Approximate message passing (AMP) is a promising technique for unknown signal reconstruction of certain high-dimensional linear systems with non-Gaussian signaling. A distinguished feature of the AMP-type algorithms is that their dynamics can be rigorously described by state evolution. However, state evolution does not necessarily guarantee the convergence of iterative algorithms. To solve the convergence problem of AMP-type algorithms in principle, this paper proposes a memory AMP (MAMP) under a sufficient statistic condition, named sufficient statistic MAMP (SS-MAMP). We show that the covariance matrices of SS-MAMP are L-banded and convergent. Given an arbitrary MAMP, we can construct an SS-MAMP by damping, which not only ensures the convergence of MAMP but also preserves the orthogonality of MAMP, i.e., its dynamics can be rigorously described by state evolution. As a byproduct, we prove that the Bayes-optimal orthogonal/vector AMP (BO-OAMP/VAMP) is an SS-MAMP. As a result, we reveal two interesting properties of BO-OAMP/VAMP for large systems: 1) the covariance matrices are L-banded and are convergent in BO-OAMP/VAMP, and 2) damping and memory are useless (i.e., do not bring performance improvement) in BO-OAMP/VAMP. As an example, we construct a sufficient statistic Bayes-optimal MAMP (BO-MAMP), which is Bayes optimal if its state evolution has a unique fixed point and its MSE is not worse than the original BO-MAMP. Finally, simulations are provided to verify the validity and accuracy of the theoretical results.
翻译:近似信息传递( AMP) 是重建某些高维线性系统的未知信号, 带有非加萨信号的高级线性系统的一个有希望的技术。 AMP型算法的一个显著特点是其动态可以通过国家演变得到严格描述。 然而, 国家演变并不一定保证迭代算法的趋同。 为解决AMP型算法在原则上的趋同问题,本文件提议在充分统计条件下建立一个记忆AMMP(MAMP) 。 我们表明,SS-MAMP( SS- MAMP/ MAMP) 的变异矩阵是L- MAMP 的带宽的带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽带宽。 IMP( BO- MA ) 和 BA- MA 系统( BO- BAMA ) 的极值和 MA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- 的 和 BA- BA- BA- BA- BA- BA- BA- 的 和 BA- BA- BA- S- S- MA 的 的 等 的 等 和 等 的 的 和 等 的 等 和 等 的 等 的 的 的 的 和 MA- MA- 等 的 等 的 的 和 和 MA- 等 等 等 等 等 的 的 的 和 等 等 等 等 的 和 等 等 等 等 等 等 的 等 的 和 等 等 的 和 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 的 等 等 的 的 的 的 的 的 的 和 和 等 等 和 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等