가변적인 블록을 이용하는 H.264/AVC 인터 화면에서의 모드 결정 방법은 $16{\times}16$부터 $P8{\times}8$ 모드까지 인터 모드에 대해 비트율 왜곡값을 계산 한 뒤 공간적 상관도를 고려하기 위해 인트라 $4{\times}4$와 인트라 $16{\times}16$ 모드까지 비트율 왜곡값을 계산하고, 계산된 비트율 왜곡값 중 가장 작은 값을 갖는 모드를 최종 모드로 선택한다. 하지만 이러한 과정으로 부호기의 복잡도는 증가한다. 복잡도를 감소시키기 위해 본 논문에서는 IPPP구조에서의 인터 모드와 인트라 모드의 특징을 이용하여 고속 부호화를 제안한다. 제안하는 알고리즘은 인터 모드에 대해서 최적 모드를 결정하기 위한 비트율 왜곡값의 상관도와 시간 상관도를 이용하고, 인트라 모드에 대해서는 인트라 화면 내에서의 각 인트라 모드에 대한 최대 최소 임계값을 이용하여, 발생확률이 낮은 인터와 인트라 모드의 활성화 여부를 결정한다. 본 알고리즘의 적용 범위는 상대적으로 인터 화면에서 발생 빈도가 낮은 $16{\times}8$, $8{\times}16$, $P8{\times}8$와, 인트라 $4{\times}4$, 인트라 $16{\times}16$ 모드이다. 제안하는 알고리즘은 기존의 H.264/AVC에 비해 1.36% 비트가 증가 했고, PSNR은 0.06dB 감소했다. 즉, 부호화 효율의 큰 감소 없이 평균 42.58%의 부호화 시간을 감소시켰다.
다시점 영상 부호화에서는 시점 간의 공간적 중복성을 이용하여 데이터 중복성을 제거하는 것이 중요하다. 독립적으로 부호화하는 동시 부호화 방법(simulcast)보다 부호화 효율이 더욱 향상하였지만 계산 복잡도가 증가하는 문제가 있다. 본 논문에서는 다시점 영상 부호화기의 계산 복잡도를 감소시키기 위한 빠른 모드 결정 방법을 제안한다. GOP 내의 양 끝에 위치하고 있는 기준 화면의 MAD를 계산하여 영역을 분할하고 영역 맵을 생성한다. 시점 간의 예측을 사용하는 시점의 경우 인접 시점의 기준 화면도 이용하여 영역을 분할한다. 생성된 맵은 비기준 화면의 부호화 시 적용되어 후보 모드를 조기에 판단한다. 이와 같은 방법을 적용한 후의 실험 결과, 화질의 손실이 거의 없으면서 부호화 시간은 평균 58.6% 감소하였고, 비트율은 평균 1.9% 증가하였다.
본 논문에서는 실시간 상태 기계(Real-time State Machine, RSM)로 명제된 실시간 시스템의 행위의 쉽고 간결한 이해, 분석을 위한 새로운 상태 최소화 방법을 기술한다. 시스템의 행위를 보여주는 RSM 실행에 대한 상태는 제어 변수, 자료 변수, 시간 변소의 집합에 의해 정의된다. 상태 최소화는 4단계 추상화인 계산(computation), 제너릭(generic) 패턴, 한계 간격(limit interval), 동일 범위(coordinate scope) 추상화를 통해 이루어진다. 계산 추상화 단계에서는 연속적인 계산으로 연결된 다수의 상태를 하나의 상태로, 일반 패턴 추상화 단계에서는 상수 또는 함수 관계에 있는 동일 제어의 연속된 일련의 상태들의 집합을 하나의 제너릭 패턴으로 통합한다. 한계 간격 추상화 단계에서는 특정 값으로부터 음의 무한대나 양의 무한대 값으로 단조 증가, 단조 감소하는 값 사이에 있는 상태들을 하나의 상태로 통합한다. 마지막으로, 동일 범위 추상화 단계에서는 같은 범위에 존재하는 일련의 상태들을 하나의 상태로 통합한다. 각 추상화의 적용은 제어, 데이터, 시간의 무한한 상태 공간을 유한한 상태공간으로 감소시킬 수 있으며 많은 상태 감소를 가능하게 한다. 따라서, 시스템 행위에 대한 이해와 분석이 복잡도가 적은 개념 단계에서 수행될 수 있다.
최근 폭발적으로 증가하고 있는 모바일 데이터 트래픽를 효과적으로 서비스하기 위한 기술 중의 하나로 다중 사용자 거대 다중 안테나 네트워크가 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 다중 사용자 거대 다중 안테나 네트워크는 기지국에 복잡한 하드웨어 구성이 필요할 뿐만 아니라 최적의 사용자 조합을 선택하기 위하여 많은 계산량을 유발한다. 본 논문에서는 이러한 하드웨어 복잡도와 사용자 선택 알고리즘의 계산량을 동시에 획기적으로 감소시킬 수 있는 안테나와 사용자 선택 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방식은 $O((N-S_a+1){\times}min(S_a,K))$의 계산 복잡도를 가지며, 이는 Brute-Force 탐색 기반의 최적 방식의 계산 복잡도 $$O\left({_N}C_S_a\sum_{i=1}^{min(S_a,K)}_KC_i\right)$$보다 획기적으로 감소된 것이다. 여기서 N은 모든 전송안테나의 수, $S_a$은 선택된 안테나 수, K는 사용자의 수를 나타낸다.
객체지향 프로그램 슬라이싱을 위한 Loren D Larsen and Marry Jean Harrold가 제안하는 방법은 절차적 프로그램 슬라이싱을 위한 시스템 종속성 그래프 표현방법에 객체지향 패러다임을 표현할 수 있도록 확장하며 2단계 마킹 알고리즘을 적용하여 슬라이스를 계산한다. 시스템 종속성 그래프를 이용한 슬라이싱 방법은 클래스 멤버 변수와 전역변수 및 인스턴스 변수에 대하여 각 메소드 호출 및 진입정점에 actual_in, actual_out, formal_in, formal_out 정점들이 추가되어 복잡도가 증가한다. 본 논문에서는 이들 변수를 클래스 정점의 멤버간선으로 연결하여 각 메소드의 문장에서 사용하면 진출간선 정의하면 진입간선으로 연결하여 정점과 간선들의 개수를 최소화할 수 있도록 시스템 종속성 그래프를 개선하였다. 제안하는 시스템 종속성 그래프는 그래프 복잡도의 최소화와 2단계 알고리즘에 의한 정확한 슬라이스 계산이 장점이다. C++ 예제 프로그램을 적용하여 그래프 복잡도의 감소와 정확한 슬라이스 계산을 기존의 방법과 비교하여 개선됨을 확인하였다.
HEVC에서는 움직임 예측 시, 복잡도를 줄이기 위해 고속 탐색 기법이 사용된다. 고속 탐색 기법에는 SAD 계산 복잡도를 줄인 부-화소 단위 SAD 계산 기법(sub-sampled SAD)과 양-예측시의 단-예측 반복횟수를 줄인 간소화된 양-예측 기법으로 이루어져 있다. 고속 탐색 기법으로 인해 복잡도는 크게 줄었지만 부호화 이득 역시 감소하였다. 본 논문에서는 감소된 부호화 효율을 보상하기 위해 간소화된 양-예측을 확장하였고 확장된 양-예측으로 증가된 복잡도를 줄이기 위해 예측 비용 기반의 복잡도 감소 기법들을 제안한다. 예측 비용 기반의 복잡도 감소 기법은 양-예측 조기 종료 기법과 양-예측 생략 기법으로 이루어져 있다. HM 6.0 참조 소프트웨어와 비교하여 확장된 양-예측 기법과 예측 비용 기반의 복잡도 감소 기법으로 복잡도의 증가 없이 평균 0.42%의 BD-bitrate을 감소시켰다.
본 논문은 HEVC(high efficiency video coding)의 다양한 화면내 부호화 모드에 대한 성능을 분석하고, 그 분석에 바탕하여 RMD(rough mode decision)가 고려하는 화면내 예측 모드의 개수를 블록의 크기별로 감소시켜 계산 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안한다. 실험 결과에서는 1.5% BD-rate 증가만으로 부호화 시간을 9.0% 감소시킬 수 있음을 보인다.
Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) 시스템은 주파수 선택적 페이딩에 강하고 높은 대역 효율을 갖는 통신 시스템이다. OFDM 신호는 높은 PAPR로 인하여 비선형 증폭기에서 왜곡이 생긴다. 그래서 비선형 왜곡 성분인 IMD(Inter-Modulation Distortion)를 저감하는 것이 중요하다. IMD 저감 방식은 비선형 왜곡에 대하여 PAPR(Peak-To-Average Power Ratio) 저감 방식보다 BER 성능을 좋게할 수 있지만, 송신기에 FFT(Fast Fourier Transform)가 추가되어 시스템 복잡도를 증가시킨다. 본 논문에서는 IMD 저감 방식을 기반으로 하는 OFDM 통신 시스템의 BER 분석과 복잡도를 저감하기 위한 연구를 하였다. SPW(Sub-Block Phase Weighting)을 적용한 IMD 저감 방식에서 계산량 감소를 위한 새로운 방식을 제안하고 기존의 방식과 계산 복잡도를 비교한다. SPW 방식은 입력 데이터를 여러 개의 서브 블록으로 나누고 위상 회전 벡터를 곱해줌으로써 PAPR을 감소하거나 IMD를 저감한다. 제안된 방식은 BER 성능 면에서 기존 방식과 비슷하지만, PAPR처럼 시간 영역에서 IMD의 전력량을 계산하므로 시스템의 계산 복잡도와 시스템 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
H.264/AVC는 휘도 신호 $4{\times}4$ 블록을 위하여 9개의 화면 내 예측모드를 사용한다. 예측 모드는 8개의 방향성을 가진 모드와 하나의 비방향성 DC 모드가 있다. 휘도 신호 $16{\times}16$ 블록에서는 4가지의 예측 모드가 있으며 색차 신호 $8{\times}8$ 에서도 4개의 예측모드를 사용한다. 이러한 예측 모드들 중 최적의 예측 모드를 선택하기 위하여, 부호화기는 선택 가능한 모든 예측 모드의 율-왜곡 비용을 계산한 후, 최적의 율-왜곡 비용을 가진 예측 모드를 사용하여 부호화를 수행한다. 따라서 H.264/AVC의 화면 내 예측 과정은 많은 계산 복잡도를 가진다. 특히 하이 프로파일에서는 휘도 신호 $8{\times}8$ 블록이 화면 내 예측을 위해서 고려되므로 더욱 많은 계산 복잡도를 요구한다. 이에 본 논문은 H.264/AVC 하이 프로파일의 화면 내 예측의 부호화 계산 복잡도를 줄이는 방법을 제안한다. 현재 매크로 블록의 분산을 계산한 후, 이를 이용하여 율-왜곡 최적화에 후보로 사용되어지는 블록 모드를 결정하고, 각 블록 모드에서 제공하는 예측 모드들을 효율적으로 선택하는 방법을 연구 개발하였다. 제안된 방법은 기존 H.264/AVC 참조 소프트웨어인 JM13.1 부호화 시간 대비 약 83%의 연산시간이 감소하는 결과를 보였다.
본 논문에서는 DVB-S2 기반 LDPC 부호의 반복 복호횟수를 줄이기 위한 계산 복잡도가 줄어든 early stopping 방식을 제안한다. DVB-S2 기반 LDPC 복호기는 최대 64800 비트의 부호를 처리해야 되기 때문에 그 자체로 매우 높은 계산 복잡도를 가진다. 기존 early stopping 방식은 64800 비트의 DVB-S2 LDPC 코드를 이용하여 early stopping 기준치를 계산하는데 있어 높은 계산 복잡도를 가진다. 따라서 제안 방식은 LDPC 부호의 계층적 복호방식중 하나인 Horizontal Shuffling Scheduling 복호 방식에 early stopping 방식을 간단하게 적용함으로써 기존 방식 대비 최대 70%의 계산량 감소를 달성하였다. 실험 결과는 제안 방식을 적용한 LDPC 복호 알고리즘이 기존 방식 대비 Bit Error Rate 성능이 더 우수하다는 것을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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