• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.2375-2381
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• 2014

FIR 필터의 계수가 CSD(canonic signed digit) 형식으로 표현되고 계수 당 0이 아닌 자릿수가 매우 적다면 적은 하드웨어 비용으로 고속 필터링을 수행할 수 있다. 주어진 주파수 응답 특성을 따르며 최소의 0이 아닌 부호자릿수(signed digit)를 갖는 CSD 형식의 FIR 필터 계수를 설계하는 문제는 목표 주파수 응답과의 최대 오차를 최소화하는 희소한 0이 아닌 부호자릿수 계수를 찾는 문제와 같다. 본 논문에서는 FIR 필터의 무곱셈 초고속 구현을 위해 압축센싱 기법에 기반을 둔 CSD 형식의 계수 설계 알고리듬을 제안한다. 탐욕(greedy) 방법을 채용한 본 알고리듬에서는 매 반복단계에서 잔차 신호를 구성하는 가장 큰 크기의 atom을 선택하고, 그 atom의 계수를 나타내는 가장 큰 부호자리를 찾아 FIR 필터의 계수를 갱신한다. 설계 예를 통해 평균적으로 탭 당 두 번 이하의 덧셈만으로 목표 주파수 응답에 근접한 FIR 필터링을 수행할 수 있음을 확인하였고, 이는 적은 하드웨어 비용으로 고속 필터링 구현에 적합하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권2호
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• pp.31-38
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• 2012

이 논문에서는 IEEE 802.11a OFDM MODEM SoC용 타이밍 동기화 블록에 대한 저면적 구조를 제안한다. IEEE 802.11a의 타이밍 동기화 블록은 큰 구현 면적을 필요로 한다. 제안된 자기 상관 방식의 타이밍 동기화 블록 구조는 전치 직접형 필터 구조를 사용하여 곱셈 연산을 최소화하였다. 또한 CSD(Canonic Signed Digit) 계수를 이용하는 기술과 Common Sub-expression Sharing 기술을 적용하여 곱셈연산을 저면적으로 구현하였다. 제안된 타이밍 동기화 블록 구조에 대하여 Verilog-HDL 코딩과 0.13 micron 공정을 사용하여 합성한 결과, 기존 구조와 비교하여 22.7%의 구현 면적 감소 효과를 얻을 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.342-348
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• 2015

광대역 통신 모뎀이나 초고해상도 비디오 코덱 등과 같이 높은 데이터율을 갖는 시스템을 하드웨어로 구현할 때에는 디지털 필터의 고속 구현이 필수적이다. 디지털 필터의 임계경로는 대부분 MAC (multiplication and accumulation) 연산 회로이므로 필터 계수의 0이 아닌 비트의 갯수가 희소하다면 하드웨어 비용이 적은 덧셈기로도 디지털 필터를 고속으로 구현할 수 있다. 압축센싱은 신호의 희소 표현이나 희소 신호의 복원에 우수한 성능을 보임이 최근 연구에서 보고되고 있다. 본 논문에서는 압축센싱에 기반한 디지털 FIR 필터의 CSD (canonic signed digit) 계수를 찾는 방법을 제안한다. 주어진 주파수 응답과의 오차를 최소하면서 탐욕적 방법으로 희소한 0이 아닌 부호자리수를 찾고 잘못 선택되었던 부호자리수는 제거하는 과정을 반복한다. 설계 예를 통해 제안된 방법으로 희소한 0이 아닌 CSD 계수의 FIR 필터를 설계할 수 있음을 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1387-1394
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• 2011

이 논문에서는 OFDM Modem의 심볼 타이밍 옵셋 동기화 블록에 대한 저면적 구조를 제안한다. 심볼 타이밍 동기화 블록에서의 곱셈연산을 디지털 필터 구조의 개념을 도입하여 저면적 구조를 유도하였다. 즉 곱셈연산을 CSD(Canonic Signed Digit) 방식과 CSS(Common Sub-expression Sharing) 방식의 덧셈기를 사용한 구조를 제안하였다. 제안 구조에 대한 Verilog-HDL 코딩과 합성을 통하여 $0.264mm^2$로 구현하였으며, 이는 기존 구조의 $0.723mm^2$와 비교하여 63.54%의 구현 면적 감소를 달성하였다. 따라서 제안된 구조는 OFDM 시스템의 심볼 타이밍 동기화기에 효율적으로 사용 될 수 있을 것이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권1C호
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• pp.119-128
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• 2004

이 논문에서는 곱셈기를 사용하지 않고 덧셈기 만을 사용하여 DCT를 효과적으로 수행하는 저전력 구조를 제안하였다. 고속처리가 가능하면서도 구현 하드웨어의 크기를 최소화하기 위하여 8-point DCT를 4 cycle에 수행하는 구조를 사용하였다. 즉, 첫 번째 cycle에서 사용한 계수용 하드웨어를 두 번째부터 네 번째까지의 계산에서도 공통으로 사용할 수 있는 구조를 채택하였다. 덧셈기 만을 사용하는 기존의 구조들은 CSD(Canonic signed digit)형의 계수를 사용하여 덧셈의 수를 줄이고 있다. 본 논문에서는 Common subexpression sharing 방식을 채용함으로서 하드웨어를 더욱 감소시킬 수 있는 구조를 제안하였다. 그 결과 8-point DCT의 경우에 CSD 만을 사용한 구조와 비교하여 19.5%의 덧셈 수 감소 효과를 달성하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제41권5호
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• pp.283-290
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• 2004

이 논문에서는 MPEG audio 알고리즘의 필터뱅크를 덧셈을 사용하여 저전력으로 구현할 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 CSD(Canonic Signed Digit) 형의 계수를 사용하며, 입력신호 샘플을 최대로 공유함으로서 사용되는 덧셈기의 수를 최소화하였다. 제안된 구조는 알고리즘에서 사용된 공통입력 공유, 선형위상 대칭 필터계수를 이용한 공유, 공통입력을 이용한 블록 공유, CSD 형의 계수와 공통패턴 공유를 통하여 사용되는 덧셈의 수를 최소화할 수 있음을 보였다. Verilog-HDL 코딩을 통하여 시뮬레이션을 수행한 결과, 제안된 구조는 기존의 곱셈기 구조의 구현면적과 비교하여 60.3%를 감소시킬 수 있음을 보였다. 또한 제안된 구조의 전력소모는 곱셈기 구조와 비교하여 93.9%를 감소시킬 수 있음을 보였다. 따라서 고속의 곱셈기가 내장된 DSP 프로세서를 사용하지 않고도, Arithmetic Unit나 마이크로 프로세서를 사용하여 효과적으로 MPEG audio 필터뱅크를 구현할 수 있음을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권3호
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• pp.423-428
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• 2007

Programmable FIR filters are used in various signal processing tasks in medical ultrasound imaging, which are one of the major factors increasing hardware complexity. A widely used method to reduce the hardware complexity of a programmable FIR filter is to encode the filter coefficients in the canonic signed digit (CSD) format to minimize the number of nonzero digits (NZD) so that the multipliers for each filter coefficients can be replaced with fixed shifters and programmable multiplexers (PM). In this paper, a new structure for programmable FIR filters with a improved frequency response and a reduced hardware complexity compared to the conventional shift-and-add architecture using PM is proposed for implementing a very small portable ultrasound scanner. The CSD codes are optimized such that there exists at least one common nonzero digit between neighboring coefficients. Such common digits are then implemented with the same shifters. For comparison, synthesisable VHDL models for programmable FIR filters are developed based on the proposed and the conventional architectures. When these filters have the same hardware complexity, pass-band ana stop-band ripples of the proposed filter are lower than those of the conventional filter by about $0.01{\sim}0.19dB$ and by about $5{\sim}10dB$, respectively. For the same filter performance, the hardware complexity of the proposed architecture is reduced by more than 20% compare to the conventional SaA architecture.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.236-239
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• 1999

This paper describes a low-power design of decimation filter. To reduce power consumption, an approximate processing method which controls the error in canonic signed digit(CSD) coefficients is proposed. The CSD representation reduces the number of operations by representing multiplications with add and shift operations. The proposed method further reduces the number of operations by controlling the error of CSD coefficient. Processor type architecture is used to implement the proposed method. Simulation result shows that the number of operations is reduced to 56%, 35% and 10% at each approximated filter level.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제42권1호
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• pp.79-85
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• 2005

이 논문에서는 IMT-2000용 인터폴레이션 필터의 저전력 설계 및 구현 방식을 제안하였다. DA(Distributed Arithmetic) 방식의 장점인 프로세서 구조와, CSD(Canonic Signed Digit) 방식의 장점인 덧셈 연산의 최소화 방법을 함께 사용하여 각 구조의 장점을 살린 인터폴레이션 필터 구조를 제안하였다. 필터계수는 CSD형으로 나타낸 후에 4비트씩 가능한 모든 계산을 미리 수행하여 저장하고, MUX와 덧셈 프로세서를 사용하여 곱셈 연산을 수행하도록 설계하였다. 이와 더불어 기존 곱셈기 구조에서 사용되는 출력용 덧셈기와 지연소자는 1개의 덧셈기와 쉬프트 레지스터를 사용하여 효율적으로 구현될 수 있음을 보였다. IMT-2000에서 사용되는 40탭 인터폴레이션 필터에 대하여, 제안된 구조와 기존의 곱셈기를 사용한 구조를 각각 Verilog-HDL 코딩을 통하여 설계하였다. 기존의 곱셈기를 사용한 구조와 게이트 수를 비교한 결과 68.43%의 감소를 달성할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권3호
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• pp.8-14
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• 2012

이 논문에서는 $Radix-4^2$알고리즘을 사용한 저면적 FFT 구조를 제안한다. 큰 point의 FFT는 여러 개의 직렬연결 스테이지로 구성되는데, $Radix-4^2$알고리즘을 사용하면 매 2 스테이지마다 곱셈 종류의 수가 3인 스테이지가 생긴다. 이 사실을 이용하여 곱셈 연산 종류의 수가 3인 스테이지의 구현 면적을 줄이는 구조를 제안하였다. 예를 들면 4096-point FFT는 6개의 스테이지로 구성되는데 $Radix-4^2$ 알고리즘을 사용하면 3개의 스테이지가 곱셈연산 종류의 수가 3이다. 이 3개의 스테이지의 곱셈 연산 하드웨어는 CSD(Canonic Signed Digit) 계수 방식과 CSS(Common Sub-expression Sharing) 기술을 사용하여 구현면적 감소시킬 수 있었다. 제안된 방식을 사용하여 256-point FFT 구조를 설계하여 Verilog-HDL 코딩하였다. 또한 tsmc $0.18{\mu}m$ CMOS 라이브러리를 사용하여 합성하여 구현한 결과 $1.971mm^2$의 cell area를 얻었다. 이와 같은 합성 결과는 기존 구조와 비교하여 약 23%의 cell area 감소 효과를 보였다.