Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제20권2호
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pp.251-260
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2009
이 논문에서는 단순 선형회귀 모형에서 회귀 계수의 최적 추정량을 구할 수 있는 자기공분산에 근거한 추정 방법을 제시하였다. 이 방법이 직관적으로 매혹적이지는 않지만 이 최적 추정량이 해당 회귀 계수의 불편추정량이 된다. 설명변수가 0과 1사이의 균등간격의 값을 가지면, 오차가 자기회귀 이동평균 모형을 따르면 성립하는 조건 하에서 이 최적 추정량이 최소제곱 추정량과 점근적으로 통일한 분포를 가진다는 것을 보였다. 추가적으로 똑같은 조건 하에서 이 최적 추정량이 해당 회귀 계수에 확률상 수렴한다는 것을 자체적으로 입증하였다.
본 논문에서는 적응 배열 안테나 시스템에서 간섭 및 재밍 신호를 제거하기 위해서 최적 가중 벡터를 연구하였다. 최적 가중 벡터는 선형 제한 조건에서 최소 분산 알고리즘과 비용함수를 적용시켜 구하였고, 목표물의 신호를 정확히 추정하였다. 적응 배열 안테나 시스템은 간섭 및 재머전력을 감소시키고 신호대 잡음비를 향상시키는 시스템이다. 적응 배열 안테나 시스템은 각 안테나 배열 소자의 출력이 탭(Tap)을 거쳐 지연되고 각 탭에 복소 가중치가 곱해져서 최종적으로 하나의 복합신호를 만든다. 최적의 가중치를 구하기 위해서 본 논문에서는 입력 공분산 행렬의 최적 가중벡터를 이용하였다. 본 논문에서 제안된 알고리즘으로 모의 실험한 결과 분해능은 $3^{\circ}$이하로 향상되었으며 부엽은 약 10 dB 감소하였음을 입증하였다.
본 논문에서는 광 전송로로 비영 분산천이 광섬유 (NZ-DSF ; Non Zero-Dispersion Shifted Fiber)를 이용한 $8{\times}40$ Gbps WDM 시스템에서 모든 채널을 효과적으로 보상할 수 있는 광 위상 공액기 (OPC ; Optical Phase Conjugator)의 최적 위치와 광섬유의 최적 분산 계수 값을 도출하는 수치적 방법을 제안하였다. 이 방법의 유용성을 확인하기 위하여 도출된 두 최적 파라미터를 갖는 시스템에서의 비트 에러율 (BER ; Bit Error Rate) 특성을 현재 일반화된 MSSI (Mid-Span Spectral Inversion)에서의 BER 특성과 비교하였다. 최적 파라미터들은 구하는 순서에 크게 의존하지 않지만 서로 연관되어 있어야 한다는 것을 알 수 있었다. 본 논문에서 제안한 방법은 WDM 시스템에 OPC를 적용하고자 할 때 전제가 되어야 하지만 실제 광 전송 링크에서 구현하기 어려운 OPC를 중심으로 한 광 신호 전력과 총 분산 값의 대칭 문제를 해결해야 하는 방법을 대체할 것으로 예상된다.
외판원 문제는 잘 알려진 NP-완전 문제로, 최적해(optimal value)를 구하는 다양한 알고리즘들이 개발되었다. 그러나 최악의 경우 지수 시간이 걸리므로 수행시간을 줄이는 다양한 방법들이 제안되고 있다. 최근접 휴리스틱 알고리즘은 최적해를 구하는 다른 알고리즘들에 비해 구조가 비교적 간단하다. 따라서 본 논문에서는 외판원 문제(Traveling Salesman Problem, TSP)의 최적해를 구할 수 있는 분기 함수(bounding function)를 적용한 분산 최근접 휴리스틱(nearest neighbor heuristic) 알고리즘을 PVM(Parallel Virtual Machine)에서 제공하는 마스터/슬래이브(master/slave) 모델을 사용하여 설계하고 구현하였다. 먼저 최적해를 찾는 수행 시간을 줄이기 위해 최적화 문제에서 좋은 성능을 보이는 분산 유전 알고리즘(distributed genetic algorithm)을 수행해 얻은 근사해(near optimal)를 초기 분기 함수로 사용한다. 특히 더욱 좋은 근사해를 구하고자 유전 연산자인 돌연변이를 새롭게 변형하여 적용하였다.
본 논문에서는 확장된 병렬 분산 보상기와 최적 극점 배치 방법을 사용한 비선형 시스템의 퍼지 모델 기반 제어기의 분석과 설계 방법을 제안한다. 설계과정을 설명하면 먼저비선형 시스템을 Takagi-Sugeno 퍼지 모델로 표현하고 확장된 병렬 분산 보상기를 사용하여 제어기 규칙을 작성한다. 그리고 최적 극점 배치 방법을 사용하여 국소 상태 궤환 제어기를 설계하고 이를 이용하여 전체의 퍼지논리제어기를 설계한다. 기존의 사용된 병렬 분산 보상기와는 다르게 본 논문에서 새로이 개발된 확장된 병렬 분산 보상기와 최적 극점 배치 방법을 이용함으로써 안정한 국소 퍼지 제어기의 설계뿐만 아니라 추적 제어 목적도 수행할 수 있는 전체의 안정한 퍼지 제어기도 설계할 수 있다. 게다가 전체 퍼지 모델 뿐만 아니라 실제 비선형 시스템에 대해서도 안정도 분석을 행하였다 마지막으로 제안된 퍼지 모델 기반 제어기 설계 방법의 효율성과 가능성을 하나의 시뮬레이션 예를 통하여 증명하였다.
고성능 전자부품 개발이 진행되면서 나노크기의 분말에 대한 합성연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다. 실제 나노크기의 입자는 그 기능이 기존 fm크기의 입자에 비해 뛰어나 많은 연구자들의 관심이 되어 있음에도 불구하고 제품으로 응용된 예는 거의 없는 실정인데 이는 나노크기의 입자라 할지라도 응집이 되어 있거나 작업하기 어렵기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 응집된 BaTiO$_3$분말에 분산제와 함께 고속볼밀을 하여 이에 따른 분산 효과와 tape casting을 위한 최적 분산 안정성에 대하여 연구하였다. 분산제의 종류와 볼밀시간에 따른 분산효과를 확인하기 위하여 zeta potential 값을 비교하였으며 이러한 분산제의 종류와 볼밀시간에 따라 분산효과가 변하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 분산된 분말에 대해 다른 분자량을 가지는 PVB와 상용바인더를 사용하여 tape casting하였다. 결합제의 종류에 따라 슬러리의 특성이 변화하였으며 분자량이 다른 PVB를 사용하여 성형한 시편을 소결하여 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다.
분산 제어 (DM; dispersion management)은 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexed) 채널의 고품질 전송을 위해 광섬유의 그룹 속도 분산 (GVD; group velocity dispersion)과 비선형 효과의 상호 작용에 의해 왜곡되는 신호의 보상할 수 있는 대표적 기술이다. DM이 적용된 광전송 링크의 유연한 구성에 필요한 중계 구간 (fiber span)을 구성하는 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 길이와 중계 구간 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)을 랜덤하게 분포시키는 구조와 인위적으로 분포시키는 구조에서의 최적 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)의 최적치와 유효 입사 전력 범위를 도출하였다. 고려한 SMF의 길이와 RDPS 분포 패턴 모두 precompensation으로 NRD를 조절하는 경우에서는 +10 ps/nm, postcompensation으로 NRD를 조절하는 경우에서는 -10 ps/nm이 최적 NRD라는 것을 알 수 있었다. 그리고 NRD가 상기 값으로 설정된 경우 중계 구간이 증가할수록 SMF 길이를 감소시키고, RDPS를 증가시키는 인위적인 분포의 전송 링크에서의 시스템 성능이 가장 양호하여 균일한 분포의 링크에 비해 유효 입사 전력 범위가 2 dB 정도 신장되는 것을 확인하였다.
단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 색 분산과 자기 위상 변조 (SPM; self phase modulation)에 의한 신호 왜곡을 보상하기 위하여 분산 제어 (DM; dispersion management)와 광 위상 공액 (OPC; optical phase conjugation)이 적용된 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexed) 시스템에서 전송 링크의 설계 기준을 살펴보았다. 본 연구에서 고려한 전송 링크의 설계 기준은 precompensation과 postcompensation에 의해 결정되는 최적 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)과 채널의 최적 입사 전력 범위이다. 최적 NRD는 WDM 시스템의 전체 전송 거리와 중계 간격에 상관없이 precompensation과 postcompensation에 따라 각각 +10 ps/mn와 -10 ps/mn로 얻어졌다. 그러나 전송 거리와 중계 간격이 짧을수록 시스템 성능이 전반적으로 더욱 양호하게 나타나고, 비교적 넓은 유효 입사 전력 범위에 대해 유효 NRD 범위가 넓게 분포한다는 것을 알 수 있었다.
최근 이질적인 분산 컴퓨팅 환경 상에서의 공동 작업들이 나날이 늘어나고 있다. 고속의 원거리 네트워크의 유용성 (availability)은 화상 회의, 분산된 대화식의 시뮬레이션, 그리고 공동의 시각화(collaborative visualization)와 같은 공동의 멀티미디어 응용들을 가능하게 하였다. 이와 같은 응용들과 분산된 고성능 컴퓨팅에서의, 효율적인 그룹 통신은 매우 중요하다. 일반적인 그룹 통신으로는 브로드캐스트, 멀티캐스트 등이 있다. 기존의 FEF, ECEF, look-ahead 와 같은 휴리스틱 알고리즘들은 이러한 이질적 분산 시스템에서의 브로드캐스트와 멀티캐스트를 위한 메시지 전송 트리를 구성하여 준다. 하지만 이러한 알고리즘들은 각 단계에서의 최적의 해를 선택하기 때문에 지역적 최적해(local optimum)에 빠질 수 있는 단점이 있다. 본 논문에서는 노드와 네트워크 모두가 이질적인 기존의 통신 모델 상에서 보다 효율적인 집합적 연산을 위한 트리를 구성해주는 개선된 브로드캐스트 알고리즘을 제안한다. 기존의 휴리스틱 알고리즘들이 지역적 최적해에 빠질 수 있는 점을 감안하여, 보다 합리적이고, 유용성 있는 edge 선택 기준을 제시하였다. 여러 가지 통신비용에 대한 성능 평가를 통하여, 개선된 휴리스틱 알고리즘은 기존의 알고리즘보다 적은 완료 시간을 가지며, 특히 look-ahead 알고리즘보다 낮은 계산 복잡도를 가지는 장점을 가짐을 알 수 있다.
본 논문에서는 서로 반대방향으로 진행하는 코어모드와 클래딩모드사이에서 모드결합이 일어나는 경사진 선형처프된 광섬유격자쌍을 이용한 새로운 투과형 분산보상기을 제안하였다. 제안된 투과형 분산보상기에서 모드결합이 최대로 일어나기 위한 위상정합조건과 최적의 경사각을 제시하였으며, 시뮬레이션을 통해서 제안된 투과형 분산보상기의 분산기울기와 분산보상 가능한 대역폭은 각각 3,068ps/nm와 0.45nm이고, 투과형 분산보상기로 동작함을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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