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Binary Subspace Chirps
arXiv - CS - Information Theory Pub Date : 2021-02-24 , DOI: arxiv-2102.12384 Tefjol Pllaha, Olav Tirkkonen, Robert Calderbank
arXiv - CS - Information Theory Pub Date : 2021-02-24 , DOI: arxiv-2102.12384 Tefjol Pllaha, Olav Tirkkonen, Robert Calderbank
We describe in details the interplay between binary symplectic geometry and
quantum computation, with the ultimate goal of constructing highly structured
codebooks. The Binary Chirps (BCs) are Complex Grassmannian Lines in $N = 2^m$
dimensions used in deterministic compressed sensing and random/unsourced
multiple access in wireless networks. Their entries are fourth roots of unity
and can be described in terms of second order Reed-Muller codes. The Binary
Subspace Chirps (BSSCs) are a unique collection of BCs of $\textit{ranks}$
ranging from $r=0$ to $r = m$, embedded in $N$ dimensions according to an
on-off pattern determined by a rank $r$ binary subspace. This yields a codebook
that is asymptotically 2.38 times larger than the codebook of BCs, has the same
minimum chordal distance as the codebook of BCs, and the alphabet is minimally
extended from $\{\pm 1,\pm i\}$ to $\{\pm 1,\pm i, 0\}$. Equivalently, we show
that BSSCs are stabilizer states, and we characterize them as columns of a
well-controlled collection of Clifford matrices. By construction, the BSSCs
inherit all the properties of BCs, which in turn makes them good candidates for
a variety of applications. For applications in wireless communication, we use
the rich algebraic structure of BSSCs to construct a low complexity decoding
algorithm that is reliable against Gaussian noise. In simulations, BSSCs
exhibit an error probability comparable or slightly lower than BCs, both for
single-user and multi-user transmissions.
中文翻译:
二进制子空间Chi
我们详细描述了二进制辛几何和量子计算之间的相互作用,最终目的是构建高度结构化的代码本。二进制线性调频(BCs)是维度为N = 2 ^ m $的复草曼线,用于确定性压缩感知和无线网络中的随机/无源多址访问。它们的输入是统一的第四根,可以用二阶里德-穆勒码来描述。Binary Subspace Chirps(BSSCs)是$ \ textit {ranks $}的BC的唯一集合,范围从$ r = 0 $到$ r = m $,并根据由-n决定的开关模式嵌入到$ N $维度中。等级$ r $二进制子空间。这样产生的码本渐近是BCs码本的2.38倍,并具有与BCs码本相同的最小弦长,并且字母从$ \ {\ pm 1,\ pm i \} $最小扩展到$ \ {\ pm 1,\ pm i,0 \} $。等效地,我们表明BSSC是稳定器状态,并将它们表征为Clifford矩阵的一个受控良好集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们将它们描述为控制良好的Clifford矩阵集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们将它们描述为控制良好的Clifford矩阵集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们使用BSSC的丰富代数结构来构建可抵抗高斯噪声的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们使用BSSC的丰富代数结构来构建可抵抗高斯噪声的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。
更新日期:2021-02-25
中文翻译:
二进制子空间Chi
我们详细描述了二进制辛几何和量子计算之间的相互作用,最终目的是构建高度结构化的代码本。二进制线性调频(BCs)是维度为N = 2 ^ m $的复草曼线,用于确定性压缩感知和无线网络中的随机/无源多址访问。它们的输入是统一的第四根,可以用二阶里德-穆勒码来描述。Binary Subspace Chirps(BSSCs)是$ \ textit {ranks $}的BC的唯一集合,范围从$ r = 0 $到$ r = m $,并根据由-n决定的开关模式嵌入到$ N $维度中。等级$ r $二进制子空间。这样产生的码本渐近是BCs码本的2.38倍,并具有与BCs码本相同的最小弦长,并且字母从$ \ {\ pm 1,\ pm i \} $最小扩展到$ \ {\ pm 1,\ pm i,0 \} $。等效地,我们表明BSSC是稳定器状态,并将它们表征为Clifford矩阵的一个受控良好集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们将它们描述为控制良好的Clifford矩阵集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们将它们描述为控制良好的Clifford矩阵集合的列。通过构造,BSSC继承了BC的所有属性,从而使它们成为各种应用程序的理想候选者。对于无线通信中的应用,我们使用BSSC的丰富代数结构来构建对高斯噪声可靠的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们使用BSSC的丰富代数结构来构建可抵抗高斯噪声的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。我们使用BSSC的丰富代数结构来构建可抵抗高斯噪声的低复杂度解码算法。在仿真中,对于单用户和多用户传输,BSSC的错误概率均与BC相当或略低。