IF 디지털 다운 컨버터의 블록 FIR 필터링 아키텍처

장영범,Jang, Young-Beom 대한전자공학회 2000 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.37 No.5

본 논문에서는, 고속의 필터링이 요구되는 IF 디지털 다운 컨버터를 위한 새로운 블록 FIR(Finite Impulse Response) 필터링 아키텍처를 제안한다 디지털 다운 컨버터는 디지털 믹서, 데시메이션 필터, 그 리고 다운 샘플러로 구성된다 본 논문이 제안하는 아키텍처는 블록 필터링의 병렬처리 구조를 이용하여 데시메이션 필터를 구성함으후서 블록 필터링 아키텍처에서 구조적으로 생겨나는 업 샘플링이 직렬로 연결되는 다운 샘플러와 상쇄되어 구조가 간략하게 되어짐을 보인다 이와 더불어 블록 FIR 구조를 이용하여 필터계수의 갯수가 블록의 크기의 역비례로 감소되어, 계산량이 그 만큼 감소되어짐을 보인다. 끝으로, 디지털 믹서의 0이 필터의 병렬입력을 0으로 만드는 것을 이용하여 아키텍처의 복잡도가 더욱 감소됨을 보이게된다. In this paper, a block FIR(Finite Impulse Response) filtering architecture is proposed for IF digital down converter. Digital down converter consists of digital mixers. decimation filters and down samplers. In this proposed structure, it is shown that a efficient parallel decimation filter architecture can be produced by cancellation of inherent up sampling of the block filter and following down sampler Furthermore. it is shown that computational complexity of the proposed architecture is reduced by exploiting the block FIR structure and zero values of the digital mixers.

H.264용 디블로킹 필터의 저전력 구조

장영범,오세만,박진수,한규훈,김수홍,Jang Young-Beom,Oh Se-Man,Park Jin-Su,Han Kyu-Hoon,Kim Soo-Hong 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.3

이 논문에서는 H.264 비디오 코딩에 사용되는 디블로킹 필터의 저전력 구조를 제안하였다. 즉, 8 픽셀의 입력에 대한 공통의 필터계수를 공유함으로써 구현 하드웨어를 줄일 수 있는 효율적인 구조를 제안하였다. 제안된 디블로킹 필터 구조는 MUX와 DEMUX 회로를 추가하여 설계하였으며, 기존 구조와 비교하여 44.2%의 덧셈연산 감소효과를 나타내었다. 또한 제안된 구조를 Verilog HDL 코딩과 FPGA로 구현한 결과, 기존의 디블로킹 필터 구조와 비교하여 각각 19.5%와 19.4%의 게이트 카운트 감소 효과를 보였다. 따라서 제안된 디블로킹 필터 구조는 H.264용 encoder와 decoder SoC에 널리 사용될 수 있는 저전력 구조이다. In this paper, a low-power deblocking filter structure for H.264 video coding algorithm is proposed. By sharing addition hardware for common filter coefficients, we have designed an efficient deblocking filter structure. Proposed deblocking filter utilizes MUX and DEMUX circuits for input data sharing and shows 44.2% reduction for add operation. In the HDL coding simulation and FPGA implementation, we achieved 19.5% and 19.4% gate count reduction, respectively, comparison with the conventional deblocking filter structure. Due to its efficient processing scheme, the proposed structure can be widely used in H.264 encoding and decoding SoC.

덧셈과 쉬프트 연산을 사용한 MP3 IMDCT의 저전력 Systolic 구조

장영범,이원상,Jang Young Beom,Lee Won Sang 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.10C

이 논문에서는 MP3에 사용되는 32-point IMDCT 블록의 저전력 hard-wired 구조를 제안하였다. 행렬의 재배열을 통하여 16, 8, 4, 2, 1 cycle에 동작하는 5개의 multirate block을 유도함으로서 저전력 systolic 구조를 제안하였다. 각각의 sub-block들의 곱셈 구현은 덧셈기와 쉬프트로 구현하는 CSD(Cainmic signed digit) 방식을 채택하여 덧셈의 수를 줄임으로서 전력소모를 감소시켰다. 또한 각각의 sub-block들의 전력소모를 더욱 감소시키기 위하여 common sub-expression sharing 방식을 채용함으로서 덧셈의 연산량을 더욱 감소시킨 구조를 제안하였다. 그 결과, 2의 보수형을 사용하는 구조와 비교하여 58.4%의 상대 전력소모를 줄일 수 있었다. 또한 하드웨어 구현을 Verilog-HDL코팅을 통하여 시뮬레이션 함으로서 구조가 정확하게 동작함을 확인하였다. In this paper, a low-power 32-point IMDCT structure is proposed for MP3. Through re-odering of IMDCT matrices, we propose the systolic structure operating with 16, 8, 4, 2, and 1 cycle, respectively. To reduce power consumption, multiplication of each sub blocks are implemented by add and shift operation with CSD(Canrmic sigled digit) form coefficients. To reduce, furthermore, the number of adders, we utilize the common sub-expression sharing techniques. With these techniques, the relative power consumption of the proposed structure is reduced by 58.4% comparison to the conventional structure using only 2's complement form coefficient. Validity of the proposed structure is proved through Verilog-HDL coding.

덧셈 프로세서를 사용한 IMT-2000 인터폴레이션 필터의 저전력 설계 및 구현

장영범,이현정,문종범,이원상,Jang Young-Beom,Lee Hyun-Jung,Moon Jong-Beom,Lee Won-Sang 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.1

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. In this paper, low-power design and implementation techniques for IMT-2000 interpolation filter are proposed. Processor technique for DA(Distributed Arithmetic) filter and minimization technique for number of addition in CSD(Canonic Signed Digit) filter are utilized for low-power implementation. proposed filter structure consists of 3 blocks. In the first CSD coefficient block, every possible 4 bit CSD coefficients are calculated and stored. In second processor block, multiplication is done by MUX and addition processor in terms of filter coefficient. Finally, in third shift register block, multiplied values are output and stored in shift register. For IMT-2000 interpolation filter, proposed and conventional structures are implemented by using Verilog-HDL coding. Gate counts for the proposed structure is reduced to 31.57% comparison with those of the conventional one.

Common sub-expression sharing을 이용한 고속/저전력 DCT 구조

장영범,양세정,Jang, Young-Beom,Yang, Se-Jung 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.1C

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. In this paper, a low-power 8-point DCT structure is proposed using add and shift operations. Proposed structure adopts 4 cycles for complete 8-point DCT in order to minimize size of hardware and to enable high-speed processing. In the structure, hardware for the first cycle can be shared in the next 3 cycles since all columns in the DCT coefficient matrix are common except sign. Conventional DCT structures implemented with only add and shift operation use CSD(Canonic Signed Digit) form coefficients to reduce the number of adders. To reduce the number of adders further, we propose a new structure using common sub-expression sharing techniques. With this techniques, the proposed 8-point DCT structure achieves 19.5% adder reduction comparison to the conventional structure using only CSD coefficient form.

필터 뱅크를 사용한 효율적인 short-length running convolution 알고리즘

장영범,오세만,이원상,Jang Young-Beom,Oh Se-Man,Lee Won-Sang 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.6

이 논문에서는 FIR 필터의 연산의 양을 줄이는 효율적인 직접방식의 고속 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 임의의 다운샘플링 크기로 병렬화가 가능하며, 다운샘플링의 크기가 결정되면 쉽게 구조를 유도할 수 있다. 특히 제안된 알고리즘은 이론적인 샘플당 곱셈연산의 수를 감소시킴과 동시에 실제 구현에 있어서도 효과가 있음을 실험을 통하여 입증하였다. 이론적으로 연산의 양이 감소함을 보이기 위하여 부필터의 수와 샘플당 곱셈연산의 수를 기존의 고속 알고리즘과 비교하였으며, 실제적으로 구현의 효과를 입증하기 위하여 하드웨어 구현소자의 수와 MAC 프로세서를 사용한 소프트웨어 구현으로 역시 기존의 방식들과 비교하여 제안된 구조가 효과적임을 보였다. In this paper, an efficient and fast algerian to reduce calculation amount of FIR(Finite Impulse Responses) filtering is proposed. Proposed algorithm enables arbitrary size of parallel processing, and their structures are also easily derived. Furthermore, it is shown that the number of multiplication/sample is reduced, and number of instructions using MAC(Multiplication and Accumulation) processor are also reduced. For theoretical improvement numbers of sub filters are compared with those of conventional algorithm. In addition to the theoretical improvement, it is shown that number of element for hardwired implementation are reduced comparison to those of the conventional algorithm.

Linear phase FIR 필터의 인공 공통패턴을 사용한 저전력 CSD 아키텍쳐

장영범(Young-Beom Jang) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2000 No.11

Multi-Point 2-D FFT를 이용한 TFT-LCD Mura 검출 알고리즘

장영범(Jang Young-Beom),김한진(Kim, Han-Jin) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.4

이 논문에서는 TFT-LCD의 제조공정에서 발생하는 mura를 효율적으로 검출하는 multi-point FFT를 기반으로 한, 2차원 FFT를 이용하는 새로운 전기적인 검출 방식을 제안한다. TFT-LCD의 mura 패턴은 어느 일정한 영역을 갖 고 있으므로 어느 한 라인에서 관찰하면 sin 파의 모양으로 관찰된다. Mura의 모양은 원, 가로 타원, 세로 타원으로 분류할 수 있으며 2-D FFT 변환을 통하여 일정한 문턱치와 비교하면 mura를 쉽게 검출할 수 있음을 보인다. 실험영 상의 simulation을 통하여 제안 알고리즘이 다양한 크기의 mura 패턴을 효과적으로 검출할 수 있음을 보였다. 따라서 제안된 알고리즘은 TFT-LCD mura의 자동 검사 시스템에 이용될 수 있을 것이다. In this paper, we propose a new mura detection algorithm for TFT-LCD effectively, which is based on multi-point, 2-dimensional FFT. Since mura in TFT-LCD has a certain area shape, it is seen as a sin wave in a LCD line. Since shapes of mura can be seen a circle, horizontal oval, or vertical oval, it is shown that they can be detected by 2-dimensional FFT easily. Through simulation for test image, it is shown that proposed algorithm can detect various sizes of mura. The proposed algorithm can be utilized in automatic test equipment for effective TFT-LCD mura detection.

디지털 다운 컨버터의 병렬처리 구현을 위한 저전력 블록 FIR 필터 아키텍처

장영범(Young-Beom Jang),이승준(Seung-Jun Lee),오정연(Jung-Youn Oh) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2000 No.7

필터 뱅크를 사용한 저전력 short-length running convolution 필터 설계 및 구현

장영범(Jang Young-Beom) 한국산학기술학회 2006 한국산학기술학회논문지 Vol.7 No.4

이 논문에서는 FIR(Finite Impulse Response) 필터의 연산의 양을 줄이는 효율적인 직접방식의 고속 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 임의의 다운샘플링 크기로 병렬화가 가능하며, 다운샘플링의 크기가 결정되면 쉽게 구조를 유도할 수 있다. 특히 제안된 알고리즘은 이론적인 샘플당 곱셈연산의 수를 감소시킴과 동시에 실제 구현에 있어서도 효과가 있음을 실험을 통하여 입증하였다. 이론적으로 연산의 양이 감소함을 보이기 위하여 부필터의 수와 샘플당 곱셈연산의 수를 기존의 고속 알고리즘과 비교하였으며, 실제적으로 구현의 효과를 입증하기 위하여 하드웨어 구현소자의 수와 Verilog-HDL (Hardware Description Language) 구현으로 기존의 방식들과 비교하여 제안된 구 조가 효과적임을 보였다. In this paper, an efficient and fast algorithm to reduce calculation amount of FIR(Finite Impulse Responses) filtering is proposed. Proposed algorithm enables arbitrary size of parallel processing, and their structures are also easily derived. Furthermore, it is shown that the number of multiplication/sample is remarkably reduced. For. theoretical improvement, numbers of sub filters are compared with those of conventional algorithm. In addition to the theoretical improvement, it is shown that number of element for hardwired implementation are reduced comparison to those of the conventional algorithm.