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- 저자 : 박태근(Taegeun Park) (검색결과 33 건)
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다양한 Design Issue에 대한 터보 디코더의 성능분석
박태근,김기환,Park Taegeun,Kim Kiwhan 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.12a
Log-MAP 복호 알고리즘을 사용하는 터보 복호기는 뛰어난 복호 성능에도 불구하고, 반복적 연산으로 인하여 인터리버의 크기에 비례하는 많은 메모리와 높은 하드웨어 복잡도가 단점으로 지적된다. 이에 본 논문에서는 Log-MAP 복호 알고리즘 기반의 터보 복호기를 설계할 때 복호 성능 및 하드웨어 복잡도에 영향을 미칠 수 있는 다양한 설계 이슈들을 제시하고, 설계 이슈들의 변화에 따른 복호 성능을 모의실험을 통하여 비교 분석한다. 하드웨어 복잡도와 복호 성능간의 균형을 고려하여 수신정부 사전정보, 상태 메트릭을 각각 5 비트, 6 비트 그리고 7 비트로 할당하여 부동 소수점 연산의 비트오율에 근접하는 성능을 확인하였다. Log-MAP 복호 알고리즘의 주연산인 MAX*에 대한 하드웨어 복잡도와 복호 성능을 비교 분석하였다. MAX* 연산 중 계산도가 큰 오류 보정 함수를 근사화된 조합회로로 구성하여 하드웨어 부담을 줄일 수 있는 방법을 제시하였고, 윈도우 블록 길이가 32인 슬라이딩 윈도우 기법을 적용하여 적은 복호 성능 저하로 상태메트릭 저장에 필요한 메모리 공간을 감소할 수 있음을 확인하였다. Turbo decoder inherently requires large memory and intensive hardware complexity due to iterative decoding, despite of excellent decoding efficiency. To decrease the memory space and reduce hardware complexity, various design issues have to be discussed. In this paper, various design issues on Turbo decoder are investigated and the tradeoffs between the hardware complexity and the performance are analyzed. Through the various simulations on the fixed-length analysis, we decided 5-bits for the received data, 6-bits for a priori information, and 7-bits for the quantization state metric, so the performance gets close to that of infinite precision. The MAX operation which is the main function of Log-MAP decoding algorithm is analyzed and the error correction term for MAX* operation can be efficiently implemented with very small hardware overhead. The size of the sliding window was decided as 32 to reduce the state metric memory space and to achieve an acceptable BER.
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리프팅 기반 이산 웨이블렛 변환의 디지트 시리얼 VLSI 구조
류동훈,박태근,Ryu, Donghoon,Park, Taegeun 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9
본 논문에서는 리프팅 기반 일차원 (9,7) 이산 웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform, DWT) 필터에 대한 효율적인 디지트 시리얼 VLSI 구조를 제안하였다. 제안한 구조는 연산을 디지트 단위로 처리하여 하드웨어 자원 소모량을 줄이고 승산기를 단순한 쉬프트와 덧셈 연산으로 대체하여 하드웨어를 최소화하였다. 적절한 데이터 비트할당을 위하여 PSNR을 분석하였고 이에 따라 입 출력 및 내부 데이터에 대한 비트를 정하였다. recursive folding 방식의 스케줄링을 적용할 때에 피드백에 의한 데이터 레이턴시로 인한 성능저하가 되지 않도록 설계하였다. 제안된 구조는 디지트 시리얼 구조를 통해 적은 하드웨어 자원을 사용하면서 100% 하드웨어 효율을 유지할 수 있도록 설계함으로써 하드웨어 비용과 성능을 동시에 고려하였다. 제안된 구조는 VerilogHDL로 모델링 하여 검증하였고 Synopsys사의 Design Compiler로 동부하이텍 0.18um 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성하였으며 2 input NAND 게이트 기준 3,770개의 게이트 수와 최대 동작주파수 330MHz의 결과를 얻었다. In this paper, efficient digit-serial VLSI architecture for 1D (9,7) lifting-based discrete wavelet transform (DWT) filter has been proposed. The proposed architecture computes the DWT in digit basis, so that the required hardware is reduced. Also, the multiplication is replaced with the shift and add operation to minimize the hardware requirement. Bit allocation for input, output, and the internal data has been determined by analyzing the PSNR. We have carefully designed the data feedback latency not to degrade the performance in the recursive folded scheduling. The proposed digit-serial architecture requires small amount of hardware but achieve 100% of hardware utilization, so we try to optimize the tradeoffs between the hardware cost and the performance. The proposed architecture has been designed and verified by VerilogHDL and synthesized by Synopsys Design Compiler with a DongbuHitek $0.18{\mu}m$ STD cell library. The maximum operating frequency is 330MHz with 3,770 gates in equivalent two input NAND gates.
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연판정 Reed-Solomon 리스트 디코딩을 위한 저복잡도 Interpolation 구조
이성만,박태근,Lee, Sungman,Park, Taegeun 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.49 No.11
Reed-Solomon(RS) 코드는 강력한 에러 정정 능력으로 널리 사용된다. 최근 제안된 RS 코드의 리스트 디코딩 알고리즘은 일반적인 디코더보다 더 큰 디코딩 반경을 가지며 하나 이상의 코드를 찾아낸다. 리스트 디코더는 복잡도가 매우 큰 Interpolation 단계를 포함하며 효율적인 하드웨어 설계가 필요하다. 본 논문에서는 연판정 RS 리스트 디코딩 알고리즘을 위한 효율적인 저복잡도 Interpolation 구조를 제안한다. 제안된 구조는 후보다항식의 Y 차수에 대해서는 병렬로 처리하며 X 차수에 대해서는 직렬로 처리한다. 후보다항식의 처리순서는 계수의 메모리사용의 효율성을 높이기 위하여 적응적으로 결정한다. 따라서 내부 저장공간이 최소화되며 메모리 구조와 접근이 단순해진다. 또한 제안된 구조는 각 모듈의 레이턴시가 유사하고 모듈간 스케쥴링을 최대한 중첩함으로써 높은 하드웨어 효율을 보여준다. 예제로써 (255, 239) RS 리스트 디코더를 설계하였으며 동부하이텍 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성하여 검증되었고 결과 최대 동작 주파수는 200MHz이고 게이트 수는 25.1K이다. Reed-Solomon (RS) codes are powerful error-correcting codes used in diverse applications. Recently, algebraic soft-decision decoding algorithm for RS codes that can correct the errors beyond the error correcting bound has been proposed. The algorithm requires very intensive computations for interpolation, therefore an efficient VLSI architecture, which is realizable in hardware with a moderate hardware complexity, is mandatory for various applications. In this paper, we propose an efficient architecture with low hardware complexity for interpolation in soft-decision list decoding of Reed-Solomon codes. The proposed architecture processes the candidate polynomial in such a way that the terms of X degrees are processed in serial and the terms of Y degrees are processed in parallel. The processing order of candidate polynomials adaptively changes to increase the efficiency of memory access for coefficients; this minimizes the internal registers and the number of memory accesses and simplifies the memory structure by combining and storing data in memory. Also, the proposed architecture shows high hardware efficiency, since each module is balanced in terms of latency and the modules are maximally overlapped in schedule. The proposed interpolation architecture for the (255, 239) RS list decoder is designed and synthesized using the DongbuHitek $0.18{\mu}m$ standard cell library, the number of gate counts is 25.1K and the maximum operating frequency is 200 MHz.
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연판정 Reed-Solomon 리스트 디코딩을 위한 저복잡도 Interpolation 구조
이성만(Sungman Lee),박태근(Taegeun Park) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.3
Reed-Solomon(RS) 코드는 강력한 에러 정정 능력으로 널리 사용된다. 최근 제안된 RS 코드의 리스트 디코딩 알고리즘은 일반적인 디코더보다 더 큰 디코딩 반경을 가지며 하나 이상의 코드를 찾아낸다. 리스트 디코더는 복잡도가 매우 큰 Interpolation 단계를 포함하며 효율적인 하드웨어 설계가 필요하다. 본 논문에서는 연판정 RS 리스트 디코딩 알고리즘을 위한 효율적인 저복잡도 Interpolation 구조를 제안한다. 제안된 구조는 후보다항식의 Y 차수에 대해서는 병렬로 처리하며 X 차수에 대해서는 직렬로 처리한다. 후보다항식의 처리순서는 계수의 메모리사용의 효율성을 높이기 위하여 적응적으로 결정한다. 따라서 내부 저장공간이 최소화되며 메모리 구조와 접근이 단순해진다. 또한 제안된 구조는 각 모듈의 레이턴시가 유사하고 모듈간 스케쥴링을 최대한 중첩함으로써 높은 하드웨어 효율을 보여준다. 예제로써 (255, 239) RS 리스트 디코더를 설계하였으며 동부하이텍 0.18㎛ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성하여 검증되었고 결과 최대 동작 주파수는 200MHz이고 게이트 수는 25.1K이다. Reed-Solomon (RS) codes are powerful error-correcting codes used in diverse applications. Recently, algebraic soft-decision decoding algorithm for RS codes that can correct the errors beyond the error correcting bound has been proposed. The algorithm requires very intensive computations for interpolation, therefore an efficient VLSI architecture, which is realizable in hardware with a moderate hardware complexity, is mandatory for various applications. In this paper, we propose an efficient architecture with low hardware complexity for interpolation in soft-decision list decoding of Reed-Solomon codes. The proposed architecture processes the candidate polynomial in such a way that the terms of X degrees are processed in serial and the terms of Y degrees are processed in parallel. The processing order of candidate polynomials adaptively changes to increase the efficiency of memory access for coefficients; this minimizes the internal registers and the number of memory accesses and simplifies the memory structure by combining and storing data in memory. Also, the proposed architecture shows high hardware efficiency, since each module is balanced in terms of latency and the modules are maximally overlapped in schedule. The proposed interpolation architecture for the (255, 239) RS list decoder is designed and synthesized using the DongbuHitek 0.18㎛ standard cell library, the number of gate counts is 25.1K and the maximum operating frequency is 200 MHz.
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Geodesic Support-weight 기반 깊이정보 추출 알고리즘의 효율적인 VLSI 구조
류동훈(Donghoon Ryu),박태근(Taegeun Park) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.9
적응적 가중치 윈도우 알고리즘은 기존의 지역적 정합방법의 단점인 낮은 정합률을 보완하면서 전역적 방법에 비하여 실시간 하드웨어 설계가 용이하다는 장점을 갖고 있다. 본 논문에서는 객체를 분리하는데 더 유리한 지오데식 가중치 윈도우 알고리즘을 사용하여 실시간 처리가 가능한 시스템을 설계하였다. 효율적인 하드웨어 설계와 처리 효율을 높이기 위해 데이터 의존성에 따른 스케줄링을 분석하였고 계산시간이 가장 긴 가중치 계산을 기준으로 계산 단계를 최소화하여 병렬 처리를 적용하였다. 지수함수 연산은 에러분석을 기반으로 계단(step) 함수로 구현하여 하드웨어 자원을 줄이고 설계 효율을 높였다. 설계한 시스템은 verilogHDL로 설계되었으며 동부하이텍 0.18um 라이브러리를 사용하여 Synopsis를 통해 합성하였고 츠쿠바 영상을 기준으로 2.22%의 에러율과 260MHz(25fps)의 최대 동작주파수, 182K 게이트의 하드웨어 자원을 사용한다. Adaptive support-weight based algorithm can produce better disparity map compared to generic area-based algorithms and also can be implemented as a realtime system. In this paper, we propose a realtime system based on geodesic support-weight which performs better segmentation of objects in the window. The data scheduling is analyzed for efficient hardware design and better performance and the parallel architecture for weight update which takes the longest delay is proposed. The exponential function is efficiently designed using a simple step function by careful error analysis. The proposed architecture is designed with verilogHDL and synthesized using Donbu Hitek 0.18um standard cell library. The proposed system shows 2.22% of error rate and can run up to 260Mhz (25fps) operation frequency with 182K gates.
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리프팅 기반 이산 웨이블렛 변환의 디지트 시리얼 VLSI 구조
류동훈(Donghoon Ryu),박태근(Taegeun Park) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.1
본 논문에서는 리프팅 기반 일차원 (9,7) 이산 웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform, DWT) 필터에 대한 효율적인 디지트 시리얼 VLSI 구조를 제안하였다. 제안한 구조는 연산을 디지트 단위로 처리하여 하드웨어 자원 소모량을 줄이고 승산기를 단순한 쉬프트와 덧셈 연산으로 대체하여 하드웨어를 최소화하였다. 적절한 데이터 비트할당을 위하여 PSNR을 분석하였고 이에 따라 입·출력 및 내부 데이터에 대한 비트를 정하였다. recursive folding 방식의 스케줄링을 적용할 때에 피드백에 의한 데이터 레이턴시로 인한 성능저하가 되지 않도록 설계하였다. 제안된 구조는 디지트 시리얼 구조를 통해 적은 하드웨어 자원을 사용하면서 100% 하드웨어 효율을 유지할 수 있도록 설계함으로써 하드웨어 비용과 성능을 동시에 고려하였다. 제안된 구조는 VerilogHDL로 모델링 하여 검증하였고 Synopsys사의 Design Compiler로 동부하이텍 0.18um 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성하였으며 2 input NAND 게이트 기준 3,770개의 게이트 수와 최대 동작주파수 330MHz의 결과를 얻었다. In this paper, efficient digit-serial VLSI architecture for 1D (9,7) lifting-based discrete wavelet transform (DWT) filter has been proposed. The proposed architecture computes the DWT in digit basis, so that the required hardware is reduced. Also, the multiplication is replaced with the shift and add operation to minimize the hardware requirement. Bit allocation for input, output, and the internal data has been determined by analyzing the PSNR. We have carefully designed the data feedback latency not to degrade the performance in the recursive folded scheduling. The proposed digit-serial architecture requires small amount of hardware but achieve 100% of hardware utilization, so we try to optimize the tradeoffs between the hardware cost and the performance. The proposed architecture has been designed and verified by VerilogHDL and synthesized by Synopsys Design Compiler with a DongbuHitek 0.18㎛ STD cell library. The maximum operating frequency is 330㎒ with 3,770 gates in equivalent two input NAND gates.
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