基于聚类与稀疏字典学习的近似消息传递

基于传统字典学习的近似消息传递(approximate message passing, AMP)算法对训练样本数量的需求较高,且运算成本较高。本文引入双稀疏模型,构建基于稀疏字典学习的AMP框架,降低迭代过程中字典学习对训练样本数量的需求,提高压缩感知图像重建的质量与效率。进一步,提出基于聚类与稀疏字典学习的AMP算法,在迭代过程中依据图像块特征进行分类,并为各类图像块分别学习稀疏字典,实现自适应去噪。与基于传统字典学习的AMP算法相比,基于聚类与稀疏字典学习的AMP算法能够将重建图像的峰值信噪比提高0.20～1.75 dB,并且能够将运算效率平均提高89%。     

跳频通信中基于消息传递的迭代检测译码算法

针对LDPC编码、多进制相移键控(M-PSK)调制的跳频通信信号受随机相位偏转影响的问题,提出一种基于消息传递的迭代检测译码算法。该算法在相位检测模块和译码器之间传递消息并反复迭代;通过相位离散化方法解决消息计算中的积分难题。仿真结果表明,提出的算法可以有效降低随机相位偏转的影响,取得了很好的误比特率性能。     

混合并行计算在海洋水龄谱模拟中的应用研究

在海洋水龄谱数值模拟过程中应用并行计算技术可以显著提高运算效率。将适用于分布式存储环境的消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(Open Multi-Processing,OpenMP)两种并行计算技术相结合,提出了一种适用于海洋水龄谱数值模拟的混合并行计算模型。对比了其与传统的纯MPI方式在多核心(Chip Muti-processors)集群上的运算效率,并在此基础上研究了混合模型的系统资源利用情况以进一步了解其扩展能力。实验结果表明,MPI+OpenMP混合并行水龄谱模型具有更高的运算效率,同时系统资源消耗明显低于纯MPI方式。     

基于DTMB标准的新型LDPC译码器实现

针对中国数字电视地面广播标准(DTMB),提出一种新的半并行结构的LDPC译码器.该译码器采用分层消息传递机制,与传统的泛洪传递机制相比,减少了迭代次数,提高了译码器吞吐率;同时,通过切割子矩阵的方法,进一步提高译码器的串行度,降低了译码器硬件资源的占用.最后,译码器采用了一种基于桶形移位器的交叉网络来传递数据,不仅降低了连线复杂度,而且在不改变硬件结构的情况下,可以同时支持DTMB系统三种码率的LDPC译码.     

多处理机的结构特征及通讯机制

综述不同结构的多处理机的各自特点及其通讯机制的实现.     

卫星通信中的一种改进LDPC译码算法

在采用LDPC编码的再生转发卫星通信中,取消星上编译码可降低转发器的负载,但地面接收终端的标准MP算法难以精确估计比特后验概率,从而影响LDPC译码器的性能。本文研究地面接收终端精确估计比特后验概率的算法。首先建立再生转发卫星通信模型,分析并给出比特后验概率估计问题产生的原因,然后采用概率论的方法进行理论推导,给出精确估计比特后验概率的算法。Matlab仿真结果表明,在上下行链路载噪比相等、误比特率为10-5时,改进算法可获得0.7 dB的增益。在星上无编译码的再生转发卫星通信中,改进算法可用来提高地面接收机的译码性能。     

自适应广义酉变换近似消息传递算法

信号/参数经过线性变换,再经过逐位非线性变换得到测量值的过程可以抽象为广义线性模型。广义近似消息传递算法是处理广义线性模型的一种Bayes方法,通过引入信号的稀疏先验分布,利用似然函数和先验分布得到后验均值和后验方差。然而,当测量矩阵的元素不服从次Gauss分布时,广义近似消息传递算法性能会急剧恶化。通过奇异值分解,广义酉变换近似消息传递算法消除了测量矩阵的相关性,在包括相关测量矩阵的各类测量矩阵中表现出更强的鲁棒性。然而,经过足够多次迭代后,广义酉变换近似消息传递算法的信号重构误差在平衡点附近振荡;且随着测量矩阵相关性的增加,广义酉变换近似消息传递算法性能开始恶化。为了进一步提高广义酉变换近似消息传递算法的稳健性、改善算法准确性,该文提出自适应广义酉变换近似消息传递算法。该算法通过构造目标函数并自适应选择合适的步长,使得广义酉变换近似消息传递算法能够收敛到平衡点,从而获得更好的性能。大量的数值仿真实验结果验证了自适应广义酉变换近似消息传递算法的有效性。     

消息传递网络中的消息传递机制和路由算法

消息传递网络应用十分广泛,小到超大规模集成（VLSI）内部总线,大到计算机广域网.对其中一种消息传递网络——3D环型立方体结构中消息传递机制以及路由算法进行了深入研究,提出了无死锁和无活锁的确定性路由与自适应路由相结合的路由算法,考察了虚拟直通（cut-through）和存储转发（store-and-forward）两种消息传递机制下的性能表现.通过在3D环型立方体网络上的模拟运算,验证了所提出的算法在传输延时、吞吐率等方面的性能提高;也验证了不同的消息传递机制对网络传输效率的影响.     

基于伪码捕获的迭代消息传递算法FPGA设计

为了充分发挥伪码捕获的迭代消息传递算法快速捕获的特点,根据迭代消息传递捕获算法的流程,提出了其在FPGA上的实现方案,给出了用于迭代计算的RAM块组织结构、迭代方式和迭代后的数据分析方法.通过海上实测数据验证表明,实际捕获时间小于2s,能够快速捕获无线电导航系统中的天波干扰信号,证明了该算法的有效性和实用性.     

基于非参数方法的频率密度分布计算及其并行优化

跳频序列预测是信息对抗的关键问题之一。基于跳频序列具有的伪随机特性和数据之间连续分布的相似性,采用非参数密度估计方法计算并预测出频率的大概率分布区间,进而用于引导通信的梳状灵巧干扰。针对实际应用对实时性的要求,在多结点多核平台上实现了基于消息传递机制的可扩展计算。测试表明,并行程序计算结果正确,并且具有较好的可扩展性。