信息技术专题报告

信息技术专题报告本次信息技术专题主要是林舒教授进行讲座，还有徐勇军博士、徐鹏博士、甘臣权博士、邵羽博士对自己研究的方向进行了大致的讲解，更有邬贺铨院士、李殿勋主任、吴一戎院士、夏文鑫CTO的讲座。听完所有的报告之后，不仅拓展了我的知识面，对我的研究方向也有所帮助。林舒教授的第一讲主要内容是LDPC码即低密度奇偶校验码。低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheckCode，LDPC)是由RobertG.Gallager博士于1963年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，不仅有逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低,结构灵活，是近年信道编码领域的研究热点。首先，林舒教授对LDPC的定义、图解表示法（GraphicalRepresentation）进行了解释。他指出LDPC码是一类特殊的线性分码组，可以用校验矩阵来定义。LDPC码的校验矩阵是“系数”矩阵：它的元素中，绝大多数元素是0，只有很少的一部分元素是1。根据系数矩阵的特点，可以将LDPC码分为规则LDPC码和非规则LDPC码；根据稀疏矩阵的组成元素，可以将LDPC码分为二元LDPC码和非二元LDPC码。LDPC码可以用矩阵表示，也可以用二分图表示。其次，林舒教授对LDPC码的结构特性进行了讲解，主要从周长和周期分布、度分布、连通性、补集和停止集以及行冗余等方面进行了详细地说明，不得不说林舒教授是一个严谨而认真的学者，值得我们尊敬和学习。我对此进行了简单的总结。LDPC码是用一个稀疏的非系统的校验矩阵H定义的线型码，H矩阵每行中1的个数（也叫行重）远远小于H矩阵的列数。LDPC码的校验矩阵的行对应着校验方程（校验节点），列对应着传输的比特（比特节点），它们之间的关系可以用二分图来表示。而且度分布在构造LDPC码的过程中一直占有非常重要的位置，设计合理的度分布可以有效地降低错误平层和编译码复杂度。接下来，针对迭代译码的错误性能、LDPC码结构的分类、LDPC的迭代译码进行了分析。是我们学生对LDPC码有了系统的理解。林舒教授也察觉到讲解的内容有些许枯燥，期间会给我们讲一些他的小故事，生动有趣，也活跃了学习的气氛。林舒教授的第二讲主要内容是QC-LDPC的代数结构。QC-LDPC是准循环低密度奇偶校验码，它是LDPC码的一个子类，它的校验矩阵具有准循环形式，这种结构特征决定了其较低的编解码复杂度。LDPC码重新发现以来,在1990年代末,许多代数方法已经开发构建LDPC码。但是大多数的构建方法是基于有限的领域,有限的几何图形,组合设计。代数LDPC编码,迭代算法的解码,在错误平层和译码收敛表现优于随机或伪随机LDPC码性能，因此更受到关注。因此，林舒教授在这个演示中,专注于基于有限域的二进制QC-LDPC代码的构造。构建的基本要素是:(1)基础矩阵;(2)基本矩阵的矩阵分散(或扩大);(3)屏蔽的基础矩阵。之后有分析了有限域元素的矩阵分散，基于有限域GF乘群、加群构造出AFR校验矩阵，利用AFR矩阵可以快速得到其系统循环形式的生成矩阵。不但可以实现线性化编码，而且编出的码都为系统码。对于列重较小的QC-LDPC码具有较好的通用性和实用价值。林舒教授的第三讲内容是屏蔽设计矩阵，屏蔽是一种非常有效的技术来构建LDPC码同时可以扩大周长,减少短周期。到目前为止,对于一个给定的基础矩阵，没有系统的方法构建一个良好的掩蔽矩阵。因此,设计良好的掩蔽矩阵仍然是一门艺术。它是更少基于经验和计算机搜索使用的搜索算法。林舒教授讲述了三种类型的设计方法，最后总结这三种方法的设计考量以及各自的优缺点。除了林舒教授的讲座外，徐勇军博士讲解了有关认知无线的下垫式认知无线电网络动态资源分配算法。由于我的研究方向也是认知无线电，所以对此次的讲座也听得格外认真。徐勇军博士首先讲述了人之无线网络的频谱共享机制：交替式、下垫式、混合式和填充式。从功率控制的角度讲，又分为分布式功率控制和混合式功率控制。主要讲述基于精确参数的认知无线电分布式资源分配算法（基于吞吐量最大和基于功率消耗最小的认知无线电鲁棒资源分配算法）以及基于有界不确定性的认知无线电鲁棒资源分配算法。在某些通信环境下，不确定参数的实际分布模型与假设的统计模型并不吻合，如信道估计误差并不一定服从高斯分布。徐勇军博士最后总结了分布式资源分配、混合式资源分配、最大吞吐量、最小传输功率之间的优缺点。此次演讲让我对我的眼研究方向有了更深一步的了解，对我以后的研究工作十分有益。这次的信息技术专题还有有关无线协作传输策略，是徐鹏博士主讲。他的研究背景是在多径衰落和窃听问题存在的情况下进行DMT、安全速率（物理层安全）等指标的提升。徐博士首先讲述了协作通信的发展史：2004年，Laneman等人最早针对单中继场景提出正交协作传输策略；2005年，针对单中继场景，提出了非正交协作传输策略；2007年，针对多中继场景，提出了连续中继传输策略。然而现在协作通信的关键问题在于抗多径衰落问题和对抗窃听方面。徐鹏博士演讲的内容条理清晰，层层分明，最后他还提出了未来的协作通信发展方向，见解独到。21世纪是一个智能时代，网络普及率高，病毒传播能力强，种类多，危害大。在我们享受着信息科技带给我们便利的同时，在无形中也存在着无数看不见的眼睛窥探着我们的一举一动。计算机病毒每年都会造成巨大的经济损失，对国民存在生命威胁。因此，如何与计算机病毒作战也是我们面临的艰巨的课题。甘臣权博士的计算机病毒传播的建模分析使我对这方面有了进一步的了解。除了通信方面的课题外，邵羽博士针对计算电磁学方面的若干应用进行了细致的介绍。其实，在本科阶段我对电磁场和电磁波方面的内容也比较感兴趣，但是对于计算电磁学还是第一次听见。这次邵羽博士的课题让我回顾了麦克斯韦方程和电磁场边值问题的求解方法（解析法和数值法）。解析法有分离变量法、积分变换法、模式分解法；数值法是以高性能计算技术为工具和手段，运用计算数学的方法来解决电磁场理论和工程问题。此外，针对计算电磁学的应用领域MEMSA、microwaveengineering、electricequipandmachines、electronicmaterial等做了详细地介绍。听完之后，我发现电磁领域与通信领域有很多相通的地方，计算电磁学的很多方法对于以后我的科研工作也是很有帮助的。计算电磁学方法分类有低频准静态方法（电场准静态、磁场准静态、等效电路法）、全波分析法（时域有限差分法、有限元法、矩量法）、高频渐进法（几何光学法、物理光学法、几何绕射法、弹跳射线法等）。最后，邵羽博士对未来计算电磁学面临的挑战进行了分析：电大问题（尺寸大，频率高）、多尺度问题（网格划分问题、时间步长问题、矩阵奇异性问题……）以及多物理协同仿真（力、热、声、光、电磁、原子物理）等问题。除了上述的专题报告，还有邬贺铨院士、李殿勋主任、吴一戎院士、夏文鑫CTO针对其他方面的讲座。现在视频成为网络流量的主流；光纤通信继续扩展；光网络技术经历了FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA、5G，近地卫星互联，世界变得更近。在这种背景下，邬贺铨院士进行了以“大宽带、大联结、大融合”为主题的讲座。5G时代的到来会推动工业化与互联网大融合，大联结助力万物互联。NB-IOT窄带互联网四大特点：广覆盖、大联结、低功耗、低成本；可穿戴设备扩展物联网领域：物联网在VR和AR中的应用需要有Gbps级别的宽带才能带来良好的用户体验。而面对上述的大背景，吴一戎院士谈到了创新，他提到，在这个传感与智能的时代，一些关键词：中国制造2015、工业4.0、互联网+、智能制造、物联网、智慧城市、自动车、机器人、大数据……如何走向创新之路是我们中国面临的问题，也是作为一名研究生该思考的。