• 제목/요약/키워드: multi-bit quantization

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딥러닝을 하드웨어 가속기를 위한 저전력 BSPE Core 구현 (Implementation of low power BSPE Core for deep learning hardware accelerators)

  • 조철원;이광엽;남기훈
    • 전기전자학회논문지
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    • 제24권3호
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    • pp.895-900
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    • 2020
  • 본 논문에서 BSPE는 전력이 많이 소모되는 기존의 곱셈 알고리즘을 대체했다. Bit-serial Multiplier를 이용해 하드웨어 자원을 줄였으며, 메모리 사용량을 줄이기 위해 가변적인 정수 형태의 데이터를 사용한다. 또한, 부분 합을 더하는 MOA(Multi Operand Adder)에 LOA(Lower-part OR Approximation)를 적용해서 MOA의 자원 사용량 및 전력사용량을 줄였다. 따라서 기존 MBS(Multiplication by Barrel Shifter)보다 하드웨어 자원과 전력이 각각 44%와 42%가 감소했다. 또한, BSPE Core를 위한 hardware architecture design을 제안한다.

G.723.1 MP-MLQ 부호화기의 성능개선에 관한 연구 (The Research of Improving The Performance of the G.723.1 MP-MLQ Vocoder)

  • 민소연;나덕수;김정진;배명진
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 2호
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    • pp.49-52
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    • 1999
  • 4.8kbps 내외의 전송률에서 양호한 음질을 제공하는 CELP 계열 음성 부호화기 중에서 인터넷 폰 및 화상회의를 목적으로 개발된 G.723.1은 5.3kbps ACELP(Algebraic CELP)와 6.3kbps MP-MLQ(Multi-Pulse Maximum Likelihood Quantization) 두 개의 부호화기를 포함하고 있다[1]. 이 중 MP-MLQ는 고정 코드북 검색 시 많은 계산량으로 인해 실시간 구현에 어려움이 따르고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 유/무성음을 분리한 후 grid bit를 먼저 결정하여 코드북을 검색하는 방법 제안한다. LSP 파라미터의 분포특성을 이용하여 유/무성음을 분리한 후 무성음에 대해서는 스펙트럼 정보만 전송하고 유성음에 대해서만 코드북 검색을 수행한다. 그리고 코드북 검색 시 Grid bit를 먼저 결정하여 수행하였다. Grid bit는 짝/홀수번째 전체 펄스를 이용하여 합성한 합성음과 DC 성분이 제거된 원음과의 비교를 통하여 결정하였다. 실험 결과 전체 처리시간은 평균적으로 약 $20.55\%$ 감소하였으며 주관적 음질평가 결과 음질 열하는 거의 발생하지 않았다.

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3차원 적층 구조 저항변화 메모리 어레이를 활용한 CNN 가속기 아키텍처 (CNN Accelerator Architecture using 3D-stacked RRAM Array)

  • 이원주;김윤;구민석
    • 전기전자학회논문지
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    • 제28권2호
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    • pp.234-238
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    • 2024
  • 본 논문은 낮은 구동 전류 특성과 3차원 적층 구조로 확장시킬 수 있는 장점을 가진 3차원 적층형 이중 팁 RRAM을 CNN 가속기 아키텍처에 접목하는 연구를 수행한 논문이다. 3차원 적층형 이중 팁을 적층 형태의 병렬연결로 시냅스 어레이에 사용하여 멀티-레벨을 구현하였다. 이를 Network-on-chip 형태의 가속기 내에 DAC, ADC, 버퍼 및 레지스터, shift & add 회로 등 다양한 하드웨어 블록들과 함께 구성하여 CNN 가속기에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 시냅스 가중치와 활성화 함수의 양자화는 16-bit으로 가정하였다. 해당 가속기 아키텍처를 위한 병렬 파이프라인을 통해 CNN 연산을 시뮬레이션한 결과, 연산효율은 약 370 GOPs/W를 달성하였으며, 양자화에 의한 정확도 열화는 3 % 이내가 되는 결과를 나타냈다.

다차원 DCT를 이용한 비디오 부호화기 설계 (Design of video encoder using Multi-dimensional DCT)

  • 전수열;최우진;오승준;정세윤;최진수;문경애;홍진우;안창범
    • 방송공학회논문지
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    • 제13권5호
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    • pp.732-743
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    • 2008
  • 본 논문은 H.264/AVC가 이전의 비디오 코덱에서 사용하는 8$\times$8 변환이 아닌 4$\times$4 변환을 도입하면서 인트라 및 인터 예측 성능을 높인 반면 공간적 압축도가 낮은 점을 개선하기 위한 다차원 변환 방법을 제안한다. 다차원 변환 방법은 H.264/AVC가 갖는 시간적 예측의 장점과 공간적 압축도를 동시에 충족시킬 수 있는 방법이다. 먼저 실험을 통해 다차원 DCT가 H.264/AVC의 2차원 정수 변환(Integer Transform)보다 에너지 압축율이 높다는 것을 보였다. 다차원 DCT를 위한 정수형 변환과 양자화기를 설계하였으며, H.264에서 사용하는 컨텍스트 기반 적응 가변 길이 코딩 (CAVLC)을 엔트로피 코더로 사용하여 다차원 부호화기를 설계하였다. 다차원 부호화기에는 다차원 변환에 따른 블록 주사 방식과 파라미터 갱신, 다차원 변환 모드 선택 등의 도구가 적용되었다. 실험 결과, 다차원 부호화기는 낮은 비트율에서 H.264/AVC와 유사한 압축 효율을 보였지만, 엔트로피와 0이 아닌 계수를 계산하여 비교한 통계적 성능 비교에서는 높은 성능을 보였다. 따라서, 다차원 부호화에 대한 추가적인 연구가 진행된다면 기존의 H.264/AVC의 성능을 보완할 수 있는 부호화 알고리즘으로서 발전할 수 있을 것이다.

Accurate Characterization of T/R Modules with Consideration of Amplitude/Phase Cross Effect in AESA Antenna Unit

  • Ahn, Chang-Soo;Chon, Sang-Mi;Kim, Seon-Joo;Kim, Young-Sik;Lee, Juseop
    • ETRI Journal
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    • 제38권3호
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    • pp.417-424
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    • 2016
  • In this paper, an accurate characterization of a fabricated X-band transmit/receive module is described with the process of generating control data to correct amplitude and phase deviations in an active electronically scanned array antenna unit. In the characterization, quantization errors (from both a digitally controlled attenuator and a phase shifter) are considered using not theoretical values (due to discrete sets of amplitude and phase states) but measured values (of which implementation errors are a part). By using the presented procedure for the characterization, each initial control bit of both the attenuator and the phase shifter is closest to the required value for each array element position. In addition, each compensated control bit for the parasitic cross effect between amplitude and phase control is decided using the same procedure. Reduction of the peak sidelobe level of an array antenna is presented as an example to validate the proposed procedure.

웨이브렛 변환 영역에서 쿼드트리 기반 적외선 영상 압축 (Quadtree Based Infrared Image Compression in Wavelet Transform Domain)

  • 조창호;이상효
    • 한국통신학회논문지
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    • 제29권3C호
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    • pp.387-397
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    • 2004
  • 영상의 주파수 정보와 공간 정보를 동시에 제공하는 웨이브렛 변환(Wavelet transform)은 영상압축에 매우 효과적임이 밝혀졌고, 최근 들어 웨이브렛 변환 방법으로 다해상도 분해된 영상에 여러 가지 부호화 알고리즘을 적용하는 것에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는, 웨이브렛 변환으로 다해상도 분해된 적외선 영상에 픽셀간의 상관도와 '0' 정보를 모아 효과적으로 압축할 수 있는 양자화 기법인 쿼드트리 기반 블록 양자화(Quadtree based block quantization)를 적용하여 영상을 압축하는 방법을 제안한파. 웨이브렛 변환된 계수는 스케일간 상잔도가 놀고, 집중도가 높기 때문에 쿼드트리를 적용할 경우 효과적으로 데이터량을 줄일 수 있다. 실험영상으로 256${\times}$256 크기의 8〔bit〕 적외선영상을 이용하고, DCT 압축기법과 제안한 기법을 비교 평가한다.

Design and Applications of a Generalized Software-Based GNSS IF Signal Generator

  • Lim, Deok-Won;Park, Chan-Sik;Lee, Sang-Jeong
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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    • pp.211-215
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    • 2006
  • In this paper, design and applications of a generalized, versatile and customizable IF signal generator that can model the modernized GPS and Galileo signal is given. It generates IF sampled data that can be directly used by a software receiver. Entire constellation of satellites which is independent of satellite-user geometry is easily determined using a real or simulated ephemeris data. Since the IF center frequency, sampling frequency and quantization bit number are user location dependent parameters, their effects are also considered in IF signal generator. The generalized IF signal generator will be very well suited for the development phase of a software receiver due to its versatility. The full access to the sampling frequency, front-end filter definition and ADC parameters also offers a great opportunity for cost-effective analysis of tracking loops and error mitigation techniques at the receiver level. Interference sources can be easily added to the generator to simulate specific environments. This software IF signal generator can also be used to feed a multi-frequency multi-system software receiver for the prototyping of a combined GPS/Galileo receiver. The test result using the generated signals and a real software receiver shows the effectiveness of the implemented IF signal generator.

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효율적인 주파수 변조된 초음파 파형 발생을 위한 최적화된 시그마 델타 변조 기법 (Optimized Sigma-Delta Modulation Methodology for an Effective FM Waveform Generation in the Ultrasound System)

  • 김학현;한호산;송태경
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.429-440
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    • 2007
  • A coded excitation has been studied to improve the performance for ultrasound imaging in term of SNR, imaging frame rate, contrast to tissue ratio, and so forth. However, it requires a complicated arbitrary waveform transmitter for each active channel that is typically composed of a multi-bit Digital-to-Analog Converter (DAC) and a linear power amplifier (LPA). Not only does the LPA increase the cost and size of a transmitter block, but it consumes much power, increasing the system complexity further and causing a heating-up problem. This paper proposes an optimized 1.5bit fourth order sigma-delta modulation technique applicable to design an efficient arbitrary waveform generator with greatly reduced power dissipation and hardware. The proposed SDM can provide a required SQNR with a low over-sampling ratio of 4. To this end, the loop coefficients are optimized to minimize the quantization noise power in signal band while maintaining system stability. In addition, the decision level for the 1.5 bit quantizer is optimized for a given input waveform, which results in the SQNR improvement of more than 5dB. Computer simulation results show that the SQNR of a FM(frequency modulated) signal generated by using the proposed method is about 26dB, and the peak side-lobe level (PSL) of its compressed waveform on receive is -48dB.

Beamforming 기반 MIMO-OFDMA 시스템을 이용한 하향링크 실시간 트래픽 전송 성능 개선 (Performance Improvement of Downlink Real-Time Traffic Transmission Using MIMO-OFDMA Systems Based on Beamforming)

  • 양석철;박대진;신요안
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제43권3호
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    • pp.1-9
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    • 2006
  • 미래형 이동통신 시스템에서 셀 경계와 같이 반송파댄간섭전력비 (Carrier-to-Interference Ratio; CIR)가 낮은 열악한 채널 환경에서 하향링크 실시간 트래픽의 전송 성능 개선을 위한 Beanforming 기반 MIMO-OFDMA (Multi Input Multi Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템을 제안한다. 우선 기본적인 MIMO-OFDM 시스템의 성능 향상을 위해 송신단 MRT (Maximum Ratio Transmission) 및 수신단 MRC (Maximum Ratio Combining) 기법의 연동을 고려하고, 이에 적합하도록 공간 자원 그룹화 기반의 CSI (Channel State Information) 계산법을 이용한 M-GTA-SBA (Modified-Grouped Transmit Antenna-Simple Bit Allocation) 기법을 고려한다 또한 Beamforming 적용으로 인한 상향링크에서의 과도한 궤환 정보량의 감소를 위해 Beam Weight 양자화 기반의 QEGT (Quantized Equal Gain Transmission) 기법을 적용하며, 다중 사용자 환경에서의 효율적인 자원 할당을 위해 P-SRA (Proposed Simple Resource Allocation) 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 제안된 시스템은 상향링크의 궤환 정보량을 감안하더라도 H-ARQ IR (Hybrid-Automatic Repeat Request Incremental Redundancy)과 Pseudo-Orthogonal Space Time Block Code를 사용하는 전형적인 개방루프형 MIMO-OFDMA 시스템에 비해 낮은 CIR 영역에서 월등히 개선된 주파수 효율 성능을 보임을 확인하였다.

컨투어렛 변환 기반의 다중 워터마킹 기법 (Multipurpose Watermarking Scheme Based on Contourlet Transform)

  • 김지훈;이석환;박승섭;김지홍;오세웅;서용수;권기룡
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제12권7호
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    • pp.929-940
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    • 2009
  • 본 논문에서는 컨투어렛 변환 영역 상에서 저작권 보호, 인증 및 변형 검출 등을 위한 다중 목적의 워터마킹 기법을 제안한다. 컨투어렛 변환은 웨이블릿 변환보다 다방향성의 에지 및 부드러운 윤곽선 검출 성능이 보다 우수하여 제안한 방법에서는 4레벨 라플라시안 피라미드와 2 레벨 방향성 필터 뱅크를 이용한 컨투어렛 변환 영역 상에서 워터마크를 삽입한다. 먼저 제안한 방법의 첫 번째 단계에서는 저작권 보호를 위한 강인성 워터마킹 기법으로 워터마크 비트에 따라 원 패턴의 시퀀스를 생성하여, 이들 시퀀스 형태로 방향성 고주파 대역의 평균 계수 대역 내에 투영한다. 그리고 투영된 계수들의 분산 분포에 워터마크 비트를 각각 삽입한다. 그리고 두 번째 단계에서는 인증 및 변형 검출을 위한 준연약성 워터마킹 기법으로써, 최상위 레벨의 저주파 대역 내에 이진 워터마크 영상을 적응적 양자화기에 의하여 삽입한다. Checkmark 2.1를 이용한 평가 실험에서 제안한 방법이 기존의 방법에 비하여 강인성 및 비가시성이 보다 우수함을 확인하였다.

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