Подання похибки AR моделі через функцію Джимана-МакКлура при прогнозуванні процесів у телекомунікаціях

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022090023

Ключові слова:

процеси в телекомунікаціях, авторегресійна модель, функція Джимана-МакКлура, аномалії та відхилення, точність прогнозування, LPC, CELP

Анотація

Проаналізовано особливості використання функції Джимана-МакКлура, які ґрунтуються на її властивостях, при прогнозуванні у телекомунікаціях процесів з аномаліями чи відхиленнями за допомогою авторегресійної моделі AR(p). Запропоновано модифікацію AR(p) моделі, яка полягає у поданні похибки прогнозування в метриці Джимана-МакКлура, що базується на цій функції, та подальшому визначенні коефіцієнтів AR(p) моделі в цій метриці на основі представлених у статті рівнянь, які є аналогом рівнянь Юла-Уокера при поданні похибки прогнозування AR(p) моделі в метриці L2. На основі порівняльного аналізу та моделювання встановлено, що AR(p) модель в метриці Джимана-МакКлура у порівнянні з класичною AR(p) моделлю в метриці L2 дозволяє підвищити точність прогнозування у телекомунікаціях процесів з аномаліями чи відхиленнями до 1,5 раза, а ефективність її використання зростає при збільшенні порядку моделі p та ступеня корельованості процесу, що підлягає прогнозуванню. Показано, що практичне використання в телекомунікаціях запропонованої модифікації AR(p) моделі в метриці Джимана-МакКлура є найбільш ефективним та доцільним для довгострокового прогнозування (великі значення порядку моделі p) сильно корельованих процесів, які можуть характеризуватися наявністю аномалій чи відхилень, при відносно великих значеннях внутрішнього параметра цієї метрики, що забезпечує швидкодію обчислень при прогнозуванні процесів без суттєвого погіршення його точності.

Біографії авторів

Олексій Голубничий, Національний авіаційний університет

кафедра телекомунікаційних систем, доцент

Максим Заліський, Національний авіаційний університет

Dr. Maksym Zaliskyi is a professor at the National Aviation University. His qualifications are as mentioned D.Sc. (Equipment Operation and Data Processing), PhD (Equipment Operation and Data Processing), M.Sc. (Radio Engineering), B.Sc. (Radio Engineering). He has 14 years of teaching experience and his areas of interest include Data Processing, Equipment Operation, Reliability Analysis. A total number of research publications is 160.

Ольга Щербина, Національний авіаційний університет

Dr. Olga Shcherbyna is a professor at the National Aviation University. Her qualifications are as mentioned D.Sc. (Radio Engineering and Telecommunication Means), Ph.D. (Radio Engineering Devices and Television Systems), M.Sc. and B.Sc. (both in Radio Engineering) from the National Aviation University, Kyiv, Ukraine. She has 16 years of teaching experience and her areas of interest include antenna systems, microwave devices, electromagnetic compatibility. A total number of research publications is 100.

Посилання

[1]О. И. Павлов and Ф. Ф. Дубровка, “Оцінювання потенційної ефективності кодування мовлення різними параметрами лінійного прогнозування”, Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 9, pp. 531–548, Sep. 2020.

Ruairí de Fréin, “Power-weighted LPC formant estimation,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 68, no. 6, pp. 2207–2211, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2020.3040194.

C. O. Mawalim, S. Wang, M. Unoki, “Speech information hiding by modification of LSF quantization index in CELP codec,” in Proceeding of Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), 2020, url: https://ieeexplore.ieee.org/document/9306401.

[1]Ф. А. Семире, А. Д. Адекюнле, Р. О. Аболаде, and О. А. Адегбола, “Прогнозирование тренда затухания из-за дождя в связи с изменением климата в некоторых районах на юго-западе Нигерии”, Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 1, pp. 51–60, Jan. 2021.

P. J. Brockwell, R. A. Davis, Time Series: Theory and Methods. New York: Springer, 1991, doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0320-4.

D. Ryabko, Asymptotic Nonparametric Statistical Analysis of Stationary Time Series. Cham: Springer, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-12564-6.

G. Kitagawa, Introduction to Time Series Modeling. New York: Chapman and Hall/CRC, 2020, doi: https://doi.org/10.1201/9780429197963.

[1]В. В. Савченко, “Метод редукции авторегрессионной модели речевого сигнала для систем передачи речи по низкоскоростным каналам связи”, Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 11, pp. 682–695, Dec. 2021.

Y. Zhang, N. Meratnia, P. Havinga, “Outlier detection techniques for wireless sensor networks: a survey,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 12, no. 2, pp. 159–170, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/SURV.2010.021510.00088.

D. M. Hawkins, Identification of Outliers. Dordrecht: Springer, 1980, doi: https://doi.org/10.1007/978-94-015-3994-4.

V. Barnett, T. Lewis, Outliers in Statistical Data. New York: Wiley, 1994.

L. Wang, J. Yang, M. Workman, P. Wan, “Effective algorithms to detect stepping-stone intrusion by removing outliers of packet RTTs,” Tsinghua Science and Technology, vol. 27, no. 2, pp. 432–442, 2022, doi: https://doi.org/10.26599/TST.2021.9010041.

L. Zou, Z. Wang, J. Hu, H. Dong, “Ultimately bounded filtering subject to impulsive measurement outliers,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 67, no. 1, pp. 304–319, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TAC.2021.3081256.

M. Kumar, M. Yadav, A. Chauhan, “Outlier analysis based intrusion detection for IoT,” in Proceeding of 3rd International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICAC3N), 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ICAC3N53548.2021.9725490.

N. Das, R. Bhattacharya, “Optimal sensor precision for multirate sensing for bounded estimation error,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 58, no. 2, pp. 844–854, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2021.3111726.

[1]А. В. Савченко and В. В. Савченко, “Масштабно-инвариантная модификация COSH-расстояния для измерения искажений речевого сигнала в режиме реального времени”, Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 6, pp. 350–361, Jun. 2021.

Yu-Ru Feng et al., “A hybrid Schatten p-norm and Lp-norm with plane wave expansion method for near–near field transformation,” IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 63, no. 6, pp. 2074–2081, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TEMC.2021.3083665.

S. Geman, D. McClure, “Statistical methods for tomographic image reconstruction,” in Proceeding of 46th Session of the ICI, Bulletin of the International Statistical Institute, vol. 52, no. 4, pp. 5–21, 1987.

H. Carfantan, J. Idier, “Statistical linear destriping of satellite-based pushbroom-type images,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 48, no. 4, pp. 1860–1871, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TGRS.2009.2033587.

J. Chen, Z. Cai, X. Xie, J. Lai, “Motion estimation with L0 norm regularization,” in Proceeding of IEEE 7th International Conference on Virtual Reality (ICVR), 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ICVR51878.2021.9483834.

E. A. Elsayed, Reliability Engineering, 3rd ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2021, doi: https://doi.org/10.1002/9781119665946.

G. L. Steele, S. Vigna, “Computationally easy, spectrally good multipliers for congruential pseudorandom number generators,” Software: Practice and Experience, vol. 52, no. 2, pp. 443–458, 2022, doi: https://doi.org/10.1002/spe.3030.

J. C. Willems, “Recursive filtering,” Statistica Neerlandica, vol. 32, no. 1, pp. 1–39, 1978, doi: https://doi.org/10.1111/j.1467-9574.1978.tb01382.x.

Wei-Chih Tu, Shao-Yi Chien, “Two-way recursive filtering,” IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 31, no. 11, pp. 4255–4268, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TCSVT.2021.3049833.

A. G. Holubnychyi, G. F. Konakhovych, R. S. Odarchenko, “Signal constructions with low resultant sidelobes for pulse compression navigation and radar systems,” in Proceeding of 4th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC), pp. 267–270, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/MSNMC.2016.7783158.

A. G. Holubnychyi et al., “Comparison of additive and multiplicative complementary sequences for navigation and flight control systems,” in Proceeding of 5th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC), pp. 24–27, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576275.

[1]А. Г. Голубничий and Г. Ф. Конахович, “Мультипликативно комплементарные бинарные сигнально-кодовые конструкции”, Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 10, pp. 551–565, Oct. 2018.

Результати моделювання AR моделі в метриці Джимана-МакКлура

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-26 — Оновлено 2022-08-26

Як цитувати

Голубничий, О., Заліський, М., Щербина, О., & Іванець, О. (2022). Подання похибки AR моделі через функцію Джимана-МакКлура при прогнозуванні процесів у телекомунікаціях. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(8), 496–509. https://doi.org/10.20535/S0021347022090023

Номер

Том 65 № 8 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.