• 한국통신학회논문지
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• 제29권11A
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• pp.1263-1270
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• 2004

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 무선 랜 모뎀에 사용되는 고속/저전력 64-점 FFT/IFFT 프로세서 코어를 설계하였다. Radix-2/4/8 DIF (Decimation-In-Frequency) FFT 알고리듬을 R2SDF (Radix-2 Single-path Delay Feedback) 구조에 적용하여 설계하였으며, 내부 데이터 흐름 특성에 대한 분석을 토대로 데이터 패스의 불필요한 switching activity를 제거함으로써 전력소모를 최소화하였다. 회로 레벨에서는 내부의 상수 곱셈기와 복소수 곱셈기를 절사형(truncated) 구조로 설계하여 칩 면적과 전력소모가 감소되도록 하였다. Verilog-HDL로 설계된 64점 FFT/IFFT 코어는 0.25-$\mu\textrm{m}$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 약 28,100 게이트로 합성되었으며, 추출된 게이트 레벨 netlist와 SDF를 이용한 타이밍 시뮬레이션 결과, 50-MHz＠2.5-V로 안전하게 동작하는 것으로 검증되어 64점 FFT/IFFT 연산에 1.3-${\mu}\textrm{s}$가 소요될 것으로 예상된다. 설계된 코어를 FPGA에 구현하여 다양한 테스트 벡터로 동작시킨 결과 정상 동작함을 확인하였으며, 50-dB 이상의 신호대잡음비(SNR) 성능과 50-MHz＠2.5-V 동작조건에서 약 69.3-mW의 평균 전력모소를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5389-5396
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• 2012

본 논문에서는 H.264/AVC의 고성능 잔여 데이터 복호기를 위해 최적화된 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 하드웨어 구조는 새로운 역영자화 수식들을 적용한 공통 연산기를 갖는 병렬 역양자화기와 병렬 역변환기를 통합한 하드웨어 구조이다. 새로운 역양자화 수식들은 기존 수식에서 나눗셈 연산을 제거하여 연산량 및 처리시간을 감소시키고 새로운 수식들을 처리하기 위해 곱셈기와 왼쪽 쉬프터로 구성된 하나의 공통 연산기를 사용한다. 역양자화기는 4개의 공통 연산기를 병렬처리하기 때문에 $4{\times}4$ 블록의 역양자화 수행 사이클 수를 1 사이클로 감소시키고, 제안하는 역변환기는 8개의 역변환 연산기를 사용하여 $4{\times}4$ 블록의 역변환 수행 사이클 수를 1 사이클로 감소시킨다. 또한 제안하는 구조는 역양자화 연산과 역변환 연산을 동시에 수행하기 때문에 하나의 $4{\times}4$ 블록을 처리하는 데 1 사이클이 소요되어 수행 사이클 수가 감소한다. 제안하는 구조를 Magnachip 0.18um CMOS 공정 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 게이트 수는 21.9k, critical path delay는 5.5ns이고, 최대 동작 주파수는 181MHz이다. 최대 동작 주파수에서 제안하는 구조의 throughput은 2.89Gpixels/sec이다. 표준 참조 소프트웨어 JM 9.4에서 추출한 데이터를 이용하여 성능을 측정한 결과 제안하는 구조의 수행 사이클 수가 기존 구조들 대비 88.5% 이상 향상되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권5호
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• pp.55-62
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• 2005

본 논문에서는 공간-주파수 OFDM (SF-OFDM) 기법을 위한 효율적인 심볼 검출 알고리즘이 제안되고, 이를 기반으로 하는 SF-OFDM 무선 LAN 기저대역 프로세서의 구현 결과가 제시된다. SF-OFDM 기법에서 부반송파의 개수가 적은 경우 부채널간 간섭이 발생하게 되며, 이러한 간섭은 다이버시티 시스템의 성능을 크게 저하시킨다. 제안된 알고리즘은 부채널간 간섭을 병렬적으로 제거함으로써 기존 알고리즘에 비해 큰 성능 이득을 얻는다. 컴퓨터 모의실험을 통한 비트오류율 (BER) 성능 평가 결과 두개의 송${\cdot}$수신 안테나를 사용하는 경우 10-4의 BER에서 기존 알고리즘에 비해 약 3 dB의 성능이득을 얻음을 확인하였다. 제안된 심볼 검출 알고리즘이 적용된 SF-OFDM 무선 LAN 시스템의 패킷오류율 (PER), link throughput 및 coverage 성능이 분석되었다. 최대 전송률의 $80\%$를 목표 throughput으로 설정 했을 때, SF-OFDM 기반 무선 LAN 시스템은 기존의 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템에 비해 약 5.95 dB의 SNR 이득과 3.98 미터의 coverage 이득을 얻을 수 있었다. 제안된 알고리즘이 적용된 SF-OFDM 무선 LAN 기저대역 프로세서는 하드웨어 설계 언어를 통해 설계되었으며, 0.18um 1.8V CMOS 표준 셀 라이브러리를 통해 합성되었다. 제시된 division-free 하드웨어 구조와 함께, 구현된 프로세서의 총 게이트 수는 약 945K개였으며, FPGA 테스트 시스템을 통해 실시간 검증 및 평가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.1163-1170
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• 2016

본 논문은 ISO/IEC 29192-2 경량 암호 표준으로 지정된 초경량 블록암호 알고리듬 PRESENT의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 암호 프로세서는 80, 128비트의 마스터키 길이와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원하도록 설계되었다. 마스터키 레지스터를 갖는 on-the-fly 키 스케줄러가 포함되어 있으며, 저장된 마스터키를 사용하여 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. 경량화 구현을 위해 80, 128 비트의 키 스케줄링 회로가 공유되도록 최적화하였다. 라운드 블록을 64 비트의 데이터 패스로 설계하여 암호/복호화의 라운드 변환이 한 클록 사이클에 처리되도록 하였다. PRESENT 암호 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성을 한 결과, 8,100 gate equivalents(GE)로 구현되었으며, 최대 454 MHz의 클록 주파수로 동작하여 908 Mbps의 처리율을 갖는 것으로 평가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1083-1091
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• 2017

NIST 표준에 정의된 소수체(prime field) GF(p) 상의 224-비트 타원곡선을 지원하는 타원곡선 암호 프로세서를 설계하였다. 타원곡선 암호의 핵심 연산인 스칼라 점 곱셈을 수정형 Montgomery ladder 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 점 덧셈과 점 두배 연산은 투영(projective) 좌표계를 이용하여 연산량이 많은 나눗셈 연산을 제거하였으며, 소수체 상의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 제곱 연산만으로 구현하였다. 스칼라 점 곱셈의 최종 결과값은 다시 아핀(affine) 좌표계로 변환되어 출력하며, 이때 사용되는 역원 연산은 Fermat's little theorem을 이용하여 구현하였다. 설계된 ECC 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 10 MHz의 동작 주파수에서 2.7-Kbit RAM과 27,739 GE로 구현되었고, 최대 71 MHz의 동작 주파수를 갖는다. 스칼라 점 곱셈에 1,326,985 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수에서 18.7 msec의 시간이 소요된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.542-549
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• 2020

연구목적: 액비의 발효과정에서 생산된 질산성질소는 물의 오염지표로써 본 연구에서는 액비가 살포된 4개의 연구지역을 선정하고, 질산성질소의 오염 농도를 추정할 수 있는 모델을 제작하고자 하였다. 연구방법:현장촬영에 앞서 액비의 비율을 0%, 25%, 50%, 75%, 100%로 5개의 군으로 나누어 스펙트럼 라이브러리를 구축하였다. 스펙트럼의 양상을 토대로 연구지역에서 획득한 초분광 영상에 PLSR (Partial least squares regression) 방법을 적용하였다. 연구결과:구축한 액비의 스펙트럼을 1차, 2차 미분하여 질산성질소의 거동을 확인하였다. 현장실험의 영상을 이용하여 PLSR 농도 추정 모델링을 실시하여 실제 질산성질소의 농도와 비교하였다. 결론: PLSR 농도 추정 모델과 실제 질산성질소의 농도를 비교하였을 때 질산성질소의 농도가 70 mg/kg 이상인 고농도 지역에서 탐지가 가능하다고 판단되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권1호
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• pp.51-58
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• 2007

본 논문은 비동기식 프로세서에서 동작 상황에 따라 파이프라인 구조가 변경 가능하고 명령어 종류에 따라 병렬처리를 지원하는 적응형 파이프라인 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 동작이 불필요한 스테이지를 건너뛰는 스테이지 스키핑(stage-skipping)과 다음 스테이지가 비어 있으면 현재 스테이지와 다음 스테이지를 하나로 통합하는 스테이지 통합(stage-combining) 기법을 지원한다. 이 기법들은 명령어 종류에 따라 서로 다른 데이터패스를 사용하는 명령어들을 병렬로 처리하여 머신 사이클을 단축시켜 프로세서의 동작 속도를 증가시킨다. 본 논문에서는 제안된 파이프라인 구조를 적용한 ARM 명령어 호환 프로세서를 설계하였다. 이 프로세서는 VHDL로 설계한 후 $0.35-{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성되었다. SPEC2000 벤치마크를 사용하여 성능을 평가한 결과, 타겟 프로세서는 평균 365 MIPS의 속도로 동작하여 영국 맨체스터 대학에서 개발한 비동기 프로세서인 AMULET3i에 비해 2.3배 높은 성능을 보였다. 제안된 파이프라인 기법과 프로세서 구조는 고속 비동기식 프로세서 설계에 적용 가능하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권1A호
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• pp.93-98
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• 2004

직렬 ATA(Advanced Technology Attachment) 인터페이스는 비교적 저렴하고 성능이 우수하며. 현재 고속의 데이터 전송과 처리량을 요구하는 수요에 적합한 기술이다. 본 논문에서는 직렬 ATA의 링크층에서 오류 감지와 직류 balance를 위한 동작 주파수 150MHz에서의 Bb/10b 인코더 및 디코더의 설계 및 구현 방법과 제작된 칩의 테스트를 위한 테스트 보드 및 테스트 방법을 제시하였다. 제안된 인코더 및 디코더는 각각 5b/6b 과 3b/4b으로 나뉘어서 인코딩 되도록 설계하였으며, Top-Down 설계 방식을 사용하여 Verilog HDL로 기술하고. Synopsys로 합성된 넷리스트로 게이트 수준의 동작을 확인하였다 제작된 칩은 삼성 $0.35{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하였고. 칩 면적은 1.5mm * 1.5mm 이며. 전원 전압은 3.3V를 사용하였다. 테스트 보드 및 FPGA를 통하여 생성된 입력 테스트 벡터를 이용하여 100MHz로 정상 동작 검증을 테스트하였고, ATS2 테스트 장비를 이용하여 100MHz 동작 검증을 하였다. 본 논문에서 제안된 Bb/10b 인코더 및 디코더 블록은 고속의 데이터 통신을 위한 IP로써 활용 가능하다.

• 미생물학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-7
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• 2014

생명체에서 비천연 아미노산을 단백질의 특정 위치에 삽입하는 방법으로 orthogonal suppressor tRNA와 여기에 비천연 아미노산을 특이적으로 결합시킬 수 있는 유전자 변형된 aminoacyl-tRNA synthetase (ARS)가 활용되고 있다. 이 기술개발을 위해서는 돌연변이를 유발한 ARS library로부터 비천연 아미노산만을 특이적으로 결합시킬 수 있는 변형된 ARS를 탐색하기 위한 선별시스템이 필요하다. 본 논문에서는 대장균에서 작용하는 2단계로 구성된 새로운 선별시스템을 개발하였다. 먼저 양성선별 시스템은 27번 잔기를 amber 코돈으로 치환한 Chloramphenicol acetyl transferase 유전자로 구성되어 있으며, 이유전자의 amber suppression에 의해 chloramphenicol 배지에서 생존함에 따라 활성을 나타내는 ARS를 최고 $9.0{\times}10^5$배로 농축할 수 있었다. 반면 음성선별 시스템은 대장균의 Topoisomerase II의 기능을 억제하는 단백질을 암호화하는 control of cell death B (ccdB) 유전자의 N-말단 앞에 3개의 amber 코돈을 삽입하여 제작하였다. 이 음성선별 시스템을 가진 대장균에 orthogonal pair인 Saccharomyces cerevisiae tyrosyl-tRNA synthetase (Scc TyrRS)와 amber suppressor tRNA를 형질전환하면 amber suppression으로 CcdB가 발현되어 대장균의 성장이 억제되는 것을 확인하였으며, 천연 아미노산에 대한 특이성을 가진 ARS를 효과적으로 제거하는 것을 관찰하였다. 따라서, 양성선별 및 음성선별 시스템을 순차적으로 거침으로써 무작위적으로 아미노산에 대한 특이성을 변형시킨 ARS 라이브러리로부터 비천연 아미노산을 suppressor tRNA에 특이적으로 결합하는 유전자 변형 ARS를 탐색하는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.335-342
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• 2016

본 논문에서는 고성능 HEVC(High Efficiency Video Coding) 부호기를 위한 루프 내 필터의 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. HEVC는 양자화 에러가 발생하는 복원 영상에서 화질을 향상시키기 위해 디블록킹 필터와 SAO(Sample Adaptive Offset)으로 구성된 루프 내 필터를 사용한다. 그러나 루프 내 필터는 추가적인 연산으로 인하여 부호기와 복호기의 복잡도가 증가되는 원인이 된다. 제안하는 루프 내 필터 하드웨어 구조는 수행 사이클 감소를 위해 디블록킹 필터와 SAO를 3단 파이프라인으로 구현되었다. 또한 제안하는 디블록킹 필터는 6단 파이프라인 구조로 구현되었으며, 효율적인 참조 메모리 구조를 위해 새로운 필터링 순서로 수행된다. 제안하는 SAO는 화소들의 처리를 간소화하며 수행 사이클을 감소시키기 위해 한번에 6개의 화소를 병렬 처리된다. 제안하는 루프 내 필터 하드웨어 구조는 Verilog HDL로 설계되었으며, TSMC $0.13{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 약 131K개의 게이트로 구현되었다. 또한 164MHz의 동작 주파수에서 4K@60fps의 실시간 처리가 가능하며, 최대 동작 주파수는 416MHz이다.