블루투스 베이스밴드에서는 송신한과 수신단의 데이터의 모뎀 인터페이스와 맞물려 FEC(forward Error Check)를 수행한다. 잘 설계한 FEC는 데이터 페이로드 재전송 효율성과 직결되기 때문에 FEC 설계방식이 매우 중요하다. 본 논문에서는 하드웨어의 효율성을 높이고 면적을 줄이기 위하여 1/3와 2/3 방식의 FEC를 설계하였다. 패킷 헤더는 항상 3번 반복 방식의 1/3 rate FEC로 설계하였고 2/3 FEC는 (15, 10) 방식의 축약 해밍코드를 기반으로 하여 각각의 데이터 패킷에 적용하였다. 설계한 하드웨어 FEC는 Verilog HDL로 기술하고 검증하여 자동 합성방식으로 합성하였다. 합성된 하드웨어 FEC는 기준으로 삼는 베이스밴드 마이크로콘트롤러의 동작주파수인 40MHz에서 정상적으로 동작하였다.
본 논문에서는 3차원 영상처리용 TOF(Time-Of-Flight) 센서의 거리 측정을 위한 위상 연산기 하드웨어 구조를 제안한다. 설계된 위상 연산기는 CORDIC(COordinate Rotation Digital Computer) 알고리듬의 vectoring mode를 이용하여 arctangent 연산을 수행하며, 처리량을 증가시키기 위해 pipelined 구조를 적용하였다. 고정 소수점 MATLAB 모델링과 시뮬레이션을 통해 최적 비트 수와 반복 횟수를 결정하였다. 설계된 CORDIC 기반 위상 연산기는 Verilog HDL로 RTL 수준으로 모델링되었으며, MATLAB/Simulink와 FPGA 연동을 통해 가상의 3차원 데이터를 복원하였으며, 이를 통해 하드웨어 동작을 검증하였다.
본 논문은 사물인터넷 보안용 경량 암호 알고리듬 중, '128비트 블록 암호 LEA'의 암호화 블록 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 라운드 함수 블록과 키 스케줄 블록은 높은 처리성능을 위하여 병렬회로로 설계되었다. 암호화 블록은 128비트의 비밀키를 지원하며, FSM 방식과 24/n단계(n = 1, 2, 3, 4, 8, 12) 파이프라인 방식으로 설계되었다. LEA-128 암호화 블록을 Verilog-HDL로 모델링하여 FPGA 상에서 구현하고, 합성결과로부터 최소면적 및 최대처리성능을 제시한다.
차세대 정지영상 압축방식인 JPEG2000의 엔트로피 코더는 컨텍스트 추출부(BPC)와 산술부호화기(AC)로 구성되는데 본 논문에서는 효율적인 컨텍스트 추출부 설계에 새로운 알고리즘을 제안하였고, 설계하였다. BPC(Bit Plane Coding)는 context 기반의 부호화기를 사용하였고, 현재의 SigStage register의 값과 상위 비트 플랜의 column 값을 가공한 데이터와 현재의 column 값을 이용하여 코딩패스를 미리 예측하는 기법을 사용하여, 각 bit plane에서 사용되어지는 상태 정보 레지스터와 이 상태 정보 레지스터를 접속하는 Access time을 줄일 수 있다. 본 논문에서 제안된 방법으로 설계된 Bit Plane Coding은 Verilog HDL 모델링후 Xilinx FPGA technology를 이용하여 합성한 후 동작을 검증하였다.
이 논문에서는 pipeline CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer)을 이용한 저전력 주파수 옵셋 동기화기 구조를 제안하였다. 주파수 옵셋 동기화기의 핵심 블록은 주파수 옵셋 추정부와 보상부이다. 제안된 주파수 옵셋 추정부에서는 sequential CORDIC을 사용하여 구현면적을 감소시켰으며 한번에 2 단계씩 CORDIC을 수행하는 방식을 사용하여 연산 속도를 높였다. 또한 제안된 주파수 옵셋 보상부에서는 pipeline CORDIC을 사용하여 구현면적을 줄임과 동시에 계산 속도를 향상시킬 수 있었다. MatLab을 사용하여 제안 구조가 주파수 옵셋을 추정 및 보상하는 function을 검증하였다. 제안 구조에 대하여 Verilog-HDL로 코딩하고 Synopsys tool을 사용하여 합성하여 구현면적을 실험하였다.
이 논문에서는 디지털 필터의 저전력 구현을 위한 새로운 DA(Distributed Arithmetic) 필터 구조를 제안한다. 제안된 구조는 입력샘플 비트 포맷에서 수직 방향으로 연산하는 기존의 DA 구조와는 달리 입력샘플 비트를 수평 방향으로 연산하여 ROM이 필요 없으며 Modified booth 알고리즘의 작용이 가능한 저전력 필터 구조이다 이와 더불어 제안된 필터 구조는 ROM이 필요 없게 되므로 고정된 필터 계수용 필터 뿐 아니라 변하는 필터계수를 갖는 필터 구현에 적용이 가능하다. 제안된 DA 구조와 기존의 DA 구조를 사용하여 20 탭 필터를 Verilog-HDL을 사용하여 구현하였으며, Synopsis로 논리합성한 결과 기존 구조에 비하여 41.6%의 구현 면적 감소효과를 얻을 수 있었다.
이 논문에서는 OFDM시스템에서 가장 큰 칩 면적을 차지하고 높은 전력을 요구하는 핵심 연산 블록인 FFT에 대하여 파이프라인 Radix-4 MDC 방식의 저면적 구조를 제안하였다. 나비연산기에서 Twiddle factor 복소 곱셈연산을 수행할 때, 기존의 곱셈기를 사용하지 않고 CSD형 계수의 공통패턴을 공유하여 덧셈의 수를 줄일 수 있는 Common sub-expression sharing 방식과 CORDIC 알고리즘을 사용하여 구현 면적을 감소시켰다. 제안구조는 Verilog-HDL을 통해 모델링하고 Synopsys로 논리합성한 결과 기존구조와 비교하여 복소곱셈부는 48.2%감소효과, 전체 FFT구조는 22.1%의 면적 감소효과를 달성하였다. 따라서 제안된 FFT구조는 다양한 크기의 FFT를 사용하는 OFDM용 시스템에 효율적으로 사용될 수 있는 구조임을 보였다.
본 논문에서는 위성방송용으로 제안되고 있는 GF(2$^{8}$ )상의 8중 오류정정 (204, 188) Reed-Solomon 복호기를 설계하고 CMOS 라이브러리를 이용하여 합성하였다. Reed-Solomon 부호의 복호 알고리즘은 오증을 계산하고, 오류위치 다항식을 추한 후, 오류를 판단하여, 오류치를 구하는 4단계로 이루어 지는데, 본 논문에서는 Modified Euclid 알고리즘을 사용하여 설계가 이루어졌다. 먼저, 알고리즘과 회로의 동작을 확인하기 위해 C++로 프로그램을 작성하여 검증을 한 후, 이를 바탕으로 VLSI 설계를 위해서 Verilog HDL로 하드웨어를 기술하였다. 또한, 각 블록에 대한 로직 시뮬레이션을 거친 후, 최종적으로 Synopsys사의 합성 툴을 이용해서 회로를 합성하였다.
80/128-비트의 마스터키를 지원하는 초경량 블록암호 PRESENT-80/128의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 알고리듬은 SPN (substitution and permutation network)을 기반으로 하며 31번의 라운드 변환을 갖는다. 64-비트 데이터 패스를 갖는 단일 라운드 변환 회로를 이용하여 31번의 라운드가 반복처리 되도록 하였으며, 암호화/복호화 회로가 공유되도록 설계하였다. Verilog HDL로 설계된 PRESENT 프로세서를 Virtex5 XC5VSX-95T FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 최대 275 Mhz 클록으로 동작하여 550 Mbps의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.
본 논문에서 구현한 GenJTAG은 기판 수준의 테스팅을 위한 정보와 BIST(Built-In Self Test)에 대한 정보를 입력으로 받아 verilog-HDL 코드로 기술된 경계 주사 회로를 자동 생성해 주는 설계 자동화 툴이다. 대부분이 상용 툴들은 생성된 회로를 게이트 수준의 회로로 제공하기 때문에 사용자가 선택적으로 사용할 수 있는 BIST 관련 명령어를 회로에 추가하기가 어려운데 반해, 본 논문에서 구현한 툴은 사용자가 정의한 정보에 의해 BIST 관련 명령어를 지원할 수 있는 behavioral 코드의 경계 주사 회로를 생성하여 준다. 또한 behavioral 코드를 제공함으로써 사용자에 의한 수정을 용이하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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