The polar receiver architecture is a receiver design that captures the envelope and phase information of the signal rather than its in-phase and quadrature components. Several studies have demonstrated the robustness of polar receivers to phase noise and other nonlinearities. Yet, the information-theoretic limits of polar receivers with finite-precision quantizers have not been investigated in the literature. The main contribution of this work is to identify the optimal signaling strategy for the additive white Gaussian noise (AWGN) channel with polar quantization at the output. More precisely, we show that the capacity-achieving modulation scheme has an amplitude phase shift keying (APSK) structure. Using this result, the capacity of the AWGN channel with polar quantization at the output is established by numerically optimizing the probability mass function of the amplitude. The capacity of the polar-quantized AWGN channel with $b_1$-bit phase quantizer and optimized single-bit magnitude quantizer is also presented. Our numerical findings suggest the existence of signal-to-noise ratio (SNR) thresholds, above which the number of amplitude levels of the optimal APSK scheme and their respective probabilities change abruptly. Moreover, the manner in which the capacity-achieving input evolves with increasing SNR depends on the number of phase quantization bits.


翻译:极地接收器结构是一个接收器设计,它捕捉信号的信封和阶段信息,而不是其相中和等离子组件。一些研究显示极地接收器对相中噪音和其他非线性结构的稳健性。然而,文献中尚未调查使用有限精度量度的极地接收器的信息理论极限。这项工作的主要贡献是在输出时为添加白高斯噪音(AWGN)频道确定最佳信号战略,在输出时使用极地四分制。更确切地说,我们显示,能力调整计划有一个振动阶段转换键结构。利用这一结果,在输出时,具有极地四分化的极地接收器的能力通过数字优化振动量的概率功能来确定。极地定量化的AWGN频道的能力是$b_1比级的振荡器,而优化的单位度二次振荡器则显示其信号到级比值比率(SNR)的变异度比率(SNR)的比值水平,在最高水平上决定着其最高水平的SB级进度水平。

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