CMP cross-correlation analysis of multi-channel surface-wave data

Hayashi Koichi,Suzuki Haruhiko Korean Society of Earth and Exploration Geophysici 2004 지구물리와 물리탐사 Vol.7 No.1

In this paper, we demonstrate that Common Mid-Point (CMP) cross-correlation gathers of multi-channel and multi-shot surface waves give accurate phase-velocity curves, and enable us to reconstruct two-dimensional (2D) velocity structures with high resolution. Data acquisition for CMP cross-correlation analysis is similar to acquisition for a 2D seismic reflection survey. Data processing seems similar to Common Depth-Point (CDP) analysis of 2D seismic reflection survey data, but differs in that the cross-correlation of the original waveform is calculated before making CMP gathers. Data processing in CMP cross-correlation analysis consists of the following four steps: First, cross-correlations are calculated for every pair of traces in each shot gather. Second, correlation traces having a common mid-point are gathered, and those traces that have equal spacing are stacked in the time domain. The resultant cross-correlation gathers resemble shot gathers and are referred to as CMP cross-correlation gathers. Third, a multi-channel analysis is applied to the CMP cross-correlation gathers for calculating phase velocities of surface waves. Finally, a 2D S-wave velocity profile is reconstructed through non-linear least squares inversion. Analyses of waveform data from numerical modelling and field observations indicate that the new method could greatly improve the accuracy and resolution of subsurface S-velocity structure, compared with conventional surface-wave methods.

강릉 지역 공간 감마선량률과 강수량, 일조시간, 평균풍속 사이 교차 상관성 분석

차호환(Hohwan Cha),김재화(Jaehwa Kim) 한국방사선학회 2013 한국방사선학회 논문지 Vol.7 No.5

본 논문은 강릉 지역에서 동일 기간에 기록된 공간 감마선량률과 강수량, 일조시간, 평균풍속 사이의 교차 상관 지수 ρDCCA를 DCCA cross-correlation coefficient(DCCA ρ)방법으로 구하여 교차 상관성을 분석하였다. 우리는 이 연구를 통해 다음의 사실을 알았다. 첫 번째, 공간 감마선량률과 강수량 사이 ρDCCA는 일(4~7일), 달(30일), 계절(90일), 년(360일)에서 0.57~0.48, 0.39, 0.34, 0.26, 공간 감마선량률과 일조시간 사이 ρDCCA는 일, 달, 계절, 년에서 –0.20~-0.23, -0.22, -0.17, -0.13, 공간 감마선량률과 평균풍속 사이의 ρDCCA는 일, 달, 계절, 년에서 –0.10~-0.12, -0.11, -0.05, -0.05이다. 두 번째, ρDCCA를 통하여 공간 감마선량률과 강수량은 교차 상관성이 있으며 공간 감마선량률과 일조시간, 평균풍속 사이에는 교차 상관성이 없다는 것을 확인하였다. In this study, we analyze the cross correlation between Gamma exposure rates and Rainfall, Hours of daylight, Average wind speed using cross-correlation coefficient ρDCCA and DCCA cross-correlation coefficient(DCCA ρ) method. Our data are measured simultaneous in Gangneung regional. First, we find the ρDCCA between Gamma exposure rates and Rainfall is Day(3~7days) 0.57~0.48, Month(30days) 0.39, Season(90days) 0.34, Year(360days) 0.26, between Gamma exposure rates and Hours of daylight is Day –0.20~-0.23, Month –0.22, Season –0.17, Year –0.13, between Gamma exposure rates and Average wind speed is Day –0.10~-0.12, Month –0.11, Season –0.05, Year – 0.05. Second, our finding is cross- correlation between Gamma exposure rates and Rainfall, is no cross-correlation between Gamma exposure rates and Hours of daylight, Average wind speed.

CROSS-SECTIONAL CORRELATION: NEW EVIDENCE ON .CHANGING CORRELATIONS AND CORRELATION BREAKDOWN IN EQUITY MARKETS

Hans Bystrom 사람과세계경영학회 2006 Global Business and Finance Review Vol.11 No.1

As an alternative to the traditional time-series based correlation measure Solnik and Roulet (2000) suggests a different correlation measure based on the cross-sectional dispersion ofasset returns. This paper focuses on this cross-sectional correlation and finds that the level of correlation in the European equity market has increased between 1970 and 2000. In addition, in the light ofthe increased country linkages since the October crash 1987, it is found that diversification along industry lines is a feasible alternative to international diversification. Finally, using simulations, it is shown that the cross-sectional correlation measure, just as the traditional sample correlation, faces the problem ofa spurious correlation breakdown bias when the absolute average return is large. The size ofthe bias depends on how volatility is estimated, however, and the bias disappears when the volatility is approximated with the constant unconditional volatility.

변동차수 탈경향 방법을 통한 기상데이터의 상관성분석

차호환,김재화 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.10

We analyze the correlation of meteorological data with a periodic trend by using the recently proposed correlation-analysis methods. In order to make the time series stationary, we apply the varying polynomial-order detrending method to the nonstationary time series. By using this method, we obtained stable scaling exponents different from those obtained by using the ordinary detrending method, which showed a cross over around the periodic time point. We chose three locations on the Korean peninsula and found the autocorrelation and the cross-correlation exponents between the temperature and the relative humidity. From the obtained scaling exponents, we conclude that there are universal properties in the correlation, the so-called long-range memories in autocorrelations and cross-correlations. In addition to these scaling exponents associated with the correlations, we found that the cross-correlation coefficients, which quantify the level of cross-correlation, are somewhat different in each area. 최근에 제안된 상관분석법을 이용하여 전형적인 주기적 비정상 (nonstationary) 특성을 가지는 기상데이터의 상관성을 분석하여 보았다. 주기적 비정상 시계열을 정상 (stationary)화 하는 과정에서 변동차수\_탈경향분석 (varing polynomial order detrended analysis)방법을 사용함으로써 시계열의 주기성 때문에 일반적인 탈경향분석 (detrending analysis)방법에서 보이는 크로스오버가 사라져 안정적인 상관스케일 지수를 얻을 수 있음을 알았다. 우리는 한반도내의 세 지역을 선정하여 위의 방법을 사용함으로써 각 지역 내 기온과 상대습도 변동에 장기 기억성이라는 보편적 성질이 있음을 알았으며, 각 지역에서 온도-상대습도 기상데이터 사이의 변동차수 탈경향 교차상관분석 (DCCA-l(n))방법을 통하여 지역간에 비슷한 크기의 스케일지수를 갖는 교차상관성이 나타남을 확인하였다. 또한 장기교차상관성 여부를 보여주는 스케일지수와는 별도로 온도와 상대습도간의 상관강도를 수치화한 교차상관계수는 지역에 따라 조금씩 다른 값을 보이는 것을 알았다.

Modified Cross-correlation for Inter-aural Time Delay Estimation

Byoung-gi Lee,Jongsuk Choi 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

Most of sound source localizing systems are based on a technique of measuring inter-aural time delays. Cross-correlation, Cross-power spectrum phase, and other techniques have been developed for measuring inter-aural time delays. In this paper, we propose a modified cross-correlation technique in frequency domain. We define a Gaussian indicator and use it as a kernel of the proposed cross-correlation. It seems that the proposed technique is useful in heavy noise conditions. Our simulation shows that its performance is almost close to the original cross-correlation’ in high SNR but better than the original in low SNR.

직교변환에 의한 Walsh 및 Golay 코드의 상호상관 제어방식과 수정된 코드를 사용한 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능에 관한 연구

이원창,김명진,Lee, Won-Chang,Kim, Myoung-Jin 한국융합신호처리학회 2008 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.9 No.4

Walsh 코드나 Golay 코드와 같은 직교 코드는 동기가 맞지 않은 경우 상호상관 값이 커질 수 있으므로 CDMA 시스템의 역방향 링크와 같이 사용자간 동기가 맞지 않는 경우 직교성이 손상되어 사용자간 간섭이 발생하기 때문에 사용자 구별용으로 거의 사용되지 않는다. Wysocki는 기존의 Walsh-Hadamard 행렬에 직교변환 행렬을 곱함으로써 생성된 코드들이 직교성을 유지하면서 코드간 상호상관 값이 커지지 않도록 할 수 있음을 보였다. Soberly와 Wysocki는 Golay 코드에 대해서 유사한 상호상관 함수의 제어방식을 제안하였다. 이것은 적절한 직교변환을 사용하면 Walsh 코드나 Golay 코드의 상호상관 값을 감소시킬 수 있고, 따라서 CDMA 역방향 링크에서 사용자 구별용으로 사용될 수 있음을 의미한다. 본 논문에서는 비동기 CDMA 링크의 성능에 영향을 주는 코드간의 상호상관 관련 파라미터들을 알아보고, 직교변환에 의해 이들 파라미터들이 어떻게 변화되는지 분석하였다. Walsh 코드와 Golay 코드에 대한 직교변환 행렬을 설계함에 있어 수정된 Walsh 또는 Golay 코드의 직교성을 유지하면서 결과 코드의 비주기 상호상관 피크치의 최대값($ACC_{max}$) 또는 비주기 상호상관의 제곱평균($R_{cc}$)을 최소화하도록 하였다. 직교변환에 의해 생성된 코드집합을 사용한 CDMA 시스템에 대하여 사용자간 동기가 맞지 않은 경우에 대해 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하여 성능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. Orthogonal codes like Walsh and Golay codes may have large correlation value when they are not synchronized, hence they are seldom used in asynchronous CDMA systems. Wysocki[1] showed that by multiplying the original Walsh-Hadamard matrix with an orthogonal transformation matrix the resultant matrix sustains orthogonality between row vectors and their cross-correlation can be reduced. Soberly and Wysocki[2] proposed similar scheme on Golay codes. This implies that using the proper orthogonal transformation cross-correlation of Walsh and Golay codes can be reduced, and the transformed codes can be used for user separation in the CDAM reverse link. In this paper we discuss cross-correlation related parameters which affect the performance of an asynchronous CDMA link, and we investigate the correlation properties of the transformed codes. When we designed orthogonal transformation matrices for Walsh and Golay codes, we minimized the maximum value of aperiodic cross-correlation of the codes ($ACC_{max}$) or the mean square value of the aperiodic cross-correlation($R_{cc}$) with preserving the orthogonality of the modified codes. We also evaluate the asynchronous CDMA system that uses the transformed Walsh and Golay codes.

한반도 내륙 및 해역 발생 지진의 파형 유사성 기반 연구기법 적용과 제한점: 신호 탐지, 진원 재결정, 파형 분류

손민경,김 원영,조창수 대한지질학회 2022 지질학회지 Vol.58 No.4

Earthquakes with a similar rupture process and close proximity produce comparable waveforms at the same seismic station. Based on waveform similarity, we determined the location of the earthquakes, which is one of the fundamental pieces of information in seismological research. The waveform cross-correlation technique that evaluates waveform similarity has been applied to the analyses for foreshock-mainshock-aftershock sequences, repeating earthquakes, earthquake swarms, volcanic/non-volcanic tremors, blasting, and nuclear test events. We reviewed the various methods based on waveform cross-correlation and discussed their limitations, presenting studies on seismic events in and around the Korean Peninsula. The template matching method detects similar waveforms, employing a cross-correlation coefficient as a threshold. The double-difference earthquake relocation method uses travel-time differences measured by waveform cross-correlation, to determine precisely the relative locations of seismic events. The hierarchical cluster analysis with a dendrogram classifies waveforms according to the maximum cross-correlation coefficient matrix, and the classification outcomes can support the relocation results. Additionally, we described variations in the double-difference relocation methods, as the differences in the partial derivatives, objective functions, and their minimization methods. Lastly, we addressed the limitations of the methods based on waveform cross-correlation, which results from changes in the cross-correlation coefficients between the event pairs. 지진 연구를 위한 가장 기본적 정보 중 하나는 지진의 진원이며, 근접한 진원에서 유사한 발생기작을 가지는두 지진은 공통의 관측소들에서 유사한 파형으로 기록된다. 파형상호상관계수는 파형의 유사성을 표현할 수 있는 지표 중 하나이며, 때문에 파형상호상관은 전진-본진-여진, 반복지진, 군발지진, 화산성/비화산성 진동, 발파와 핵실험 등의 탐지와 진원 결정 과정에서 활용되고 있다. 국내에서는 2010년 오대산지진과 시흥지진, 2013년백령도 해역 지진과 보령 해역 지진, 2016년 경주지진을 거치며 파형상호상관을 이용한 기법들이 지진 탐지와진원 결정에 적용되어 왔다. 탬플릿매칭법은 파형상호상관계수를 기준치로 이용하여 유사한 파형을 탐지하고, 이중차법은 파형상호상관으로 획득한 지연시간을 관측주시차로 이용하여 지진의 상대적 진앙 혹은 진원 위치를 정밀히 결정한다. 몇 가지 이중차법 간 차이는 편미분치, 목적함수, 목적함수 최소화 기법의 차이로 설명하였다. 계층적 군집 분석은 파형 상호상관계수행렬을 이용하여 지진 파형의 계통을 분류하며, 군집 분석 결과는국내 발생 지진의 진앙 혹은 진원 재결정 결과를 지지하는 보조적 수단으로 사용되고 있다. 그러나 파형상호상관계수는 파형의 길이와 필터링 대역에 따라 가변적이며, 파형상호상관 기반 기법들은 지진간 규모 혹은 거리차이 증가에 따라 효용이 감소할 수 있음을 유의하여야 한다.

Measurement-Based Stochastic Cross-Correlation Models of a Multilink Channel in Cooperative Communication Environments

박재준,김명돈,권헌국,정현규,Xuefeng Yin,Yaoyao Fu 한국전자통신연구원 2012 ETRI Journal Vol.34 No.6

In this paper, stochastic models for the cross-correlation of multiple channels are established based on measurement data collected using a wideband multiple-input multiple-output relay Band Exploration and Channel Sounder system at 3.7 GHz. We propose models for the cross-correlation characteristics of large-scale parameters (LSPs) between two links, that is, the base station and mobile station (MS) link and the relay station and MS link. The LSPs include shadow fading, Rician K-factor, delay spread, angle spread of arrival, and angle spread of departure. Furthermore, models are established for the cross-correlation of the small-scale fading in the impulse responses of two links. The statistics of these model parameters are investigated as functions of geometrical features of the multilink. They are extracted from a large amount of cross-correlation observations, which are obtained in three measurement sites along more than one hundred measurement routes. These models can be used together with the standard single-link channel models for the generation of correlated components, for example, path clusters, in two separate channels.

Identifying the structure of group correlation in the Korean financial market

Ahn, S.,Choi, J.,Lim, G.,Cha, K.Y.,Kim, S.,Kim, K. North-Holland 2011 PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIO Vol.390 No.11

We investigate the structure of the cross-correlation in the Korean stock market. We analyze daily cross-correlations between price fluctuations of 586 different Korean stock entities for the 6-year time period from 2003 to 2008. The main purpose is to investigate the structure of group correlation and its stability by undressing the market-wide effect using the Markowitz multi-factor model and the network-based approach. We find the explicit list of significant firms in the few largest eigenvectors from the undressed correlation matrix. We also observe that each contributor is involved in the same business sectors. The structure of group correlation can not remain constant during each 1-year time period with different starting points, whereas only two largest eigenvectors are stable for 6 years 8-9 eigenvectors remain stable for half-year. The structure of group correlation in the Korean financial market is disturbed during a sufficiently short time period even though the group correlation exists as an ensemble for the 6-year time period in the evolution of the system. We verify the structure of group correlation by applying a network-based approach. In addition, we examine relations between market capitalization and businesses. The Korean stock market shows a different behavior compared to mature markets, implying that the KOSPI is a target for short-positioned investors.

배경잡음 교차상관을 이용한 국내 광대역 지진계의 방위각 보정값 측정

이상준 ( Sang Jun Lee ),이준기 ( Junkee Rhie ) 한국지구물리·물리탐사학회 2015 지구물리와 물리탐사 Vol.18 No.2

배경잡음 교차상관을 이용하여 국내에 설치된 지표 및 시추공 관측소 지진계의 방위각 보정값을 계산하였다. 이방법은 원거리 지진자료를 사용하던 기존 연구들과는 달리 배경잡음 자료를 이용하며, 수직-수직성분 배경잡음 교차상관함수를 90o 위상변화시키면 수직-방사성분 교차상관함수의 위상과 일치하게 된다는 특성을 이용한다. 2007년 1월부터2008년 9월까지의 연속 자료를 중합하여 계산한 결과는 원거리 지진자료를 이용하여 계산된 이전 연구결과와 매우 유사하며, 계산 결과의 표준편차도 대부분 5o 이하로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 한편, 자료를 30일씩 중합하여 계산한결과 역시 표준편차가 5o 이하로 낮게 계산되며, 시간에 따른 방위각 보정값의 변화가 거의 없는 것으로 미루어 2007년1월부터 2008년 9월 사이 기간에는 전체 관측소의 지진계 방위각이 크게 바뀌지 않은 것으로 보인다. 배경잡음 교차상관분석 방법의 중합기간에 대한 민감도를 분석한 결과, 국내 지진관측소에 대한 신뢰할 수 있는 방위각 보정값을 얻는데필요한 배경잡음 연속 기록의 최소 기간은 30일 정도로 추정된다. Orientation corrections for Korean seismic stations were calculated by using ambient noise cross-correlation. This method uses Rayleigh waves extracted from ambient noise cross-correlation instead of teleseismic waveforms from earthquakes, which have been generally used for previous studies. The theoretical background of the method is that the phase of radial-vertical cross-correlation function should be the same as that of 90o phase-shifted vertical-vertical crosscorrelation function. The results calculated from stacked cross-correlograms from Jan. 2007 to Sep. 2008 are comparable to the previous results obtained from teleseismic waveforms. In addition, overall the standard deviations of orientation corrections are less than 5o. The temporal variation in orientation corrections calculated for every 30 days shows no significant change and also standard deviations of them are mostly less than 5o. This means that the orientations of stations used in this study have been kept constant during the period. The sensitivity test for stacking period of the ambient noise cross-correlation method shows that continuous ambient noise record of at least about 30 days is required for estimating reliable orientation corrections.