Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol .   5 ,  No . 3,  J une   2 0 1 5 ,  pp . 54 8~ 56 1   I S SN : 208 8-8 7 0 8           5 48     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Blind Signal Processing Algo rith ms bas e d on Recursive  Gradien t  Estim a tion      Nam y on Ki m*,  Mi n g oo  K a n g * *   * Division of  Electron i c, Informa tion  and  Commnication  Engineering,  Kangwon   National Univer sity , Korea  ** Division of  I n formation and   Telecommnicati on Engin eering ,   Hanshin Univers i ty , Korea      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  Ja n 12, 2015  Rev i sed  Ap 19 , 20 15  Accepte May 4, 2015      Blind algorithm s  based on  the  Euclid ean  distan ce ( E D) between the outpu distribution fun c tion and a set of Di rac delta functions have a heav y   computation a l burden of  O ( NM )  due to so me do uble summation operation s   for the sample size N and  M s y mbol points. In this paper, a r e cursive  approach  to the  estimation of th e ED  and its gradient is proposed to reduce  the com putat ion a l com p lexi t y  fo r effici ent im ple m entation of the  algorithm .   The ED of th e algorithm is comprised of  information potentials (I Ps), and the  IP s  at the next iterat i on can be c a lcu l at ed recurs i v el y  b a s e d on the curren t l y   obtain e d IPs. Ut iliz ing th e r ecur s ivel estim ated  IPs, the  next  st ep grad ien t   for the weight u pdate of th e a l g o rithm   can be  es tim ated r ecurs iv el y with th e   pres ent gradi e nt.  W ith this  recurs ive approa ch, th e com putation a l com p lex i t y   of gradien t  calculation h a s only  O ( N ). The sim u lation  results s how that th e   proposed gradient estimation  me thod holds significantly  redu ced   com putation a c o m p lexit y  k eep ing th e  s a m e   perform ance  as  the  block   processing meth od. Keyword:  B l i nd si g n al   pr ocessi n g   Co m p u t atio n a l co m p lex ity  Dirac d e lta  functio Euclidea n distance   Recursi v e gra d ient   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Nam y ong Ki m ,    Di vi si o n   of  El e c t r o n i c , I n fo rm at i on a n d  C o m m uni cat i on En gi nee r i n g,   Kangwon  Natio n a l Un iv ersity,  3 4 6  Jun g ang  R o ad, Sam c h e ok city, K a ngw on, 245 -71 1 K o rea.  Em ail: nam y ong@ka ngwon.a c .kr       1.   INTRODUCTION  The i n f o rm ation - t h e o ret i c  l e arni ng  ( I TL m e t hod  ha be en  de vel o ped   base on  a  co m b i n at i on  o f   p r ob ab ility d e n s ity fun c tion s  (PDFs) and  a pro c edu r e to   co m p u t e in formatio n  po ten t i a l (IP) t h at is  d e fi n e base on t h e  c once p t  that  dat a  sam p les inte ract  with each   othe r a s  a   pair of physical  pa rticles in a  pot e ntial  field [1].  T h construction  of P D Fs is  done by the   ke rne l  density estim ation  m e thod e m ploying Ga ussia n   k e rn el [2 ].     The IT L  m e t hod  has y i el ded   m a ny  perf orm a nce cri t e ri a s u ch as  K u l l b ac k-Lei b l e r ( K L )  di ver g e n ce  to  esti m a te  m u tu al in fo rm atio n  and  Eu clid ian  d i stan ce  (E D)  bet w ee n t w o P D Fs t o   m e asure t h eir similarity  [3] ,  [ 4 ] .   T h r o u gh m i nim i zi ng t h e KL   di ve r g ence  o r  t h ED, al go ri t h m s  fo r s upe rvi s e d  t r ai ni ng  ha v e  been   devel ope f o cl assi fi cat i on i n   bi om edi cal  p r o b l e m s  [4] ,  [ 5 ] .    In  bl i n d si g n al  pr ocessi ng  wh ere t r ai ni n g   dat a  set s  are n o t  avai l a bl e t h e P D of  desi re si gnal   nee d s   be  ge nerat e d   wi t h o u t   k n o w i n g  t h e  exact  d e si red  si g n al For  c o m m uni cat i on a p pl i cat ions   whe r e t h sym bol   poi nts to  be tra n sm itted are identica lly and inde pe nde ntly dist ributed, the  desire d PDF c a n be  re placed  with  a   set  of Di rac - de l t a  funct i o ns [ 6 ] .  The bl i n d al go ri t h m  devel o ped  base d o n  t h e ED cri t e ri o n  bet w ee n t h PDF  of  out put sam p les and  Dirac-delta func tions  in place of  the desire d PD F ha s shown superi or lea r ni ng  per f o r m a nce i n  va ri o u s e nvi ro nm ent s .   Howev e r, in  the ED esti m a tio n  of th e b lind  alg o rith m ,  there is a co m putational problem  that hinders  th e efficien t im p l e m en tatio n  o f  th e algo rit h m .  Th m e th o d   requ ires  h e av y co m p u t atio n a l co m p lex ity d u e  to  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  5, No . 3,  J u ne 2 0 1 5   :    54 8 – 5 6 1   54 9 double summ a tion ope r ations at each  iteration tim e. In our initia l work [7], a rec u rsi v e  approac h  to t h e ED  est i m a ti on  has  been  i n t r o duce d  as  an  ef fi ci en t   m e t hod  re duc i ng t h e c o m put at i onal  c o m p l e xi t y .   The E D  est i m at i on ca n be  use d  t o  c h ec ho w  wel l  t h out pu t  PDF m a t c hes t h e de si red  P D F.  That  i s ,   th e esti m a ted   ED  can  b e   u s ed  as an  in d i cat o r  of  th e conver g en ce state o f  th e e m p l o y ed alg o r ith m .  Th er efo r t h e rec u rsi v e  e s t i m a ti on  of  E D  i n  [ 7 ]   d o es  not  pl ay  t h e   role o f   weigh t  adj u stm e n t  in  th e b lind  al g o rithm .  Fo t h at  pu r pose ,  g r adi e nt  est i m a ti on esse nt i a l  f o r t h e wei ght   up dat e  p r ocess  of t h e bl i n d al go ri t h m  i s  needed t o   b e  d ealt  with.     After  d e ri v a tiv es  o f  th e ED are tak e n, the re l a t i o n s hi bet w ee n t h e c u r r ent  a n d t h e  ne xt  t i m com pone nt s p r od uce d  fr om  the de ri vat i o n i s  i nvest i g at e d  t o  fi g u re  out   whet her  gra d i e nt  est i m a ti on c a n be  carried   ou t recu rsi v ely with  red u c ed  co m p u t atio n a l co m p lex ity. And  th en   it is ex p e rim e n t ed  to  prov e that th pr o pose d  m e t hod  pr o duc es t h e sam e  equal i zat i on pe rf o r m a nce wi t h  t h e si gni fi cant l y  red u ced c o m put at i o n s   com p ared t o  t h e bl oc p r oces si ng  m e t hod i n t r o duce d  i n  [ 6 ] .              Thi s  pape i s  o r ga ni zed   as fol l ows.   Sect i o n 2 prese n t s   t h e defi ni t i on of   E u cl i d ean   di st a n ce  bet w ee n   the PDF of the  equalizer  output sam p les an d a set o f   Dirac  d e lta fun c tion s . Th e esti m a tio n  of th ED is  shown  to be able to be carried  out re cursi v ely in Section 3,  and  the recu rsiv e calcu latio n   o f  th g r ad ien t  of th e ED is  p r op o s ed  for  th e w e i g h t  update in  Sectio n   4 .  Section  5   rep o r t s sim u lati o n   r e su lts an d d i scu ssi o n s. Fin a lly ,   concl udi ng  re m a rks a r pres ent e d i n  Sect i o n6 .       2.   ED BETWEEN THE E Q UALIZ E R OUTPUT AND   A SET OF DIRAC  DELTA FUNCTIONS  The si m i l a ri t y   m easure bet w een  t w o  di st ri but i o n   f u n c t i o ns o f   t h e  desi red   sy m bol a n d   e qual i zer  out put  sam p l e s can be est i m at ed t h r o ug h the ED calculation. The  ED  be tween  D f  the PDF of t h e desi re sym bol  an Y f  t h e PD of t h e e qual i zer  o u t p ut  i s  de fi ne d as       d f f f f ED Y D Y D 2 )] ( ) ( [ ) , ( d f f d f d f Y D Y D ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 2 2  (1)      The  o u t p ut  PD F can  be  co nst r uct e by  t h ker n el   densi t y   est i m a ti on m e tho d   fo o u t p ut  sam p l e s at   ti m e  k  1 1 ,..., , N k k k y y y with  th sam p le size  N [2 ].     k N k i i Y y y N y f 1 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 1 ) (   (2 )     The  PD o f  t h desi re d  sy m bol s can  be   exp r esse as Dirac   delta functions when  t h M sy m bol  poi nt M s s s ,..., , 2 1 are equa lly likely [6].       ... ) ( ) ( [ 1 ) ( 2 1 s d s d M d f D )] ( ... ) ( M m s d s d   (3 )     Sub s titu tin g (2) an d (3 ) in to (1 ), each  term  of (1)  b eco m e s     d f D ) ( 2 M 1      (4 )     d f Y ) ( 2   k N k i k N k j i j y y N 11 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1   (5 )     d f f Y D ) ( ) ( M m m Y s f M 1 ) ( 1   M m k N k i i m y s N M 11 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 1 1   (6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Blin d  S i gna Pro cessi n g   Algorith ms ba sed  on   Recu rsive Gra d i en Estima tio n   (Nam yo ng  Kim )   55 0 For convenie nce, th e e q uat i o n  ( 5 )  an ( 6 ) a r defi ne d as  k A   and  k B , respectively,  t h en  k Y D f f ED ) , ( at  t i m e  k bec o m e s     k k k Y D B A M f f ED 1 ) , (    (7 )     It is noticeable  that  k A in (5 ) an d   k B in  (6) are calcu lated  th rou gh  do ubl e s u m m a t i on o p erat i o n s  so  t h at   t h i s  bl oc k pr ocessi ng   m e tho d  dem a nds h eavy   com put at i onal  b u r d e n .      One of the basic ideas of t h ITL m e th od  is th at d a ta sa m p les can  b e  con s id ered as p h y sical  p a r ticles in   physics. Th at is, th e sam p le v a lues  i y and j y in  (5 ) are con s id ered as in fo rm atio n   p a rticles p l aced  at th e lo catio ns o f   i y an j y The  Gaus si an ker n el   ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 i j y y pr od uces a n  ex p one nt i a l   decay with the  distance  bet w een the  pa rticles. T h is leads   us to consi d er  the Ga ussia n   kernel as  a  pote n tial  fi el d i n d u ci n g  i n t e ract i o n a m ong t h e  i n f o rm ati on  part i c l e s. Th en   k N k j i j y y 1 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 is   co rresp ond ing to  th e su m o f  in teraction s  on  th e i th  p a rticle, an d     k N k i k N k j i j y y N 11 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1  in  (5) is th e su m  o f  all p a irs o f  in teracti o ns. Th is ov erall   p o t en tial en ergy is referred  t o   as in form at io n   p o t en tial [1 ].    Accord ing  to th e co ncep o f  i n fo rm atio n   p o t en tial,  the  ED  (7) ca be  re garde d  as  a c o m b ination of  in fo rm atio n  poten tials;  M 1  cau sed   b y  th e p a i r s of tran sm itte d  sym b o l  po ints,  k A  by  t h e  pai r of  o u t p ut   sam p les, and  k B  by  t h pai r of  sym bol  p o i n t s   and  o u t p ut  sa m p l e s.   W h e n   a ne out put  s a m p l e   1 k y com e in to  th e co m b in ed po ten tial field  at ti m e  k + 1 ,   1 k A and  1 k B  of  1 ) , ( k Y D f f ED are r e newe d by   c o m put i ng  i n t e ract i o n s  a m ong al l  corre spo n d i n g sam p l e  pai r s.  We ca n o b se rve t h at  t h e ol o u t p ut  sam p l e   1 N k y leaves   th e field  wh ile th n e w sam p le  1 k y co m e s in to   it. Th is i n d i cat es th at t h e i n teractio n s   b e tween   1 N k y and  th e o t h e r samp les are d i scard e d   wh ile th e n e w in teraction s  b e tween   1 k y and t h e ot he rs ar e adde d t o  t h e   com b ined pote ntial field. It is  noticea ble that each ne w inform ation pote ntial at time k+1,  1 k A and  1 k B   m i ght  be cal cul a t e d just  by  a ddi ng  new i n t e ract i ons  rel a t e d wi t h   1 k y  to  th cu rren t informatio n  po ten tials k A   and  k B , an d s u b t ract i ng  ol d  i n t e ract i ons  rel a t e wi t h   1 N k y fr om  the c u r r ent  i n f o rm ati on  pot e n t i a l s Thi s  p o i n t s   o u t  t h at  a si m p l e r m e t hod  fo ) , ( Y D f f ED cal cul a t i on ca be  po ssi bl e t h a n  t h e bl oc k p r oce ssi ng   m e t hod  o f  car r y i ng  out   d o u b l e  sum m ati on  o p erat i o ns  f o ( 5 )  an (6 ) at  ea ch i t e rat i o n t i m e.            3.   RECURSIVE ED  ESTIMATION   During  th e time in terv al  N k 1 , only k output sa m p les are availa ble at time k. The r efore two  cases will b e   dealt with , th at i s , th I k A  and  I k B  are  for th e in itial state  N k 1 , and  S k A and S k B  are for the   steady state  N k , a s  f o llows       k i k j i j I k y y k A 11 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1   (8 )       k i i N j i m I k y s kN B 1 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2    (9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  5, No . 3,  J u ne 2 0 1 5   :    54 8 – 5 6 1   55 1   k N k i k N k j i j S k y y N A 11 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1   (1 0)       M m k N k i i m S k y s N M B 11 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 1 1    (1 1)     In  th e i n itial  state  N k 1 , th e term s  o f   1 ) , ( k Y D f f ED I k A 1  and  I k B 1  can be estimated  recursively as       1 1 1 1 2 2 2 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 1 k i k j i j I k y y k A    k i k j i j y y k k k 1 1 1 2 2 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 1 1 2 2 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 k j k j y y     k i k j i j y y k k k 11 2 2 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( k i i k y y 1 2 2 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1   1 1 2 2 1 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( k j k j y y k k k   k i i k I k y y k A k k 1 2 2 1 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 1 ) 1 ( k j k j y y k 1 2 2 1 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 1 k k y y   (1 2)     k i i k I k I k y y k A k k A 1 2 2 1 2 2 2 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 2 ) 1 ( 2 1 ) 1 ( 1 2 k    (1 3)     wh ere t h e eq u a lity   ] 4 ) ( exp[ ] 4 ) ( exp[ 2 2 1 2 2 1 k i i k y y y y  is  u tilized  in   (12 )  fo r (13).    Si m ilarly,       1 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 2 k i i M m i m I k y s M k B     k i i M m i m y s kM k k 1 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 2   M m k m y s M k 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 2   M m k m I k y s M k B k k 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) 1 ( 2 ) 1 (   (1 4)     The eq uat i o ns  (1 3) a nd  (1 4 )  sho w  t h at   1 ) , ( k Y D f f ED in  th e in itial stat e can  b e  calculated  with   1 k y and  the c u rre nt  ED  term I k A and  I k B .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Blin d  S i gna Pro cessi n g   Algorith ms ba sed  on   Recu rsive Gra d i en Estima tio n   (Nam yo ng  Kim )   55 2 In the steady state, each com pone nt  S k A 1 and  S k B 1 of  1 ) , ( k Y D f f ED  can be di vi de d i n t o  t h 1 k y related  term s, th 1 N k y  related  term s an d  th remain in g.     1 2 1 2 2 2 2 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 k N k i k N k j i j S k y y N A     k N k i k N k j i j y y N 11 2 2 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1   ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 k i y y ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 N k i y y   k N k j j k y y N 1 2 2 1 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 1 k k y y   ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 1 N k k y y k N k j j N k y y N 1 2 2 1 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 1   ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 1 k N k y y ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 1 N k N k y y   (1 5)     Utilizin g  th e eq u ity     ] 4 ) ( exp[ ] 4 ) ( exp[ 2 2 1 1 2 2 1 1 k N k N k k y y y y  in  ( 15) S k A 1 can  b e  rewritten   as       k N k j k i S k S k y y G N A A 1 1 2 2 1 ) ( 2 k N k j N k i y y N 1 2 2 1 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 2   2 1 2 ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 2 2 1 1 2 N y y N N k k  (1 6)       Si m ilarly,       1 21 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 k N k i M m i m S k y s NM B     k N k i M m i m y s NM 11 2 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2   M m k m y s NM 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 M m N k m y s NM 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2     M m k m S k y s NM B 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2 1 N k m y s   (1 7)     The e quat i o ns  (1 6) a n d ( 1 7)  pr o v es t h at   1 ) , ( k Y D f f ED in the steady state can  be calculated wi t h   in teractio ns with   1 k y and 1 N k y , ba sed  o n  t h e  cu rre nt  i n fo rm ati on  pot e n t i a l s S k A and  S k B [7] .   In s u m m ary ,  the eq uat i o ns ( 1 3 ) (1 4) , ( 1 6)  and  (1 7 )  are a  recu rsi v vers i on  of t h bl oc k- pr ocess e d   calculation of  1 ) , ( k Y D f f ED . Th at is, informatio n  po ten tials in  th e Eu cl id ean   d i stan ce can   b e  estim a t ed  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  5, No . 3,  J u ne 2 0 1 5   :    54 8 – 5 6 1   55 3 recu rsively .  Fu rtherm ore,   the   com put at i onal  com p l e xi t y  of  i t s  recu rsi v versi o n  has  o n l y   ) ( N O  wh ich  is  com p ared a p pa rently with  ) ( NM O of  t h e bl oc k- pr oce ssed ED.       4.   BLIND  ALG O RITH MS  B A SED  O N   RE CU RSI V G R A D IE NT O F  ED   The output  k y at tim e   k of linear  equalizer st ruc t ures s u ch as  a tappe d delay  line (TDL ) with  L   weigh t s, th e inp u t   v ector  k X T L k k k x x x ] ,..., , [ 1 1 and  k W T k L k k w w w ] ,..., , [ , 1 , 1 , 0 can be  e x pres sed  as  k T k k y X W . B l i nd al go ri t h m s  searchi n g f o r i t s  opt i m u m  wei ght  vect or ar e deri ve d f r o m  t h m i nim i zat i on pr ocess   o f  per f o r m a nce  cri t e ria, for  whic h the E u clidea distance  ) , ( Y D f f ED in (7 is   em pl oy ed i n  t h i s  pa per.  T h at  i s , t h e  m i nim i zat i on  of   k k B A M 1  with  resp ect to th e equ a lizer  weigh t s can  be ca rried out  recursi v ely by  using the  gra d ie nt of  t h e criteri a and the  steepest desce n t m e thod a s          W W W ) ( 1 k k k k B A    (1 8)  whe r e M 1 i s  o m i t t e d beca use i t s not  a fu nct i o n of wei ght  an  is the step-size for c o nverge nc e   cont rol .    Wh en  th e grad ien t  at ti me  k   W W W k k k k B A B A ) (  i s  cal cul a t e d by  t h e bl oc k- pr ocessi n g   m e t hod  di rect l y  on  ( 5 )  an ( 6 ), i t  i s   obt ai ned  as        k N k i k N k j i j k y y N A , 11 2 2 ) ( 2 1 W ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X    (1 9)       k N k i M m i m k y s NM B , 11 2 ) ( 2 W i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2    (2 0)       The weight update equatio n (18 )  w ith gr adients (19) and (2 0) ha s b een introduced in the wor k   [6]. In this section, a r ecursive version  of t h e algorithm is pro p o s ed  b y   using a similar appr oach that was  used in the rec u rsive ED esti mation intr od uced in the previous section.      It can  be  noticed that t h e gra d ient (1 9)  an d ( 2 0) a r desc ri be d f o r   the st eady state so t h at they are   corres ponding to  W S k A and  W S k B , resp ectiv ely. Th e g r ad ien t s in  th e i n itial state  W I k A and  W I k B are written  as       k i k j i j I k y y k A 11 2 2 ) ( 2 1 W ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   (2 1)       k i M m i m I k y s kM B 11 2 ) ( 2 W i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2  (2 2)     The n       1 1 1 1 2 2 1 ) ( ) 1 ( 2 1 k i k j i j I k y y k A W ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   (2 3)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Blin d  S i gna Pro cessi n g   Algorith ms ba sed  on   Recu rsive Gra d i en Estima tio n   (Nam yo ng  Kim )   55 4   1 11 2 1 ) ( ) 1 ( 2 k i M m i m I k y s M k B W i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2  (2 4)       Using  th e similar ap pro a ch   as in  (1 2), th e g r ad ien t W I k A 1 and  W I k B 1  can be  di vi d e d i n t o  t h e   term s related  with 1 k y  an d th remain in g .      k i k j i j I k y y k k k A 1 1 1 2 2 2 2 1 ) ( 2 ) 1 ( W ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   1 1 1 2 2 2 2 ) ( 2 ) 1 ( k j k j y y k k k ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j k k j y y X X     k i k j i j y y k k k 11 2 2 2 2 ) ( 2 ) 1 ( ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   k i i k y y k k k 1 1 2 2 2 2 ) ( 2 ) 1 ( ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 k i i k y y X X   k j k j y y k k k 1 1 2 2 2 2 ) ( 2 ) 1 ( ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j k k j y y X X   ) ( 2 ) 1 ( 1 1 2 2 2 2 k k y y k k k ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 k k k k y y X X     W I k A k k 2 2 ) 1 ( k i i k y y k 1 1 2 2 ) ( ) 1 ( 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 k i i k y y X X (2 5)     The e q uat i o n  ( 2 5 )  i ndi cat es t h at  t h e  ne xt   gr adi e nt  ca di vi ded  i n t o  t h e  t e rm  of t h e  cu rr ent  g r a d i e n t   and  t h ot he r t e rm  of 1 k y .   On   t h e ot he r h a nd ,     W I k B 1   k i M m i m y s M k 11 2 ) ( ) 1 ( 2 i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2   1 2 2 1 1 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( k k m M m k m y s y s X   W I k B Mk M k 2 ) 1 ( 2 2 2 1 2 2 1 1 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( k k m M m k m y s y s X   M m k m I k y s M k B k k 1 1 2 ) ( ) 1 ( 2 1 W 1 2 2 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 k k m y s X   (2 6)      Th rou g h   (2 5) an d (26 ) , th e i n itial state g r ad ien t W I k A 1 and  W I k B 1   can  be obtained rec u rsively.     Sim ilarly, the steady  state  gradients  W S k A 1 and  W S k B 1  can be inve stigated whet her they can be   sep a rated  in t o  t h e term s related   with 1 k y  an d th o n e s related wi th 1 N k y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  5, No . 3,  J u ne 2 0 1 5   :    54 8 – 5 6 1   55 5 Fr o m  ( 19)    1 , 2 1 2 2 2 1 ) ( 2 1 k N k i k N k j i j S k y y N A W ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X    k N k i k N k j i j y y N , 1 1 2 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   1 2 1 2 2 ) ( 2 1 k N k j k j y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j k k j y y X X   1 2 1 2 2 ) ( 2 1 k N k j N k j y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j N k N k j y y X X       k N k i k N k j i j y y N , 11 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 2 2 j i i j y y X X   ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) ( 1 2 2 1 1 k i i k i k y y y y X X   ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 ) ( 1 2 2 1 1 N k i i N k i N k y y y y X X k N k j k j y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1   ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j k k j y y X X ) ( 2 1 1 1 2 2 k k y y N   ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 k k k k y y X X   ) ( 2 1 1 1 2 2 k N k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 N k k k N k y y X X   k N k j N k j y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j N k N k j y y X X   ) ( 2 1 1 1 2 2 N k k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 k N k N k k y y X X   ) ( 2 1 1 1 2 2 N k N k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 N k N k N k N k y y X X     W S k A k N k j i k y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 k i i k y y X X   k N k j i N k y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 N k i i N k y y X X   k N k j k j y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j k k j y y X X   ) ( 2 1 1 1 2 2 k N k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 N k k k N k y y X X   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Blin d  S i gna Pro cessi n g   Algorith ms ba sed  on   Recu rsive Gra d i en Estima tio n   (Nam yo ng  Kim )   55 6 k N k j N k j y y N 1 1 2 2 ) ( 2 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 j N k N k j y y X X   ) ( 2 1 1 1 2 2 N k k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 k N k N k k y y X X     W S k A k N k j i k y y N 1 1 2 2 ) ( 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 k i i k y y X X   k N k j i N k y y N 1 1 2 2 ) ( 1 ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 2 2 1 N k i i N k y y X X   ) ( 1 1 1 2 2 k N k y y N ) ( ] 4 ) ( exp[ 2 1 1 1 2 2 1 1 N k k k N k y y X X  (2 7)       From  (2 7) we  can  o b ser v e t h at  t h ne xt  g r adi e nt  o f  i n fo rm ati on  pot e n t i a l W S k A 1 can be  ac quired  recursively from the curre nt gradie nt  W S k A  and  ot her t e rm s rel a t e d wi t h   1 k y and  1 N k y . S i m i larly,  W S k B 1   is analyzed t o  s ee if it can be  obtain ed  rec u rsively  as descri bed below.        1 21 2 1 ) ( 2 k N k i M m i m S k y s NM B W i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2       k N k i M m i m y s NM 11 2 ) ( 2 i i m y s X ] 2 ) ( exp[ 2 1 2 2   1 2 2 1 1 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( k k m M m k m y s y s X   1 2 2 1 1 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( N k N k m M m N k m y s y s X   W S k B M m k k m k m y s y s NM 1 1 2 2 1 1 2 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( 2 X   1 2 2 1 1 ] 2 ) ( exp[ 2 1 ) ( N k N k m N k m y s y s X   (2 8)      I n  su mm ar y, t h e weigh t  up date in  (1 8)  can b e  car r i ed ou t  w ith  th e gr ad i e n t   W ) , ( Y D f f ED th at is  recu rsi v el y  obt ai ned  t h r o ug h (2 5) , (2 6) , (2 7)   an d (2 8) as   o p p o se t o   t h e  bl oc k- pr ocesse d gra d i e nt s   ( 1 9 )  a n d   (2 0) . Al s o  t h recu rsi v e e qua t i ons sh o w  t h a t  t h e recur s i v e  versi on  of t h e  gra d i e nt  has s i gni fi ca nt l y  reduc e d   co m p u t atio n a l co m p lex ity  o f   ) ( N O  whi l e  t h e  bl oc k- pr ocesse E D   has ) ( NM O .   In t h e following section, it wi ll be investigated  if the  proposed E D  estim a tion m e thod in whic h the   in fo rm atio n  p o ten tials as co mp on en ts of th ED are cal cu lated  recu rsi v ely yield s  th e same esti m a t i o n  resu lts  as the bloc k-processe d ED est i m a tion  m e thod does.  And then it will be shown  that the  gradient of the E D  for  t h e wei g ht  u p d at e has e q ual  resul t s  f o r t h e t w o cases  o f  t h bl oc k- pr ocessi n g  m e t hod a n d t h re cursi v e   calculation m e thod.          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  5, No . 3,  J u ne 2 0 1 5   :    54 8 – 5 6 1   55 7 5.   R E SU LTS AN D ANA LY SIS  In  th is section ,  si m u latio n  resu lts in  th e same en v i ron m e n t o f   b lin d  equ a lizatio n  u s i n g  th e MED2  alg o rith m  as  i n  [6 ] are illu strated  fo r th e t w o  ap pro a ch es o f  th e b l o c k-p r o cessi n g  an d recu rsi v e m e t h od s to  est i m a t e  t h e ED  bei n g m i nim i zed an d t h gr adi e nt   of  ED  c o m i ng t o  ze ro    Th e tran sm itte d  sym b o l  po ints are  } 1 , 3 {  so th at  th p r ob ab ility d e nsity fun c tio n   (3)  b ecomes  )] 3 ( ) 1 ( ) 1 ( ) 3 ( [ 4 1 ) ( d d d d d f D . The  cha n nel  im pul se res p ons i h is ch o s en  to   be  ]} 3 . 3 / ) 2 ( 2 cos[ 1 { 2 / 1 i h i 3 , 2 , 1 i [8 ].  Th e data- b lo ck  size 20 N , the c o nvergence  param e ter 005 . 0 , and t h kerne l  size is set to  be  6 . 0 .   In Fi gure 1, t h e trace of Euc lidean  distance for the t w o m e thods  i s  depicted  where the bloc k- p r o cessin g  m e t h od  is  b y  (4 ),  (5 )  and  (6) ,  an d th e r e cu rsiv calcu latio n  is  b y  (1 3) ,   (1 4) ,   (1 6)  an d (1 7) .   A s  the  M E D2 al g o ri t h m  desi gne d t o  m i nim i ze t h ED co nv er ges,  the distance decreases ra pidl y with iterations. T h t w o m e t hods  y i el d t h e sam e  di st ance est i m a ti on p e r f o r m a nce sh owi n g n o   di ffe re n ce bet w ee n t h e t w m e thods , but we can  observe a slight difference i n  Figur e 2 that is focuse d in th e i n itial part of i t eration ) 1 ( N k . That is, the two m e thods produce diffe re nt esti m a tion results but getting close r  to each othe u n til th e iteratio n   n u m b e 2 0 , and  i n  the stead y state  ) ( N k they yield exactly the sa me estimation  perform a nce. We see that the di fferen ce  du ri n g  th e tim e  in terv al  N k 1  i s  du e t o  t h e num ber of  out put   sam p les b e in g   av ailab l e at time k .   F o r f a ir  co mp a r is on ,   w e   n e ed to   prese n t c o nve rgence  curves  for all  ) 11 ( L wei ght  g r adi e nt s, but   onl y  t h gra d i e nt   of  t h e ce nt e r  t a p   wei g ht  i s   prese n t e d   j u st   for t h e limited  roo m  o f  t h is  pap e r. Sim ilar resu lts  are ob ser v ed i n  Fi g u re 2 t h at  sho w s t h e t r ac e of cent e r t a gra d i e nt  cal cul a t e d by  t h e t w o m e t hods;  t h e  bl ock - p r o cessi n g  m e th od   b y  (1 9)   an d (2 0) and th e r e cur s iv e calcu latio n   by ( 2 5 ) , (26 ) , (2 7)  an d (2 8) A s  th gra d i e nt  c o nve rges  by  t h e M E D 2  al g o r i t h m ,  fl uct u at i o n s  o f  t h gra d i e nt   decrease  a n d  t h e  g r adi e n t  val u e   conce n t r at es a t  zero a f t e r t h e i t e rat i on  nu m b er 40 00 , f r o m  whi c h t h e  ED c o n v e r ge s al so as i n  F i gu re  1 .   Tho ugh  a slight d i fference is  o b s erv e d in  t h e in itial p a rt of i t eratio n ) 20 1 ( k as show n in  Fi g u r e   4, th e two   m e t hods  gi ve t h e sam e  gra d i e nt  est i m at i on r e sul t s  i n  t h e st e a dy  st at ) 20 ( k as ob serve d  i n  E D  e s t i m a ti on.   0 2 00 0 400 0 6 0 0 0 8 0 0 0 1 0 000 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 Euc lid ea n d i sta n c e   Iter a ti o n s ( num b e r  of   s a m p l e s )    B l o c k - pr oc e s sing  me t h o d  Re c u r s ive c a lc ul a t io n      Fi gu re  1.  Eucl i d ean  di st a n ce  f o r  t h bl oc k- processing m e thod and t h recursive  one       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.