This paper is concerned with the computation of the capacity region of a continuous, Gaussian vector broadcast channel (BC) with covariance matrix constraints. Since the decision variables of the corresponding optimization problem are Gaussian distributed, they can be characterized by a finite number of parameters. Consequently, we develop new Blahut-Arimoto (BA)-type algorithms that can compute the capacity without discretizing the channel. First, by exploiting projection and an approximation of the Lagrange multiplier, which are introduced to handle certain positive semidefinite constraints in the optimization formulation, we develop the Gaussian BA algorithm with projection (GBA-P). Then, we demonstrate that one of the subproblems arising from the alternating updates admits a closed-form solution. Based on this result, we propose the Gaussian BA algorithm with alternating updates (GBA-A) and establish its convergence guarantee. Furthermore, we extend the GBA-P algorithm to compute the capacity region of the Gaussian vector BC with both private and common messages. All the proposed algorithms are parameter-free. Lastly, we present numerical results to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithms.


翻译:本文研究具有协方差矩阵约束的连续高斯向量广播信道容量区域的计算问题。由于对应优化问题的决策变量服从高斯分布,它们可通过有限数量的参数进行表征。因此,我们开发了新型Blahut-Arimoto类算法,无需对信道进行离散化即可计算容量。首先,通过利用为处理优化公式中特定半正定约束而引入的投影技术与拉格朗日乘子近似,我们提出了带投影的高斯BA算法。随后,我们证明交替更新过程中产生的子问题存在闭式解。基于此结果,我们提出带交替更新的高斯BA算法并建立其收敛性保证。进一步地,我们将GBA-P算法扩展至同时包含私有消息与公共消息的高斯向量广播信道容量区域计算。所有提出的算法均无需参数调优。最后,我们通过数值实验验证所提算法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学和计算机科学之中,算法(Algorithm)为一个计算的具体步骤,常用于计算、数据处理和自动推理。精确而言,算法是一个表示为有限长列表的有效方法。算法应包含清晰定义的指令用于计算函数。 来自维基百科: 算法
144页ppt《扩散模型》,Google DeepMind Sander Dieleman
专知会员服务
48+阅读 · 11月21日
【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
23+阅读 · 2023年5月10日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年6月20日
MonoGRNet:单目3D目标检测的通用框架(TPAMI2021)
专知会员服务
18+阅读 · 2021年5月3日
误差反向传播——CNN
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2018年7月12日
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
误差反向传播——CNN
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2018年7月12日
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员