Published September 18, 2021 | Version v1
Publication Open

Mitigating the noisy solution impact of mixed Gibbs sampling detector in high-order modulation large-scale MIMO systems

Creators

  • 1. Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Paraná
  • 2. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará
  • 3. Universidade Estadual de Londrina

Description

Abstract A neighborhood-restricted mixed Gibbs sampling (MGS)-based approach is proposed for low-complexity high-order modulation large-scale multiple-input multiple-output (LS-MIMO) detection. The proposed LS-MIMO detector applies a neighborhood limitation (NL) on the noisy solution from the MGS at a distance d — thus, named d -simplified MGS ( d -sMGS) — in order to mitigate its impact, which can be harmful when a high-order modulation is considered. Numerical simulation results considering 64-QAM demonstrated that the proposed detection method can substantially improve the MGS algorithm convergence, whereas no extra computational complexity per iteration is required. The proposed d -sMGS-based detector suitable for high-order modulation LS-MIMO further exhibits improved performance × complexity tradeoff when the system loading is high, i.e., when $\frac {K}{N}\geq 0.75$ KN≥0.75 . Also, with increasing the number of dimensions, i.e., increasing number of antennas and/or modulation order, a smaller restriction of 2-sMGS was shown to be a more interesting choice than 1-sMGS.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة يُقترح نهج قائم على جيبس مختلط مقيد بالحي (MGS) للكشف عن التضمين منخفض التعقيد عالي الترتيب على نطاق واسع متعدد المدخلات متعدد المخرجات (LS - MIMO). يطبق كاشف LS - MIMO المقترح حدًا للحي (NL) على المحلول الصاخب من MGS على مسافة d — وبالتالي، يسمى d — MGS المبسط ( d - sMGS) — من أجل التخفيف من تأثيره، والذي يمكن أن يكون ضارًا عند النظر في تعديل عالي الترتيب. أظهرت نتائج المحاكاة العددية مع الأخذ في الاعتبار 64 - QAM أن طريقة الكشف المقترحة يمكن أن تحسن بشكل كبير من تقارب خوارزمية MGS، في حين لا يلزم وجود تعقيد حسابي إضافي لكل تكرار. يُظهر الكاشف المقترح القائم على d - sMGS المناسب لتعديل LS - MIMO عالي الترتيب أداءً محسنًا × مقايضة التعقيد عندما يكون تحميل النظام مرتفعًا، أي عندما يكون $\frac {K}{N}\geq 0.75 $ KN≥0.75. أيضًا، مع زيادة عدد الأبعاد، أي زيادة عدد الهوائيات و/أو أمر التعديل، تبين أن تقييدًا أصغر لـ 2 - SMGS هو خيار أكثر إثارة للاهتمام من 1 - SMGS.

Translated Description (French)

Résumé Une approche basée sur l'échantillonnage de Gibbs mixte (MGS)à restriction de voisinage est proposée pour la détection à grande échelle à entrées multiples et sorties multiples (LS-MIMO) à modulation d'ordre élevé et à faible complexité. Le détecteur LS-MIMO proposé applique une limitation de voisinage (NL) sur la solution bruyante à partir du MGS à une distance d — ainsi nommée MGS simplifiée en d ( d -sMGS) — afin d'atténuer son impact, qui peut être nocif lorsqu'une modulation d'ordre élevé est envisagée. Les résultats de simulation numérique prenant en compte 64-QAM ont démontré que la méthode de détection proposée peut améliorer considérablement la convergence de l'algorithme MGS, alors qu'aucune complexité de calcul supplémentaire par itération n'est nécessaire. Le détecteur à base de d -sMGS proposé adapté à la modulation d'ordre élevé LS-MIMO présente en outre une performance améliorée × compromis de complexité lorsque la charge du système est élevée, c'est-à-dire lorsque $ \frac {K}{N}\geq 0,75 $ KN≥0,75. En outre, avec l'augmentation du nombre de dimensions, c'est-à-dire l'augmentation du nombre d'antennes et/ou de l'ordre de modulation, une restriction plus petite de 2-sMGS s'est avérée être un choix plus intéressant que 1-sMGS.

Translated Description (Spanish)

Resumen Se propone un enfoque basado en el muestreo mixto de Gibbs restringido al vecindario (MGS) para la detección de baja complejidad y modulación de alto orden a gran escala de múltiples entradas y múltiples salidas (LS-MIMO). El detector LS-MIMO propuesto aplica una limitación de vecindad (NL) en la solución ruidosa de los MGS a una distancia d — por lo tanto, llamado d - MGS simplificados ( d -sMGS) — con el fin de mitigar su impacto, que puede ser perjudicial cuando se considera una modulación de alto orden. Los resultados de la simulación numérica considerando 64-QAM demostraron que el método de detección propuesto puede mejorar sustancialmente la convergencia del algoritmo MGS, mientras que no se requiere complejidad computacional adicional por iteración. El detector basado en d -sMGS propuesto adecuado para la modulación de alto orden LS-MIMO exhibe además un mejor rendimiento × complejidad cuando la carga del sistema es alta, es decir, cuando $\frac {K}{N}\geq 0.75 $ KN≥0.75. Además, con el aumento del número de dimensiones, es decir, el aumento del número de antenas y/o el orden de modulación, se demostró que una restricción más pequeña de 2-sMGS era una opción más interesante que 1-sMGS.

Files

s13634-021-00725-7.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:91e22c2b333968dbf50451e9dfc853b5
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التخفيف من تأثير المحلول الصاخب لكاشف العينات المختلط من جيبس في أنظمة التشكيل عالية الجودة على نطاق واسع MIMO
Translated title (French)
Atténuer l'impact bruyant de la solution du détecteur d'échantillonnage Gibbs mixte dans les systèmes MIMO à grande échelle à modulation d'ordre élevé
Translated title (Spanish)
Mitigar el impacto de la solución ruidosa del detector de muestreo mixto de Gibbs en sistemas mimo a gran escala de modulación de alto orden

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3200996602
DOI
10.1186/s13634-021-00725-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4205655149 (Other)
https://openalex.org/W2959145970 (Other)
https://openalex.org/W2795393339 (Other)
https://openalex.org/W2626393719 (Other)
https://openalex.org/W2366906938 (Other)
https://openalex.org/W2362774835 (Other)
https://openalex.org/W2349391998 (Other)
https://openalex.org/W2174745845 (Other)
https://openalex.org/W2074467390 (Other)
https://openalex.org/W2000775715 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1939444545
  • https://openalex.org/W2024518655
  • https://openalex.org/W2032869031
  • https://openalex.org/W2059784185
  • https://openalex.org/W2084304524
  • https://openalex.org/W2098268810
  • https://openalex.org/W2101870477
  • https://openalex.org/W2107201697
  • https://openalex.org/W2129583471
  • https://openalex.org/W2138293524
  • https://openalex.org/W2152545931
  • https://openalex.org/W2167816755
  • https://openalex.org/W2293713317
  • https://openalex.org/W2296440432
  • https://openalex.org/W2510822390
  • https://openalex.org/W2553584900
  • https://openalex.org/W2565839544
  • https://openalex.org/W2613084890
  • https://openalex.org/W2620855685
  • https://openalex.org/W2900442439
  • https://openalex.org/W3106282754
  • https://openalex.org/W3159913259