대규모 랜덤 액세스 네트워크에서 병렬 직교매칭퍼슛 기술을 이용한 사용자 검출 기법

박정홍,정방철,김진우,김정필,Park, Jeonghong,Jung, Bang Chul,Kim, Jinwoo,Kim, Jeong-Pil 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.6

본 논문은 사용자와 수신 안테나가 매우 많은 상향링크 다중사용자 랜덤액세스 네트워크에서 기존의 압축센싱 기반 병렬 직교매칭퍼슛(prallel orthogonal matching pursuit, POMP)기법을 개선한 랜덤액세스를 위한 POMP 사용자 검출 기법을 제안한다. 일반적으로 다중사용자 랜덤액세스 환경에서는 기지국으로부터 자원을 할당 받은 사용자가 신호를 전송하는 것이 아니라 전송할 데이터를 가진 사용자는 기지국으로부터 어떠한 제어 없이 신호를 전송하기 때문에 활성화된 사용자의 수를 수신단에서 정확하게 아는 것은 어렵다. 따라서 본 논문에서는 이러한 환경에서 기존의 병렬 직교매칭퍼슛기법을 수정하여 활성화된 사용자 검출 기법을 새롭게 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 분석한다. 랜덤 액세스 네트워크에서 제안된 POMP 기법이 기존의 OMP방식보다 활성화된 사용자가 약 2%~8% 더 많은 환경에서도 정확하게 사용자를 검출 하는 것을 확인하였다. In this paper, we propose a user detection technique based on parallel orthogonal matching pursuit (POMP) for uplink multi-user random access networks (RANs) with a number of users and receiver antennas. In general RANs, it is difficult to estimate the number of users simultaneously transmitting packets at the receiver because users with data send the data without grant of BS. In this paper, therefore, we modify the original POMP for the RAN and evaluate its performances through extensive computer simulations. Simulation results show that the proposed POMP can effectively detect activated users more than about 2%~8% compared with the conventional OMP in RANs.

일반화된 공간천이변조 시스템에서 압축센싱기술을 이용한 수신신호 복호 알고리즘

박정홍,반태원,정방철,Park, Jeonghong,Ban, Tae Won,Jung, Bang Chul 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.7

본 논문에서는 일반화된 공간천이변조시스템에서 신호 복원 성능의 개선을 위하여 병렬 직교매칭퍼슛 기술을 이용한 신호 검출기법을 제안하고 그 성능을 분석한다. 일반화된 공간천이변조 시스템에서 수신신호의 복원은 압축 센싱에서 성긴신호 복원과 매우 유사하다. 성긴 신호 복원에서 자주 사용되는 직교매칭퍼슛 기법은 매 반복과정에서 수신 신호와 채널 행렬과의 상관도가 높은 인덱스를 송신신호의 Nonzero 인덱스로 1개씩 선택한다. 반면 제안된 POMP기법에서는 수신신호를 이용하여 첫 번째 반복과정에서 채널행렬과의 상관도가 높은 인덱스를 복수(M)개 선택한 후, 선택된 M개의 인덱스를 초기 인덱스로 하는 M개의 OMP과정을 병렬적으로 수행한다. 최종적으로 각 OMP과정에서 복원된 신호 중 수신된 신호와 복원신호사이의 잔차 (Residual)가 가장 작은 후보 신호를 최종 복원 신호로 선택한다. 본 논문에서는 POMP기법에 양자화기법을 결합한 알고리즘도 함께 제안한다. 제안된 POMP알고리즘은 OMP대비 M배의 복잡도를 갖지만 신호 복원 성능은 매우 탁월하다. In this paper, we propose a signal detection technique based on the parallel orthogonal matching pursuit (POMP) is proposed for generalized shift space keying (GSSK) systems, which is a modified version of the orthogonal matching pursuit (OMP) that is widely used as a greedy algorithm for sparse signal recovery. The signal recovery problem in the GSSK systems is similar to that in the compressed sensing (CS). In the proposed POMP technique, multiple indexes which have the maximum correlation between the received signal and the channel matrix are selected at the first iteration, while a single index is selected in the OMP algorithm. Finally, the index yielding the minimum residual between the received signal and the M recovered signals is selected as an estimate of the original transmitted signal. POMP with Quantization (POMP-Q) is also proposed, which combines the POMP technique with the signal quantization at each iteration. The proposed POMP technique induces the computational complexity M times, compared with the OMP, but the performance of the signal recovery significantly outperform the conventional OMP algorithm.

병렬OMP 기법을 통한 복수 측정 벡터기반 성긴 신호의 복원

박정홍,반태원,정방철,Park, Jeonghong,Ban, Tae Won,Jung, Bang Chul 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.10

본 논문에서는 복수측정벡터 환경에서 성긴 신호의 복원을 위하여 널리 사용되고 있는 Simultaneous orthogonal matching pursuit (S-OMP) 기술을 보완한 병렬 OMP 기법을 제안하고 그 성능을 분석한다. Parallel orthogonal matching pursuit(POMP) 알고리즘은 간단하지만 성능면에서 매우 효과적이다. 제안된 병렬 OMP알고리즘은 첫 번째 반복 과정에서 관찰 행렬과 상관도가 높은 인덱스 집합을 여러 개 (M) 선택한다. 그 후, 선택된 각각의 인덱스를 첫 번째 인덱스로 하는 각 병렬 OMP블록에서 S-OMP 알고리즘 기법이 병렬적으로 동작한다. 마지막으로 입력된 신호 복원을 위해 잔차가 가장 작은 POMP블록의 인덱스 집합을 선택한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 100%복원 가능한 sparsity 개수가 기존의 S-OMP 기법에 비해 M이 증가함에 따라 향상되는 것을 확인했으며, 평균 제곱 오차 측면에서도 SNR에 상관없이 성능 개선효과가 있음을 확인하였다. In this paper, parallel orthogonal matching pursuit (POMP) is proposed to supplement the simultaneous orthogonal matching pursuit (S-OMP) which has been widely used as a greedy algorithm for sparse signal recovery for multiple measurement vector (MMV) problem. The process of POMP is simple but effective: (1) multiple indexes maximally correlated with the observation vector are chosen at the first iteration, (2) the conventional S-OMP process is carried out in parallel for each selected index, (3) the index set which yields the minimum residual is selected for reconstructing the original sparse signal. Empirical simulations show that POMP for MMV outperforms than the conventional S-OMP both in terms of exact recovery ratio (ERR) and mean-squared error (MSE).

병렬OMP 기법을 통한 성긴신호 복원과 그 성능

박정홍,정방철,김종민,반태원,Park, Jeonghong,Jung, Bang Chul,Kim, Jong Min,Ban, Tae Won 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.8

본 논문에서는 성긴 신호의 복원을 위하여 기존의 직교매칭퍼슛 (orthogonal matching pursuit, OMP) 기술을 보완한 Parallel OMP (POMP) 기법을 제안하고 성능을 분석한다. POMP알고리즘의 과정은 간단하지만 기존 OMP와 비교하여 더 좋은 성능을 보이는 알고리즘이다. POMP 는 첫 번째 반복 과정에서 관찰 행렬과 상관도가 높은 인덱스 집합을 여러 개 선택한다. 선택된 각각의 인덱스를 첫 번째 인덱스로 하는 각각의 POMP 블록에서 OMP 알고리즘 기법이 병렬적으로 동작한다. 마지막으로 신호 복원을 위해 가장 작은 잔류 오차(residual)를 갖는 POMP블록의 인덱스 집합을 선택한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 POMP가 기존의 신호 복원 기술에 비하여 완벽복원비율과 평균 제곱 오차 (MSE) 측면에서 좋은 성능을 보임을 확인하였고, 이미지복원에 있어서는 눈으로 확인 가능할 정도의 성능 개선을 확인하였다. In this paper, parallel orthogonal matching pursuit (POMP) is proposed to supplement the orthogonal matching pursuit (OMP) which has been widely used as a greedy algorithm for sparse signal recovery. The process of POMP is simple but effective: (1) multiple indexes maximally correlated with the observation vector are chosen at the firest iteration, (2) the conventional OMP process is carried out in parallel for each selected index, (3) the index set which yields the minimum residual is selected for reconstructing the original sparse signal. Empirical simulations show that POMP outperforms than the existing sparse signal recovery algorithms in terms of exact recovery ratio (ERR) for sparse pattern and mean-squared error (MSE) between the estimated signal and the original signal.

양방향 중계채널에서 중계기 다중안테나가 물리계층네트워크 코딩의 성능에 미치는 영향

박정홍,정방철,반태원,Park, Jeonghong,Jung, Bang Chul,Ban, Tae-Won 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.8

본 논문에서는 양방향 중계 채널에서 중계기에 다중안테나가 존재할 경우 물리계층 네트워크 코딩 기법의 성능분석을 수행하였다. 2개의 소스 노드는 하나의 안테나를 가진다고 가정하고 중계기에는 다중안테나가 설치되었다고 가정한다. 본 논문에서는 소스 노드와 중계노드에 각각 하나의 안테나가 존재하는 기존 시스템을 중계기에 다중안테나가 존재하는 환경으로 확장한다. 특히, 중계기에서 2개의 소스 노드들로부터 도착한 패킷을 복호하는 과정에서 각 패캣을 복호한 후 네트워크 부호화를 수행하는 개별복호기술과 소스 노드들로부터 도착한 2개의 패킷을 동시에 고려하여 직접복호하는 기술을 비교분석한다. 다중안테나기반의 중계기를 사용할 경우 물리계층 네트워크 코딩의 비트오류성능이 중계기의 안테나의 개수가 증가함에 따라 향상되는 것을 확인하였다. In this paper, we investigate the effect of multiple antennas at a relay node on the performance of physical-layer network coding (PNC) in the two-way relay channel (TWRC). We assume that two source nodes have a single antenna and the relay node has multiple antennas. We extend the conventional TWRC environment with a signle antenna at both relay and source nodes to the case of multiple antennas at the relay node. In particular, we consider two decoding strategies: separate decoding (SD) and direct decoding (DD). The SD decodes each packet from the two sources and performs the network coding with bit-wise exclusive OR (XOR) operation, while the DD decodes the network-coded packet from the two sources. Note that both decoding strategies are based on log-likelihood ratio (LLR) computation. It is shown that the bit error rate (BER) performance becomes significantly improved as the number of antennas at the relay node.

효과적인 레이돔 설계를 위한 FSS 설계 변수에 따른 주파수 특성 경향 분석

박정홍(Jeonghong Park),이지홍(Jihong Lee),서일성(Ilsong Seo),김근홍(Geunhong Kim) 대한전자공학회 2006 대한전자공학회 학술대회 Vol.2006 No.11

교항하는 두 선박간의 충돌회피에 관한 해석적 접근

박정홍(Jeonghong Park),김진환(J inwhan Kim) 한국항해항만학회 2011 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.추계

본 연구에서는 교항하는 두 선박 간의 충돌 회피에 적용 가능한 해석적 기법에 바탕을 둔 피항 조선 알고리듬을 소개한다. 충돌 회피를 위하여 두 선박 간의 최소이격거리를 설정하고 교항하는 두 선박의 적절한 피항 조선을 통해 안전하고 효과적인 피항이 가능하도록 하였다. 이의 구현을 위하여 1) 선박의 운항속도를 조절하는 속도 변화에 의한 충돌회피 기법과 2) 선박의 선수각을 변경하여 침로를 변경하는 충돌회피 기법을 고려하였고, 두 선박의 기하학적 배치를 감안하여 충돌 회피를 위해 조선 동작을 개시하는 피항개시거리를 해석적으로 전개하였다. 제안한 기법의 타당성 검증을 위하여 다양한 교항 시나리오를 설정하고 이에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하였다. In this study, an analytical algorithm for collision avoidance is proposed, which is applicable to designing collision avoidance maneuvers for two encountering ships. The minimum separation distance is defined and an appropriate maneuver sequence is computed for safe and effective collision avoidance. Two approaches: 1) collision avoidance through speed change and 2) collision avoidance through heading change, are considered, and the initiation point of the avoidance maneuver is computed analytically using the geometric configuration of the two encountering ships. To verify the feasibility of the proposed algorithm, numerical simulations are carried out using a set of ship-to-ship encountering scenarios.

무인수상선의 자율운항을 위한 단안 카메라 기반의 근거리 선박 자동 탐지

박정홍(Jeonghong Park),한정욱(Jungwook Han),김진환(Jinwhan Kim),손남선(Nam-sun Son),김선영(Sun Young Kim) 제어로봇시스템학회 2017 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.23 No.6

Automatic detection and tracking of nearby ships are important capabilities for the autonomous operation of unmanned surface vehicles (USVs). This study focuses on achieving such capabilities in the framework of vision-based perception and sensor fusion. Reliable detection and tracking processes using a monocular camera are designed to automatically detect maneuvering targets with no prior information on the motion of targets. For a reliable trajectory estimation in low observability situations, the proposed vision-based approach uses bearing information in both the horizontal and vertical directions. In addition, the measurement by an onboard lidar is integrated into the vision-based tracking filter when the targets are in close range. The performance of the proposed method was assessed by field experiment data obtained in a real-sea environment to show the feasibility of the developed algorithms for the autonomous navigation of USVs.

경로 예측의 불확실성을 고려한 무인수상선의 충돌 위험 평가 및 회피 경로 계획

박정홍(Jeonghong Park),최진우(Jinwoo Choi),최현택(Hyun-Taek Choi) 제어로봇시스템학회 2018 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.24 No.7

This study presents a collision avoidance strategy for safe autonomous navigation of autonomous surface vehicles (ASVs). To recognize in advance a potential collision situation between the vehicle and an approaching object, a quantitative collision risk degree and a collision risk zone must be evaluated and predicted. However, they are difficult to accurately evaluate and predict, since the motion information of the vehicle and object includes various uncertainties caused by navigation sensors and environmental disturbances. Hence, the collision risk, which is expressed as a collision probability, is evaluated based on the probabilistic method considering the time-varying trajectory uncertainties of the vehicle and object. In addition, the collision risk zone on the predicted trajectory of the vehicle is determined considering the uncertainties and safe separation zones with respect to the vehicle and object. Then, a collision-free path is planned considering the dynamic characteristic of the vehicle to reduce and avoid the collision risk. To determine the feasibility of the proposed approach, simulations are performed, and the results are discussed.

일반화된 공간천이변조 시스템에서 압축센싱기술을 이용한 수신신호 복호 알고리즘

박정홍(Jeonghong Park),반태원(Tae-Won Ban),정방철(Bang Chul Jung) 한국통신학회 2014 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.1