Terahertz ultra-massive MIMO (THz UM-MIMO) is envisioned as one of the key enablers of 6G wireless networks, for which channel estimation is highly challenging. Traditional analytical estimation methods are no longer effective, as the enlarged array aperture and the small wavelength result in a mixture of far-field and near-field paths, constituting a hybrid-field channel. Deep learning (DL)-based methods, despite the competitive performance, generally lack theoretical guarantees and scale poorly with the size of the array. In this paper, we propose a general DL framework for THz UM-MIMO channel estimation, which leverages existing iterative channel estimators and is with provable guarantees. Each iteration is implemented by a fixed point network (FPN), consisting of a closed-form linear estimator and a DL-based non-linear estimator. The proposed method perfectly matches the THz UM-MIMO channel estimation due to several unique advantages. First, the complexity is low and adaptive. It enjoys provable linear convergence with a low per-iteration cost and monotonically increasing accuracy, which enables an adaptive accuracy-complexity tradeoff. Second, it is robust to practical distribution shifts and can directly generalize to a variety of heavily out-of-distribution scenarios with almost no performance loss, which is suitable for the complicated THz channel conditions. Theoretical analysis and extensive simulation results are provided to illustrate the advantages over the state-of-the-art methods in estimation accuracy, convergence rate, complexity, and robustness.


翻译:Terahertz 超大质量MIMO(THz UM-MIMO)是6G无线网络的关键推进器之一,其频道估计极具挑战性。传统的分析估算方法不再有效,因为扩大的阵列孔径和小波长导致远地和近地路径的混合,形成一个混合式通道。深层次学习(DL)方法,尽管有竞争性能,但一般缺乏理论保障,其规模与阵列的大小不相称。在本文中,我们建议为THZ UM-MIMO频道估算提供一个通用的DL框架,该框架将利用现有的迭代频道准确性估算器,并具有可辨别性保证。每种迭代方法都由一个固定点网络(FPN)实施,由封闭式线性线性估算器和基于DL的非线性估测器组成。拟议方法与THHUM-MIMO频道的估算完全吻合,具有一些独特的优势。首先,复杂性是低度和适应性。它享有可辨识的线性趋一致,且近似易辨测测测测测测得为精确度性交易成本的精确度的第二位交易的精确度,可以使整个交易的精确度的精确度,使得其适应性变现为可测算。

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