오차분포 유클리드 거리 기반 학습법의 커널 사이즈 적응

김남용(Namyong Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.5

오차분포 추정을 위한 커널 사이즈는 오차확률밀도 사이의 유클리드 거리를 최소화 알고리즘의 가중치 갱신에 적합한 커널 사이즈가 될 수 없다. 이 논문에서는 MED 알고리즘의 수렴 성능 향상을 위해 적응적으로 커널 사이즈를 갱신하는 방법을 제안하였다. 제안한 방식은 MED 학습 알고리즘의 가중치 갱신을 위해 커널 사이즈에 대한 오차분산의 평균변화율을 도입하여 MED의 오차에 대한 평균전력이 감소하는 방향으로 커널 사이즈를 조절하도록 하였다. 제안된 적응 커널 추정법을 무선통신 채널의 왜곡 보상에 적용하여 학습 성능을 실험하고 그 효능을 밝혔다. 오차분산에 비례한 작은 값을 가지는 기존의 오차분포 추정 위한 최적 커널 사이즈와 달리, 제안한 방법에 의한 커널 사이즈는 MED 가중치 수렴을 위한 적절한 커널 사이즈로 수렴함을 보였다. 실험 결과로부터 제안한 방법이 MED 알고리즘의 커널 사이즈 설정에 따른 민감성을 크게 해결한 방법이라고 볼 수 있다. The optimum kernel size for error-distribution estimation with given error samples cannot be used in the weight adjustment of minimum Euclidean distance between error distributions (MED) algorithms. In this paper, a new adaptive kernel estimation method for convergence enhancement of MED algorithms is proposed. The proposed method uses the average rate of change in error power with respect to a small interval of the kernel width for weight adjustment of the MED learning algorithm. The proposed kernel adjustment method is applied to experiments in communication channel compensation, and performance improvement is demonstrated. Unlike the conventional method yielding a very small kernel calculated through optimum estimation of error distribution, the proposed method converges to an appropriate kernel size for weight adjustment of the MED algorithm. The experimental results confirm that the proposed kernel estimation method for MED can be considered a method that can solve the sensitivity problem from choosing an appropriate kernel size for the MED algorithm.

자가 발생 심볼열과 커널 사이즈 조절을 통한 유클리드 거리 알고리듬의 복소 채널 블라인드 등화

김남용(Namyong Kim) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.1

랜덤 발생 심볼과 출력 신호에 대해 두 확률 밀도 함수 사이의 유클리드 거리를 최소화하는 복소 채널 등화 알고리듬은 정보 이론적 학습방법의 장점을 살리면서 위상 회전 문제까지 극복할 수 있도록 설계 되었다. 이 논문에서는 이 알고리듬에 대해 확률 밀도 함수 구축에 사용된 커널 사이즈가 성능에 끼치는 영향을 연구하였고 커널사이즈의 변형에 인한 정보 포텐셜 간의 힘 조절에 변화를 준 Kernel-modified 알고리듬을 제안하였다. 이 제안한 방식은 커널 사이즈 변형이 이루어지지 않은 알고리듬에 대해 약 4 dB 정도의 성능 향상을 만들어 냈다. 성상도 특성에서도 복소 채널에 의한 위상 회전이 완벽하게 극복될 뿐 아니라 보다 집중된 심볼 점을 보였다. The complex-valued blind algorithm based on a set of randomly generated symbols and Euclidean distance can take advantage of information theoretic learning and cope with the channel phase rotation problems. On the algorithm, in this paper, the effect of kernel size has been studied and a kernel-modified version of the algorithm that rearranges the forces between the information potentials by kernel-modification has been proposed. In simulation results for 16 QAM and complex-channel models, the proposed algorithm show significantly enhanced performance of symbol-point concentration and no phase rotation problems caused by the complex channel models.

A New Constant Modulus Algorithm based on Maximum Probability Criterion

Namyong Kim(김남용) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.2a

In this paper, as an alternative to constant modulus algorithm based on MSE, maximization of the probability that equalizer output power is equal to the constant modulus of the transmitted symbols is introduced. The proposed algorithm using the gradient ascent method to the maximum probability criterion has superior convergence and steady-state MSE performance, and the error samples of the proposed algorithm exhibit more concentrated density functions in blind equalization environments. Simulation results indicate that the proposed training has a potential advantage versus MSE training for the constant modulus approach to blind equalization.

랜덤 심볼열에 기반한 확률분포의 반복적 유클리드 거리 추정법

김남용 ( Namyong Kim ) 한국인터넷정보학회 2014 인터넷정보학회논문지 Vol.15 No.4

송신 심볼점과 동일한 확률분포 모양을 갖도록 수신단에서 무작위로 발생시킨 N개의 랜덤 샘플에 대한 확률밀도함수와, 시스템 출력샘플들에 대한 확률밀도함수 사이의 ED 를 기반으로 설계된 블라인드 적응 시스템은 수렴에 이르렀는지 평가하거나 최소 ED 평가를 위해 매 샘플시간 마다 ED 값을 계산한다. 그런데 이 ED 값 추정은 블록 데이터 계산방식으로서 계산량이 많다는 문제점을 지니고 있다. 이 논문에서는 과도한 계산량을 줄일 수 있는 방법으로서 현재 샘플 시간의 ED 값과 다음 샘플 시간의 ED 값 사이의 관계와 다음 샘플시간의 ED 값 계산에 현재 계산된 ED 값을 활용할 수 있는 반복적 ED 추정방법을 제안하였다. 기존의 블록 처리 ED 방법은 계산량 O(N²)을 가지는데 반해 반복적 ED 방법은 계산량 O(N)을 가지며, 시뮬레이션 결과에서 두 방식이 정확히 일치하는 추정결과를 산출하였다. Blind adaptive systems based on the Euclidean distance (ED) between the distribution function of the output samples and that of a set of random symbols generated at the receiver matching with the distribution function of the transmitted symbol points estimate the ED at each iteration time to examine its convergence state or its minimum ED value. The problem is that this ED estimation obtained by block-data processing requires a heavy calculation burden. In this paper, a recursive ED estimation method is proposed that reduces the computational complexity by way of utilizing the relationship between the current and previous states of the datablock. The relationship provides a ground that the currently estimated ED value can be used for the estimation of the next ED without the need for processing the whole new data block. From the simulation results the proposed recursive ED estimation shows the same estimation values as that of the conventional method, and in the aspect of computational burden, the proposed method requires only O(N) at each iteration time while the conventional block-processing method does O(N²) .

충격성 잡음이 있는 수중 통신 채널의 적응 등화를 위한 확률밀도함수 정합 알고리듬

김남용(Namyong Kim) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.10

영확률 최대화에 근거한 결정궤환 등화

김남용(Namyong Kim) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.8

충격성 잡음 채널의 블라인드 등화를 위한 최대 영-확률 알고리듬에 대한 성능 분석

김남용 ( Namyong Kim ) 한국인터넷정보학회 2010 인터넷정보학회논문지 Vol.11 No.5

이 논문은 충격성 잡음 환경에 대해 상수 모듈러스 오차(CME)와 가우시안 커널에 근거한 블라인드 등화 알고리듬의 성능분석을 보이고 있다. CME와 평균 자승 오차(MSE)에 근거한 상수 모듈러스 알고리듬(CMA)는 충격성 잡음 환경에서 수렴에 실패한다. 이런 충격성 잡음에 대한 내항성을 위해 최근에 소개된 코렌트로피 블라인드 등화 알고리듬도 PAM 변조 방식에서는 만족할 만한 결과를 보이지 못한다. 원래 가우시안 잡음 환경을 위해 제안되었던 최대 영-확률 블라인드 알고리듬(MZEP-CME)이 충격성 잡음 환경에서도 탁월한 성능을 보인다는 것이 이 논문의 이론적, 그리고 시뮬레이션을 통한 분석에 의해 입증된다. MZEP-CME 알고리듬의 가우시안 커널은 충격성 잡음에 의해 발생하는 출력 신호 전력과 CME 사이의 큰 차이에 민감하게 반응하지 못하게 하는 강한 영향력을 발휘한다. This paper presentsthe performance study of blind equalizer algorithms for impulsive-noise environments based on Gaussian kernel and constant modulus error(CME). Constant modulus algorithm(CMA) based on CME and mean squared error(MSE) criterion fails in impulsive noise environment. Correntropy blind method recently introduced for impulsive-noise resistance has shown in PAM system not very satisfying results. It is revealed in theoretical and simulation analysis that the maximization of zero-error probability based on CME(MZEP-CME) originally proposed for Gaussian noise environments produces superior performance in impulsive noise channels as well. Gaussian kernel of MZEP-CME has a strong effect of becoming insensitive to the large differences between the power of impulse-infected outputs and the constant modulus value.

상용자동차 운행패턴분석 및 운행정보 표시장치를 통한 그린드라이브 유도 연구

김배수(Baesoo Kim),김남용(Namyong Kim),전진우(Jinwoo Jeon),신재승(Jaeseong Shin),박용성(Yongsung Park) 한국자동차공학회 2015 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2015 No.5

블라인드 등화를 위한 정보 포텐셜 분배 방법에 대한 BER 성능 분석

김남용(Kim, Namyong),권기현(Kwon, Kihyun) 한국정보전자통신기술학회 2009 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.2 No.1

블라인드 등화기법은 무선 통신 시스템에 널리 쓰이고 있는 기술이다. 이 논문에서는, 블라인드 등화를 위한 기준으로서, 두 확률밀도함수의 유클리드 거리를 최소화하는 기준에서 나타나는 정보 포텐셜에 대해 연구하였고 두 정보 포텐셜 사이의 적절한 균형을 활용한 방법의 BER 성능을 평가하였다. 정보 포텐셜에는 두 가지가 있는데 송신 심볼의 확률밀도함수와 맞도록 수신단에서 무작위로 발생시킨 심볼과 등화기 출력 샘플 사이에서 두 입자간 위치에너지처럼 나타나는 정보 포텐셜과 출력 샘플간에 나타나는 정보 포텐셜로 표현된다. 이 두 포텐셜을 적절히 균형 잡아 줄 때, 큰 성능향상을 보이는데 그 성능지표로 BER 성능 평가가 가장 신뢰성이 있으므로 BER 성능 평가를 시행하였다. 그 시뮬레이션 결과에서 정보 포텐셜 균형 방식은 블라인드 등화 환경에서 탁월한 BER 성능을 나타내었다. Blind equalization techniques have been widely used in wireless communication systems. In this paper, we investigate the information potentials in the criterion of minimizing Euclidian distance between two PDFs criterion for adaptive blind equalizers and evaluate BER performance of the method that has utilized an appropriate balance between the two information potentials, one from output samples and ramdomly generated desired samples at the receiver and another from the interactions among output samples. The balanced information potential method has shown in the BER performance results that it can produce significantly enhanced BER performance in blind equalization applications.

Balanced Information Potentials for PDF-Distance Algorithms with Constant Modulus Error

Kim, Namyong(김남용) 한국정보전자통신기술학회 2011 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.4 No.4

Blind equalization techniques have been widely used in wireless communication systems. In this paper, we propose to apply the balanced information potentials to the criterion of minimum Euclidian distance between two PDFs with constant modulus errors for adaptive blind equalizers. One of the two PDFs is constructed with constant modulus error samples and another does with Dirac delta functions. Two information potentials derived from the criterion are balanced in order to have better performance by putting a weighting factor to each information potentials. The proposed blind algorithm has shown in the MSE convergence performance that it can produce enhanced performance by over 3 dB of steady state MSE.