Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.49
no.2
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pp.122-129
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2012
As a greedy algorithm reconstructing the sparse signal from underdetermined system, orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm has received much attention in recent years. In this paper, we present an extension of OMP for pursuing efficiency of the index selection. Our approach, referred to as generalized OMP (gOMP), is literally a generalization of the OMP in the sense that multiple (N) columns are identified per step. Using the restricted isometry property (RIP), we derive the condition for gOMP to recover the sparse signal exactly. The gOMP guarantees to reconstruct sparse signal when the sensing matrix satisfies the RIP constant ${\delta}_{NK}$ < $\frac{\sqrt{N}}{\sqrt{K}+2\sqrt{N}}$. In addition, we show recovery performance and the reduced number of iteration required to recover the sparse signal.
As a greedy algorithm reconstructing the sparse signal from underdetermined system, orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm has received much attention. In this paper, we multiple candidate matching pursuit (MuCaMP), which builds up candidate support set in every iteration and uses the minimum residual at last iteration. Using the restricted isometry property (RIP), we derive the sufficient condition for MuCaMP to recover the sparse signal exactly. The MuCaMP guarantees to reconstruct the K-sparse signal when the sensing matrix satisfies the RIP constant ${\delta}_{N+K}<\frac{\sqrt{N}}{\sqrt{K}+3\sqrt{N}}$. In addition, we show a recovery performance both noiseless and noisy measurements.
In active SONAR, several different methods are used to detect range-Doppler information of the target. Compressive sensing based method is more accurate than conventional methods and shows superior performance. There are several compressive sensing algorithms for range-Doppler estimation of active sonar. The ability of each algorithm depends on algorithm type, mutual coherence of sensing matrix, and signal to noise ratio. In this paper, we compared and analyzed computational performance and accuracy of various compressive sensing algorithms for range-Doppler estimation of active sonar. The performance of OMP (Orthogonal Matching Pursuit), CoSaMP (Compressive Sampling Matching Pursuit), BPDN (CVX) (Basis Pursuit Denoising), LARS (Least Angle Regression) algorithms is respectively estimated for varying SNR (Signal to Noise Ratio), and mutual coherence. The optimal compressive sensing algorithm is presented according to the situation.
In the stagewise arithmetic orthogonal matching pursuit algorithm, the weak threshold used in sparsity estimation is determined via maximum iterations. Different maximum iterations correspond to different thresholds and affect the performance of the algorithm. To solve this problem, we propose an improved variable weak threshold based on the stagewise arithmetic orthogonal matching pursuit algorithm. Our proposed algorithm uses the residual error value to control the weak threshold. When the residual value decreases, the threshold value continuously increases, so that the atoms contained in the atomic set are closer to the real sparsity value, making it possible to improve the reconstruction accuracy. In addition, we improved the generalized Jaccard coefficient in order to replace the inner product method that is used in the stagewise arithmetic orthogonal matching pursuit algorithm. Our proposed algorithm uses the covariance to replace the joint expectation for two variables based on the generalized Jaccard coefficient. The improved generalized Jaccard coefficient can be used to generate a more accurate calculation of the correlation between the measurement matrixes. In addition, the residual is more accurate, which can reduce the possibility of selecting the wrong atoms. We demonstrate using simulations that the proposed algorithm produces a better reconstruction result in the reconstruction of a one-dimensional signal and two-dimensional image signal.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.10
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pp.2252-2258
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2013
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).
Park, Jeonghong;Jung, Bang Chul;Kim, Jong Min;Ban, Tae Won
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.8
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pp.1784-1789
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2013
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.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2011.07a
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pp.135-136
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2011
Sparse한 신호 복원 방법으로 underdetemined system에서 l1-minimization을 이용한 compressive sensing의 연구와 함께, l1-minimization비해 간단한 greed 알고리듬도 활발히 연구되고 있다. 이에 본 논문은 greed 알고리듬의 대표적인 orthogonal matching pursuit기법에서 iteration 마다 support 선택 개수에 따른 성능을 연구한다. 모의 실험을 통해 OMP의 iteration 단계에서 하나의 support만 선택하는 것보다 다수의 support를 선택하는 것이 더 낮은 sparsity의 신호를 복원할 수 있고 더 낮은 계산량의 이득을 가져오는 것을 확인 할 수 있다.
Park, Jeonghong;Jung, Bang Chul;Kim, Jinwoo;Kim, Jeong-Pil
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.6
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pp.1313-1320
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2015
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.
Nguyen, Vu Quan;Son, Woo Hyun;Parfieniuk, Marek;Trung, Luong Tran Nhat;Park, Sang Yoon
ETRI Journal
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v.42
no.3
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pp.376-387
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2020
Massive computation of the reconstruction algorithm for compressive sensing (CS) has been a major concern for its real-time application. In this paper, we propose a novel high-speed architecture for the orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm, which is the most frequently used to reconstruct compressively sensed signals. The proposed design offers a very high throughput and includes an innovative pipeline architecture and scheduling algorithm. Least-squares problem solving, which requires a huge amount of computations in the OMP, is implemented by using systolic arrays with four new processing elements. In addition, a distributed-arithmetic-based circuit for matrix multiplication is proposed to counterbalance the area overhead caused by the multi-stage pipelining. The results of logic synthesis show that the proposed design reconstructs signals nearly 19 times faster while occupying an only 1.06 times larger area than the existing designs for N = 256, M = 64, and m = 16, where N is the number of the original samples, M is the length of the measurement vector, and m is the sparsity level of the signal.
In this paper, the probabilistic exclusion based orthogonal matching pursuit (PEOMP) algorithm for the sparse signal reconstruction is proposed. Some of recent greedy algorithms such as CoSaMP, gOMP, BAOMP improved the reconstruction performance by deleting unsuitable atoms at each iteration. They still often fail to converge to the solution because the support set could not escape from a local minimum. PEOMP helps to escape by excluding a random atom in the support set according to a well-chosen probability function. Experimental results show that PEOMP outperforms several OMP based algorithms and the $l_1$ optimization method in terms of exact reconstruction probability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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