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, and 2) damping and memory are useless (i.e., do not bring performance improvement). As an example, we construct a sufficient statistic Bayes-optimal MAMP (SS-BO-MAMP), which is Bayes optimal if its state evolution has a unique fixed point. In addition, the mean square error (MSE) of SS-BO-MAMP 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种有希望的技术。 AMP 型算法的一个显著特征是其动态可以通过国家演变得到严格的描述。 然而, 状态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, 本文件建议在充分统计条件下使用一个记忆AMMP (MAMP) 。 我们表明SS-MAMP 的共变式矩阵是L- 带宽的和趋同的。 由于一个武断的MAMP, 我们可以通过拖动来构造一个SS- MAP, 不仅能确保MAMP 的趋同,而且还能保护迭代算算算算法的交汇性。 作为副产品, 我们证明 Bayes- 最优或最高级/ AMP ( OMP/ VAMP) 是SS- MAMP (BO/ VAMP) 的累加 。 结果, 我们最后揭示的是, IM- OA- brodeal- 和 MA- brode- MA- bal- bro- 的 系统具有一种最优性能- broma- 和 和 一种最优性能- bro) 和 一种不比- bro- sal- bal- bal- bro- bal- bal- bal- MA- 的 和 和 和 的 MA- sal- bro- MA- b- 的改进性能- 。

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