Design of Multiplierless Lifting-based Wavelet Transform using Pattern Search Methods

This paper presents some improvements on VLSI implementation of lifting-based 9/7 wavelet transform by optimization hardware multiplication. The proposed solution requires less logic area and power consumption without performance loss compared to previous wavelet filter structure based on lifting scheme. This paper proposes a better approach to the hardware implementation using Lefevre algorithm based on extensions of Pattern search methods. To compare the proposed structure to the previous solutions on full multiplier blocks, we implemented them using Verilog HDL. For a hardware implementation of the two solutions, the logical synthesis on 0.18 um standard cells technology show that area, maximum delay and power consumption of the proposed architecture can be reduced up to 51%, 43% and 30%, respectively, compared to previous solutions for a 200 MHz target clock frequency. Our evaluation show that when design VLSI chip of lifting-based 9/7 wavelet filter, our solution is better suited for standard-cell application-specific integrated circuits than prior works on complete multiplier blocks.

패턴 탐색 기법을 사용한 Multiplierless 리프팅 기반의 웨이블릿 변환의 설계

본 논문은 하드웨어 곱셈 연산을 최적화하여 리프팅 기반의 9/7 웨이블릿 필터의 개선된 VLSI의 구조를 제안한다. 제안한 구조는 범용 곱셈기를 사용하는 기존의 리프팅 기반의 웨이블릿 필터와 비교하여 화질의 열화 없이 보다 적은 로직과 전력소모를 갖는다. 본 논문은 Pattern search 기반의 Lefevre 알고리즘을 이용하여 하드웨어 구조를 개선한다. 제안한 구조는 범용의 곱셈기를 단순한 shift-add 연산으로 대체하여 하드웨어 구현을 단순하게 하고 계산 속도를 빠르게 한다. 제안한 구조와 기존의 구조를 Verilog HDL을 이용하여 구현하고 비교 실험하였다. 두 구조는 0.18um 디지털 CMOS 공정의 스탠다드 셀을 이용하여 합성된다. 제안한 구조는 200MHz의 합성 타겟 클록 주파수에서 기존의 구조에 비해 면적, 전력소모와 최대 지연시간이 각각 약 51%, 43%와 30%로 감소하였다. 구현 결과를 통해 제안한 구조가 범용의 곱셈기 블록을 사용한 기존의 구조보다 스탠다드 셀을 이용한 ASIC 구현에 보다 적합하다는 것을 보여준다.