LDPC码概述及若干理论和应用问题

低密度奇偶校验码（LDPC码）被普遍认为是当今最先进的一种纠错码（信道编码）。LDPC码，图模型，迭代译码的研究热潮已在全球流行有10年以上。这篇论文高度概括的简述了LDPC码的背景和基本知识，从一些独特的视角并联系多个领域提出一些对LDPC码相关知识的理解方法和见解主张，总结了LDPC码当今最新的研究进展。从理论和应用两方面提出作者认为非常有意义的研究问题。     

一种改进的QC-LDPC码码型构造

低密度奇偶校验码（LDPCcodes）码是一种性能接近香浓限得线性分组码,而准循环低密度奇偶校验码（QC—LDPCcodes）是LDPC码的一个重要子类。本文中,我们提出了一种基于QC—LDPC码的改进码型,仿真结果表明在中长帧长时改进码型的性能要优于QC—LDPC码,且由于其该码的特殊结构,该码较之与QC—LDPC码更易于编码器实现。     

快速构建量子稳定子码的最小网格图

量子网格图顶点集的大小影响译码算法的效率,减少网格图的顶点数可以提高译码算法的效率.本文基于标准化的稳定子群校验矩阵,给出了构造面向网格图的稳定子群生成元的方法,据此可以构造顶点集最小的量子网格图.此外,本文通过分析差错算子与稳定子群生成元各个量子位的对易关系对两算子之间对易关系的影响,给出了一种快速生成量子稳定子码网格图的方法.现有构造方法对各顶点集分别独立计算,没有利用已有的计算结果,所以运算量大,这限制了译码的规模和速度.本文方法是在已有顶点集的基础上,利用迭代法构造新顶点集,该方法计算复杂性更小、算法效率更高,从而能适应规模更大和对时间要求更高的应用.     

序列递推关系与一类代数几何码的有效译码——Ⅱ.一个达到Feng Rao界的有效译码算法

对于一类代数几何码 ,在其错误向量的伴随式序列上引进了一种递推关系 .运用广义Berlekamp Massey算法 ,结合大数表决方案 ,给出了一类代数几何码的一个达到Feng Rao界的有效译码算法 ,这个算法的复杂度为O(γo1n2 ) .对于不同的代数曲线 ,可通过适当选取基函数来降低算法的复杂度     

MIMO系统中基于置信度传播的多用户检测算法

MIMO (mltiple-input, mltiple-output) 系统中不同发送天线发射的信号在接收天线上叠加, 形成相互干扰, 可以采用多用户检测算法进行解调以提高系统性能. 因此提出将LDPC码解码理论中的置信度传播(belief propagation)思想引入MIMO系统的解调技术, 从而得到了一种新的基于置信度传播的多用户检测算法. 新算法的复杂度只与发送/接收天线数目的平方成正比. 仿真结果表明, 新算法在低信噪比条件下误比特率性能优于传统的线性MMSE多用户检测器, 但在高信噪比条件下则存在误比特率的“地板效应”, 因此比较适合于采用信道编码的系统. 虽然该算法是基于MIMO系统地推导而来的, 但显然它也可以被推广应用到一般的CDMA系统中去.     

基于合并网格路径构造的超正交空时网格码

研究了超正交空时网格码和超准正交空时网格码的网格图特性,提出了一种基于合并网格传输路径的超正交空时网格编码方法.新方法研究了2×2正交空时分组码和4×4准正交空时分组码之间的结构关系,并利用2-TCM编码器构造出可用于4发射天线条件下的满速率、超正交空时网格码;并将2×2正交空时分组码矩阵结合星座图旋转的方法,使得新方法在获得高的编码增益同时,获得满分集增益.实验结果表明,在相同的条件下,新方法获得的编码增益比现有的基于4发射天线的超准正交空时分组编码方法提高2dB以上.     

用于多天线通信系统的自适应波束形成与空时块码相结合方案

针对多天线通信系统,提出了一种将自适应波束形成(ABF)与空时块码(STBC)相结合的下行链路发射方案.首先基于STBC所产生的等效加权加性Gauss白噪声(AWGN)信道模型,求得接收平均信噪比(SNR)最大化条件下的发射端自适应波束形成权矢量.接着以常用的3大类调制方式下的误符号率(SER)上界为准则,设计出各个波束间的最优功率分配算法.该发射方案实际上是对应于信道自相关矩阵的特征波束形成,同时结合空时编码以获得分集增益,从而提高无线通信下行链路的性能.此外,基于矩生成函数(MGF)和Gauss-Chebyshev积分,还提出了一种简单而精确的数值计算方法,用来分析采用新方案的通信系统在常用调制方式下的性能.最后计算机仿真结果验证了新方案的性能优于常用的空时块码和现有相关文献上介绍的方法.     

基于卷积编码的SOC测试响应压缩研究

提出一种单输出压缩方法. 首先提出了码率为n/（n-1）、距离为3的卷积码的设计规则, 利用这些规则可得到卷积码的校验矩阵, 该校验矩阵的实现电路即是能够提供单输出压缩的响应压缩电路. 所设计的压缩电路可避免2个和任意奇数个错误位的混淆、避免一个未知位（X位）对特征的掩盖. 利用概率论分析了未知位掩盖效应. 如果未知位分布具有聚簇特征, 那么提出的多重量校验矩阵设计算法能够大大降低未知位的掩盖效应. 最后用一些实验数据验证了所提出的压缩电路能够提供较强的未知位容忍能力和非常低的错误位混淆率.     

阵列误差有源校正算法及其改进

阵列互耦、幅相误差以及阵元位置误差的综合影响会严重影响MU-SIC算法的测向性能.为此,本文主要研究了由这3种误差引起的阵列误差校正问题.该文在已有的阵列误差校正算法(算法1)的基础上,给出了一种基于互耦矩阵稀疏性的阵列误差校正算法(算法2)和一种利用互耦矩阵特殊结构的阵列误差校正算法(算法3).虽然3种算法具有相同的计算模式和理论框架,但后2种算法因利用了互耦矩阵的更多性质,从而提高了参数估计精度,而对于均匀线阵和均匀圆阵而言,算法3的优势更加明显.另一方面,文中还将上述3种算法推广应用于校正源方位存在偏差的情况,它们在校正阵列误差的同时,还可以补偿校正源的方位偏差.最后,分别在校正源方位无偏差和有偏差这两种情况下,通过仿真实验分析和比较了3种校正算法的参数估计性能.大量仿真实验表明,若能尽可能多地利用互耦矩阵的特殊性质,将十分有利于提高阵列误差的校正精度.     

二进制序列非周期相关函数的新下界

为了减少或消除码分多址(CDMA)系统的多址干扰, 需要设计一组具有优良自相关函数(ACF)和互相关函数(CCF)的扩频序列. 一般而言, 很难夸大扩频序列对于CDMA系统的重要性, 因为其系统性能界取决于所用扩频序列的类型、长度和码片速率, 不同的扩频序列对应于不同的系统性能界. 建立了二进制扩频序列集的最大非周期自相关边峰值和最大非周期互相关值关于序列长度和序列数目的新下界, 这些下界比已知的Sarwate界、Welch界和Levenshtein界更紧.     

角模块序列布图表示及基于角模块序列表示的边界约束布图规划算法

布图规划是VLSI布图设计中的关键环节, 通常采用随机优化算法, 而布图结构的编码表示(或称布图表示)是基于随机优化方法的布局算法的关键. 提出一种新的布图表示-角模块序列(CBL), 并从理论上证明它具有O(n)的布局评估算法计算复杂性和较小的解空间. 在布图设计中, 部分模块的位置需要满足一定的约束条件, 边界约束就是其中常见的一种. 通过边界约束可以将特定模块的位置限制在指定的边界上, 从而有利于模块与I/O端口的互连. 基于角模块表示, 推导出满足边界约束布局的充分必要条件, 并结合模拟退火过程, 通过修正中间解使受约束模块满足约束条件, 从而实现了基于CBL模型的边界约束布图规划算法. 将代价函数惩罚方法和启发式方法相结合, 设计了边界约束的惩罚项, 能够合理准确地衡量约束满足的情况, 从而有效地控制模拟退火的进度, 以保证最终布局满足所有约束. 对MCNC的标准例子的测试结果表明算法是十分有效的.     

基于广义能量函数的快速自适应主分量提取

通过引入一个任意对角矩阵, 提出了一种广义能量函数(GEF)来优化一个两层线性神经网络的连接权矢量, 推导出一种递归最小二乘(RLS)算法, 不需要设计非对称电路, 即能并行提取一个输入协方差矩阵的多个主分量. 分析了算法在平衡点的局部稳定性能. 实验结果表明该算法具有收敛快、稳健性好等优点.     

SOI光波导器件和集成光开关矩阵的研究进展

SOI(Silicon-on-insulator, 绝缘衬底上的硅)是一种折射率差大、波导传输损耗小的新型材料, SOI基光电子器件具有与微电子工艺兼容、能够实现OEIC单片集成等优点, 近年来受到越来越多的重视. 文中重点研究了SOI波导器件的新进展, 采用高效数值模拟方法研究得出了精确的SOI矩形和梯形大截面脊形波导的单模条件, 设计和制作了单模脊形光波导、多模干涉耦合器(MMI)、可变光衰减器(VOA)、马赫-曾德尔干涉型2×2热光波导光开关, 在此基础上首次研制出4×4和8×8 SOI平面集成波导光开关矩阵.     

多输入多输出系统中基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener降秩联合检测算法

针对传统均衡算法复杂度高、收敛速度慢的问题,提出了一种基于长方阻塞矩阵的多级Wiener降秩联合检测算法,其中的多级Wiener滤波器通过相关相减结构来实现,即酉多级Wiener滤波器.该算法选取酉多级Wiener滤波器阻塞矩阵中的一个长方子阵作为阻塞矩阵,使得酉多级Wiener滤波器前向递推分解中接收信号向量的维数逐级降低,从而在降低了均衡的迭代复杂度的同时,加快了算法的收敛速度.理论分析和仿真结果表明,基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener联合检测算法具有复杂度低、收敛速度快的优点.在具有4根发射天线、8根接收天线,并且采用BPSK调制的V-BLAST(vertical Bell labs layered space-time)系统中,采用本算法仅用基于酉多级Wiener滤波的均衡算法一半的计算复杂度在高信噪比处即可达到与其相同的误码性能.     

基于自适应尺度的遥感影像渐进配准

图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.     

一种基于编码的双距离树高维索引

提出一种基于编码的双距离树（EDD-tree）高维索引结构.对于高维空间中的数据点,首先通过k平均聚类算法将其聚成若干类,然后分别计算每个点对应的始点和质心距离,并对其进行编码得到对应的统一化索引键值,最后用基于分片的B＋树建立索引.这样,高维空间的查询就转变成对一维空间的检索.实验证明该方法能更有效地缩小搜索空间,减少距离计算的代价.理论分析和实验都表明,EDD-tree索引在查询效率方面要明显优于其他的索引方法,尤其适合海量高维数据的查询.     

基于Polar码的纠错延后量子协商协议

提出了一种基于纠错(EC)延后的量子密钥分发协商协议.该协议不直接对密钥进行EC,而是将EC延后到信息交换后进行.这种量子密钥分发协商协议具有两个优点:1)EC延后可使量子密钥分发网络中不直接相连的两个节点通过共同的可信节点共享密钥串;2)EC延后可简化整个协商过程,只通过简单的信道编码就能完成EC,还能同时纠正通信过程中产生的误码和信息本身存在的误码.本文理论上分析了所提协议的密钥利用率;并以误比特率为标准,结合Polar信道编码,通过数值仿真说明所提协议的可靠性与安全性,并与等同条件下应用低密度奇偶校验码(LDPC码)的量子密钥分发协商协议进行比较,结果表明基于Polar码的协商协议可获得更加完善的性能.     

基于自然梯度的递归最小二乘盲信号分离

研究在线盲信号分离问题. 先提出一种递归最小二乘(RLS)白化算法, 然后与一种基于自然梯度的RLS信号分离算法相结合, 并经合理近似, 得到一种新的RLS盲信号分离算法, 它不需要对观测数据进行白化预处理. RLS白化算法和RLS信号分离 算法的平衡点分析表明, 这两种算法具有所期望的收敛性. 理论证明了提出的RLS盲信号分离算法具有等变化性和分离矩阵的非奇异性这两个关键性能. 仿真实验验证了新算法的有效性.     

基于改进随机子空间法和稳定图技术的电力系统低频机电振荡特征识别

基于由WAMS量测得到的类噪声信号来识别系统的低频机电振荡模式及其对应模态在电力系统分析和控制中具有很好的应用前景.本文以随机子空间方法为基础,引入参考通道技术,在不影响识别准确度的情况下极大地提升了计算效率,形成了一种改进的随机子空间方法,能够方便快速地得到系统的模式及其对应模态.本文还引入稳定图的思路,通过设计了巧妙的稳定图自动识别算法,快速有效地辨别了系统的真伪模式.在IEEE-118节点测试系统上进行的算例分析表明本文提出的方法具有较高的识别准确性和计算效率,能够满足在线应用的需要.     

2DPCA及2DLDA相关研究综述

二维主分量分析(2DPCA)是近年来得到广泛重视快速的抽取特征算法,二维线性鉴别分析(2DLDA)是Fisher线性鉴别分析在矩阵模式下的推广,这两种算法在图像识别领域有重要的应用.本文对近年来国内外在2DPCA及2DLDA方面的相关研究进行了综合分析,总结了已经取得的研究成果,对各种算法进行了比较,也研究了二维方法与传统的PCA和LDA之间关系.