In this paper, a complex-valued recursive least squares escalator filter algorithm with reduced computational complexity for complex-valued signal processing applications is presented. The local tap weight of RLS-ESC algorithm is updated by incrementing its old value by an amount equal to the local estimation error times the local gain scalar, and for the gain scalar, the local input autocorrelation is calculated at the previous time. By deriving a new gain scalar that can be calculated by using the current local input autocorrelation, reduced computational complexity is accomplished. Compared with the computational complexity of the complex-valued version of RLS-ESC algorithm, the computational complexity of the proposed method can be reduced by 50% without performance degradation. The reduced computational complexity of the proposed algorithm is even less than that of the LMS-ESC. Simulation results for complex channel equalization in 64QAM modulation schemes demonstrate that the proposed algorithm has superior convergence and constellation performance.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제20권2호
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pp.107-121
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2016
We analyze the complexity of the LLL algorithm, invented by Lenstra, Lenstra, and $Lov{\acute{a}}sz$ as a a well-known lattice reduction (LR) algorithm which is previously known as having the complexity of $O(N^4{\log}B)$ multiplications (or, $O(N^5({\log}B)^2)$ bit operations) for a lattice basis matrix $H({\in}{\mathbb{R}}^{M{\times}N})$ where B is the maximum value among the squared norm of columns of H. This implies that the complexity of the lattice reduction algorithm depends only on the matrix size and the lattice basis norm. However, the matrix structures (i.e., the correlation among the columns) of a given lattice matrix, which is usually measured by its condition number or determinant, can affect the computational complexity of the LR algorithm. In this paper, to see how the matrix structures can affect the LLL algorithm's complexity, we derive a more tight upper bound on the complexity of LLL algorithm in terms of the condition number and determinant of a given lattice matrix. We also analyze the complexities of the LLL updating/downdating schemes using the proposed upper bound.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권6호
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pp.2554-2580
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2018
Lenstra-Lenstra-$Lov{\acute{a}}sz$ (LLL) is an effective receiving algorithm for Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) systems, which is believed can achieve full diversity in MIMO detection of fading channels. However, the LLL algorithm features polynomial complexity and shows poor performance in terms of convergence. The reduction of algorithmic complexity and the acceleration of convergence are key problems in optimizing the LLL algorithm. In this paper, a variant of the LLL algorithm, the Hybrid-Fix-and-Round LLL algorithm, which combines both fix and round measurements in the size reduction procedure, is proposed. By utilizing fix operation, the algorithmic procedure is altered and the size reduction procedure is skipped by the hybrid algorithm with significantly higher probability. As a consequence, the simulation results reveal that the Hybrid-Fix-and-Round-LLL algorithm carries a faster rate of convergence compared to the original LLL algorithm, and its algorithmic complexity is at most one order lower than original LLL algorithm in real field. Comparing to other families of LLL algorithm, Hybrid-Fix-and-Round-LLL algorithm can make a better compromise in performance and algorithmic complexity.
Spectral information at a speech coder should be quantized with sufficient accuracy to keep perceptually transparent output speech. Spectral information at a low bit rate speech coder is usually transformed into corresponding line spectrum pair parameters and is often quantized with a vector quantization algorithm. As the vector quantization algorithm generally has high complexity in the optimal code vector searching routine, the complexity reduction in that routine is investigated using the ordering property of the line spectrum pair. When the proposed complexity reduction algorithm is applied to the well-known split vector quantization algorithm, the 46% complexity reduction is achieved in the distortion measure compu-tation.
본 논문에서는 영상의 지역 특성별로 보간 방법을 적응적으로 선택하여 적용하는 효과적인 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 기존의 알고리듬들의 경우 각기 다른 방법으로 방향성을 구하기 때문에 영상의 지역 특성별로 성능이 다르게 나오는 경우가 있다. 또한, FDD(Fine Directional De-interlacing) 알고리듬의 경우 PSNR(Peak Signal-to-Noise Ratio)은 다른 알고리듬들에 비해 높게 나오지만 계산량이 많다는 단점이 있다. 이를 보안하기 위해 본 논문에서는 여러 영상들에서 계산량은 적으면서 화질 성능은 뛰어난 LA(Line Average), MELA(Modified Edge-based Line Average), LCID(Low-Complexity Interpolation Method for De-interlacing) 알고리듬들 중 지역복잡도 (DoLC, Degree of Local Complexity)별로 효과적인 알고리듬을 학습하여 이를 이용하여 보간을 수행하는 디인터레이싱 방법을 제안한다. 실험 결과 제안하는 방법은 좋은 성능에 비해 계산량이 적은 LCID 알고리듬과 비슷한 계산량을 보이면서 객관적 화질이 우수한 FDD, MELA 알고리듬보다 PSNR로 대표되는 객관적 화질과 주관적 화질 측면에서 우수한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권2호
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pp.485-499
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2021
Although non-binary low-density parity-check (NB-LDPC) codes have better error-correction capability than that of binary LDPC codes, their decoding complexity is significantly higher. Therefore, it is crucial to reduce the decoding complexity of NB-LDPC while maintaining their error-correction capability to adopt them for various applications. The extended min-sum (EMS) algorithm is widely used for decoding NB-LDPC codes, and it reduces the complexity of check node (CN) operations via message truncation. Herein, we propose a low-cost CN processing method to reduce the complexity of CN operations, which take most of the decoding time. Unlike existing studies on low complexity CN operations, the proposed method employs quick selection algorithm, thereby reducing the hardware complexity and CN operation time. The experimental results show that the proposed selection-based CN operation is more than three times faster and achieves better error-correction performance than the conventional EMS algorithm.
In satellite systems, efficient communication and observation require identifying of specific signal arrival points using onboard antenna systems. When utilizing massive array antennas to estimate the angle of arrival (AOA) of signals, traditional high-performance AOA estimation algorithms such as Multiple Signal Classification (MUSIC) encounter extremely high complexity due to the numerous individual antenna elements. Although, in order to improve this computational complexity problem, the cascade AOA estimation algorithm with CAPON and beamspace-MUSIC was recently proposed, the comparison of the computational complexity of the proposed algorithm across different massive array antenna configurations has not yet been conducted. In this paper, we provide the analyzed results of the computational complexity of the proposed cascade algorithm based on various massive array antennas, and determine an optimal antenna configuration for the efficient AOA estimation in satellite systems.
We shall discuss one of some techniques needed to analyze algorithms. It is called a big-O function technique. The measures of efficiency of an algorithm have two cases. One is the time used by a computer to solve the problem using this algorithm when the input values are of a specified size. The other one is the amount of computer memory required to implement the algorithm when the input values are of a specified size. Mainly, we will restrict our attention to time complexity. To figure out the Time Complexity in nonlinear problems of Numerical Analysis seems to be almost impossible.
This paper proposes a low complexity super resolution algorithm for frequency modulated continuous wave (FMCW) radar systems for foreign object debris (FOD) detection. FOD radar has a requirement to detect foreign object in small units in a large area. However, The fast Fourier transform (FFT) method, which is most widely used in FMCW radar, has a disadvantage in that it can not distinguish between adjacent targets. Super resolution algorithms have a significantly higher resolution compared with the detection algorithm based on FFT. However, in the case of the large number of samples, the computational complexity of the super resolution algorithms is drastically high and thus super resolution algorithms are difficult to apply to real time systems. In order to overcome this disadvantage of super resolution algorithm, first, the proposed algorithm coarsely obtains the frequency of the beat signal by employing FFT. Instead of using all the samples of the beat signal, the number of samples is adjusted according to the frequency of the beat signal. By doing so, the proposed algorithm significantly reduces the computational complexity of multiple signal classifier (MUSIC) algorithm. Simulation results show that the proposed method achieves accurate location even though it has considerably lower complexity than the conventional super resolution algorithms.
In the next generation wireless communication system, the beamforming technique based on a massive antenna is one of core technologies for transmitting and receiving huge amounts of data, efficiently and accurately. For highly performed and highly reliable beamforming, it is required to accurately estimate the Angle of Arrival (AOA) for the desired signal incident to an antenna. Employing the massive antenna with a large number of elements, although the accuracy of the AOA estimation is enhanced, its computational complexity is dramatically increased so much that real-time communication is difficult. In order to improve this problem, AOA estimation algorithms based on the massive antenna with the low computational complexity have been actively studied. In this paper, we compute and analyze the computational complexity of the cascade AOA estimation algorithm based on the Flexible Massive Concentric Circular Array (FMCCA). In addition, its computational complexity is compared to conventional AOA estimation techniques such as the Multiple Signal Classification (MUSIC) algorithm with the high resolution and the Only Beamspace MUSIC (OBM) algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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