噪比与模拟转换器功耗之间的系统级能耗权衡。分析表明,所提出的沃尔什-哈达玛自编码器系统能在消耗相当或更低系统功耗的同时,将信噪比性能提升至与传统Polar码相差0.14dB以内。与最佳神经基线相比,在相同可靠性下,沃尔什-哈达玛自编码器平均能实现29%更高的能量效率(以比特/焦耳计)。这些发现表明,通过显式平衡计算复杂度、信噪比和模拟功耗,沃尔什-哈达玛域学习为实现高能效、高吞吐量的宽带通信提供了一条可行路径。

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