본 논문에서는 스칼라 인수 a1, a2, a3를 매개변수화하여 갱신항을 첨가한 비선형 적응 알고리즘의 특성을 해석하고 그 구조를 나타낸다. 수렴 특성의 해석에서 평균 필터계수 벡터에 대하여 전이행열의 값이 기술된다. 그 알고리즘이 안정하기 위한 범위도 증명된다. 또한 본 알고리즘의 시정수도 유도되고, Sign 알고리즘, 기존의 LMS 알고리즘, LFG 알고리즘, QFG 알고리즘의 계산량도 비교해 본다. 평균자승의 수렴특성을 해석하고 평균자승 순환식과 초과 평균자승 오차(excess mean square error) 표현식을 유도하고 본 알고리즘이 안정하기 위한 조선도 정한다. 컴퓨터 모의실험(simulation)에서 CFG 알고리즘이 LMS, LFG 및 QFG 알고리즘보다 계산량이 증가하는 반면 수렴속도에서 현저한 향상을 보여준다.
본 논문에서는 적응 2차 볼테라 필터를 효율적으로 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 연산량 감소를 위해 제안된 UCFD-SVF는 수렴 성능이 저하되는 단점이 있다. UCFD-SVF의 적응 필터 계수가 적응이 진행되면서 그 에너지가 급격하게 증가하지 않는다는 점을 이용하여 적응 필터 계수를 주기적으로 초기화는 방법을 제안하였다. 또한 일정한 수렴 성능을 보장하기 위해 가변적인 간격으로 적응 필터 계수를 초기화하는 방법을 제안하였고, 비정상 환경에서 우수한 수렴 특성을 가짐을 적응 시스템 확인 응용을 위한 컴퓨터 모의 실험을 통해 보였다.
본 논문에서는 스테레오 음향반향제거기의 수렴특성을 향상시키기 위한 간략화된 직교투사법을 제안한다. 간단하고 안정되어 널리 사용되고 있는 기존의 NLMS 알고리즘과 비교하여, 이 기술은 음성신호와 같이 상호상관도가 높은 신호에 대해 수렴성능이 향상되고 연산량이 감소한다. 본 연구에서 제안한 SOP 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 모의실험용 프로그램을 작성하고 시뮬레이션을 수행하였다. 입력신호의 종류와 적응 알고리즘에 따라서 반향제거기의 수렴특성을 관찰한 결과, 제안한 알고리즘을 적용한 스테레오 반향제거기는 백색 잡음을 입력으로 사용하는 경우 약 3dB 정도, 유색 음성신호를 입력으로 사용하는 경우 약 5dB 이상의 ERLE 성능이 개선되는 것을 보여 주었다.
백터 양자화기 설계는 다차원의 목적함수를 최소화하는 학습 알고리즘을 필요로 한다. 일반화된 Lloyd 방법(GLA)은 벡터 양자화기 설계를 위해 오늘날 가장 널리 사용되는 알고리즘이다. GLA 는 일괄처리(batch) 방식으로 코드북을 생성하며 목적함수를 단조 감소시키는 강하법(descent algorithm)의 일종이다. 한편 Kohonen 학습법(KLA)은 학습벡터가 입력되는 동안 코드북이 갱신되는 온라인 벡터 양자화기 설계 알고리즘 이다. KLA는 원래 신경망 학습을 위해 Kohonen에 의해 제안되었다. KLA 역시 GLA와 마찬가지로 강하법의 일종이라 할 수 있다. 따라서 이들 두 알고리즘은, 비록 사용하기 편리하고 안정적으로 동작을 하지만, 극소(local minimum) 점으로 수렴하는 문제를 안고 있다. 우리는 이 문제와 관련하여 simulated annealing(SA) 방법의 응용을 논하고자 한다. SA는 현재까지 극소에 빠지지 않고 최소(global minimum)로 수렴하면서, 해의 수렴이 (통계적으로) 보장되는 유일한 방법이라 할 수 있다. 우리는 먼저 GLA에 SA를 응용한 그 동안의 연구를 개괄한다. 다음으로 온라인 방식의 벡터 양자화가 설계에 SA 방법을 응용함으로써 SA 방법에 기초한 새로운 온라인 학습 알고리즘을 제안한다. 우리는 이 알고리즘을 OLVQ-SA 알고리즘이라 부르기로 한다. 가우스-마코프 소스와 음성데이터에 대한 벡터양자화 실험 결과 제안된 방법이 KLA 보다 일관되게 우수한 코드북을 생성함을 보인다.
Triplet 카메라 렌즈계(f'=50mm, f/3.5)를 통하여 고유값의 중간값은 최적의 감쇠 계수임과, 정규 방정식을 풀 때 SVD 직교화 방법을 적용하면 불량 조건을 제거하여 계산의 정확도를 높일 수 있어서 merit 함수는 최소값에 안정하면서도 빠르게 수렴할 수 있다는 것을 조사하였다. 양호 조건인 triplet 카메라 렌즈계에서 SVD 직교화 방법을 적용한 DLS 법에서 얻은 최소 merit 함수는 가우스 소거법에서 얻은 최소 merit 함수의 97.86%로서 크게 개선되지는 못하였다. 따라서 SVD 직교화 방법을 적용한 DLS 법이 가우스 소거법을 적용한 DLS 법보다 감쇠 계수 적용에 대한 안정성과 수렴속도가 좋으며, 최적화 방법에 적절한 감쇠 계수를 적용시켜주면 최적화 과정의 수렴 속도가 개선됨을 알 수 있었다.
본 논문에서는 OFDMA 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 다수의 노드 간 발생하게 되는 주파수 비동기 문제를 해결하기 위해 생체모방 알고리즘(bio-inspired algorithm)을 이용하여 인접 노드 간 지역적인 주파수 동기화를 통해 메쉬 네트워크 전체를 하나의 주파수로 수렴시켜 나가는 분산 주파수 동기화 방식을 제안한다. 메쉬 네트워크의 주파수 수렴 특성은 네트워크의 규모와 구성 노드들의 배치에 따라 서로 다르기 때문에 특정 토폴로지의 경우 주파수 수렴을 위해 많은 시간이 소요될 수 있다. 제안하는 기법은 가중치 적용을 통하여 메쉬 토폴로지 형태에 크게 의존하지 않는 빠른 주파수 동기화를 이룰 수 있음을 확인한다.
양방향 필터 (Bilateral filter)는 에지 보전 평활화 필터로써 디노이징, 반사 제거, 스테레오 매칭 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이는 기존의 가우시안 필터에 사용되는 공간 도메인 커널 (spatial kernel)이외에 강도 도메인 커널 (range kernel)을 추가로 사용하여 비슷한 강도의 픽셀에 높은 가중치를 부여함으로써 에지를 보전하면서 평활화를 한다. 또한 양방향 필터는 비등방성 확산 필터 (Anisotropic diffusion filter)와 달리 항상 수렴을 보장한다. 따라서 본 논문에서는 고정점 반복 이론을 적용하여 양방향 필터의 수렴을 수학적으로 증명한다.
로봇 경로 탐색은 주어진 시작 지점으로부터 목표 지점까지 장애물에 부딪히지 않는 경로를 찾는 것이다. 본 연구에서는 시간 제약이 있는 상황에서 로봇 경로 탐색을 위한 유전자 알고리즘을 제안한다. 제안하는 유전자 알고리즘은 적은 세대 수에서도 해를 찾을 수 있도록 수렴에 집중한 초기화, 유전자 연산자, 자연선택 방법을 사용하였다. 기존 유전 알고리즘들과의 비교 실험은 제안하는 유전 알고리즘이 경로 탐색을 위해 적은 세대 수를 사용하면서도 가장 짧은 경로를 찾을 수 있음을 보여준다.
에스컬레이터 (ESC) 구조의 장점인 완잔 직교화 성질을 복소 채널 Equalization 및 직교변조방식의 Equalization에 적용할 수 있도록 하기 위해 ESC 구조에 복소연산을 적용함으로서 복소 ESC 구조 Equalizer를 설계하였다. 고유치 분포비가 크게 다른 채널 모델에 대한 복소 Equalizer 들의 수렴성능을 비교해 본 결과 고유치 분포비 (ESR) 값이 증가에 따라 수렴속도에 있어서 제안한 복소 ESC Equalizer는 영향을 받지 않았다. 또한 QPSK 전송-복소 채널 모델에 대하여도 시뮬레이션을 시행한 결과 기존의 복소 TDL-LMS 보다 약 7 배의 빠른 수렴을 보여 제안한 복소 ESC Equalizer의 우수한 특성을 확인할 수 있다.
벡터양자화에서 주어진 학습벡터를 가장 잘 대표할 수 있는 코드벡터의 집합인 코드북을 구하는 것은 가장 중요한 문제이다. 이러한 코드북을 구하는 알고리즘 중에서 가장 대표적인 방법은 K-means 알고리즘으로 그 성능이 초기 코드북에 크게 의존한다는 문제점을 가지고 있어 여러 가지 초기 코드북을 설계하는 알고리즘이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 splitting 방법을 이용한 수정된 초기 코드북 생성 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 방법에서는 기존외 splitting 방법을 적용하여 초기 코드북을 생성하되, 미소분리 과정 시 학습벡터의 수렴 빈도가 가장 낮은 코드벡터를 제거하고 수렴 빈도가 가장 높은 코드벡터를 미소분리 하여 수렴 빈도가 가장 낮은 코드벡터와 대체해가며 초기 코드북을 설계 한다. 제안된 방법의 적용온 기존 방법에서 MSE(mean square error)의 감소율이 가장 작은 미소분리 과정에서 시작하여 원하는 코드북 크기를 얻을 때까지 반복한다. 제안된 방법으로 생성된 초기 코드북을 사용하여 K-means 알고리즘을 수행한 결과 기존의 splitting 방법으로 생성된 초기 코드북을 사용한 경우보다 코드북의 성능이 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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