This paper investigates the optimal signal detection problem with a particular interest in large-scale multiple-input multiple-output (MIMO) systems. The problem is NP-hard and can be solved optimally by searching the shortest path on the decision tree. Unfortunately, the existing optimal search algorithms often involve prohibitively high complexities, which indicates that they are infeasible in large-scale MIMO systems. To address this issue, we propose a general heuristic search algorithm, namely, hyperaccelerated tree search (HATS) algorithm. The proposed algorithm employs a deep neural network (DNN) to estimate the optimal heuristic, and then use the estimated heuristic to speed up the underlying memory-bounded search algorithm. This idea is inspired by the fact that the underlying heuristic search algorithm reaches the optimal efficiency with the optimal heuristic function. Simulation results show that the proposed algorithm reaches almost the optimal bit error rate (BER) performance in large-scale systems, while the memory size can be bounded. In the meanwhile, it visits nearly the fewest tree nodes. This indicates that the proposed algorithm reaches almost the optimal efficiency in practical scenarios, and thereby it is applicable for large-scale systems. Besides, the code for this paper is available at https://github.com/skypitcher/hats.


翻译:本文以对大型多投入多输出系统(MIMO)的特殊兴趣调查了最佳信号检测问题。 问题在于NP- 硬性, 并且可以通过搜索决策树上最短的路径来最佳解决。 不幸的是, 现有的最佳搜索算法往往涉及令人望而却步的复杂程度, 这表明在大型MIMO系统中这些算法是行不通的。 为了解决这一问题, 我们建议了一种普遍的超速树类搜索算法, 即超速树类搜索算法。 提议的算法使用一个深神经网络来估计最佳的树脂质, 然后使用估计的重力来加速基本的内存搜索算法。 这个想法受到以下事实的启发: 基本的超光学搜索算法在大型MIIMO系统中达到最佳效率。 模拟结果表明, 拟议的算法几乎达到了大型系统中最理想的点误差率( BER), 而记忆量则可以受约束。 与此同时, 它访问了近乎少数的树节点。 这说明拟议的算法在实际假设法中几乎达到了最佳的效率 。

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