信息技術(shù)專題報告

信息技術(shù)專題報告本次信息技術(shù)專題主要是林舒教授進(jìn)行講座，還有徐勇軍博士、徐鵬博士、甘臣權(quán)博士、邵羽博士對自己研究的方向進(jìn)行了大致的講解，更有鄔賀銓院士、李殿勛主任、吳一戎院士、夏文鑫CTO的講座。聽完所有的報告之后，不僅拓展了我的知識面，對我的研究方向也有所幫助。林舒教授的第一講主要內(nèi)容是LDPC碼即低密度奇偶校驗碼。低密度奇偶校驗碼(LowDensityParityCheckCode，LDPC)是由RobertG.Gallager博士于1963年提出的一類具有稀疏校驗矩陣的線性分組碼，不僅有逼近Shannon限的良好性能，而且譯碼復(fù)雜度較低,結(jié)構(gòu)靈活，是近年信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。首先，林舒教授對LDPC的定義、圖解表示法（GraphicalRepresentation）進(jìn)行了解釋。他指出LDPC碼是一類特殊的線性分碼組，可以用校驗矩陣來定義。LDPC碼的校驗矩陣是“系數(shù)”矩陣：它的元素中，絕大多數(shù)元素是0，只有很少的一部分元素是1。根據(jù)系數(shù)矩陣的特點(diǎn)，可以將LDPC碼分為規(guī)則LDPC碼和非規(guī)則LDPC碼；根據(jù)稀疏矩陣的組成元素，可以將LDPC碼分為二元LDPC碼和非二元LDPC碼。LDPC碼可以用矩陣表示，也可以用二分圖表示。其次，林舒教授對LDPC碼的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了講解，主要從周長和周期分布、度分布、連通性、補(bǔ)集和停止集以及行冗余等方面進(jìn)行了詳細(xì)地說明，不得不說林舒教授是一個嚴(yán)謹(jǐn)而認(rèn)真的學(xué)者，值得我們尊敬和學(xué)習(xí)。我對此進(jìn)行了簡單的總結(jié)。LDPC碼是用一個稀疏的非系統(tǒng)的校驗矩陣H定義的線型碼，H矩陣每行中1的個數(shù)（也叫行重）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于H矩陣的列數(shù)。LDPC碼的校驗矩陣的行對應(yīng)著校驗方程（校驗節(jié)點(diǎn)），列對應(yīng)著傳輸?shù)谋忍兀ū忍毓?jié)點(diǎn)），它們之間的關(guān)系可以用二分圖來表示。而且度分布在構(gòu)造LDPC碼的過程中一直占有非常重要的位置，設(shè)計合理的度分布可以有效地降低錯誤平層和編譯碼復(fù)雜度。接下來，針對迭代譯碼的錯誤性能、LDPC碼結(jié)構(gòu)的分類、LDPC的迭代譯碼進(jìn)行了分析。是我們學(xué)生對LDPC碼有了系統(tǒng)的理解。林舒教授也察覺到講解的內(nèi)容有些許枯燥，期間會給我們講一些他的小故事，生動有趣，也活躍了學(xué)習(xí)的氣氛。林舒教授的第二講主要內(nèi)容是QC-LDPC的代數(shù)結(jié)構(gòu)。QC-LDPC是準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗碼，它是LDPC碼的一個子類，它的校驗矩陣具有準(zhǔn)循環(huán)形式，這種結(jié)構(gòu)特征決定了其較低的編解碼復(fù)雜度。LDPC碼重新發(fā)現(xiàn)以來,在1990年代末,許多代數(shù)方法已經(jīng)開發(fā)構(gòu)建LDPC碼。但是大多數(shù)的構(gòu)建方法是基于有限的領(lǐng)域,有限的幾何圖形,組合設(shè)計。代數(shù)LDPC編碼,迭代算法的解碼,在錯誤平層和譯碼收斂表現(xiàn)優(yōu)于隨機(jī)或偽隨機(jī)LDPC碼性能，因此更受到關(guān)注。因此，林舒教授在這個演示中,專注于基于有限域的二進(jìn)制QC-LDPC代碼的構(gòu)造。構(gòu)建的基本要素是:(1)基礎(chǔ)矩陣;(2)基本矩陣的矩陣分散(或擴(kuò)大);(3)屏蔽的基礎(chǔ)矩陣。之后有分析了有限域元素的矩陣分散，基于有限域GF乘群、加群構(gòu)造出AFR校驗矩陣，利用AFR矩陣可以快速得到其系統(tǒng)循環(huán)形式的生成矩陣。不但可以實現(xiàn)線性化編碼，而且編出的碼都為系統(tǒng)碼。對于列重較小的QC-LDPC碼具有較好的通用性和實用價值。林舒教授的第三講內(nèi)容是屏蔽設(shè)計矩陣，屏蔽是一種非常有效的技術(shù)來構(gòu)建LDPC碼同時可以擴(kuò)大周長,減少短周期。到目前為止,對于一個給定的基礎(chǔ)矩陣，沒有系統(tǒng)的方法構(gòu)建一個良好的掩蔽矩陣。因此,設(shè)計良好的掩蔽矩陣仍然是一門藝術(shù)。它是更少基于經(jīng)驗和計算機(jī)搜索使用的搜索算法。林舒教授講述了三種類型的設(shè)計方法，最后總結(jié)這三種方法的設(shè)計考量以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。除了林舒教授的講座外，徐勇軍博士講解了有關(guān)認(rèn)知無線的下墊式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)動態(tài)資源分配算法。由于我的研究方向也是認(rèn)知無線電，所以對此次的講座也聽得格外認(rèn)真。徐勇軍博士首先講述了人之無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜共享機(jī)制：交替式、下墊式、混合式和填充式。從功率控制的角度講，又分為分布式功率控制和混合式功率控制。主要講述基于精確參數(shù)的認(rèn)知無線電分布式資源分配算法（基于吞吐量最大和基于功率消耗最小的認(rèn)知無線電魯棒資源分配算法）以及基于有界不確定性的認(rèn)知無線電魯棒資源分配算法。在某些通信環(huán)境下，不確定參數(shù)的實際分布模型與假設(shè)的統(tǒng)計模型并不吻合，如信道估計誤差并不一定服從高斯分布。徐勇軍博士最后總結(jié)了分布式資源分配、混合式資源分配、最大吞吐量、最小傳輸功率之間的優(yōu)缺點(diǎn)。此次演講讓我對我的眼研究方向有了更深一步的了解，對我以后的研究工作十分有益。這次的信息技術(shù)專題還有有關(guān)無線協(xié)作傳輸策略，是徐鵬博士主講。他的研究背景是在多徑衰落和竊聽問題存在的情況下進(jìn)行DMT、安全速率（物理層安全）等指標(biāo)的提升。徐博士首先講述了協(xié)作通信的發(fā)展史：2004年，Laneman等人最早針對單中繼場景提出正交協(xié)作傳輸策略；2005年，針對單中繼場景，提出了非正交協(xié)作傳輸策略；2007年，針對多中繼場景，提出了連續(xù)中繼傳輸策略。然而現(xiàn)在協(xié)作通信的關(guān)鍵問題在于抗多徑衰落問題和對抗竊聽方面。徐鵬博士演講的內(nèi)容條理清晰，層層分明，最后他還提出了未來的協(xié)作通信發(fā)展方向，見解獨(dú)到。21世紀(jì)是一個智能時代，網(wǎng)絡(luò)普及率高，病毒傳播能力強(qiáng)，種類多，危害大。在我們享受著信息科技帶給我們便利的同時，在無形中也存在著無數(shù)看不見的眼睛窺探著我們的一舉一動。計算機(jī)病毒每年都會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對國民存在生命威脅。因此，如何與計算機(jī)病毒作戰(zhàn)也是我們面臨的艱巨的課題。甘臣權(quán)博士的計算機(jī)病毒傳播的建模分析使我對這方面有了進(jìn)一步的了解。除了通信方面的課題外，邵羽博士針對計算電磁學(xué)方面的若干應(yīng)用進(jìn)行了細(xì)致的介紹。其實，在本科階段我對電磁場和電磁波方面的內(nèi)容也比較感興趣，但是對于計算電磁學(xué)還是第一次聽見。這次邵羽博士的課題讓我回顧了麥克斯韋方程和電磁場邊值問題的求解方法（解析法和數(shù)值法）。解析法有分離變量法、積分變換法、模式分解法；數(shù)值法是以高性能計算技術(shù)為工具和手段，運(yùn)用計算數(shù)學(xué)的方法來解決電磁場理論和工程問題。此外，針對計算電磁學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域MEMSA、microwaveengineering、electricequipandmachines、electronicmaterial等做了詳細(xì)地介紹。聽完之后，我發(fā)現(xiàn)電磁領(lǐng)域與通信領(lǐng)域有很多相通的地方，計算電磁學(xué)的很多方法對于以后我的科研工作也是很有幫助的。計算電磁學(xué)方法分類有低頻準(zhǔn)靜態(tài)方法（電場準(zhǔn)靜態(tài)、磁場準(zhǔn)靜態(tài)、等效電路法）、全波分析法（時域有限差分法、有限元法、矩量法）、高頻漸進(jìn)法（幾何光學(xué)法、物理光學(xué)法、幾何繞射法、彈跳射線法等）。最后，邵羽博士對未來計算電磁學(xué)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析：電大問題（尺寸大，頻率高）、多尺度問題（網(wǎng)格劃分問題、時間步長問題、矩陣奇異性問題……）以及多物理協(xié)同仿真（力、熱、聲、光、電磁、原子物理）等問題。除了上述的專題報告，還有鄔賀銓院士、李殿勛主任、吳一戎院士、夏文鑫CTO針對其他方面的講座?，F(xiàn)在視頻成為網(wǎng)絡(luò)流量的主流；光纖通信繼續(xù)擴(kuò)展；光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)歷了FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA、5G，近地衛(wèi)星互聯(lián)，世界變得更近。在這種背景下，鄔賀銓院士進(jìn)行了以“大寬帶、大聯(lián)結(jié)、大融合”為主題的講座。5G時代的到來會推動工業(yè)化與互聯(lián)網(wǎng)大融合，大聯(lián)結(jié)助力萬物互聯(lián)。NB-IOT窄帶互聯(lián)網(wǎng)四大特點(diǎn)：廣覆蓋、大聯(lián)結(jié)、低功耗、低成本；可穿戴設(shè)備擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)在VR和AR中的應(yīng)用需要有Gbps級別的寬帶才能帶來良好的用戶體驗。而面對上述的大背景，吳一戎院士談到了創(chuàng)新，他提到，在這個傳感與智能的時代，一些關(guān)鍵詞：中國制造2015、工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、自動車、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)……如何走向創(chuàng)新之路是我們中國面臨的問題，也是作為一名研究生該思考的。