• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.878-882
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• 2019

XOR(exclusive-OR)-XNOR(exclusive NOR) 회로는 고 성능 산술 연산에 필요한 4-2 압축 회로(4-2 compressor)의 기본 구성 요소이다. 본 논문에서는 에너지 효율이 우수한 XOR-XNOR 회로를 제안한다. 제안한 회로는 임계 경로의 내부 기생 캐패시턴스를 감소시켜 전파 지연 시간을 감소시켰으며, 모든 입력 조합의 경우에 완벽한 출력 값을 가지며 8개의 트랜지스터로 설계되었다. 기존 회로와 비교하여 제안한 회로는 전파 지연 시간이 14.5% 감소하였으며, 전력 소모는 1.7% 증가하였다. 따라서 전력 소모와 지연 시간의 곱 (power-delay product: PDP)과 에너지와 지연 시간의 곱 (energy-delay product: EDP) 각각 13.1%, 26.0% 감소하였다. 제안한 회로는 0.18um CMOS 표준공정을 이용하여 설계하였으며 SPICE 시뮬레이션을 통해 타당성을 입증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권4호
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• pp.406-413
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• 2024

본 논문은 임펄스성 잡음에 견실한 시간 지연을 추정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 Generalized Cross Correlation - Phase Transform(GCC-PHAT) 방법에 비선형 전처리와 주파수 영역 저역 통과 필터를 사용한다. 본 논문에서는 GCC-PHAT의 연산 과정을 DFT로 다시 해석함으로써 GCC-PHAT에서 시간 지연 추정에 실제 사용되는 유효한 주파수 대역이 있음을 파악하고, 저역 통과 필터 사용하여 유효 대역만을 사용하면 잡음 성분을 줄여서 시간 추정 성능을 향상시킬 수 있음을 보인다. 제안한 방법을 임펄스성 잡음 환경에서 전통적인 GCC-PHAT와 비교함으로써 추정 견실성이 향상됨을 보인다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제39권2호
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• pp.128-136
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• 2002

본 논문에서는 이동통신 단말기의 음성부호화기에 탑재할 수 있도록 TeakLite DSP Core를 이용한 음향반향제거기(Acoustic Echo Canceller)를 실시간으로 구현하였다. 음성부호화기에서 음향반향제거기가 사용할 수 있는 연산량의 제한때문에 적응필터는 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘을 이용한 FIR 필터를 사용하였다. 먼저 음향반향제거기를 부동소수점 C-언어로 구현한 다음 고정소수점 시뮬레이션을 통하여 고정소수점 연산으로 바꾸었다. 그리고 고정소수점 연산 결과를 기반으로 어셈블리 언어로 프로그램을 작성하고 최적화 과정을 거쳐 실시간으로 동작하도록 하였다. 최종적으로 구현된 반향제거기는 프로그램 메모리가 624 words이고 데이터 메모리는 811 words이었다. 샘플링 주파수를 8 ㎑로 하였을 때, 32 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 256 차수의 필터를 이용한 경우에는 14.12 MIPS의 연산량을, 16 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 128 차수의 필터를 이용한 경우에는 9.00 MIPS의 연산량을 필요로 하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.1861-1871
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• 1994

본 논문에서는 농담구조소(濃淡構造素)(GSE, grayscale structuring element)를 갖는 형태학 필터의 실시간 처리를 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 GSE로부터 유도된 basis matrix와 입력 샘플들로 구성된 input matrix를 이용하여 각 형태학 연산들을 소역행렬연산(local matrix operation)으로 새롭게 정의하고 있는데, 이를 이용하여 opening이나 closing과 같은 복합 형태학 연산들을 실시간으로 처리할 수 있음을 보였다. 제안된 알고리즘은 복원 형태학 연산들을 erosion과 dilation의 직렬조합(cascade combination)으로 처리하던 기존의 방법에 비해 적은 메모리를 필요로 하면서도, 출력을 얻기까지의 지연(遲延)(delay)이 훨씬 적다는 장점을 갖는다. 또한 본 논문에서는 형태학 필터를 VLSI로 구현하기 위한 효율적 방안을 제안하였다. 제안된 방법에서는 p-bit으로 표현되는 신호에 대한 형태학 연산을 p개의 이진(binary) 형태학 연산자들의 조합으로 구현하였는데, 각 이진 연산자들은 MSB(most significant bit)부터 순차적으로 (bit-serial approach) 해당 레벨의 bit들을 처리하여 출력을 부를 구조로 이루어져 있다. 본 논문에서는 형태학 필터의 VLSI 구현에 있어서 제안된 방법이 기존의 Threshold Decomposition 방법 등에 비해 보다 효율적이라는 것을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권6A호
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• pp.555-561
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• 2002

본 논문에서는 GF($2^{m}$)상의 표준기저를 사용한 새로운 형태의 고속병렬 승산회로를 제안하였다. 승산회로의 구성에 앞서, 연산에 필요한 벡터코드들을 생성하는 벡터코드생성모듈(VCGM)을 제안하였다. 이를 통해 연산에 필요한 모든 벡터코드들을 찾을 수 있으며 이들로부터 기저들간의 독립된 모듈러 가산을 취해 승산이 이루어지도록 하였다. 이러한 과정을 수식을 통해 보임으로써, m에 대한 일반화된 회로의 설계가 가능하도록 하였으며, 간단한 형태의 승산회로구성의 예를 GF($2^4$)를 통해 보였다. 본 논문에서 제안된 승산회로는 그 구성이 VCGM, AND 블록, EX-OR 블럭을 통해 이루어짐으로 m에 대한 확장이 용이하며 VLSI에 유리하다. 또한, 회로내부에 메모리 소자를 사용하지 않고, 연산과정 중 소자에 의해 발생하는 지연시간이 적으므로 고속의 연산을 수행할 수 있다. 제안된 회로의 연산동작을 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 참고문헌의 승산기와 그 구성을 비교하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권6호
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• pp.24-30
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• 2003

본 논문에서는 m차 기약 AOP를 적용하여 시스템 복잡도를 개선한 GF(2/sup m/)상의 새로운 AB²＋C 연산기법과 그 하드웨어 구현회로를 제안하였다. 제안된 회로는 병렬 입출력 구조를 가지며, CS, PP 및 MS를 모듈로 하여 구성되며 이들은 각각 AND와 XOR 게이트의 규칙적인 배열구조를 갖는다. 제안된 회로의 시스템 복잡도는 (m＋1)²개의 2-입력 AND게이트와 (m＋1)(m＋2)개의 2-입력 XOR게이트의 회로복잡도와 연산에 소요되는 최대 지연시간은 T/sub A/sup ＋/(1＋「log₂/sup m/」)T/sub x/ 이다. 제안된 연산기의 시스템 복잡도와 구성상의 특징을 타 연산기를 표로 비교하였고, 그 결과 상대적으로 우수함을 보였다. 또한, 단순하면서도 정규화된 소자 및 결선의 구조는 VLSI 구현에 적합하다.

• 정보학연구
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• 제6권4호
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• pp.11-23
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• 2003

본 논문에서는 캐리 전파가 없어 고속연산이 가능한 잉여수계를 이용하여 생산자동화 시스템에서 실시간 물체인식을 위한 디지털 뉴런프로세서의 구현방법을 제안하였다. 설계된 디지털 뉴런프로세서는 잉여수계를 이용한 MAC 연산기와 혼합계수 변환을 이용한 시그모이드 함수 연산부로 구성되며, 설계된 회로는 C언어 및 VHDL로 기술하였고 Compass 툴로 합성하였다. 최종적으로, LG 0.8${\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 Full Custom방식으로 설계를 수행하였다. 실험결과, 가장 나쁜 경로일 경우, 약 19nsec의 지연속도와 0.6ns의 연산속도를 보였고, 기존의 실수 연산기에 비하여 약 1/2배정도 하드웨어 크기를 줄일 수 있었다. 본 논문에서 설계한 디지털 뉴런프로세서는 실시간 처리를 요하는 생산자동화 시스템의 물체인식 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권1C호
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• pp.112-121
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• 2002

본 논문에서는 미국과 한국의 해쉬 함수 표준인 SHA-1과 HAS-160 해쉬 알고리즘, 그리고 SHA-1을 이용한 의사 난수 발생기를 구현한 프로세서를 설계하였다. SHA-1과 HAS-160이 동일한 단계 연산을 가지므로, 한 단계 연산만을 구현하여 공유함으로써 하드웨어 리소스를 감소시켰다. 그리고 메시지 변수의 사전 계산과 단계 연산을 두 단계의 파이프라인 구조로 구현함으로써 한 개의 클럭으로 한 단계 연산을 수행하는 방식보다 최장지연경로는 1/2로 줄고, 총 단계 연산에 필요한 클럭 수는 하나만 증가하므로 성능은 약 2배 향상되었다. 그 결과, 설계한 해쉬 프로세서는 삼성 0.5 um CMOS 스탠다드 셀 라이브러리를 근거로 산출할 때, 100 MHz의 동작 주파수에서 약 624 Mbps의 성능을 얻을 수 있다. 그리고 의사 난수 발생기로 사용될 때는 약 195 Mbps의 난수 발생 성능을 가진다. 이러한 성능은 지금까지 상용화된 국내외의 어느 해쉬 프로세서보다 빠른 처리 시간을 가지는 것으로 판단된다.

• 융합보안논문지
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• 제17권2호
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• pp.15-22
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• 2017

본 논문은 새로운 8-비트 AES (advanced encryption standard) 암호회로 설계를 제안한다. 대부분 8-비트 AES 암호회로는 성능을 희생시켜 하드웨어 크기를 줄인다. 제안한 AES는 2개의 분리된 S-box들을 갖고, 라운드 연산과 키 생성을 병렬로 연산함으로써, 고속 암호 연산이 가능하다. 제안된 AES 구조의 동작 실험 결과, 제안된 AES-128 구조의 최대 연산 지연은 13.0ns의 크기를 갖고, 77MHz의 최대 동작 주파수로 동작함을 확인하였다. 제안된 AES 구조의 성능은 15.2Mbps가 된다. 결론적으로, 제안된 AES의 성능은 기존 8-비트 AES 구조에 비해 1.54배 향상된 성능을 갖고, 회로크기 증가는 1.17배 증가로 제한된다. 제안된 8비트 구조의 AES-128은 8비트 연산 구조 채택에 따른 성능 감소를 줄이면서 저면적 회로로 구현된다. 제안된 8비트 AES는 고속 동작이 필요한 IoT 어플리케이션에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.9-22
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• 2019

본 논문에서는 저가 MCU(Microcontoller Unit)를 이용하여 다채널 능동 소음 제어기를 효율적으로 구현할 수 있는 방안을 제안하였다. 다채널 능동 소음 제어 알고리즘으로 사용된 정규화된 MFxLMS(Modified Filtered-x Least Mean Square) 알고리즘은 많은 연산량을 요구하며, 저가 MCU로 구현하기에는 어려움이 있었다. 본 연구에서는 MCU의 특성을 잘 활용하여 소프트웨어를 최적화함으로써 효율적으로 다채널 능동 소음 제어기를 구현할 수 있었다. CPU(Central Processing Unit)가 지원하는 단일 싸이클 MAC(Multiply- Accumulate) 연산을 극대화하고, 지연 메모리 연산을 최소화함으로써 3배 이상의 연산 최적화를 달성하였다. 또한 MCU가 지원하는 보조 프로세서를 이용하여 병렬 처리함으로써 4배 이상의 연산 최적화를 이루었다. 더불어 MCU에 내장된 주변 장치를 최대한 활용함으써, 추가적인 부품의 사용을 최소화하였다.