KR101004445B1 - State metric computation apparatus for turbo decoding - Google Patents
State metric computation apparatus for turbo decoding Download PDFInfo
- Publication number
- KR101004445B1 KR101004445B1 KR1020090016457A KR20090016457A KR101004445B1 KR 101004445 B1 KR101004445 B1 KR 101004445B1 KR 1020090016457 A KR1020090016457 A KR 1020090016457A KR 20090016457 A KR20090016457 A KR 20090016457A KR 101004445 B1 KR101004445 B1 KR 101004445B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- output
- adder
- metric
- value
- values
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/29—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
- H03M13/2957—Turbo codes and decoding
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/65—Purpose and implementation aspects
- H03M13/6502—Reduction of hardware complexity or efficient processing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/65—Purpose and implementation aspects
- H03M13/6575—Implementations based on combinatorial logic, e.g. Boolean circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0041—Arrangements at the transmitter end
- H04L1/0043—Realisations of complexity reduction techniques, e.g. use of look-up tables
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
본 발명은 터보 코드(Convolutional Turbo Code; CTC)의 복호를 위한 상태 메트릭 연산 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치는, 입력된 두 쌍의 이전 상태 메트릭과 가지 메트릭의 각 합을 제1 및 제2 메트릭 합으로 출력하는 제1 가산부; 상기 제1 가산부의 제 1메트릭 합과 제2메트릭 합의 각각에 상수값을 더한 제1 및 제2 출력값과 제1 및 제2 메트릭 합의 평균값을 제3 출력값으로 출력하는 제2 가산부; 상기 제2 가산부의 제1 내지 제3 출력값 중에서 최소값을 선택하여 출력하는 최소값 연산부를 포함한다.The present invention relates to a state metric calculation device for decoding a convolutional turbo code (CTC), wherein the binary turbo decoded state metric calculation device of the present invention comprises a sum of two input previous state metrics and a branch metric. A first adder for outputting the first and second metric sums; A second adder configured to output first and second output values obtained by adding a constant value to each of the first metric sum and the second metric sum and a mean value of the first and second metric sums as a third output value; And a minimum value calculator configured to select and output a minimum value among the first to third output values of the second adder.
본 발명에 따르면, 종래의 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식에 비하여 오류 정정 성능이 높으면서도, 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식에 비하여 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 동작 지연 시간 또한 효과적으로 감소시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce hardware complexity compared to the conventional maximum log maximum post (Max-Log-MAP) method while improving the error correction performance compared to the improved maximum log maximum post (Log-MAP) method. In addition to this, the operation delay time can also be effectively reduced.
터보 코드, 상태 메트릭, Max-Log-MAP, Improved Max-Log-MAP Turbo Code, Status Metrics, Max-Log-MAP, Improved Max-Log-MAP
Description
본 발명은 터보 복호기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 터보 코드(Convolutional Turbo Code; CTC)의 복호를 위한 상태 메트릭 연산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a turbo decoder, and more particularly to an apparatus for calculating a state metric for decoding a convolutional turbo code (CTC).
통신 시스템 및 데이터 송수신에 관한 기술이 발전되고 전송하고자 하는 정보가 고속화, 대용량화 및 멀티미디어화 되어감에 따라 정보를 빠르고 정확하게 전송할 수 있도록 하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 통신 채널에서 발생되는 잡음, 페이딩, 간섭 등에 의해 정보의 손실이 발생하고, 이로 인하여 전송 오류가 발생하게 된다. As technology related to communication systems and data transmission and reception are advanced, and information to be transmitted becomes high speed, large capacity, and multimedia, it is becoming an important issue to be able to transmit information quickly and accurately. Loss of information occurs due to noise, fading, interference, etc. generated in the communication channel, which causes transmission errors.
오류 정정 코드는 송신단에서 정보 비트(information bit)에 부가 비트(parity bit)를 덧붙여 전송하고, 통신 채널을 통하여 수신된 비트들을 효과적으로 복호하여 정보 비트의 신뢰성을 높이는 기술을 말한다. 1948년 "정보의 전송률이 채널 용량보다 작으면 오류 없이 정보를 전송할 수 있다"라는 Shannon의 연구 결과 발표 이후 우수한 오류 정정 성능을 나타내는 오류 정정 코드에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 오고 있다.The error correction code refers to a technique of transmitting an additional bit to an information bit at an transmitting end and transmitting the additional bit, and effectively decoding the bits received through a communication channel to increase the reliability of the information bit. Since the publication of Shannon's research in 1948, "If information is less than the channel capacity, information can be transmitted without error", research on error correction codes that show excellent error correction performance has been ongoing.
이와 같은 오류 정정 코드 중에서, 1993년 Berrou 등에 의해 처음 제안된 터보 코드는 비교적 간단한 구조를 가지면서도 Shannon의 한계에 근접하는 매우 우수한 오류 정정 성능으로 인하여 와이브로(Wibro)나 모바일 와이맥스(Mobile WiMax) 표준과 같은 많은 무선 통신 분야의 오류 정정 코드로 적용되고 있다.Among these error correction codes, the turbo code, first proposed by Berrou et al. In 1993, has a relatively simple structure and is very close to Shannon's limitations. It is applied as an error correction code in many wireless communication fields.
일반적으로 이중 이진 터보 복호기는 도 1에 도시한 바와 같이 2개의 SISO 복호기와 인터리버 및 디인터리버를 포함한다. 각 SISO 복호기는 부호기로부터 전송된 정보 비트 및 패리티 비트와 다른 SISO 복호기에서 발생된 사전 정보(a priori information; APR)를 입력받아 사후 정보(a posteriori information; APP)와 부가 정보(extrinsic information; EI)를 연산한다. 부가 정보(EI)는 인터리버 또는 디인터리버를 통해 사전 정보(APR)로 사용되기 위하여 다른 SISO 복호기로 피드백된다. 2개의 SISO 복호기를 이용하여 지정된 횟수만큼 반복 복호를 통해 얻게 되는 결과 값은 경판정 과정을 통하여 최종 복호된 결과 값으로 출력된다.In general, a dual binary turbo decoder includes two SISO decoders, an interleaver and a deinterleaver as shown in FIG. Each SISO decoder receives a priori information (APR) generated by another SISO decoder from information bits and parity bits transmitted from an encoder, and includes a posteriori information (APP) and additional information (EI). Calculate The additional information EI is fed back to another SISO decoder for use as advance information APR through an interleaver or deinterleaver. The result value obtained through repeated decoding by the specified number of times using two SISO decoders is output as the final decoded result value through the hard decision process.
복호 절차를 단순화시키기 위하여 SISO 복호기의 출력은 로그 우도비(Log Likelihood Ratio; LLR)로 표현되는데, SISO 복호기에서 LLR 값을 추출하기 위해 사용되는 복호 알고리즘은 크게 최대 사후 알고리즘(Maximum A Posteriori; MAP)과 연성 출력 비터비 알고리즘(Soft Output Viterbi Algorithm; SOVA) 방식으로 나누어진다. 일반적으로 MAP 알고리즘을 사용하는 방법이 SOVA를 사용하는 방법보다 우수한 성능을 보인다고 알려져 있다.In order to simplify the decoding process, the output of the SISO decoder is expressed as Log Likelihood Ratio (LLR). The decoding algorithm used to extract the LLR value from the SISO decoder is largely the maximum post-algorithm (MAP). It is divided into Soft Output Viterbi Algorithm (SOVA). In general, the method using the MAP algorithm is known to perform better than the method using the SOVA.
MAP 알고리즘은 다시 순수한 최대 사후(pure MAP) 방식, 로그 최대 사 후(Log-MAP) 방식, 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 또는 최소 로그 최대 사후(Min-Log-MAP) 방식 등으로 나누어진다.The MAP algorithm is in turn purely MAP, Log-MAP, Max-Log-MAP, or Min-Log-MAP. Divided.
순수한 최대 사후(pure MAP) 알고리즘에 의하면, 순방향 상태 메트릭, 역방향 상태 메트릭 및 가지 메트릭을 이용하여 LLR 값을 구하는데, 순방향 상태 메트릭, 역방향 상태 메트릭 및 가지 메트릭은 다음과 같이 정의된다.According to the pure maximum MAP algorithm, the LLR value is obtained using the forward state metric, the reverse state metric, and the branch metric. The forward state metric, the reverse state metric, and the branch metric are defined as follows.
, ,
, ,
여기서 는 순방향 상태 메트릭이고, 는 역방향 상태 메트릭이며, 는 가지 메트릭이다.here Is the forward status metric, Is a reverse state metric, Is the branch metric.
순수한 최대 사후(pure MAP) 방식에서 순방향 상태 메트릭과 역방향 상태 메트릭은 다음의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다.In the pure maximum MAP scheme, the forward state metric and the reverse state metric may be calculated using
그런데 수학식 1 및 수학식 2는 다음의 수학식 3에 표현된 것과 같은 일반적인 수학식의 연산이 요구되므로 하드웨어로 구현하기가 어려운 단점이 있다.However,
이와 같이 순수한 최대 사후(pure MAP) 방식은 하드웨어로 구현하기가 복잡하기 때문에 구현 복잡도를 줄인 다른 방식들이 사용된다. 대표적인 방식으로 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식이 있는데, 이에 의하면 상기 수학식 3을 다음의 근사식을 사용하여 계산함으로써 구현 복잡도를 줄인다.Since this pure maximum MAP method is complicated to implement in hardware, other methods that reduce the implementation complexity are used. A representative method is the maximum log-maximum (Max-Log-MAP) method, which reduces the complexity of implementation by calculating Equation 3 using the following approximation.
이와 같은 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식은 구현 복잡도가 낮은 장점 때문에 하드웨어 구현을 위해 많이 사용되고 있지만 오류 정정 능력이 다소 떨어지는 문제점이 있다.The Max-Log-MAP method is widely used for hardware implementation because of its low implementation complexity, but has a problem in that error correction capability is somewhat reduced.
Talakoub에 의해 제안된 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식은 오류 정정 능력을 향상시키기 위해 다음과 같이 Maclaurin Series를 사용하 여 상기 수학식 3을 근사화한다.The improved Max-Log-MAP method proposed by Talakoub approximates Equation 3 using the Maclaurin Series as follows to improve the error correction capability.
개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식은 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 또는 최소 로그 최대 사후(Min-Log-MAP) 방식에 비하여 오류 정정 능력이 높은 장점이 있다. 그러나 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식은 동작 지연 시간이 다소 많이 증가하는 단점이 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Improved Max-Log-MAP has the advantage of higher error correction than Max-Log-MAP or Min-Log-MAP. . However, the improved Max-Log-MAP method has a drawback in that the operation delay time is increased a little.
도 2는 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 알고리즘에 의한 상태 메트릭 연산 장치의 블록도이다. 도 2에서 점선으로 표시된 부분은 상기 수학식 5에서 우변의 부가된 항을 하드웨어로 구현한 것이다. 도 2에서 부가된 항은 복잡한 조합 논리(combinational-logics) 회로는 아니지만, 이로 인하여 동작 지연 시간이 많이 증가하게 된다. 왜냐하면, 터보 코드 복호의 임계 경로(critical path)는 상태 메트릭 연산이기 때문이다.2 is a block diagram of a state metric computing device with an improved Max-Log-MAP algorithm. In FIG. 2, the part indicated by a dotted line is a hardware implementation of the added term on the right side of
이와 같은 동작 지연 시간의 증가는 최대 동작 클럭 속도를 낮추는 문제를 일으킬 수 있다. 당연한 이야기지만 특히 이러한 문제점은 이중 이진 터보 복호기에 적용할 때 더욱 커진다.This increase in operating delay can cause a problem of lowering the maximum operating clock speed. Naturally, this problem is especially great when applied to dual binary turbo decoders.
따라서 이진 터보 복호 또는 이중 이진 터보 복호에 있어서 구현 복잡도를 줄이고도 동작 지연 시간을 감소시킬 수 있는 상태 메트릭 연산 알고리즘에 대한 요구가 절실한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for a state metric algorithm that can reduce operation delay time in binary turbo decoding or dual binary turbo decoding.
본 발명은 이진 터보 복호 또는 이중 이진 터보 복호에 있어서 구현 복잡도를 줄이면서도 동작 지연 시간을 감소시킬 수 있는 상태 메트릭 연산 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a state metric computing device capable of reducing operation delay time while reducing implementation complexity in binary turbo decoding or dual binary turbo decoding.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치는, 입력된 두 쌍의 이전 상태 메트릭과 가지 메트릭의 각 합을 제1 및 제2 메트릭 합으로 출력하는 제1 가산부; 상기 제1 가산부의 제 1메트릭 합과 제2메트릭 합의 각각에 상수값을 더한 제1 및 제2 출력값과 제1 및 제2 메트릭 합의 평균값을 제3 출력값으로 출력하는 제2 가산부; 상기 제2 가산부의 제1 내지 제3 출력값 중에서 최소값을 선택하여 출력하는 최소값 연산부를 포함한다.Binary turbo decoded state metric computing device of the present invention for achieving the above object comprises: a first adder for outputting each sum of two pairs of the previous state metric and the branch metric input to the first and second metric sum; A second adder configured to output first and second output values obtained by adding a constant value to each of the first metric sum and the second metric sum and a mean value of the first and second metric sums as a third output value; And a minimum value calculator configured to select and output a minimum value among the first to third output values of the second adder.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치는, 입력된 네 쌍의 이전 상태 메트릭과 가지 메트릭의 각 합을 제1 내지 제4 메트릭 합으로 출력하는 제1 가산부; 상기 제1 가산부의 제1 내지 제4 메트릭 합의 각각에 상수값을 더한 값을 제1 내지 제4 출력값으로 출력하고, 제1 및 제2 메트릭 합의 평균값과 제3 및 제4 메트릭 합의 평균값을 각각 제5 및 제6 출력값으로 출력하는 제2 가산부; 상기 제2 가산부의 제1 내지 제6 출력값 중에서 어느 하나를 최소값으로 선택하여 출력하는 최소값 연산부를 포함한다.A dual binary turbo decoded state metric computing device of the present invention for achieving the above object comprises: a first adder for outputting each sum of four input previous state metrics and branch metrics as first to fourth metric sums; The first to fourth output values are obtained by adding a constant value to each of the first to fourth metric sums of the first adder, and outputting the average values of the first and second metric sums and the average of the third and fourth metric sums, respectively. A second adder outputting the fifth and sixth output values; And a minimum value calculator configured to select and output any one of the first to sixth output values of the second adder as a minimum value.
이상의 구성을 통한 본 발명의 상태 메트릭 연산 장치에 따르면 종래의 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식에 비하여 오류 정정 성능이 높으면서도 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식에 비하여 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 동작 지연 시간 또한 효과적으로 감소시킬 수 있다.According to the state metric calculation apparatus of the present invention through the above configuration, the improved maximum log maximum post-signal (Improved Max-Log-MAP) method with improved error correction performance compared to the conventional maximum log-maximum post-Max-Log-MAP method In addition to reducing hardware complexity, operating latency can be effectively reduced.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and that additional explanations of the claimed invention are provided. Reference numerals are shown in detail in preferred embodiments of the invention, examples of which are indicated in the reference figures. In any case, like reference numerals are used in the description and the drawings to refer to the same or like parts. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
본 발명은 오류 정정 능력이 높으면서도 동작 지연 시간을 감소시킬 수 있는 이진 터보 복호 및 이중 이진 터보 복호 알고리즘을 제안하며, 제안된 알고리즘에 의하여 구현된 이진 터보 복호기 및 이중 이진 터보 복호기용 상태 메트릭 연산 장치를 제공한다.The present invention proposes a binary turbo decoding and a double binary turbo decoding algorithm capable of reducing operation delay time while having high error correction capability, and a state metric computing device for a binary turbo decoder and a double binary turbo decoder implemented by the proposed algorithm. To provide.
먼저 본 발명에 따른 이진 터보 복호 알고리즘은 다음과 같이 유도된다.First, the binary turbo decoding algorithm according to the present invention is derived as follows.
은 순방향 상태 메트릭과 가지 메트릭의 합(또는 역방향 상태 메트릭과 가지 메트릭의 합)을 의미하고, 이므로 라고 정의하면 상기 수학식 5는 다음과 같이 대체될 수 있다. Means the sum of the forward state metric and the branch metric (or the sum of the reverse state metric and the branch metric), Because of
상태 메트릭 연산에서 오버플로우를 방지하기 위한 하드웨어 구현의 측면에서, 상기 수학식 6으로부터 최소값을 찾는 것이 상기 수학식 5로부터 최대값을 찾는 것보다 간단하다.In terms of hardware implementation to prevent overflow in state metric operations, finding the minimum value from Equation 6 is simpler than finding the maximum value from
, 라고 정의하면, 상기 수학식 6은 다음과 같이 보다 간단하게 대체될 수 있다. , Equation 6 can be replaced more simply as follows.
임계 경로(critical path)를 줄임으로써 동작 지연 시간을 감소시키기 위하여 상기 수학식 7의 마지막 항을 다음과 같이 표현할 수 있다.In order to reduce an operation delay time by reducing a critical path, the last term of
상기 수학식 8에는 덧셈 연산만이 존재하므로 상기 수학식 8을 이용하여 상태 메트릭을 연산할 경우, 오류 정정 성능은 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식과 동일하되 동작 지연 시간은 효과적으로 감소시킬 수 있다.Since only the addition operation exists in Equation 8, when calculating the state metric using Equation 8, the error correction performance is the same as the improved maximum log-maximum (Improved Max-Log-MAP) method, but the operation delay time. Can be effectively reduced.
도 3은 상기 수학식 8에 의한 상태 메트릭 연산 알고리즘을 하드웨어로 구현한 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치(300)는 2개의 가산기들(301, 302)로 이루어지는 제1 가산부, 3개의 가산기들(311, 312, 3213)로 이루어지는 제2 가산부 및 최소값 연산부를 포함한다. 최소값 연산부는 3개의 가산기들(321, 322, 323)로 이루어지는 제3 가산부, AND 게이트(330), 결합기(340) 및 역다중화기(350)를 포함한다.3 is a block diagram of a binary turbo decoded state metric arithmetic unit in which the state metric arithmetic algorithm of Equation 8 is implemented in hardware. Referring to FIG. 3, the binary turbo decoded state
제1 가산부의 가산기들(301, 302)은 입력된 두 쌍의 이전 상태 메트릭과 가지 메트릭을 더하여 각각 제1 메트릭 합(δ1)과 제2 메트릭 합(δ2)으로 출력한다. 출력된 제1 메트릭 합(δ1)과 제2 메트릭 합(δ2)은 제2 가산부로 입력된다.The
제2 가산부의 가산기들(311, 312, 313)은 제1 메트릭 합(δ1)과 제2 메트릭 합(δ2) 및 상수값을 이용하여 덧셈 연산을 수행한다. 구체적으로, 가산기(311)는 제1 메트릭 합(δ1)과 상수값(ln2)을 더하여 제1 출력값(a)으로 출력하고, 가산기(313)는 제2 메트릭 합(δ2)과 상수값(ln2)을 더하여 제2 출력값(c)으로 출력한다. 가산기(312)는 제1 메트릭 합(δ1)과 제2 메트릭 합(δ2)의 평균값을 제3 출력값(b)으로 출력한다. 제2 가산부의 가산기들(311, 312, 313)로부터 각각 출력된 제1 내지 제3 출력값들(a, b, c)은 최소값 연산부로 제공된다.The
최소값 연산부는 최소값 연산을 통하여 상기 제1 내지 제3 출력값 중에서 어느 하나를 최소값으로 선택하여 출력한다. 구체적으로, 제3 가산부의 가산기들(321, 322, 323)은 각각 상기 제1 내지 제3 출력값들(a, b, c) 중에서 서로 다른 2개의 출력값의 차를 연산하여 그 값이 0보다 크면 해당 비트값으로 '0'을 출력하고, 0보다 작으면 해당 비트값으로 '1'을 출력한다. 예컨대, 가산기(321)는 제1 출력값(a)과 제2 출력값(b)의 차를 연산하여 제1 비트값을 출력하고, 가산기(322)는 제1 출력값(a)과 제3 출력값(c)의 차를 연산하여 제2 비트값을 출력하며, 가산기(323)는 제2 출력값(b)과 제3 출력값(c)의 차를 연산하여 제3 비트값을 출력한다.The minimum value calculator selects and outputs one of the first to third output values as a minimum value through a minimum value calculation. Specifically, the
AND 게이트(330)는 상기 제1 비트값과 제2 비트값을 논리 연산하여 하나의 비트값을 출력한다. 결합기(340)는 AND 게이트(330)의 출력 비트값과 상기 제3 비트값을 결합하여 역다중화기(350)로 제공한다.The AND
역다중화기(350)는 결합기(340)의 출력을 기초로 상기 제1 내지 제3 출력값 중에서 어느 하나를 선택하여 최소값으로 출력한다. 역다중화기(350)의 출력값이 현재 상태 메트릭 값이 된다.The
본 발명의 제안된 상태 메트릭 연산 알고리즘에 의하여 구현된 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치에 의하면, 종래의 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식에 비하여 오류 정정 성능을 향상시킬 수 있고, 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식에 비하여 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 동작 지연 시간 또한 효과적으로 감소시킬 수 있다.According to the binary turbo decoded state metric calculation device implemented by the proposed state metric calculation algorithm of the present invention, it is possible to improve the error correction performance compared to the conventional maximum log-maximum (Max-Log-MAP) method. Compared to the Improved Max-Log-MAP method, not only can the hardware complexity be reduced, but the operational delay time can be effectively reduced.
다음으로 본 발명에 따른 이중 이진 터보 복호 알고리즘은 다음과 같이 유도된다.Next, the double binary turbo decoding algorithm according to the present invention is derived as follows.
상기 수학식 8은 이중 이진 터보 복호를 위해 다음과 같이 전개될 수 있다.Equation 8 may be developed as follows for dual binary turbo decoding.
상기 수학식 9에 의한 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 알고리즘은 7개의 값 중 최소값을 찾는 방식인데, 상기 수학식 9의 마지막 7번째 값은 동작 지연 시간을 많이 증가시키는데 반하여 오류 정정 능력의 향상에는 큰 기여를 하지 못한다.The dual binary turbo decoding state metric calculation algorithm according to Equation (9) finds a minimum value among seven values. The last seventh value of Equation (9) greatly increases the operation delay time while greatly improving the error correction capability. Can't contribute.
따라서 본 발명은 임계 경로(critical path)를 효과적으로 줄이기 위하여 상 기 수학식 9의 7번째 값을 생략하고 다음과 같이 6개의 값 중 최소값을 찾는 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 알고리즘을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a dual binary turbo decoding state metric algorithm that omits the seventh value of Equation 9 and finds the minimum of six values as follows to effectively reduce the critical path.
도 4는 상기 수학식 11에 의한 상태 메트릭 연산 알고리즘을 하드웨어로 구현한 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치(400)는 4개의 가산기들(401 내지 404)로 이루어지는 제1 가산부, 6개의 가산기들(411 내지 416)로 이루어지는 제2 가산부 및 최소값 연산부를 포함한다. 최소값 연산부는 15개의 가산기들(421 내지 435)로 이루어지는 제3 가산부, 4개의 AND 게이트들(441 내지 444)로 이루어지는 AND 게이트부, 결합기(450) 및 역다중화기(460)를 포함한다.FIG. 4 is a block diagram of a dual binary turbo decoded state metric arithmetic unit in which the state metric arithmetic algorithm of Equation 11 is implemented in hardware. Referring to FIG. 4, the dual binary turbo decoded state metric computing device 400 of the present invention includes a first adder including four
제1 가산부의 가산기들(401 내지 404)은 입력된 네 쌍의 이전 상태 메트릭과 가지 메트릭을 더하여 각각 제1 메트릭 합(δ1) 내지 제4 메트릭 합(δ4)으로 출력한다. 출력된 제1 메트릭 합(δ1) 내지 제4 메트릭 합(δ4)은 제2 가산부로 입력된다.The
제2 가산부의 가산기들(411 내지 416)은 제1 메트릭 합(δ1) 내지 제4 메트릭 합(δ4) 및 상수값을 이용하여 덧셈 연산을 수행한다. 구체적으로, 가산기 들(411, 413, 414, 416)은 각각 제1 메트릭 합(δ1) 내지 제4 메트릭 합(δ4)에 상수값(ln2)을 더하여 제1 내지 제4 출력값들(a, c, d, f)로 출력한다. 가산기(412)는 제1 메트릭 합(δ1)과 제2 메트릭 합(δ2)의 평균값을 제5 출력값(b)으로 출력하고, 가산기(415)는 제3 메트릭 합(δ3)과 제4 메트릭 합(δ4)의 평균값을 제6 출력값으로 출력한다. 제2 가산부의 가산기들(411 내지 416)로부터 각각 출력된 제1 내지 제6 출력값들(a, b, c, d, e, f)은 최소값 연산부로 제공된다.The
최소값 연산부는 최소값 연산을 통하여 상기 제1 내지 제6 출력값 중에서 어느 하나를 최소값으로 선택하여 출력한다. 구체적으로, 제3 가산부의 가산기들(421 내지 435)은 각각 상기 제1 내지 제6 출력값들(a, b, c, d, e, f) 중에서 서로 다른 2개의 출력값의 차를 연산하여 그 값이 0보다 크면 해당 비트값으로 '0'을 출력하고, 0보다 작으면 해당 비트값으로 '1'을 출력한다. 예컨대, 가산기(421)는 제1 출력값(a)과 제2 출력값(b)의 차를 연산하여 제1 비트값을 출력하고, 가산기(422)는 제1 출력값(a)과 제3 출력값(c)의 차를 연산하여 제2 비트값을 출력하며, 가산기(423)는 제2 출력값(b)과 제3 출력값(c)의 차를 연산하여 제3 비트값을 출력한다. 이러한 방식으로 제3 가산부의 가산기들(421 내지 435)은 제1 내지 제15 비트값을 각각 출력한다.The minimum value calculator selects and outputs one of the first to sixth output values as a minimum value through a minimum value calculation. Specifically, the
AND 게이트부의 AND 게이트들(441 내지 444)은 제1 비트값 내지 제14 비트값을 논리 연산하여 각각 하나의 비트값을 출력한다. 구체적으로, AND 게이트(441)는 제1 내지 제5 비트값을 논리 연산하여 하나의 비트값을 출력하고, AND 게이트(442) 는 제6 내지 제9 비트값을 논리 연산하여 하나의 비트값을 출력하며, AND 게이트(443)는 제10 내지 제12 비트값을 논리 연산하여 하나의 비트값을 출력하고, AND 게이트(444)는 제13 및 제14 비트값을 논리 연산하여 하나의 비트값을 출력한다.The AND gates 441 to 444 of the AND gate portion logically operate on the first to fourteenth bit values and output one bit value. Specifically, the AND gate 441 outputs one bit value by performing a logical operation on the first to fifth bit values, and the AND
결합기(450)는 AND 게이트부의 AND 게이트들(441 내지 444)로부터 출력된 4개의 비트값들과 제15 비트값을 결합하여 역다중화기(460)로 제공한다. 역다중화기(460)는 결합기(450)의 출력을 기초로 상기 제1 내지 제6 출력값 중에서 어느 하나를 선택하여 최소값으로 출력한다. 역다중화기(460)의 출력값이 현재 상태 메트릭 값이 된다.The
본 발명의 제안된 상태 메트릭 연산 알고리즘에 의하여 구현된 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치에 의하면, 종래의 최대 로그 최대 사후(Max-Log-MAP) 방식에 비하여 오류 정정 성능이 향상되고, 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 방식에 비하여 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 동작 지연 시간 또한 효과적으로 감소시킬 수 있다.According to the dual binary turbo decoded state metric arithmetic unit implemented by the proposed state metric arithmetic algorithm of the present invention, the error correction performance is improved compared to the conventional maximum log-maximum (Max-Log-MAP) scheme, and the improved maximum Compared to the Improved Max-Log-MAP method, not only can the hardware complexity be reduced, but the operational delay time can be effectively reduced.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the following claims.
도 1은 일반적인 이중 이진 터보 복호기의 구조를 보여주는 블록도.1 is a block diagram showing the structure of a typical dual binary turbo decoder.
도 2는 개선된 최대 로그 최대 사후(Improved Max-Log-MAP) 알고리즘에 의하여 구현된 상태 메트릭 연산 장치의 구조를 보여주는 블록도.FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a state metric computing device implemented by an improved Max-Log-MAP algorithm. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치의 구조를 보여주는 블록도.3 is a block diagram showing the structure of a binary turbo decoded state metric computing device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 이중 이진 터보 복호 상태 메트릭 연산 장치의 구조를 보여주는 블록도.4 is a block diagram showing the structure of a dual binary turbo decoded state metric computing device according to the present invention;
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090016457A KR101004445B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | State metric computation apparatus for turbo decoding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090016457A KR101004445B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | State metric computation apparatus for turbo decoding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100097489A KR20100097489A (en) | 2010-09-03 |
KR101004445B1 true KR101004445B1 (en) | 2010-12-28 |
Family
ID=43004698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090016457A KR101004445B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | State metric computation apparatus for turbo decoding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101004445B1 (en) |
-
2009
- 2009-02-26 KR KR1020090016457A patent/KR101004445B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100097489A (en) | 2010-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101323444B1 (en) | Iterative decoder | |
US7895497B2 (en) | Apparatus and method using reduced memory for channel decoding in a software-defined radio system | |
US7209527B2 (en) | Turbo decoder employing max and max* map decoding | |
US8601355B2 (en) | System and method for determining parity bit soft information at a turbo decoder output | |
EP1383246A2 (en) | Modified Max-LOG-MAP Decoder for Turbo Decoding | |
JP4227481B2 (en) | Decoding device and decoding method | |
US8112698B2 (en) | High speed turbo codes decoder for 3G using pipelined SISO Log-MAP decoders architecture | |
CN105634508A (en) | Realization method of low complexity performance limit approximate Turbo decoder | |
US7669105B2 (en) | Generic maximum aposteriori probability decoder for use in software-defined radio systems | |
US8413021B2 (en) | Efficient soft value generation for coded bits in a turbo decoder | |
US20070300139A1 (en) | Unified stopping criteria for binary and duobinary turbo decoding in a software-defined radio system | |
Lin et al. | Efficient window-based stopping technique for double-binary turbo decoding | |
KR101004445B1 (en) | State metric computation apparatus for turbo decoding | |
US7143335B2 (en) | Add-compare-select arithmetic unit for Viterbi decoder | |
US9325351B2 (en) | Adaptive multi-core, multi-direction turbo decoder and related decoding method thereof | |
US7917834B2 (en) | Apparatus and method for computing LLR | |
US7698624B2 (en) | Scheduling pipelined state update for high-speed trellis processing | |
KR100625242B1 (en) | Apparatus and method for turbo decoder | |
US8914716B2 (en) | Resource sharing in decoder architectures | |
Bahirgonde et al. | BER analysis of turbo decoding algorithms | |
Jackuline et al. | A new architecture for the generation of picture based CAPTCHA: Double binary convolutional turbo decoder using low power memory reduced traceback MAP decoding | |
Ang et al. | SOVA based LTE turbo decoders | |
Ashwini et al. | Area Efficient of Max Log Map Algorithm Using SB/DB Methods for Turbo Decoder | |
Divya et al. | Design of convolutional encoder and map decoder using dual mode MLMAP decoding algorithm | |
Kumar et al. | Area Efficient High Speed Low Power Dual Mode Jacobian MLMAP Decoder Design using FPGA Technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130717 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150109 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151218 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160928 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |