A deep autoencoder (DAE)-based end-to-end communication over the two-user Z-interference channel (ZIC) with finite-alphabet inputs is designed in this paper. The design is for imperfect channel state information (CSI) where both estimation and quantization errors exist. The proposed structure jointly optimizes the encoders and decoders to generate interferenceaware constellations that adapt their shape to the interference intensity in order to minimize the bit error rate. A normalization layer is designed to guarantee an average power constraint in the DAE while allowing the architecture to generate constellations with nonuniform shapes. This brings further shaping gain compared to standard uniform constellations such as quadrature amplitude modulation. The performance of the DAE-ZIC is compared with two conventional methods, i.e., standard and rotated constellations. The proposed structure significantly enhances the performance of the ZIC. Simulation results confirm bit error rate reduction in all interference regimes (weak, moderate, and strong). At a signal-to-noise ratio of 20dB, the improvements reach about two orders of magnitude when only quantization error exists, indicating that the DAE-ZIC is highly robust to the interference compared to the conventional methods.


翻译:本文设计了一种基于深度自编码器的端到端通信方案,应用于有限字母表输入的双用户Z干扰信道。该方案针对不完美信道状态信息(同时存在估计误差和量化误差)进行设计。所提出的结构联合优化编码器与解码器,生成能够根据干扰强度自适应调整形状的干扰感知星座,以最小化误码率。特别设计的归一化层在保证深度自编码器满足平均功率约束的同时,允许架构生成非均匀形状的星座。相较于标准均匀星座(如正交幅度调制),这能带来进一步的成形增益。将深度自编码器-Z干扰信道方案与两种传统方法(标准星座与旋转星座)进行性能对比。所提结构显著提升了Z干扰信道的性能。仿真结果表明,在所有干扰区间(弱干扰、中等干扰、强干扰)内误码率均得到降低。在信噪比为20dB且仅存在量化误差时,性能提升达到约两个数量级,表明深度自编码器-Z干扰信道相比传统方法对干扰具有高度鲁棒性。

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