Following the great success of Machine Learning (ML), especially Deep Neural Networks (DNNs), in many research domains in 2010s, several learning-based approaches were proposed for detection in large inverse linear problems, e.g., massive MIMO systems. The main motivation behind is that the complexity of Maximum A-Posteriori (MAP) detection grows exponentially with system dimensions. Instead of using DNNs, essentially being a black-box in its most basic form, we take a slightly different approach and introduce a probabilistic Continuous relaxation of disCrete variables to MAP detection. Enabling close approximation and continuous optimization, we derive an iterative detection algorithm: ConCrete MAP Detection (CMD). Furthermore, by extending CMD to the idea of deep unfolding, we allow for (online) optimization of a small number of parameters to different working points while limiting complexity. In contrast to recent DNN-based approaches, we select the optimization criterion and output of CMD based on information theory and are thus able to learn approximate probabilities of the individual optimal detector. This is crucial for soft decoding in today's communication systems. Numerical simulation results in MIMO systems reveal CMD to feature a promising performance complexity trade-off compared to SotA. Notably, we demonstrate CMD's soft outputs to be reliable for decoders.


翻译:继机器学习(ML),特别是深神经网络(DNN)在2010年代在许多研究领域取得巨大成功之后,提出了若干基于学习的方法,以探测大型反线性问题,例如大型MIMO系统,其主要动机是系统层面的A-Posterigi(MAP)检测复杂性成倍增长。使用DNN(基本上是一个最基本形式的黑箱),而不是采取略微不同的方法,对MAP检测的脱冷变量进行持续解密的概率性放松。促成近似和连续优化,我们产生了一种迭代检测算法:ConCrete MAP探测(CMD),此外,通过将CMD扩大到深度发展的理念,我们允许(在线)将少量参数优化到不同的工作点上,同时限制复杂性。与最近的DNNN方法相比,我们根据信息理论选择了CMD的最佳标准和产出,从而能够了解个人最佳探测器的近似概率。这对于软解算方法至关重要:C-MAP探测(C)探测(CMDM),这是软解码到S-MIS(MIS)变的S(S)模拟结果。

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