스톨링 현상을 방지하는 새로운 잡음 보조 LMS 알고리즘
** 본 논문은 적은 비트 수를 사용하는 디지털 구현에서 LMS 적응 필터가 발생시키는 스톨링 현상을 완화하기 위해, 가중치 업데이트에 인위적인 잡음을 추가하는 Added‑Noise LMS(AN‑LMS) 알고리즘을 제안한다. 두 가지 정리로 업데이트 확률과 수렴 속도를 분석하고, 잡음이 균등 분포일 경우 기대값 기준에서 기존 LMS와 동일한 수렴 속도를 보이며 복잡도는 선형임을 증명한다. 시뮬레이션을 통해 유한 정밀도와 무한 정밀도 환경 모…
저자: Hamid Reza Shahdoosti
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본 논문은 디지털 적응 필터, 특히 LMS(LMS: Least‑Mean‑Square) 알고리즘이 제한된 비트 수를 가진 구현에서 겪는 ‘스톨링(stalling)’ 현상을 근본적으로 해결하고자 하는 연구이다. 스톨링은 가중치 업데이트 시 오차가 LSB(least‑significant bit) 이하로 작아져 반올림에 의해 가중치가 전혀 변하지 않는 현상으로, 8‑bit 이하의 저비트 환경에서 필터가 수렴을 멈추게 만든다. 기존 문헌에서는 비트 폭 확대, 스텝‑사이즈 인위적 확대, 양자화 잡음 이용 등 여러 방법을 제시했지만, 이들 방법은 하드웨어 비용 증가, 연산 복잡도 상승, 혹은 추가적인 설계 복잡성을 초래한다.
이에 저자는 ‘잡음 보조(Noise‑Assistant)’라는 새로운 아이디어를 도입한다. 기존 LMS 업데이트 식
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