• 한국통신학회논문지
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• 제33권11C호
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• pp.940-948
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• 2008

본 논문에서는 휴대용 고속 무선 LAN 시스템에 적합한 저전력/저면적 MIMO-OFDM 기저대역 프로세서의 효율적인 하드웨어 구조를 제시한다. 고속 무선 LAN 시스템은 최대 수백 Mbps의 데이터 속도를 처리해야 하기 때문에 높은 시스템 클럭과 다중경로 구조를 사용하게 되는데, 이는 소모 전력과 구현 면적을 상승시키는 결과를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 저전력으로 동작하면서도 동시에 하드웨어 부담을 줄인 고속 무선 LAN 시스템용 기저대역 프로세서의 하드웨어 구조를 제시한다. 이를 위해서 비트 병렬 처리 구조로 설계된 송신단 PLCP(TX-PLCP) 프로세서와 연산 복잡도를 효과적으로 감소시킨 심볼 검출기를 제안한다. 제안된 TX-PLCP 프로세서 구조는 비트 병렬 처리를 통해 동작 주파수를 감소시킴으로써 전력소모를 낮추는 효과를 얻을 수 있고, PMD 프로세서에서 가장 큰 면적을 차지하는 심볼 검출기는 수식 변형을 통해서 나눗셈 연산 및 제곱근 연산을 제거함으로써 저면적 설계를 가능하게 한다. 제안된 하드웨어 구조를 적용한 기저대역 프로세서는 Verilog HDL을 통해 설계 및 검증되었으며, 0.18um CMOS 공정을 통해 합성되었다. 합성결과, 병렬처리 구조를 적용한 TX-PLCP 프로세서는 비트 직렬 처리 구조에 비해 약 81% 감소된 전력에서 동작함을 확인하였고, 제안된 심볼 검출기는 나눗셈 및 제곱근 연산을 포함하는 심볼 검출 기법에 비해 약 18% 정도 하드웨어 복잡도가 감소함을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권2호
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• pp.255-266
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• 2015

In this paper, a low-complexity and low-power soft output multiple input multiple output (MIMO) symbol detector is proposed for mobile devices with two transmit and two receive antennas. The proposed symbol detector can support both the spatial multiplexing mode and spatial diversity mode in single hardware and shows the optimal maximum likelihood (ML) performance. By applying a multi-stage pipeline structure and using a complex multiplier based on the polar-coordinate, the complexity of the proposed architecture is dramatically decreased. Also, by applying a clock-gating scheme to the internal modules for MIMO modes, the power consumption is also reduced. The proposed symbol detector was designed using a hardware description language (HDL) and implemented using a 65nm CMOS standard cell library. With the proposed architecture, the proposed MIMO detector takes up an area of approximately $0.31mm^2$ with 183K equivalent gates and achieves a 150Mbps throughput. Also, the power estimation results show that the proposed MIMO detector can reduce the power consumption by a maximum of 85% for the various test cases.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권4호
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• pp.488-496
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• 2016

This paper presents a low-complexity non-iterative soft-decision Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (SD-BCH) decoder architecture and design technique for wireless body area networks (WBANs). A SD-BCH decoder with test syndrome computation, a syndrome calculator, Chien search and metric check, and error location decision is proposed. The proposed SD-BCH decoder not only uses test syndromes, but also does not have an iteration process. The proposed SD-BCH decoder provides a 0.75~1 dB coding gain compared to a hard-decision BCH (HD-BCH) decoder, and almost similar coding gain compared to a conventional SD-BCH decoder. The proposed SD-BCH (63, 51) decoder was designed and implemented using 90-nm CMOS standard cell technology. Synthesis results show that the proposed non-iterative SD-BCH decoder using a serial structure can lead to a 75% reduction in hardware complexity and a clock speed 3.8 times faster than a conventional SD-BCH decoder.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.101-109
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• 2017

This paper presents a high-throughput low-complexity 512-point eight-parallel mixed-radix multipath delay feedback (MDF) fast Fourier transform (FFT) processor architecture for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) applications. To decrease the number of twiddle factor (TF) multiplications, a mixed-radix $2^4/2^3$ FFT algorithm is adopted. Moreover, a dual-path shared canonical signed digit (CSD) complex constant multiplier using a multi-layer scheme is proposed for reducing the hardware complexity of the TF multiplication. The proposed FFT processor is implemented using TSMC 90-nm CMOS technology. The synthesis results demonstrate that the proposed FFT processor can lead to a 16% reduction in hardware complexity and higher throughput compared to conventional architectures.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 V
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• pp.2633-2636
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• 2003

This study focuses on the new hardware design of fast and low-complexity multiplier over GF(2$\^$m/). The proposed multiplier based on the irreducible all one polynomial (AOP) of degree m, to reduced the system's complexity. It composed of Cyclic Shift, Partial Product, and Modular Summation Blocks. Also it consists of (m＋1)$^2$2-input AND gates and m(m＋1) 2-input XOR gates. Out architecture is very regular, modular and therefore, well-suited for VLSI implementation.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.201-208
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• 2012

본 논문에서는 실시간 동영상 부호화를 위한 효과적인 비트율 제어 방법을 제안하고 하드웨어로 구현한다. 제안하는 비트율 제어는 각 기본유닛 마다 R-D 파라미터 갱신에 의해 많은 연산 처리를 필요로 하는 이차원 R-D 모델을 사용하지 않고, 프레임의 평균 복잡도 가중치를 이용한 Qstep 결정 모델을 사용함으로써 연산량을 감소시킨다. 또한 적은 연산량과 빠른 MAD 예측을 위해 부호화된 기본유닛을 기반으로 영상의 공간적 및 시간적 상관관계를 이용하여 MAD를 예측한다. 제안하는 비트율 제어는 프레임 레벨 MAD 예측과 매크로블록 레벨 MAD 예측, GOP 비트 할당, 프레임 비트 할당, 가상버퍼, Qstep 결정 모델, 비트율 제어 파라미터 갱신, QP 결정 모듈을 포함하며 총 8개의 모듈로 구성된다. 비트율 제어 하드웨어는 Verilog-HDL을 이용하여 설계하였으며, Synopsys사의 Design Compiler를 이용하여 UMC 공정 $0.18{\mu}m$ 셀 라이브러리로 합성한 결과, 최대 동작 주파수는 108 MHz이고, 게이트 수는 19.1k이다. 실험 결과로부터 제안한 구조는 기존 구조 보다 게이트 수가 85% 감소하였고, 매크로블럭 당 QP를 결정하는데 평균 220 사이클 수가 소요되어 기존 구조보다 64% 단축됨을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.371-372
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• 2007

In this paper we present performance and implementation comparisons of high performance two dimensional forward and inverse Discrete Cosine Transform (2D-DCT/IDCT) algorithm and low power algorithm for $8{\times}8$ 20 DCT and quantization based on partial sum and its corresponding hardware architecture for FPGA in MPEG-4. The architecture used in both low power 20 DCT and 2D IDCT is based on the conventional row-column decomposition method. The use of Fast algorithm and distributed arithmetic(DA) technique to implement the DCT/IDCT reduces the hardware complexity. The design was made using Mentor Graphics Tools for design entry and implementation. Mentor Graphics ModelSim SE6.1f was used for Verilog HDL entry, behavioral Simulation and Synthesis. The 2D DCT/IDCT consumes only 50% of the Operating Power.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권6호
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• pp.96-103
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• 2008

본 논문에서는 새로운 저전력 및 저면적 리드-솔로몬 (Reed-Solomon) 복호기를 제안한다. 제안하는 리드-솔로몬 복호기는 새로운 단순화된 수정 유클리드 알고리즘을 사용하여 낮은 하드웨어 복잡도 및 저전력 리드-솔로몬 복호가 가능하다. 새로운 단순화된 수정 유클리드 알고리즘은 하드웨어 복잡도를 줄이기 위해서 새로운 초기 조건 및 다항식 연산 방식을 사용한다. 따라서 3t개의 기본 셀로 구성된 새로운 단순화된 수정 유클리드 구조는 기존 수정 유클리드 구조는 물론 베르캠프-메세이 구조들에 비해 가장 낮은 하드웨어 복잡도를 갖는다. $0.18{\mu}m$ 삼성 라이브러리를 사용하여 논리합성을 수행한 리드-솔로몬 복호기는 370MHz의 동작 주파수 및 2.9Gbps의 데이터 처리 속도를 갖는다. (255, 239, 8) 리드-솔로몬 코드 복호를 수행하는 단순화된 수정 유클리드 구조와 전체 리드-솔로몬 복호기의 게이트 수는 각각 20,166개와 40,136개이다. 따라서 구현한 리드-솔로몬 복호기는 기존 DCME 복호기에 비해 5%의 게이트 수 절감 효과를 갖는다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.45-51
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• 2015

최근 IoT(Internet of Things) 기기를 위한 근거리 무선 네트워크 시스템이 널리 활용되면서 점차 보안의 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 호환 WPAN 기기를 위한 낮은 복잡도를 갖는 128-bit AES-$CCM^*$ 하드웨어를 효율적으로 구현하였다. WPAN 기기에서는 하드웨어 자원과 전력 소모가 매우 제한되기 때문에, 다양한 최적화 기법을 적용하여 낮은 복잡도를 갖는 AES-$CCM^*$ 하드웨어를 구현해야 한다. 본 논문은 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 composite field 연산을 채택하면서 8-bit 데이터 패스를 갖는 folded AES processing core를 제안한다. 또한 IEEE 802.15.4 표준에서 정의된 $CCM^*$ 모드를 지원하기 위해 적은 하드웨어 자원을 사용하며 응답시간이 빠른 토글 구조의 AES-$CCM^*$ 제안한다. 본 논문에서 제안된 AES-$CCM^*$ 하드웨어는 기존의 하드웨어의 57%에 해당하는 게이트 수로 구현가능하다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권8호
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• pp.24-31
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• 2010

본 논문에서는 IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum (CSS) 를 위한 저복잡도 수신기 구조를 제안한다. 무선 통신 시스템에서는 일반적으로 수신기의 신호 수신시 최대 SNR (Signal to Noise power Ratio) 을 보장하는 정합필터를 사용하여 신호를 복조를 하는 것이 일반적이다. 하지만, 정합필터는 하드웨어 복잡도가 높아 저복잡도, 저가격의 센서 네트워크를 목적으로 하는 CSS에서는 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 정합필터를 사용하지 않고 인접 심볼 간 차등 곱셈과 누적을 통하여 chirp 신호를 복조하는 새로운 수신기 구조를 제안한다. 또한, CSS에 사용되는 이원 직교 코드의 특성을 이용하여 곱셈기를 사용하지 않은 이원 직교 디코더 구조를 제안한다. 제안하는 수신기 구조는 정합필터 기반 구조에 비하여 BER (Bit Error Rate) 성능은 떨어지지만 하드웨어 구현을 위한 곱셈기, 가/감산기, 레지스터 등의 자원의 수를 절감하였다.