Nested Tail-Biting Convolutional Codes Construction for Short Packet Communications

Tail-biting convolutional codes (TBCCs) have become a research hotspot in the short-block-length regime due to the growing interest in strong short packet com-munications with low latency and ultra-reliability. TBCCs can maintain the decoding performance without rate loss caused by the tailed bits in the traditional convolutional encoder, which also have good rate compatibility with bet¬ter decoding performance than those of the iterative scheme for short block length codes. In this paper, a search algorithm is proposed to construct a set of rate-compatible TBCCs (RC-TBCCs) with consistent good frame error rate (FER) performance for fixed information length at various code rates. The algorithm considers the minimum distance profile of TBCCs. A set of RC-TBCCs is constructed for code rates from 1/3 to 1/8. The simulation results show that the proposed RC-TBCCs are superior to the LTE standard RC-TBCCs at different code rates

Accelerating inference in cosmology and seismology with generative models

Statistical analyses in many physical sciences require running simulations of the system that is being examined. Such simulations provide complementary information to the theoretical analytic models, and represent an invaluable tool to investigate the dynamics of complex systems. However, running simulations is often computationally expensive, and the high number of required mocks to obtain sufficient statistical precision often makes the problem intractable. In recent years, machine learning has emerged as a possible solution to speed up the generation of scientific simulations. Machine learning generative models usually rely on iteratively feeding some true simulations to the algorithm, until it learns the important common features and is capable of producing accurate simulations in a fraction of the time. In this thesis, advanced machine learning algorithms are explored and applied to the challenge of accelerating physical simulations. Various techniques are applied to problems in cosmology and seismology, showing benefits and limitations of such an approach through a critical analysis. The algorithms are applied to compelling problems in the fields, including surrogate models for the seismic wave equation, the emulation of cosmological summary statistics, and the fast generation of large simulations of the Universe. These problems are formulated within a relevant statistical framework, and tied to real data analysis pipelines. In the conclusions, a critical overview of the results is provided, together with an outlook over possible future expansions of the work presented in the thesis

Communication satellite technology: State of the art and development opportunities

Opportunities in communication satellite technology are identified and defined. Factors that tend to limit the ready availability of satellite communication to an increasingly wide group of users are evaluated. Current primary limitations on this wide utilization are the availability of frequency and/or synchronous equatorial satellite positions and the cost of individual user Earth terminals. The former could be ameliorated through the reuse of frequencies, the use of higher frequency bands, and the reduction of antenna side lobes. The latter limitation requires innovative hardware, design, careful system design, and large scale production

NOVEL OFDM SYSTEM BASED ON DUAL-TREE COMPLEX WAVELET TRANSFORM

The demand for higher and higher capacity in wireless networks, such as cellular, mobile and local area network etc, is driving the development of new signaling techniques with improved spectral and power efficiencies. At all stages of a transceiver, from the bandwidth efficiency of the modulation schemes through highly nonlinear power amplifier of the transmitters to the channel sharing between different users, the problems relating to power usage and spectrum are aplenty. In the coming future, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology promises to be a ready solution to achieving the high data capacity and better spectral efficiency in wireless communication systems by virtue of its well-known and desirable characteristics. Towards these ends, this dissertation investigates a novel OFDM system based on dual-tree complex wavelet transform (D

Rapid solution of potential integral equations in complicated 3-dimensional geometries

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1997.Includes bibliographical references (p. 133-137).by Joel Reuben Phillips.Ph.D

Framework for Automatic Identification of Paper Watermarks with Chain Codes

Title from PDF of title page viewed May 21, 2018Dissertation advisor: Reza DerakhshaniVitaIncludes bibliographical references (pages 220-235)Thesis (Ph.D.)--School of Computing and Engineering. University of Missouri--Kansas City, 2017In this dissertation, I present a new framework for automated description, archiving, and identification of paper watermarks found in historical documents and manuscripts. The early manufacturers of paper have introduced the embedding of identifying marks and patterns as a sign of a distinct origin and perhaps as a signature of quality. Thousands of watermarks have been studied, classified, and archived. Most of the classification categories are based on image similarity and are searchable based on a set of defined contextual descriptors. The novel method presented here is for automatic classification, identification (matching) and retrieval of watermark images based on chain code descriptors (CC). The approach for generation of unique CC includes a novel image preprocessing method to provide a solution for rotation and scale invariant representation of watermarks. The unique codes are truly reversible, providing high ratio lossless compression, fast searching, and image matching. The development of a novel distance measure for CC comparison is also presented. Examples for the complete process are given using the recently acquired watermarks digitized with hyper-spectral imaging of Summa Theologica, the work of Antonino Pierozzi (1389 – 1459). The performance of the algorithm on large datasets is demonstrated using watermarks datasets from well-known library catalogue collections.Introduction -- Paper and paper watermarks -- Automatic identification of paper watermarks -- Rotation, Scale and translation invariant chain code -- Comparison of RST_Invariant chain code -- Automatic identification of watermarks with chain codes -- Watermark composite feature vector -- Summary -- Appendix A. Watermarks from the Bernstein Collection used in this study -- Appendix B. The original and transformed images of watermarks -- Appendix C. The transformed and scaled images of watermarks -- Appendix D. Example of chain cod

Machine learning algorithms for efficient process optimisation of variable geometries at the example of fabric forming

Für einen optimalen Betrieb erfordern moderne Produktionssysteme eine sorgfältige Einstellung der eingesetzten Fertigungsprozesse. Physikbasierte Simulationen können die Prozessoptimierung wirksam unterstützen, jedoch sind deren Rechenzeiten oft eine erhebliche Hürde. Eine Möglichkeit, Rechenzeit einzusparen sind surrogate-gestützte Optimierungsverfahren (SBO1). Surrogates sind recheneffiziente, datengetriebene Ersatzmodelle, die den Optimierer im Suchraum leiten. Sie verbessern in der Regel die Konvergenz, erweisen sich aber bei veränderlichen Optimierungsaufgaben, etwa häufigen Bauteilanpassungen nach Kundenwunsch, als unhandlich. Um auch solche variablen Optimierungsaufgaben effizient zu lösen, untersucht die vorliegende Arbeit, wie jüngste Fortschritte im Maschinenlernen (ML) – im Speziellen bei neuronalen Netzen – bestehende SBO-Techniken ergänzen können. Dabei werden drei Hauptaspekte betrachtet: erstens, ihr Potential als klassisches Surrogate für SBO, zweitens, ihre Eignung zur effiziente Bewertung der Herstellbarkeit neuer Bauteilentwürfe und drittens, ihre Möglichkeiten zur effizienten Prozessoptimierung für variable Bauteilgeometrien. Diese Fragestellungen sind grundsätzlich technologieübergreifend anwendbar und werden in dieser Arbeit am Beispiel der Textilumformung untersucht. Der erste Teil dieser Arbeit (Kapitel 3) diskutiert die Eignung tiefer neuronaler Netze als Surrogates für SBO. Hierzu werden verschiedene Netzarchitekturen untersucht und mehrere Möglichkeiten verglichen, sie in ein SBO-Framework einzubinden. Die Ergebnisse weisen ihre Eignung für SBO nach: Für eine feste Beispielgeometrie minimieren alle Varianten erfolgreich und schneller als ein Referenzalgorithmus (genetischer Algorithmus) die Zielfunktion. Um die Herstellbarkeit variabler Bauteilgeometrien zu bewerten, untersucht Kapitel 4 anschließend, wie Geometrieinformationen in ein Prozess-Surrogate eingebracht werden können. Hierzu werden zwei ML-Ansätze verglichen, ein merkmals- und ein rasterbasierter Ansatz. Der merkmalsbasierte Ansatz scannt ein Bauteil nach einzelnen, prozessrelevanten Geometriemerkmalen, der rasterbasierte Ansatz hingegen interpretiert die Geometrie als Ganzes. Beide Ansätze können das Prozessverhalten grundsätzlich erlernen, allerdings erweist sich der rasterbasierte Ansatz als einfacher übertragbar auf neue Geometrievarianten. Die Ergebnisse zeigen zudem, dass hauptsächlich die Vielfalt und weniger die Menge der Trainingsdaten diese Übertragbarkeit bestimmt. Abschließend verbindet Kapitel 5 die Surrogate-Techniken für flexible Geometrien mit variablen Prozessparametern, um eine effiziente Prozessoptimierung für variable Bauteile zu erreichen. Hierzu interagiert ein ML-Algorithmus in einer Simulationsumgebung mit generischen Geometriebeispielen und lernt, welche Geometrie, welche Umformparameter erfordert. Nach dem Training ist der Algorithmus in der Lage, auch für nicht-generische Bauteilgeometrien brauchbare Empfehlungen auszugeben. Weiter zeigt sich, dass die Empfehlungen mit ähnlicher Geschwindigkeit wie die klassische SBO zum tatsächlichen Prozessoptimum konvergieren, jedoch kein bauteilspezifisches A-priori-Sampling nötig ist. Einmal trainiert, ist der entwickelte Ansatz damit effizienter. Insgesamt zeigt diese Arbeit, wie ML-Techniken gegenwärtige SBOMethoden erweitern und so die Prozess- und Produktoptimierung zu frühen Entwicklungszeitpunkten effizient unterstützen können. Die Ergebnisse der Untersuchungen münden in Folgefragen zur Weiterentwicklung der Methoden, etwa die Integration physikalischer Bilanzgleichungen, um die Modellprognosen physikalisch konsistenter zu machen

NASA Tech Briefs, July 1990

Topics include: New Product Ideas; NASA TU Services; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences