The Tensor Multi-Linear Channel and Its Shannon Capacity
Notice bibliographique
Résumé
Tensors are multi-way arrays which can be used to model systems spanning many domains. This work proposes to use tensors for characterizing, analyzing, and designing multi-domain communication systems. Most modern day communication systems make use of coding and modulation across different domains such as space, frequency, time. Hence a unified mathematical framework characterizing such a multiple-domain system in an intuitive manner is well needed. In this paper, we present such a unified framework that characterizes a communication system with <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$N$ </tex-math></inline-formula> input domains, <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$M$ </tex-math></inline-formula> output domains and an <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$M+N$ </tex-math></inline-formula> domains multi-linear tensor channel. The proposed framework is generic where the physical interpretation of the domains is system specific. We illustrate a few examples from multi-antenna multi-carrier and multi-user systems that fit the proposed framework. Assuming a fixed tensor channel, we provide an information theoretic analysis by deriving its Shannon capacity and input power allocation under a variety of power constraints. In this paper we show how the tensor framework’s suitability to mathematically describe a family of power constraints can be used to design and analyze various multiple domain communication systems. The tensor based approach extends water-filling from a matrix setting to tensors, encapsulating the effects of multiple domains thereby allowing joint multi-domain precoding. We show that the capacity pre-log for a tensor channel increases exponentially in the number of domains, indicating the potential of tensor based multi-domain communication systems to provide the large information transmission rates envisaged for 5G and beyond systems. We also show the application of the tensor framework in characterizing the capacity and rate regions of multi-user MIMO channels. Both multiple access and interference channels are considered where the tensor based approach leads to a coordinated users transmission scheme. Such a scheme ensures higher achievable sum rates as compared to independent user transmissions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».