論文の概要: Physics-Informed Transformer for Multi-Band Channel Frequency Response Reconstruction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01944v1
• Date: Thu, 02 Apr 2026 12:06:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-03 14:21:10.766423
• Title: Physics-Informed Transformer for Multi-Band Channel Frequency Response Reconstruction
• Title（参考訳）: マルチバンドチャネル周波数応答再構成のための物理インフォーム変換器
• Authors: Anatolij Zubow, Joana Angjo, Sigrid Dimce, Falko Dressler,
• Abstract要約: 完全広帯域周波数応答を再構成する物理インフォームド複素変換器を提案する。 各サブバンドの干渉パターンは独立した2状態離散時間マルコフ連鎖としてモデル化される。 モデルは全速度範囲にわたって滑らかに低下し、他の全てのベースラインを一貫して上回っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.10905157982893
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wideband channel frequency response (CFR) estimation is challenging in multi-band wireless systems, especially when one or more sub-bands are temporarily blocked by co-channel interference. We present a physics-informed complex Transformer that reconstructs the full wideband CFR from such fragmented, partially observed spectrum snapshots. The interference pattern in each sub-band is modeled as an independent two-state discrete-time Markov chain, capturing realistic bursty occupancy behavior. Our model operates on the joint time-frequency grid of $T$ snapshots and $F$ frequency bins and uses a factored self-attention mechanism that separately attends along both axes, reducing the computational complexity to $O(TF^2 + FT^2)$. Complex-valued inputs and outputs are processed through a holomorphic linear layer that preserves phase relationships. Training uses a composite physics-informed loss combining spectral fidelity, power delay profile (PDP) reconstruction, channel impulse response (CIR) sparsity, and temporal smoothness. Mobility effects are incorporated through per-sample velocity randomization, enabling generalization across different mobility regimes. Evaluation against three classical baselines, namely, last-observation-carry-forward, zero-fill, and cubic-spline interpolation, shows that our approach achieves the highest PDP similarity with respect to the ground truth, reaching $ρ\geq 0.82$ compared to $ρ\geq 0.62$ for the best baseline at interference occupancy levels up to 50%. Furthermore, the model degrades smoothly across the full velocity range, consistently outperforming all other baselines.
• Abstract（参考訳）: 広帯域チャネル周波数応答(CFR)推定は、特に1つ以上のサブバンドがコチャネル干渉によって一時的にブロックされた場合、マルチバンド無線システムにおいて困難である。 このような断片化された部分的なスペクトルスナップショットから全広帯域CFRを再構成する物理インフォームド複合変換器を提案する。 各サブバンドの干渉パターンは、独立した2状態の離散時間マルコフ連鎖としてモデル化され、現実的なバースト占有挙動を捉えている。 我々のモデルは、T$スナップショットとF$周波数ビンの合同時間周波数グリッド上で動作し、両軸に沿って別々に参加する係数自己保持機構を使用し、計算複雑性を$O(TF^2 + FT^2)$に削減する。 複素数値入力と出力は、位相関係を保存する正則線型層を通して処理される。 トレーニングには、スペクトル忠実度、電力遅延プロファイル(PDP)再構成、チャネルインパルス応答(CIR)間隔、時間的滑らかさを組み合わせた複合物理学インフォームドロスを用いる。 モビリティ効果は、サンプルごとの速度ランダム化によって組み込まれ、様々なモビリティレギュレーションをまたがる一般化を可能にする。 3つの古典的ベースライン、すなわち、最終観測キャリアフォワード、ゼロフィル、立方体スプラインの補間に対する評価は、我々のアプローチが、干渉占有レベルにおいて最高のベースラインに対して最大50%まで$ρ\geq 0.82$に対して$ρ\geq 0.82$に達することを示している。 さらに、モデルは全速度範囲にわたってスムーズに低下し、他の全てのベースラインを一貫して上回っている。

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