This paper proposes a deep learning approach to channel sensing and downlink hybrid beamforming for massive multiple-input multiple-output systems operating in the time division duplex mode and employing either single-carrier or multi-carrier transmission. The conventional precoding design involves estimating the high dimensional channel and designing the precoders based on such estimate. This two-step process is, however, not necessarily optimal. This paper shows that by training the analog sensing and designing the hybrid downlink precoders directly from the received pilots without the intermediate high-dimensional channel estimation, the overall system performance can be significantly improved. However, the direct approach that simultaneously designs the hybrid precoders is difficult to train and only works for a fixed number of users. In this paper, we develop a simplified semi-direct approach that enjoys most of the advantages of the direct design while eliminating its drawbacks. Specifically, the proposed approach learns the uplink sensing stage and downlink analog precoder using deep learning and designs the digital precoder based on an estimate of the low-dimensional equivalent channel. Numerical comparisons show that the proposed methodology requires significantly less training overhead than the conventional strategy and further demonstrate its generalizability to various different system settings.


翻译:本文提出了一种深层次的学习方法,用于为在时分双倍模式下运行的大型多输出多输出多输出产出系统输送遥感和下链接混合波束,同时使用单载器或多载器传输。常规的预编码设计涉及对高维信道进行估计,并根据这种估计设计预译器。但是,这一两步过程不一定是最佳的。本文表明,通过对未进行中间高维频道估计的被接收试点项目进行模拟遥感和直接设计混合下行链预译器,整个系统性能可以大大改进。然而,同时设计混合预译器的直接方法很难进行培训,而且只能为固定数目的用户工作。在本文件中,我们开发了一种简化的半直接方法,在消除其缺陷的同时,享有直接设计的大部分优势。具体地说,拟议的方法是利用深层次学习上链感阶段和下连接模拟前导线,并根据对低维等信道的估计设计数字预译器。Numerical比较表明,拟议的方法需要比常规战略设置要少得多得多的培训,并进一步展示其一般性。

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