Moderna kommunikationsmottagare arkitekturer kretsar kring digital signalbehandling (DSP), med huvuddelen av mottagaren bearbetning utförs på digitala signaler som erhållits efter analog-till-digital omvandling (ADC). I denna uppsats utforskar vi Shannon-teoretiska prestandagränser när ADC-precisionen drastiskt minskas, från typiska värden på 8-12 bitar som används i nuvarande kommunikationstransceiver, till 1-3 bitar. Målet är att få insikt om huruvida DSP-centrerade transceiverarkitekturer är genomförbara när kommunikationsbandbredder skalas upp, med insikt om att högprecisions-ADC vid hög samplingshastighet antingen är otillgängligt, eller alltför kostsamt eller strömhungrig. Speciellt utvärderar vi de kommunikationsgränser som införts av lågprecision ADC för den idealiska verkliga diskret-tid Additive White Gaussian Noise (AWGN) kanal, under en genomsnittlig effektbegränsning på inmatningen. För en ADC med K-quantization bins (dvs. en precision av log 2 K bits), visar vi att Shannon kapacitet kan uppnås genom en diskret ingångsfördelning med högst K + 1 masspunkter. För 2-bin (1-bitars) symmetrisk ADC dras detta resultat åt för att visa att binär antipodal signalering är optimal för alla signal-till-brusförhållande (SNR). För multi-bit ADC beräknas kapaciteten numeriskt, och de erhållna resultaten används för att göra följande uppmuntrande observationer om systemdesign med låg precision ADC: a) även vid måttligt hög SNR på upp till 20 dB, 2-3 bitars kvantisering resulterar i endast 10-20 % minskning av spektral effektivitet, vilket är godtagbart för stora kommunikationsbandbredder, b) standard utrustningrobable pulsamplitud modulering med ADC-trösklar som är inställd för att genomföra maximal sannolikhet svåra beslut är asymptotiskt optimal vid hög SNR, och fungerar bra på låg till måttlig SNR också.
I REF ansåg författarna samma systemmodell men med en genomsnittlig effektbegränsning och de visade att kapaciteten är uppnåelig genom en diskret inmatning med högst N + 1 icke-noll sannolikhetsvikt.
Transceiver Design with Low-Precision Analog-to-Digital Conversion : An Information-Theoretic Perspective
{'venue': 'ArXiv', 'journal': 'ArXiv', 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Computer Science']}