• 한국산업정보학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.33-41
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• 2014

본 논문에서는 QCA(quantum-dot cellular automata) 클록킹(clocking) 방식의 D 플립 플롭의 구조를 제안하고, 이를 이용하여 프로그램 가능한 양자점 셀(programmable quantum-dot cell: QPCA) 구조를 설계한다. 기존의 QCA 상에서 제안된 D 플립플롭은 클록 펄스의 신호로 동작을 수행하기 때문에 이에 대한 입력 값을 임의로 설정해야 하고, QCA 클록킹과 중복되어 사용하기 때문에 낭비되는 출력 값들이 존재했다. 이러한 단점을 개선하기 위해서 이진 배선과 클록킹 기법을 이용하여 새로운 형태의 D 플립플롭을 제안하고, 이를 이용하여 QPCA 구조를 설계한다. 이 구조는 입력을 제어하는 배선 제어 회로, 규칙 제어 회로, D 플립플롭, 그리고 XOR 논리 게이트로 구성된다. 설계된 QPCA 구조는 QCADesigner를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 그 결과를 기존의 D 플립플롭을 이용하여 설계한 것과 비교 분석하여 효율성을 확인한다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.51-58
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• 2013

본 논문에서는 고속 SoC 설계시 필요한 클록킹 회로의 핵심 소자인 클록 듀티 보정회로 (Duty-Cycle Corrector: DCC)를 소개한다. 종래의 아날로그 피드백 DCC와 디지털 피드백 DCC의 구조와 동작에 대해 비교 분석한다. 듀티-보정 레인지의 확장과 동작 주파수 및 듀티-보정 정확도의 향상을 위해 아날로그와 디지털 DCC의 장점을 결합한 새로운 혼성-모드 피드백 DCC를 소개한다. 특히, 혼성-모드 DCC의 핵심 구성 회로인 듀티-앰프 (Duty-Cycle Amplifier: DCA)의 구조와 설계에 대해 자세히 소개한다. 싱글-스테이지 DCA와 투-스테이지 DCA 기반의 두 개의 혼성-모드 DCC가 각각 0.18-${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었고, 투-스테이지 DCA기반 DCC가 더 넓은 듀티-보정 레인지와 더 적은 듀티-보정 에러를 갖고 있음을 증명하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.839-842
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• 2003

본 논문에서는 MPEG-4 디블록킹 필터를 매크로블록 단위의 효율적인 파이프라인 구조를 사용하여 구현하였다. MPEG-4 QCIF/CIF 영상 시퀀스의 디블록킹 필터링 효과를 보일것이며, 디블록킹 필터링의 많은 계산량을 줄임과 동시에 낮은 클록에서 실시간 처리할 수 있는 구조를 제안하였다. 대부분 블록기반의 비디오 코딩 시스템에서, 블록 에지 효과는 블록기반 영상 압축에 치명적인 화질 저하를 나타낸다. 특히 압축 비율이 커질수록 화질 저하는 뚜렷하다. 그래서, 영상 후처리 기술로서 디블록킹 필터를 사용하여 블록 에지 영향을 줄임으로써 영상 화질을 향상시킨다. 그러나 디블록킹 필터의 주요 단점은 많은 계산량을 요구하고 있어서 구현에 어려움이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, MPEG-4 디블록킹 필터를 매크로 블록단위의 파이프라인 구조로 설계하였고, 실시간으로 동작하는 MPEG-4 SP@L2의 비디오 코덱 칩을 구현하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.585-593
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• 2017

본 논문에서는 모바일 시스템을 위한 저전력 HEVC(High Efficiency Video Coding) 루프 내 필터의 디블록킹 필터 하드웨어 구조를 제안한다. HEVC의 디블록킹 필터는 영상압축 시 발생한 블록화 현상을 제거한다. 현재 다양한 모바일 시스템에서 UHD 영상 서비스를 지원하지만 전력 소모가 높은 단점이 있다. 제안하는 저전력 디블록킹 필터 하드웨어 구조는 필터를 적용하지 않을 때 내부 모듈에 클록을 차단하여 전력 소모를 최소화 하였다. 또한, 낮은 동작 주파수에서 높은 처리량을 위해 4개의 병렬 필터 구조를 가지며, 각 필터는 4단 파이프라인으로 구현하였다. 제안하는 디블록킹 필터 하드웨어 구조는 65nm CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 약 52.13K개의 게이트로 구현되었다. 또한, 110MHz의 동작 주파수에서 8K@84fps의 실시간 처리가 가능하며, 동작 전력은 6.7mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권11호
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• pp.9-16
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• 2005

이 논문에서는 다중 동작 주파수를 갖는 고성능 저전력 SoC에 사용 가능한 광대역 입출력 주파수를 지원하는 프로그램머블 PLL 기반의 클록킹 회로을 제안하였다. 제안된 클록 시스템은 이중 전하펌프를 이용 locking 시간을 감소시켰고, 광대역 주파영역에서 동작이 가능하도록 하였다. 칩의 저 전력 동작을 위해 동작 대기모드 시에 불필요한 PLL 회로를 지속적으로 동작시키지 않고 relocking 정보를 DAC를 통해 보존하고 불필요한 동작을 억제하였고, 대기모드에서 빠져나온 후 tracking ADC(Analog to Digital Converter)를 이용하여 빠른 relocking이 가능하도록 설계하였다. 또한 프로그램머블하게 출력 주파수를 선택하게 하는 구조를 선택하여 저 전력으로 최적화된 동작 주파수를 지원하기 위한 DFS(Dynamic frequency scaling) 동작이 가능하도록 클록 시스템을 설계하였다. 제안된 PLL 기반의 클록 시스템은 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였으며 2.3V의 공급전압에서 $0.85{\mu}sec\~1.3{\mu}sec$($24\~26$사이클)의 relocking 시간을 가지며, 파워다운 모드 적용 시 PLL의 파워소모는 라킹 모드에 비해 $95\%$이상 절감된다. 또한 제안된 PLL은 프로그래머블 주파수 분주기를 이용하여 다중 IP 시스템에서의 다양한 클록 도메인을 위해 $81MHz\~556MHz$의 넓은 동작 주파수를 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.20-27
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• 2010

본 논문에서는 고성능 H.264/AVC 복호기 설계를 위해 디블록킹 필터의 수행시간 단축과 저전력 설계를 위한 필터링 순서 및 효율적인 메모리 구조를 제안하고 5단 파이프라인으로 구성된 필터의 설계에 대해 기술한다. 디블록킹 필터는 블록 경계에서 발생하는 왜곡을 제거하여 영상의 화질을 개선시키지만 하나의 경계에 여러 번 필터링을 수행하여 많은 메모리 접근과 반복되는 연산과정이 수반된다. 따라서 본 논문에서는 메모리 접근과 필터 수행 사이클을 최소화하는 새로운 필터 순서를 제안 하고 반복되는 연산의 효율적 관리를 위해 파이프라인 구조를 적용하였다. 제안하는 디블록킹 필터는 메모리 읽기, 임계값 계산, 전처리 연산, 필터 연산, 메모리 쓰기로 구성된 5단 파이프라인으로 구현되어 순차적인 필터 연산에 병렬적 처리가 가능하며 각 단계에 클록 게이팅을 적용하여 하드웨어 자원에 불필요한 전력을 감소시켰다. 또한, 적은 내부 트랜스포지션 버퍼를 사용하면서 필터링 순서를 효율적으로 개선하여 필터 수행을 위한 메모리 접근과 수행 사이클을 감소시켰다. 제안하는 디블록킹 필터의 하드웨어는 Verilog HDL로 설계 하였으며 기존의 복호기에 통합하여 Modelsim 6.2g 시뮬레이터를 이용해 검증하였다. 입력으로는 표준 참조 소프트웨어 JM9.4 부호기를 통해 압축한 다양한 QCIF영상 샘플을 사용하였다. 기존 필터들과 수행 사이클을 비교한 결과, 제안하는 구조의 설계가 비교적 적은 트랜스포지션 버퍼를 사용했으며 최소 20%의 수행 사이클이 감소함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.178-184
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• 2015

본 논문에서는 UHD(Ultra High Definition) 영상을 위한 고성능 HEVC(High Efficiency Video Coding) 디블록킹 필터 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 하드웨어 구조는 필터링 수행시간 단축을 위해 두 개의 필터로 구성된 4단 파이프라인 구조를 가지며 경계강도 모듈을 병렬 구조로 설계하였다. 또한 저전력 하드웨어 구조를 위해 파이프라인의 단계를 클록 게이팅으로 설계하였고, 파이프라인 과정에서 단일 포트 SRAM에 접근할 때 발생하는 해저드 문제를 해결하기 위해 분할된 메모리 구조로 설계하였다. 전처리 단계에서 단일 포트 SRAM에 데이터를 저장할 때 발생하는 지연시간을 감소하기 위해 새로운 필터링 순서를 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 디블록킹 필터 하드웨어 구조는 Verilog HDL로 설계 하였으며, TSMC 0.18um CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 22k 개의 로직 게이트로 구현되었다. 또한, 동작 주파수는 150MHz에서 UHD급 8K 해상도인 $7680{\times}4320@60fps$ 처리가 가능하고 최대 동작 주파수는 285MHz이다. 제안하는 하드웨어 구조의 기본 처리단위 당 사이클 수를 비교 분석한 결과, 처리율이 기존 구조 대비 32% 향상된 결과를 얻었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권8호
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• pp.1155-1160
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• 2013

최근 스마트 폰 이용자 수가 증가하면서 다양한 위치 기반 서비스들이 주목을 받고 있다. 위치 기반 서비스는 사용자의 위치와 시스템이 가지고 있는 다양한 정보를 결합하여 사용자에게 유용한 정보를 전달해 주기도 하지만 이로 인한 개인 정보의 침해 가능성 역시 높은 것이 사실이다. 최근의 위치 기반 서비스에서의 프라이버시 관련 연구는 K-anonymity를 만족하는 Cloaking 영역 생성에 중점을 두고 있다. 본 논문에서는 위치 기반 서비스를 위한 계층 클러스터 기반 Cloaking 알고리즘을 제안한다. 제안 기법은 약간 변형된 응집 계층 클러스터링 기법을 사용해서 트리를 생성한 뒤, Reciprocity 성질을 만족시키는 Cloaking 영역을 생성한다. 제안 기법은 Reciprocity 성질을 만족시키며, Hilbert Cloak보다 작고 RC-AR과 비슷한 크기의 영역을 생성하며, 생성 속도는 Hilbert Cloak과 비슷하며 RC-AR보다는 훨씬 빠르다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.755-758
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• 2014

본 논문에서는 고해상도를 위한 고성능 HEVC(High Efficiency Video Coding) 디블록킹 필터 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 하드웨어 구조는 필터링 수행시간 단축과 게이트 수 감소를 위한 효율적인 필터링 순서 및 메모리 구조를 가진다. 제안하는 필터링 순서는 전처리 단계에서 단일 포트 SRAM에 데이터를 저장할 때 발생하는 지연시간을 감소시켰고, 고해상도 영상의 실시간 처리를 위해 4단 파이프라인 구조와 10개의 메모리 구조로 설계하였다. 제안하는 메모리 구조는 단일 포트 SRAM을 접근하면서 발생하는 해저드 문제를 해결하였다. 또한 필터링 수행시간을 단축하기 위해 두개의 필터를 사용하여 병렬처리 구조로 구현하였으며, 저전력 하드웨어 구조를 위해 클록 게이팅 구조로 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 디블록킹 필터 부호화기 하드웨어는 Verilog HDL로 설계 하였으며, TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 100k개의 로직 게이트로 구현되었다. 또한, 동작 주파수는 150MHz에서 4K 해상도인 $4096{\times}2160@30$ 처리가 가능하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권9호
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• pp.71-78
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• 2008

본 논문에서는 H.264AVC baseline 디코더를 ARM926EJ-S 코어를 탑재한 FPGA(XC4VLX60)기반의 타겟 보드와 임베디드용 Linux Kernel 2.4.26의 개발환경에서 SW/HW 분할을 통해 설계 및 구현하였다. 하드웨어 가속기로는 움직임 보상 모듈 디블록킹 필터 모듈, YUV2RGB 변환 모듈을 사용하였으며 AMBA 버스 프로토콜을 통하여 소프트웨어와 함께 동작한다. 참조 소프트웨어(JM 11.0)를 OS(Linux)상에서 하드웨어 가속 모듈을 추가하고 메모리 접근 등을 최소화함으로써 성능을 향상시키고자 노력하였다. 설계된 하드웨어 IP와 시스템은 여러 단계로 검증하였으며 시스템의 복호화 속도 개선을 도모하였다. QCIF (176$\times$144) 영상을 24MHz의 클록 주파수의 타겟 보드상에서 약 2 frames/sec의 결과를 얻었으며 타겟 보드의 주파수를 증가시키고 FPGA영역의 IP를 ASIC으로 구현하면 더 좋은 성능을 기대할 수 있다.