The constant modulus algorithm (CMA) widely used in blind equalization applications minimizes the averaged power of constant modulus error (CME) defined as the difference between an instant output power and a constant modulus. In this paper, a decision feedback version of the linear blind algorithm based on maximization of the zero-error probability for CME is proposed. The Gaussian kernel of the maximum zero-error criterion is analyzed to have the property to cut out excessive CMEs that may be induced from severely distorted channel characteristics. Decision feedback approach to the maximum zero-error criterion for CME is developed based on the characteristic that the Gaussian kernel suppresses the outliers and this prevents error propagation to some extent. Compared to the linear algorithm based on maximum zero-error probability for CME in the simulation of blind equalization environments, the proposed decision feedback version has superior performance enhancement particularly in cases of severe channel distortions.
영-오차확률 성능 기준은 오차 샘플들이 직류 바이어스 잡음의 영향을 받을 때 적응 시스템에 사용되기에는 제약이 따른다. 이 논문에서는 바이어스 변수를 오차 분포에 도입하고 바이어스된 오차확률에서 오차를 0 으로 하여 새로운 성능 기준인 바이어스된 영-오차확률을 제안하였다. 또한, 확장 필터 구조를 기반으로 제안된 성능 기준을 최대화 함으로써 적응 알고리듬을 도출하였다. 통신 채널 등화에 대한 시뮬레이션 결과로부터 제안된 성능기준에 기반한 이 알고리듬이 강한 충격성 잡음과 직류-바이어스 잡음의 환경에서 동요 없이 오차 샘플들을 0 으로 집중시키는 성능을 보였다.
A new blind equalization algorithm that is based on maximizing the probability that the constant modulus errors concentrate near zero is proposed. The cost function of the proposed algorithm is to maximize the probability that the equalizer output power is equal to the constant modulus of the transmitted symbols. Two blind information-theoretic learning (ITL) algorithms based on constant modulus error signals are also introduced: One for minimizing the Euclidean probability density function distance and the other for minimizing the constant modulus error entropy. The relations between the algorithms and their characteristics are investigated, and their performance is compared and analyzed through simulations in multi-path channel environments. The proposed algorithm has a lower computational complexity and a faster convergence speed than the other ITL algorithms that are based on a constant modulus error. The error samples of the proposed blind algorithm exhibit more concentrated density functions and superior error rate performance in severe multi-path channel environments when compared with the other algorithms.
바이어스된 영-오차확률 (biased zero-error probability)과 이에 관련된 알고리듬은 매 반복시간마다 합산과정을 지니고 있어 많은 계산상의 부담을 요구한다. 이 논문에서는 바이어스된 영-오차확률에 반복적 접근법을 적용한 알고리듬을 제안하였고 천해역 통신채널과 충격성 잡음 및 바이어스된 가우시안 잡음이 혼재한 실험 환경에서 성능을 비교하였다. 샘플 사이즈에 비례하는 계산 복잡도를 지닌 기존 알고리듬과 달리 제안한 반복적 방식은 샘플 사이즈와 무관하여 계산량의 부담을 크게 줄였다. 이러한 계산효율 특성을 지닌 제안한 알고리듬은 블록 처리방식의 기존 알고리듬과 비교하여 다중경로 페이딩, 바이어스된 잡음 및 충격성 잡음에 대한 강인성에서 동일한 성능을 나타냈다.
이 논문에서는, 영확률을 최대화 (maximum zero-error probability, MZEP) 하도록 설계된 알고리듬에서 가중치 갱신에 쓰이는 기존의 블록 처리 방식의 합산 연산을 대신하여, 다음 기울기 계산에 현재 계산된 기울기를 활용할 수 있는 효율적인 가중치 갱신 계산 방식을 제안하였다. 실험 결과로부터, 제안한 방식은 원래의 MZEP 와 동일한 성능을 나타내면서도 오차 버퍼가 불필요하여 시스템의 복잡도를 감소시키며 연산 시간을 현저히 줄일 수 있다. 또한 제안한 알고리듬은 오차 엔트로피 (error-entropy)를 최소화하도록 설계된 알고리듬보다 우수한 수렴 속도를 지닌다.
신호처리에서 영확률을 성능기준으로 하는 적응 알고리듬들은 충격성 잡음 환경에서 우수한 성능과 안정된 수렴을 보인다. 이 논문에서는 MSE 성능기준과 비교분석을 통해 영확률 성능기준이 MSE와 동일한 최적해를 가진다는 것을 증명한다. 또한 이 연구를 통해, 영확률 기반 알고리듬의 크기 조정된 입력이 충격성 잡음으로부터 최적해가 방해 받지 않도록 유지해주는 역할을 하고 있음을 보인다.
상수 모듈러스 오차의 확률을 영으로 줄이는 등화 알고리듬에 결정 궤환 방식이 도입된 DF-MZEP-CME (decision feedback - maximum zero-error probability for constant modulus errors) 알고리듬은 채널 왜곡 보상에서 보다 향상된 성능을 보인다. 그러나 이 DF-MZEP-CME 알고리듬은 기울기 계산에서 샘플 사이즈에 비례하는 계산량을 가지게 되어 구현상 장애요인으로 작용한다. 이 논문에서는 DF-MZEP-CME 알고리듬의 기울기를 반복적으로 추정하도록 하여 계산량이 샘플 사이즈와 무관하게 함으로서 계산량 문제를 해결한다. 샘플 사이즈 N 에 대해 기존 알고리듬이 10N 의 곱셈량을 가지지만 제안한 방식은 샘플 사이즈와 무관하게 단지 20 번의 곱셈을 수행한다. 또한 제안한 방식의 기울기 계산이 초기상태로부터 안정 상태로 넘어갈 때 연속성을 유지하는 것으로 나타나 오차 전파에 예민한 결정 궤환 방식에 매우 적합한 알고리듬으로 판단된다.
충격성 잡음 환경에서 최대 영확률 (MZEP) 알고리듬은 최소자승오차 (MSE) 기반의 알고리듬 보다 우수한 성능을 지닌다. 그리고 알고리듬 자체에 내재한 크기 조절 입력 (MCI)가 MZEP 알고리듬을 충격성 잡음으로부터 알고리듬을 안정되게 유지하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는 MCI 입력의 평균전력으로 MZEP 알고리듬의 스텝 사이즈를 정규화하는 방식을 제안하였다. 충격파 발생률이 0.03인 충격성 잡음하의 시뮬레이션에서 정상상태 MSE 성능 비교에서 기존 MZEP에 비해 제안한 방식이 약 2dB 정도 향상된 특성을 보인다.
상수 모듈러스 오차가 영이 될 확률을 최대화하도록 설계된 블라인드 등화 알고리듬은 한 반복시간에서 합산과정을 수행하여 큰 복잡성을 유발한다. 합산과정에서 생기는 이러한 계산상의 부담을 줄여보고자 상수 모듈러스 오차 (CME)의 영확률(ZEP)과 그것의 기울기를 추정하는 새로운 접근 방법을 이 논문에서 제안하였다. 다음 반복시간에서 CME의 ZEP는 현행 CME의 ZEP를 기반으로 하여 반복적으로 계산될 수 있음을 보였다. 알고리듬의 가중치 계산을 위한 기울기도 반복적 추정 방법에 의해 구해진 CME의 ZEP를 미분하여 구해질 수 있음을 제시하였다. 시뮬레이션에서 기존의 블록 처리에 의해 구하던 방법과 비교하였을 때, 제안한 방법에 의해 구해진 CME의 ZEP와 기울기가 상당히 줄인 계산량에도 불구하고 완전히 동일한 추정 결과를 보였다.
There always exist nonzero inspection errors whether inspectors are humans or automatic inspection machines. Inspection errors can be categorized by two types, type I error and type II error, and they can be regarded as either a constant or a random variable. Under the assumption that two types of random inspection errors are distributed with the "uniform" distribution on a half-open interval starting from zero, it was proved that inspectors overestimate any given fraction defective with the probability more than 50%, if and only if the given fraction defective is smaller than a critical value, which depends upon only the ratio of a type II error over a type I error. In addition, it was also proved that the probability of overestimation approaches one hundred percent as a given fraction defective approaches zero. If these critical phenomena hold true for any error distribution, then it might have great economic impact on commercial inspection plans due to the unfair overestimation and the recent trend of decreasing fraction defectives in industry. In this paper, we deal with the same overestimation problem, but assume a "symmetrical triangular" distribution expecting better results since our triangular distribution is closer to a normal distribution than the uniform distribution. It turns out that the overestimation phenomenon still holds true even for the triangular error distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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