Earticle

본 논문에서는 코딩 학습 중 학습자의 인지 부하 감소를 목적으로 자연어 처리 모델을 이용하여 전이학습 및 미세조정을 통해 블록 프로그래밍 환경에서 이미 이루어진 학습자의 블록을 학습하여 학습자에게 다음 단계에서 선택가능한 블록을 생성하고 추천해주는 머신러닝 기반 블록 코드 생성 및 추천 모델을 개발하였다. 모델 개발을 위해 훈련용 데이터셋은 블록 프로그래밍 언어인 ‘엔트리’ 사이트의 인기 프로젝트 50개의 블록 코드를 전 처리하여 제작하였으며, 훈련 데이터셋과 검증 데이터셋 및 테스트 데이터셋으로 나누어 LSTM, Seq2Seq, GPT-2 모델을 기반으로 블록 코드를 생성하는 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 성능 평가 결과, GPT-2가 LSTM과 Seq2Seq 모델보다 문장의 유사도를 측정하는 BLEU와 ROUGE 지표에서 더 높은 성능을 보였다. GPT-2 모델을 통해 실제 생성된 데이터를 확인한 결과 블록의 개수가 1개 또는 17개인 경우를 제외하면 BLEU와 ROUGE 점수에서 비교적 유사한 성능을 내는 것을 알 수 있었다.

In this paper, we develop a machine learning based block code generation and recommendation model for the purpose of reducing cognitive load of learners during coding education that learns the learners block that has been made in the block programming environment using natural processing model and fine-tuning and then gen­erates and recommends the selectable blocks for the next step. To develop the model, the training dataset was produced by pre-processing 50 block codes that were on the popular block programming language web site ‘Entry’. Also, after dividing the pre-processed blocks into training dataset, verification dataset and test dataset, we developed a model that generates block codes based on LSTM, Seq2Seq, and GPT-2 model. In the results of the performance evaluation of the developed model, GPT-2 showed a higher performance than the LSTM and Seq2Seq model in the BLEU and ROUGE scores which measure sentence similarity. The data results generated through the GPT-2 model, show that the performance was relatively similar in the BLEU and ROUGE scores ex­cept for the case where the number of blocks was 1 or 17.

최근 SW 교육의 관심이 증대되고 프로그래밍 교육이 대학 학부교육의 주요한 부분으로 인식되고 있다. 특히 프로그래밍 입문 도구로서 블록 기반 프로그래밍 도구가 널리 사용되고 있으며 프로그래밍 입문자에게 기존 프로그래밍 언어와 비교하여 매우 다양한 장점들을 제공하고 있다. 한편 블록기반 프로그래밍 도구로 작성된 코드가 스크립트 언어일 경우 스크립트의 품질과 수준을 정교하게 측정하기 위해서는 상당한 노력을 기울어야 한다. 따라서 블록기반 프로그래밍 코드의 품질측정과 관련된 대부분의 연구는 단순히 프로그래밍 개념과 연관된 블록의 사용개수를 정량화하여 스크립트의 수준을 평가하고 있다. 그 결과 기존연구의 기법으로는 취약수준을 측정하거나 스크립트에 명시되지 않는 프로그래밍 개념에 대한 평가가 어렵다. 본 연구는 블록기반 프로그래밍 스크립트의 품질측정 및 취약수준 분석이 가능한 프레임워크를 제안한다. 프레임워크에서는 블록기반 프로그래밍 언어들이 내포한 다양한 프로그래밍 개념을 구조화한 평가 매트릭스를 구축하고 동 지표를 기반으로 스크립트의 품질 측정과 항목별 취약점 개선에 따른 수준향상 모델을 제안함으로써 개인별 수준진단 및 향후 개선 가능한 목표수준을 예측할 수 있도록 하였다.

It is the latest fashion of interesting with software education in public school environment and also consider as high priority issue of curriculum for college freshman with programming 101 course. The block-based programming tool is used widely for the beginner and provides several positive features compare than text-based programming language tools. To measure quality of programming code elaborately which is based script language, it is need to very tough manual process. As a result the previously research related with evaluation of block-based script code has been focused very simple methods in which normalize the number of blocks used which is related with programming concept. In such cases in this, it is difficult to measure structural vulnerability of script code and implicit programming concept which doesn’t expose. In this research, the frameworks proposed which enable to measure and evaluate quality of code script of block-based programming tools and also provides method to find of vulnerability of script code. In this framework, the quality metrics is constructed to structuralize implicit programming concept and then developed the quality measure and vulnerability model of script to improve level of programming. Consequently, the proposed method enable to check of level of programming and predict the heuristic target level.

In this paper we propose a hybrid maximum likelihood decoding (MLD) for linear block codes. For the reliable data transmission over noisy channels, convolutional and block codes are widely used in most digital communication systems. Much more efficient algorithms have been found for using channel measurement information in the decoding of convolutional codes than in the decoding of block codes. Word correlation method can be utilized to use channel measurement information in the decoding of block codes. However as the number of code words becomes larger, the decoding complexity increases dramatically to the power of the number of information bits. The hybrid maximum likelihood decoding can solve the problem of the hardware complexity as well as the computational time. Simulation result for Reed Muller code is presented to demonstrate the effectiveness of the algorithm.

The block-based programming tool is used widely for the beginner and provides several positive features compare than text-based programming language tools. To measure quality of programming code elaborately which is based script language, it is need to very tough manual process. As a result the previously research related with evaluation of block-based script code has been focused very simple methods in which normalize the number of blocks used which is related with programming concept. This study proposes the framework that can measure the quality of block-based programming script, and can analyze the level of vulnerability. At the framework, the quality metric conceptualize various programming concepts contained in block-based programming languages. In this framework, the quality metrics is constructed to structuralize implicit programming concept and then developed the quality measure and vulnerability model of script to improve level of programming. Consequently, the proposed methods enable to check of level of programming and predict the heuristic target level. The proposed method in this study was applied to the scripts derived from the scratch programming classes in Universities of Education during the last 7 years, so as to confirm the differentiation from the preceding evaluation model and studies and to verify the usefulness and superiority of the proposed model.

본 논문에서는 유전정보 DNA 표준 코드인 [UC;AG]를 64괘로 분석했다. 인간의 유전정보를 담고 있는 DNA는 인산과 당에 A(아데닌)‧C(시토신)‧G(구아닌)‧T(티민) 등 네 종류의 염기가 30억쌍 이어 붙여진 형태이다. DNA 표준 코드를 64괘로 나타내고, 이 코드를 Kronecker product를 이용하여 164행렬로 나타냈다. 이 164 행렬은 이중나선의 중복성을 가지고 있으며, 이 중복성을 제거하면 RNA코드 44 행렬을 얻는다. 164행렬은 Kronecker product를 이용하여 소 행렬로 분해되었다. DNA 이중나선을 행렬로 표시하고 유전정보 괘 배열 코드를 분석하였으며 그 예를 예 5, 6에 나타냈다.

In this paper, we analyze the [UC;AG] code which is genetic information standard DNA code, with 64 trigram. DNA which contains human genetic information, is a shape of adding three billion pairs of four bases which are A(adenine), C(cytosine), G(guanine) and T(thymine) to phosphoric acid and glucose. We present standard DNA code to 64 trigram which is 644 matrix with Kronecker product. This 644 matrix has double helix duplex property, and we can get the 44 matrix RNA code by removing the duplex of it. We present the DNA double helix to matrices and analysis the trigram array code of genetic information and the examples of it are presented in example 5, 6.

본 논문은 멀티레이트 양자 터보 숏-블럭 코드의 양자정보처리 파트만을 이용해 고전정보처리 파트의 외부 도움 없이 양자 채널에서 발생한 파울리 X,Y,Z 오류의 유형과 위치 정보를 알아내는 방법을 제안한다. 파울리 X,Y 오류의 위치 정보를 얻기 위해 C[n,k,2] QSBC-QURC 인코더에 각각 n개의 보조 큐빗과 CNOT 게이트를 삽입했는데 그 결과 최대 코딩률이 약 1/2로 제한되는 절충 특성을 갖게 되었다. C[n,k,2] QSBC-QURC에 대한 파울리 Z 오류의 위치 정보는 클리포드 기반 스태빌라이저 측정으로 구했다. 제안한 방법은 코딩률 외의 C[n,k,2] QSBC-QURC가 가진 나머지 모든 특성을 상속한다.

This paper proposes a method to find out the type and location information of Pauli X, Y, Z errors generated in quantum channels using only the quantum information processing part of the multiple-rate quantum turbo short-block code without external help from the classical information processing part. In order to obtain the location information of the Pauli X,Y error, n-auxiliary qubits and n-CNOT gates were inserted into the C[n,k,2] QSBC-QURC encoder. As a result, the maximum coding rate is limited to about 1/2 as the trade-off characteristics. The location information of the Pauli Z error for C[n,k,2] QSBC-QURC was obtained through the Clifford-based stabilizer measurement. The proposed method inherits all other characteristics of C[n,k,2] QSBC-QURC except for the coding rate.

공간-시간 블록 부호(STBC)는 다중안테나 시스템에서 기존 기술에 비해서 부가적인 대역폭 필요 없이 부호화 이득을 얻을 수 있다. STBC의 우수한 디자인 조건은 다이버시티 이득 관점에서는 신호 행렬들의 차가 완전 계수(Full-Rank)를 가져야 하고 코딩 이득의 관점에서는 신호 행렬들의 차의 determinant 값이 최소값을 가져야 한다. 본 논문에서는 STBC가 Full Rank 와 non-Full Rank 때 성능에 관하여 실험하였다. 시스템모델에 관하여 간략한 설명과 이 실험결과에 관하여 논의하였다. 본 논문의 실험 결과는 전송안테나와 수신안테나가 각각 4개씩, BPSK, QPSK, 8PSK 변조(modulation)을 사용하여 실험결과를 얻었다.

공간-시간 부호(Space-Time Code)는 다중 안테나 시스템에서 기존의 기술에 비해서 부가적인 대역폭이 필요 없이 부호화 이득을 얻을 수 있다. 지금까지 공간-시간 부호(Space-Time Code)는 다이버시티 이득의 관점에서는 신호행렬들의 차가 완전-계수(Full-Rank)를 가져야 하고, 코딩 이득의 관점에서는 신호행렬들의 차의 determinant 값이 최소값을 가져야 한다. 본 논문에서는 공간-시간 블록 부호 디자인(Space-Time Block Code) 관점에서 직교-디자인(Orthogonal-design) 즉, 최소거리가 5이면서 완전-계수(Full-Rank)인 디자인을 비교대상으로 완전-계수(Full-Rank)가 아니면서 최소거리가 5와7인두 부호에 관하여 연구되어졌다.

본 논문에서는 공간-시간 블록 부호디자인(Space-Time Block Code) 관점에서 직교-디자인(Orthogonal-design) 즉, 최소거리가 5이면서 완전-계수(Full-Rank)인 디자인을 비교대상으로 완전-계수(Full-Rank)가 아니면서 최소거리가 5와7인 두 부호에 관하여 연구되어졌다.

본 논문은 기존 QSBC(Quantum Short-Block Code)의 기능은 보전하면서 파울리 X 및 Y 오류에 의한 단일 비트플립 오류정정 기능을 부가한 증강된 QSBC를 제안한다. 증강된 QSBC는 기존 QSBC에 정보워드 수만큼의 추가적인 보조 큐비트와 Toffoli 게이트를 삽입해 단일 파울리 X 오류의 진단과 자동정정 기능을 부여한 것이다. 본 논문은 종자 벡터를 이용한 증강된 QSBC의 일반적 확장 방법과 확장성을 반영한 단일 비트플립오류 자동정정 함수의 Toffoli 게이트 실현 방법도 제시하였다. 본 논문이 제안한 증강된 QSBC는 보조 큐비트 삽입으로 인해 코딩률이 최소 1/3과 최대 1/2인 trade-off를 갖는다.

This paper proposes an augmented QSBC(Quantum Short-Block Code) that preserves the function of the existing QSBC and adds a single bit-flip error correction function due to Pauli X and Y errors. The augmented QSBC provides the diagnosis and automatic correction of a single Pauli X error by inserting additional auxiliary qubits and Toffoli gates as many as the number of information words into the existing QSBC. In this paper, the general expansion method of the augmented QSBC using seed vector and the realization method of the Toffoli gate of the single bit-flip error automatic correction function reflecting the scalability are also presented. The augmented QSBC proposed in this paper has a trade-off with a coding rate of at least 1/3 and at most 1/2 due to the insertion of auxiliary qubits.

본 논문에서는 지상파 3D HDTV 방송 서비스를 제공하기 위하여 기존의 유럽형 HDTV 방송 서비스인 DVB-T2 전송 시스템의 채널 부호군 중 외부부호로 쓰이는 BCH 부호를 연판정 복호가 가능한 Block Turbo Code로 대체함으로써 생기는 성능 이득과 높은 부호율을 달성하기 위한 방법을 제안하였다. 기존의 DVB-T2 시스템에서 외부부호로 쓰이는 BCH 부호의 부호율의 경우 0.994정도의 높은 부호율을 가진다. 따라서 이에 준하는 높은 부호율을 가지면서 연판정 복호가 가능한 BTC 부호를 제안하고, 기존의 BTC 보다 더 높은 부호율을 가지는 BTC 부호를 설계한다. 모의 실험을 통하여 새롭게 제안된 BTC 에서도 반복복호의 이득이 생기는 것을 확인하고 기존 DVB-T2 시스템의 BCH 부호보다 성능이 우수함을 확인하였다.

This paper proposes an efficient detection algorithm, which is composed of an interference nulling-and cancelling-based detection algorithm and a maximum likelihood (ML) detection algorithm having reduced numbers of signal points to be tested, for the quasi-orthogonal space-time code with four transmit antennas. When high-level modulation schemes are employed, the algorithm enables the quasi-orthogonal code to achieve near ML performance with a significant reduction in the computational load.

본 논문은 최대 32개의 송수신 안테나를 사용하는 준직교 공간시간 블록부호 (QOSTBC) 를 적용한 대규모 MIMO 시스템을 제안한다. QOSTBC 는 전송율 및 복호 복잡성에 있어서 장점을 가지고 있으며 2개 이상의 송수신 안테나를 적용한 MIMO 시스템에서는 중요한 전송다이버시티 기술이다. 대규모 MIMO 는 매우 많은 송수신 안테나를 적용한 MIMO 시스템이며 최소한 15개 이상의 안테나를 적용하여야 한다. 본 논문은 다양한 안테나 구성 ($2{\times}2$, $4{\times}4$, $8{\times}8$, $16{\times}16$, $32{\times}32$) 으로 QOSTBC를 적용한 대규모 MIMO를 제안하며 BPSK 변조를 적용하여 성능을 분석하였다. 기존 대규모 MIMO 시스템과 비교하여 QOSTBC를 적용한 대규모 MIMO 에서는 송수신 안테나 개수 증가에 따른 다이버시티 이득이 증가하면서 높은 성능 개선 효과를 확인할 수 있었다.

In this paper, we present the bit-error rate (BER) performance of quasi-orthogonal space-time block code (QOSTBC) massive multiple-input multiple-output (MIMO) system employing up to 32 transmit and receive antennas. The QOSTBC, due to its advantages in transmission rate and decoding complexity, is an important transmit diversity scheme for more than 2 transmit antennas. As massive MIMO implies very large number of antennas, practically at least more than 15 antennas, a different number of transmit and receive antennas (i.e. $2{\times}2$, $4{\times}4$, $8{\times}8$, $16{\times}16$ and $32{\times}32$) using QOSTBC for the massive MIMO system are considered. The BER performance of the massive MIMO with antennas up to $32{\times}32$ using BPSK modulation scheme is analyzed. Simulation results show that the full-rate massive MIMO systems with QOSTBC give a significant performance improvement due to increasing diversity effect, compared with previously considered massive MIMO systems.

본 논문은 symmetric balance incomplete block design(BIBD) code의 BER=$10^{-9}$을 만족하는 spectral efficiency를 구하였다. 이 계산 결과 effective power가 큰 경우 ($P_{sr}=-10$ dBm)는 m=2로 고정시키고 q값을 변화시키는 ideal BIBD code구성이 효율적이었다. 이와 반대로 effective power가 작은 경우 ($P_{sr}=-25$ dBm)는 ideal BIBD code 구성 보다는 q > 2인 값을 취하고 m값을 변화시키는 설계가 더 효율적임을 알 수 있었다.

By calculating the spectral efficiency of symmetric balance incomplete block design(BIBD) codes satisfying BER=$10^{-9}$, it can be found that ideal BIBD code design with m=2 and various q's is effective when effective power is high($P_{sr}=-10$ dBm). But BIBD code design with q > 2 and various m's can be effective when effective power is low($P_{sr}=-25$ dBm).

본 논문은 symmetric balance incomplete block design(BIBD) code와 arrayed-waveguide grating(AWG) router의 주기적인 특성을 이용하여 optical CDMA network을 위한 coder-decoder(codec)을 구성하였다. 기존의 M-sequence code를 이용한 경우보다 다양한 구성을 할 수 있고 이 시스템의 잡음인 phase-induced intensity noise(PIIN)와 thermal noise를 분석하여 BER을 계산한 결과 향상된 성능을 보임을 알 수 있었다.

By using the cyclic properties of symmetric balance incomplete block design(BIBD) codes and arrayed-waveguide grating(AWG) routers, a compact optical CDMA network coder-decoder(codec) can be constructed. It can be observed that the various code families obtained by BIBD improve the BER performance compared to M-sequence code.

작은 입력신호의 spectral-amplitude-code(SAC) optical code-division multiple-access (OCDMA) 시스템에는 nonideal symmetric balance incomplete block design(BIBD) code의 사용이 효율적이나 충분한 사용자를 수용하지 못하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 본 논문에서는 ideal BIBD code를 공간 코드로 사용하고 nonideal code를 파장 코드로 사용하는 two-dimensional(2-D) BIBD code를 제안한다. 사용자 수에 따른 bit error-rate(BER) 분석을 통하여 제안하는 2-D BIBD code가 1-D BIBD code에 비하여 최대사용자 수를 현저하게 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

When input power is small, nonideal symmetric balance incomplete block design(BIBD) code design is effective in the spectral-amplitude-code(SAC) optical code-division multiple-access (OCDMA) system. But the number of simultaneous users is not sufficient. To overcome this property, we propose 2-D BIBD codes, where nonideal BIBD codes are used as spectral code and ideal BIBD codes are used as spatial codes. Analytical results show that the number of simultaneous users increases significantly.

본 논문에서는 5 ㎓대 IEEE 802.11a WLAN 시스템의 채널 부호화와 복호화 방법으로 길쌈부호기(con-volutional code)와 연판정(soft decision) 비터비 복호기를 사용하는 기존의 방식 대신에 에러정정 능력을 높이기 위하여 송신단에서는 블록터보코드(Block Turbo Code)를 사용하여 채널을 부호화를 하고 수신단에서는 반복(iterative) 복호 알고리즘을 사용하여 복호하는 방법을 WLAN 시스템에 적용시킨 시스템 모델을 제안하고 성능을 비교 분석한다. 실험 결과 기존의 방법보다 본 논문에서 제안한 방법을 WLAN 시스템에 적용 시각 전송속도에 따라 2.5 ㏈∼3.5 ㏈의 성능효과를 보였다.

In this paper we apply block turbo coding at the transmitter and iterative decoding algorithm at the receiver for different operating modes, based on the 5 ㎓ IEEE 802.1 la WLAN system, instead of convolutional coding and soft decision viterbi algorithm to improve forward error correcting performance. Experimental results showed that each coding scheme outperforms coding gains of up to 3.5 ㏈ at the BER of 10$\^$-3/.

In this study, a multi-block structured grid deformation code based on a hybrid of a transfinite interpolation algorithm and spring analogy was developed. The configuration was modeled by a Bezier surface. A combination of the spring analogy for block vertices and the transfinite interpolation for interior grid points helps to increase the robustness and makes it suitable for distributed computing. An elliptic smoothing operator was applied to the block faces with sub-faces in order to maintain the grid smoothness and skewness. The capability of this code was demonstrated on a range of simple and complex configurations including an airfoil and a wing-body configuration.

The effect of block interleaving in a low density parity check (LDPC)-turbo concatenated code is investigated in this letter. Soft decoding can be used in an LDPC code unlike the conventional Reed-Solomon (RS) code. Thus, an LDPC-turbo concatenated code can show better performance than the conventional RS-turbo concatenated code. Furthermore, the performance of an LDPC-turbo code can be improved by using a block interleaver between the LDPC and turbo code. The average number of iterations in LDPC decoding can also be reduced by a block interleaver.