• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권11호
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• pp.801-805
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• 2009

하드웨어 기반 동적 전압 및 주파수 제어 시스템은 전역 비동기 지역 동기 시스템 설계 방식을 이용하여 동종의 멀티 코어 혹은 이종의 멀티 코어 시스템을 저전력으로 설계하기 위한 핵심 기술 중의 하나이다. 본 논문에서 하드웨어 기반 동적 주파수 제어 시스템의 FPGA 프로토타입 설계를 위해서 동적 주파수 제어기를 제안하고, 이를 FIFO 기반 멀티코어를 이용한 소프트웨어 정의 무선 설계와 네트워크 온 칩 기반의 하드웨어 HPEG2 인코더 설계에 적용하였다. 기존의 단일 주파수 시스템에 비해서 소프트웨어 정의 무선 설계의 경우 성능이 5.9% 하락하였지만, 전력소모는 78% 감소하였다. MPEG2 인코더 설계의 경우에 성능은 0.36% 하락하고 전력소모는 29.1% 감소하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제1권3호
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• pp.201-212
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• 1999

This paper studies the rapid design and implementation of the medium access control(MAC) and related interface circuits for 802.11 wireless LANs based on the field programmed gate ar-ray(FPGA) technology. Our design is thus aimed to support both the distributed coordination function (DCF) and the point coordination function(PCF) with the aid of FPGA technology. Further-more, in an infrastructure network, some stations may serve as the access points (APs) which may function like a learning bridge. This paper will also discuss how to design for such application. The hardware of the MAC and interface may at least consist of three major parts: wireless transmission and reception processes and in-terface, host(bus) interface, and the interface to the distributed system (optional). Through the increasing popularity of FPGA de-sign, this paper presents how Complex Programmable Logic De-vices(CPLD) can be utilized for speedy design of prototypes. It also demonstrates that there is much room for low-cost hardware prototype design to accelerate the processing speed of the MAC control function and for field testing.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권6호
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• pp.2201-2216
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• 2015

Peak to average power ratio (PAPR) is one of the main imperfections in the broadband communication systems with multiple carriers. In this paper, a new crest factor reduction (CFR) scheme based on interleaved phase sequence called Dummy Sequence Insertion Enhanced Partial Transmit Sequence (DSI-EPTS) is proposed which effectively reduces the PAPR while at the same time keeps the total complexity low. Moreover, the prototype of the proposed scheme in field programmable gate array (FPGA) is demonstrated. In DSI-EPTS scheme, a new matrix of phase sequence is defined which leads to a significant reduction in hardware complexity due to its less searching operation to extract the optimum phase sequence. The obtained results show comparable performance with slight difference due to the FPGA constraints. The results show 5 dB reduction in PAPR by applying the DSI-EPTS scheme with low complexity and low power consumption.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2007년도 춘계학술발표대회
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• pp.1117-1120
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• 2007

본 논문에서는 개선된 F함수를 이용 하여 국내 표준 128비트 블록 암호화 알고리듬인 SEED 암호 프로세서의 FPGA 구현에 관하여 기술한다. 제안한 SEED 암호 프로세서는 Verilog-HDL를 사용하여 구조적 모델링을 하였으며, Xilinx사의 ISE 9.1i 툴을 이용하여 논리 합성을 수행하였다. 설계 검증은 Modelsim 6.2c 툴을 이용하여 타이밍 시뮬레이션을 수행하였으며, FPGA Prototype 시스템을 사용하여 설계된 하드웨어 동작을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.209-211
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• 2001

The core in developing the transformer-operated 3 phase solid state meter is to design a single chip IC, that incorporates all the necessary features required for development of the 3 phase solid state meter. Using this technology, the solid state meter can be mass produced at lower cost and higher quality. This report deals with the performance of the prototype FPGA board, which is the final step before actual IC fabrication in fabrication LAB. All the features of FPGA board, shown in this report will be included in the final ASIC IC product.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권4호
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• pp.1655-1666
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• 2015

This paper proposes a new approach of Field Programmable Gate Array (FPGA) controlled digital implementation of shunt active power filter (SAPF) under steady state and dynamic operations. Typical implementations of SAPF uses microprocessor and digital signal processor (DSP) but it limited for complex algorithm structure, absence of feedback loop delays and their cost can be exceed the benefit they bring. In this paper, the hardware resources of an FPGA are configured and implemented in order to overcome conventional microcontroller or digital signal processor implementations. This proposed FPGA digital implementation scheme has very less execution time and boosts the overall performance of the system. The FPGA controller integrates the entire control algorithm of an SAPF, including synchronous reference frame transformation, phase locked loop, low pass filter and inverter current controller etc. All these required algorithms are implemented with a single all-on chip FPGA module which provides freedom to reconfigure for any other applications. The entire algorithm is coded, processed and simulated using Xilinx 12.1 ISE suite to estimate the advantages of the proposed system. The coded algorithm is also defused on a single all-on-chip Xilinx Spartan 3A DSP-XC3SD1800 laboratory prototype and experimental results thus obtained match with simulated counterparts under the dynamic state and steady state operating conditions.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권4호
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• pp.477-488
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• 2013

The PLC (Programmable Logic Controller) has been widely used to implement real-time controllers in nuclear RPSs (Reactor Protection Systems). Increasing complexity and maintenance cost, however, are now demanding more powerful and cost-effective implementation such as FPGA (Field-Programmable Gate Array). Abandoning all experience and knowledge accumulated over the decades and starting an all-new development approach is too risky for such safety-critical systems. This paper proposes an RPS software development process with a platform change from PLC to FPGA, while retaining all outputs from the established development. This paper transforms FBD designs of the PLC-based software development into a behaviorally-equivalent Verilog program, which is a starting point of a typical FPGA-based hardware development. We expect that the proposed software development process can bridge the gap between two software developing approaches with different platforms, such as PLC and FPGA. This paper also demonstrates its effectiveness using an example of a prototype version of a real-world RPS in Korea.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권4호
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• pp.15-25
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• 2012

FPGA용 CAD툴에 대한 학계의 연구는 상용 FPGA에 적용하기에는 단순하고 비효율적인 아키텍처를 가정하고 있기 때문에 실용성 측면에서 뒤처져 왔다. 최근 상용 FPGA 아키텍처의 배치 위치 및 배선 그래프 데이터베이스를 구축하고 인터페이스를 제공함으로써 상용 FPGA에 적용할 수 있는 배치 배선 툴의 개발을 가능하게 하려는 시도가 있었다. 본 논문은 신규 FPGA 아키텍처로 개발되고 있는 K-FPGA의 경쟁력을 벤치마킹 할 수 있는 툴킷 개발에 대해 기술한다. 이는 학계 CAD 툴의 실용성 한계를 한층 더 확장하고 있다. 기존 상용 툴과 매핑, 패킹, 배치, 배선 각 단계 별로 데이터를 교환할 수 있어 세부 툴별 비교 평가가 가능하며 이전 단계의 결과물을 기다리거나 결과의 질에 영향을 받지 않으면서 각 단계를 독립적으로 개발할 수 있는 체계를 구축하였다. 또한, 상용 FPGA의 아키텍처를 추출하여 단위 셀 라이브러리를 구축함으로써 FPGA 아키텍처의 신규 개발 시 참조 설계 역할을 할 뿐만 아니라 상시 벤치마킹 환경을 제공하도록 하였다. 특히, 아키텍처 정보를 툴 내에 하드 코딩하지 않고 하드웨어 설계자에게 익숙한 표준 HDL 형식으로 기술하여 읽어 들일 수 있도록 함으로써 아키텍처에 수시로 다양한 변경을 시도하면서 최적화해도 툴이 유연하게 수용할 수 있는 데이터 구동 방식의 툴 개발을 추구하였다. 실험을 통해 단위 셀 라이브러리 및 툴 기능을 검증하였으며 개발 중에 변경되고 있는 FPGA 아키텍처 상에서 임의의 설계를 매핑해 보고 정상 동작할 지 시뮬레이션으로 검증할 수 있음을 확인하였다. 배치 및 배선 툴이 개발 중이며 이들이 완성되면 실용적이고 다양한 신규 FPGA 아키텍처들을 개발하고 그 경쟁력을 평가할 수 있게 될 뿐만 아니라 신규 아키텍처를 위한 최적화 CAD 툴 개발 연구가 활발해지는 시너지 효과도 기대할 수 있다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권5호
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• pp.257-266
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• 2006

최근 TCP/IP 프로토콜을 네트워크 어댑터 상에서 처리함으로써 호스트 CPU의 부하를 줄이는 TOE (TCP/IP Offload Engine)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. TOE의 구현 방안으로는 임베디드 프로세서를 사용하여 TCP/IP를 처리하는 소프트웨어적인 구현 방법과 TCP/IP의 모든 기능을 하드웨어로 구현하는 방법이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 하드웨어적인 접근 방법과 소프트웨어적인 접근 방법을 결합한 Hybrid TOE 구조를 제안한다. Hybrid TOE는 많은 작업 부하로 인하여 임베디드 프로세서 상에서 성능을 확보하기 어려운 기능들은 하드웨어로 구현하고, 연결 설정과 같이 통신의 성능에 영향을 크게 끼치지 않는 기능들은 임베디드 프로세서 상에서 소프트웨어로 처리한다. 이 방법은TCP/IP의 모든 기능을 하드웨어로 구현하는 방법에 근접하는 성능을 제공할 수 있으며, 새로운 기능을 추가하거나 TCP/IP를 기반으로 하는 상위 계층 프로토콜까지 오프로딩하는 것이 가능하므로 구조의 유연성 측면에서 장점을 가진다. 본 논문에서는 Hybrid TOE의 프로토타입을 개발하기 위해 FPGA와 ARM 프로세서를 탑재한 프로토타입 보드를 개발하였고, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈을 각각 FPGA와 ARM 프로세서 상에 구현하였다. 또한 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈의 연동 메커니즘을 개발하였다. 실험을 통해 Hybrid TOE 프로토타입이 호스트 CPU 상에 발생하는 부하를 줄여줌을 입증하고, 하드웨어/소프트웨어 연동 구조의 효과를 분석하였다. 그리고, Hybrid TOE의 완성을 위해 필요한 요소들을 분석하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.670-673
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• 2008

C 프로그램을 사용하여 증명된 최적화된 알고리즘과 수식은 검증을 위해 Verilog와 같은 hardware description language를 통하여 다시 한번 분석하여 하드웨어 구현에 적합하도록 수정하여 최적화하여야 한다. 그 이유는 C 언어의 sequential한 특성이 하드웨어를 직접 구현 하는 데에 본질적으로 틀리기 때문이다. 알고리즘적인 접근과 더불어 하드웨어적으로 2중적으로 검증된 하드웨어 IP는 Altera 임베디드 시스템을 활용하여, ARM9이 내장되어 있는 Altera Excalibur FPGA에 매핑되어 실제 칩 프로토타입 IP로 구현한다. 구현된 유한체 연산 IP들은 실제적인 암호 시스템으로 구현되기 위하여, 193 비트 이상의 타원 곡선 암호 연산 IP를 구성하는 라이브러리 모듈로 사용될 수 있다.