基于MPI的Welch功率谱估计并行算法的实现

计算机工程与应用 ›› 2014, Vol. 50 ›› Issue (12): 194-197.

基于MPI的Welch功率谱估计并行算法的实现

熊齐1，陈南晖2，方霞1

1.湖南文理学院国家Linux技术培训与推广中心，湖南常德 415000
2.中国科学院昆明动物研究所，昆明 650223

出版日期:2014-06-15 发布日期:2015-05-08

Implementation of parallel Welch power spectrum estimation based on MPI

XIONG Qi1, CHEN Nanhui2, FANG Xia1

1.National Linux Technology Training & Development Center, Hunan University of Arts and Science, Changde, Hunan 415000, China
2.Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China

Online:2014-06-15 Published:2015-05-08

摘要/Abstract

摘要： Welch算法是一种应用很广的经典功率谱估计算法。但是面对现在日益膨胀的海量数据，单纯在串行Matlab环境下运行Welch算法势必耗费大量的运算时间。尽管Matlab也引入了并行计算工具箱，但是价格昂贵，不利于大范围推广使用。根据Welch算法的原理，在Linux集群环境及消息传递接口MPI 的支持下，采用主从并行编程模式，实现了一个开源的Welch并行算法PMWelch。实验结果表明，PMWelch不仅具有Matlab下Welch算法一样的运算结果，还可以大幅减少运行时间。

关键词: Welch算法, 功率谱估计, 消息传递接口

Abstract: It is well known that Welch algorithm is one of classical power spectrum estimation which is used widely. But facing a rapidly growing massive data, it will spend a plenty of time to operate Welch algorithm in the serial Matlab circumstances. Though a parallel computing toolbox is involved in Matlab in 2004, it is too expensive to be used widely. A parallel Welch algorithm, which is implemented using the Master-Slave parallel programming model with the support of Linux clusters and MPI, is proposed here depending on the theory of Welch algorithm. The experiment results show that PMWelch can achieve the same accuracy as Matlab do and can highly improve the speed.

Key words: Welch algorithm, power spectrum estimation, message passing interface

熊齐1，陈南晖2，方霞1. 基于MPI的Welch功率谱估计并行算法的实现[J]. 计算机工程与应用, 2014, 50(12): 194-197.

XIONG Qi1, CHEN Nanhui2, FANG Xia1. Implementation of parallel Welch power spectrum estimation based on MPI[J]. Computer Engineering and Applications, 2014, 50(12): 194-197.

[1]	吉慧芳，贾海蓉，王雁. 改进相位谱补偿的语音增强方法[J]. 计算机工程与应用, 2019, 55(8): 48-52.
[2]	刘世永，陈荦，熊伟，吴烨，李军. 基于MPI的大规模栅格影像并行瓦片化算法[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(1): 48-53.
[3]	余婧，曹菡，靳朋飞. Voronoi图k阶邻近并行矩阵迭代算法[J]. 计算机工程与应用, 2014, 50(6): 102-105.
[4]	余耀，赵鹤鸣. 一种改进的最小统计噪声功率谱估计算法[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(4): 134-137.
[5]	李奔驰1，2，党创寅2，郑津津1. 分布式整数规划及其在航线扰动问题的应用[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(14): 19-24.
[6]	肖红林1，2，王连生3. 基于MPI的伪谱法DNS并行计算方法研究[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(4): 54-55.
[7]	王戈1，严俊2. 一种基于功率谱估计的盲载频估计新算法[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(13): 114-117.
[8]	杨笔锋，张英杰. 单状态基因克隆HMM语音训练算法[J]. 计算机工程与应用, 2011, 47(3): 113-116.
[9]	付朝江. 基于龙格库塔法的弹塑性有限元并行计算[J]. 计算机工程与应用, 2011, 47(27): 52-54.
[10]	王昭飞. 静态栅栏分析中反例生成的改进[J]. 计算机工程与应用, 2011, 47(11): 23-25.
[11]	牛德智，王曙钊，陈长兴，王卓，张明亮. 功率谱估计和扩展子空间下的欠定盲分离[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(15): 121-123.
[12]	陶冶，曾志勇. Robust的分布式k中心聚类算法的研究与实现[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(32): 122-125.
[13]	肖红林,罗纪生. 基于MPI的伪谱法大涡模拟并行计算的研究[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(3): 242-244.
[14]	剡公孝，申卫昌，刘骊，刘伟明. 一种基于MPICH的高效矩阵相乘并行算法[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(26): 72-73.
[15]	廖海斌,王宏勇. 航空机型快速有效识别方法研究[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(34): 185-187.