AE-CORDIC: 각도 인코딩 기반 고속 CORDIC 구조

AE-CORDIC: Angle Encoding based High Speed CORDIC Architecture

  • 조용권 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 곽승호 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 이문기 (연세대학교 전기전자공학과)
  • 발행 : 2004.12.01

초록

AE-CORDIC은 CORDIC 연산의 회전 방향을 미리 계산하는 알고리즘을 이용해 CORDIC의 연산속도를 향상 시켜준다. 회전방향을 예측할 수 없는 부분은 Lookup-Table로 대체하고, 예측 가능 부분만을 CORDIC 으로 처리하였는데, 회전방향 예측은 별도의 추가 하드웨어 없이 간단하게 인코딩 할 수 있게 된다. 그리고, Unrolled CORDIC 구조에서는 Lookup-Table입력 비트 수가 크지 않으면 Lookup-Table의 하드웨어 증가보다 CORDIC 연산 단에서 감소되는 ADDER의 하드웨어가 더 크기 때문에 오히려 전체 하드웨어 크기가 줄어든다. 본 논문에서는 회전방향 예측 가능 구간 및 예측 방법을 제안하고, 최적화된 Lookup-Table의 크기를 결정하여 기존의 회전방향 예측 알고리즘인 P-CORDIC 과 비교하였다. 그리고, 입력 각이 16비트 경우를 삼성 0.18㎛ 공정을 이용해 논리 합성하여 하드웨어 크기, 성능, 정확성을 검증하였다.

AE-CORDIC improves the CORDIC operation speed with a rotation direction pre-computation algorithm. Its CORDIC iteration stages consist of non-predictable rotation direction states and predictable rotation stages. The non-predictable stages are replaced with lookup-table which has smaller hardware size than CORDIC iteration stages. The predictable stages can determine rotation direction with the input angle and simple encoder. In this paper, a rotation direction pre-computation algorithm with input angle encoder is proposed. and AE-CORDIC which have optimized Lookup-table is compared with the P-CORDIC algorithm. Hardware size, delay, and SQNR of the AE-CORDIC are verified with Samsung 0.18㎛ technology and Synopsys design compiler when input angle bit length is 16.

키워드

참고문헌

  1. J. E. VoIder, 'The CORDIC trigonometric computing technique,' IRE Trans. Electron. Computers, vol. C-8, pp. 330-334, Sept. 1959
  2. J. D. Bruguera, E. Antelo, and E. L. Zapata, 'Design of a Pipelined Radix-4 CORDIC Processor,' J. Parallel Computing, vol. 19, no. 7, pp.729-744, 1993 https://doi.org/10.1016/0167-8191(93)90061-O
  3. E. Antelo, J. Villalba, J.D. Bruguera, and E.L. Zapata, 'High performance rotation architectures based on the radix-4 CORDIC algorithm,' IEEE Trans. on Computers, Vol. 46, Iss. 8, pp.855-870, Aug. 1997 https://doi.org/10.1109/12.609275
  4. H. X. Lin, H. J. Sips, 'On-line CORDIC algorithms, ' IEEE Trans. On Computers, Vol. 39 , Iss. 8, pp. 1038-1052, Aug. 1990 https://doi.org/10.1109/12.57043
  5. 김승열, 김용대, 한선경, 유영갑, 'Redundant Signed Binary Number에 의한 CORDIC 회로,' 전자공학회논문지-CI, 제40권 6호, pp. 1-8, Nov. 2003
  6. N. Takagi, T. Asada, and S. Yajima, 'Redundant CORDIC methods with a constant scale factor for sine and cosine computation,'IEEE Trans. on Vol. 40, Iss. 9, pp. 989-995, Sept. 1991 https://doi.org/10.1109/12.83660
  7. H. Dawid, H. Meyr, 'The Differential CORDIC Algorithm: Constant Scale Factor Redundant Implementation without Correction Iterations,' IEEE Trans. on Computers. Vol. 45, no. 3, 1996
  8. M. Kuhlmann, K.K. Parhi, 'A novel CORDIC rotation method for generalized coordinate systems,' Signals, Systems, and Computers Conference on ,Vol. 2, pp. 1361 - 1367, Oct. 1999 https://doi.org/10.1109/ACSSC.1999.831929
  9. M. Kuhlmann, K.K. Parhi, 'A high-speed CORDIC algorithm and architecture for DSP applications,' Signal Processing Systems SiPS 99. pp. 732-741, Oct. 1999 https://doi.org/10.1109/SIPS.1999.822381
  10. J. Valls, M. Kuhlmann, and K.K. Parhi, 'Evaluation of CORDIC Algorithms for FPGA Design,', Journal of VLSI Signal Proc., Vol. 32, Iss. 3, pp. 207-222, Nov 2002 https://doi.org/10.1023/A:1020205217934
  11. Peter V. O'Neil, 'Advanced Engineering Mathe-matics,' Thomson-Engineering, 5th edition 2002
  12. R. Andraka, 'A Survey of CORDIC algorithms for FPGA based computers,' ACM/SIGDA sixth international symposium on Field Programmable Gate Arrays, pp. 192-200, Monterey, CA, Feb. 1998 https://doi.org/10.1145/275107.275139