Multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM), a fundamental transmission scheme, promises high throughput and robustness against multipath fading. However, these benefits rely on the efficient detection strategy at the receiver and come at the expense of the extra bandwidth consumed by the cyclic prefix (CP). We use the iterative orthogonal approximate message passing (OAMP) algorithm in this paper as the prototype of the detector because of its remarkable potential for interference suppression. However, OAMP is computationally expensive for the matrix inversion per iteration. We replace the matrix inversion with the conjugate gradient (CG) method to reduce the complexity of OAMP. We further unfold the CG-based OAMP algorithm into a network and tune the critical parameters through deep learning (DL) to enhance detection performance. Simulation results and complexity analysis show that the proposed scheme has significant gain over other iterative detection methods and exhibits comparable performance to the state-of-the-art DL-based detector at a reduced computational cost. Furthermore, we design a highly efficient CP-free MIMO-OFDM receiver architecture to remove the CP overhead. This architecture first eliminates the intersymbol interference by buffering the previously recovered data and then detects the signal using the proposed detector. Numerical experiments demonstrate that the designed receiver offers a higher spectral efficiency than traditional receivers. Finally, over-the-air tests verify the effectiveness and robustness of the proposed scheme in realistic environments.


翻译:然而,这些好处依赖于接收器的有效检测策略,而以循环前缀(CP)所消耗的额外带宽为代价。我们使用本文中的迭代正数近似电文传递(OAMP)算法作为探测器的原型,原因是它具有显著的干扰抑制潜力。然而,OAMP对于循环转换中的矩阵计算成本很高。我们用共振梯度梯度梯度(CG)取代矩阵变换,以降低OAMP的复杂程度。我们进一步将基于CG的OAMP算法发展成一个网络,并通过深度学习(DL)调整关键参数,以提高检测性能。模拟结果和复杂分析表明,拟议的方案比其他的迭代检测方法大有收益,并显示在降低计算成本的情况下与基于DL的状态测算仪可比。此外,我们设计了一种基于CMCP的高度高效的缓冲性变换换矩阵,然后用高效率测算器来消除了当时的中分辨率测算器。我们设计了这个高效率的CAMP测算器,然后又用高效率的测算器测试模型来消除了当时的中分辨率测算器。

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