KR20070079923A - Low complexity and power-consumption turbo-decoder using variable scaling factor - Google Patents

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Abstract

A turbo decoder with low complexity and low power consumption using a variable scaling factor is provided to reduce the power consumption of the turbo decoder by reducing the average number of repeated decoding. A turbo decoder with low complexity and low power consumption using a variable scaling factor includes a first component decoder(210), a second component decoder(230), an early stoppage judging unit(250), and a variable scaling factor computing unit(260). The first and second component decoders(210,230) repeatedly perform decoding regarding the bits decoded by a turbo code according to the variable scaling factor. The early stoppage judging unit(250) checks the value of SDR(Sign Difference Ratio), and variably controls the number of repeated decoding according to the value of the SDR. The variable scaling factor computing unit(260) computes a variable scaling factor in each area of decoding convergence according to the value of SDR.

Description

가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기{Low complexity and power-consumption Turbo-decoder using variable scaling factor}Low complexity and power-consumption Turbo-decoder using variable scaling factor

도 1a 및 도 1b는 종래의 터보 복호기의 구성도이다.1A and 1B are configuration diagrams of a conventional turbo decoder.

도 2는 본 발명에 따른 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보복호기의 구성도이다. 2 is a block diagram of a low complexity and low power turbo decoder using a variable gain coefficient according to the present invention.

도 3은 0.6에서 0.9까지의 이득계수에 따른 EMLMAP 알고리즘의 EXIT 차트를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating an EXIT chart of an EMLMAP algorithm according to a gain factor of 0.6 to 0.9.

도 4는 도 2의 이득계수에 따른 EMLMAP 알고리즘의 복호 성능을 도식적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating decoding performance of an EMLMAP algorithm according to the gain coefficient of FIG. 2.

도 5는 N=5114, R=1/3인 경우, 본 발명의 터보 복호기와 종래의 터보 복호기의 BER 성능을 비교분석한 그래프이다.5 is a graph comparing the BER performance of the turbo decoder of the present invention and the conventional turbo decoder when N = 5114 and R = 1/3.

도 6은 N=5114, R=1/3인 경우, 본 발명의 터보 복호기와 종래의 터보 복호기의 평균 반복 복호 횟수를 비교분석한 그래프이다.6 is a graph comparing and analyzing the average number of times of repeated decoding of the turbo decoder of the present invention and the conventional turbo decoder when N = 5114 and R = 1/3.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

210 : 제 1 구성 복호기210: first configuration decoder

220 : 인터리버(interleaver)220: interleaver

230 : 제 2 구성 복호기230: second configuration decoder

240 : 디인터리버(deinterleaver)240: deinterleaver

250 : 조기 정지 판단부250: early stop determination unit

260 : 가변 이득계수 계산부260: variable gain coefficient calculation unit

본 발명은 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보복호기에 관한 것으로, 더 자세하게는 SDR(Sign Difference Ratio)을 이용하여 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(variable scaling factor)를 적용하고 반복 복호 횟수를 제한함으로써, 저복잡도 터보 복호기의 성능 열화를 개선시킴과 동시에 평균 반복 복호 횟수를 줄여 전력소모량을 줄일 수 있는 터보 복호기에 관한 것이다.The present invention relates to a low complexity and low power turbo decoder using a variable gain factor, and more particularly, to apply a variable scaling factor having an optimal performance to each decoded convergence region using a SDR (Sign Difference Ratio). By limiting the number of iterative decoding, the present invention relates to a turbo decoder that can improve performance deterioration of a low complexity turbo decoder and reduce power consumption by reducing the average number of iterative decoding.

이동통신 서비스가 영상과 무선 인터넷 등의 본격적인 멀티미디어 서비스를 제공하게 됨에 따라, 고속전송뿐만 아니라 낮은 비트오율(Bit Error Rate: BER) 성능이 필요하게 되었다. 이를 위해 오류정정 기법과 성능개선을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 현재 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 와이브로(WiBro) 등과 같은 차세대 이동통신 시스템의 오류정정부호(error correction codes)로서 터보 코드가 채택되었다.As mobile communication services provide full-scale multimedia services such as video and wireless Internet, low bit error rate (BER) performance as well as high-speed transmission are required. To this end, researches on error correction techniques and performance improvements have been actively conducted, and turbo codes are currently used as error correction codes for next generation mobile communication systems such as HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and WiBro. Was adopted.

도 1a 및 도 1b는 이와 같은 터보 코드를 복호하는 종래의 터보 복호기를 나타낸 것으로, 도 1a를 참조하면, 종래의 터보 복호기는 두 개의 구성 복호기(110, 130)를 직렬로 연접하고, 각각의 구성 복호기(110, 130)에서 생성된 부가 정보(extrinsic information)를 서로 교환하면서 반복 복호(iterative decoding)를 수행한다. 이때, 각 구성 복호기(110, 130)에서 사용하는 복호 알고리즘으로는 LMAP 알고리즘(Log-MAP algorithm)과 MLMAP 알고리즘(Max-Log-MAP algorithm) 등이 있다.1A and 1B illustrate a conventional turbo decoder for decoding such a turbo code. Referring to FIG. 1A, a conventional turbo decoder connects two component decoders 110 and 130 in series, and each component. Iterative decoding is performed while exchanging additional information generated by the decoders 110 and 130 with each other. At this time, the decoding algorithms used by the component decoders 110 and 130 include a LMAP algorithm and a MLMAP algorithm.

상기 LMAP 알고리즘은 trellis 상의 정보어를 복호하는데 있어 최적의 알고리즘인 MAP(Maximum A Posteriori) 알고리즘을 로그 영역(log domain) 상에서 구현한 것이며, 상기 MLMAP 알고리즘은 LMAP 알고리즘을 metric 연산 과정의 근사화를 통해 보다 간단하게 구현한 것이다. The LMAP algorithm implements the Maximum A Posteriori (MAP) algorithm, which is an optimal algorithm for decoding information words on trellis, in a log domain. Simple implementation.

특히 상기 MLMAP 알고리즘은 확률적 반복복호를 하는 LMAP 알고리즘의 복잡도 및 복호지연을 줄이기 위한 것으로, LMAP 알고리즘에 비해 구현이 용이하다. 그러나, 수신기에서 정확한 신호 대 잡음비를 알 수 있는 경우에는 LMAP 알고리즘에 의한 복호에 비해 성능 열화가 있는 단점이 있다.In particular, the MLMAP algorithm is to reduce the complexity and decoding delay of the LMAP algorithm which performs probabilistic iterative decoding, and is easier to implement than the LMAP algorithm. However, when the receiver can know the correct signal-to-noise ratio, there is a disadvantage in that there is a performance degradation compared to decoding by the LMAP algorithm.

이와 같은 MLMAP 알고리즘의 성능 열화를 개선하기 위한 것으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 각 구성 복호기(110, 130)의 출력에 고정 이득계수(fixed scaling factor,

Figure 112007010086714-PAT00001
)를 곱하여 반복 복호를 수행하는 EMLMAP(Enhanced Max-Log-MAP) 알고리즘이 제안되었다.In order to improve performance degradation of such an MLMAP algorithm, as shown in FIG. 1B, a fixed scaling factor is applied to an output of each of the component decoders 110 and 130.
Figure 112007010086714-PAT00001
An EMLMAP algorithm has been proposed, which performs iterative decoding by multiplying ().

그러나, 상기 EMLMAP 알고리즘의 경우, 부호화 블록의 크기가 비교적 작을 때는 그 복호 성능이 거의 LMAP 알고리즘의 성능에 근접하지만, 부호화 블록의 크기가 클 경우에는 LMAP 알고리즘에 비해 성능 열화가 발생하는 한계점을 갖고 있다. However, in the case of the EMLMAP algorithm, the decoding performance of the coding block is relatively close to that of the LMAP algorithm when the coding block is relatively small. However, when the coding block is large, the performance deterioration occurs compared to the LMAP algorithm. .

또한, 상기 EMLMAP 알고리즘을 이용한 터보 복호기에서는 반복 복호 횟수가 증 가할수록 비트 에러율과 프레임 에러율이 감소하지만 그 개선의 정도는 점차 줄어든다. 그러므로, 터보 코드의 성능 한계에 다다른 이후의 반복 복호는 과정은 부가적인 연산과 복호 지연만 초래할 뿐 큰 의미를 가지지 않는다.In addition, in the turbo decoder using the EMLMAP algorithm, as the number of iterative decoding increases, the bit error rate and frame error rate decrease, but the degree of improvement gradually decreases. Therefore, iterative decoding after reaching the performance limitations of the turbo code does not have much significance, only the additional operation and the decoding delay.

따라서, 복호 성능을 그대로 유지하면서 어느 시점에서 반복 복호를 정지시켜야하는지가 터보 복호기의 전력 소모 및 그 복호 처리에 따른 시간 지연을 결정하는 중요한 변수로서 작용하므로, 하드웨어적으로 복잡하지 않으면서도 간단하게 설정할 수 있는 임계값으로 반복 복호 횟수를 제한할 수 있는 수단이 필요로 된다.Therefore, since it is important to determine the power consumption of the turbo decoder and the time delay caused by the decoding process, at which point it is necessary to stop repetitive decoding while maintaining the decoding performance. There is a need for a means which can limit the number of times of repeated decoding to a certain threshold.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 SDR(Sign Difference Ratio)을 이용하여 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(variable scaling factor)를 적용하고 반복 복호 횟수를 제한함으로써, 저복잡도 터보 복호기의 성능 열화를 개선시킴과 동시에 평균 반복 복호 횟수를 줄여 전력소모량을 줄일 수 있는 터보 복호기를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to apply a variable scaling factor having an optimal performance for each decoding convergence region by using a signal difference ratio (SDR) and to iterate. By limiting the number of decoding, the turbo decoder can reduce the power consumption by improving the performance deterioration of the low complexity turbo decoder and reducing the average number of iterations.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저복잡도 및 저전력 터보 복호기는, 가변 이득계수에 따라 터보 코드에 의해 부호화된 비트들에 대한 반복 복호를 수행하는 제1,2 구성 복호기와, SDR(Sign Difference Ratio)값을 체크하여 상기 SDR값에 따라 반복 복호 횟수를 가변적으로 제한하는 조기 정지 판단부와, 상기 SDR값에 따라 각 복호수렴 영역에서의 가변 이득계수를 계산하는 가변 이득계수 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a low complexity and low power turbo decoder according to the present invention includes a first and second component decoders for performing repetitive decoding on bits encoded by a turbo code according to a variable gain coefficient, and a signal difference (SDR). And a variable gain coefficient calculation unit that calculates a variable gain coefficient in each decoding convergence region according to the SDR value by checking a ratio value and variably limits the number of iteration decoding according to the SDR value. It features.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보복호기의 구성도이다. 2 is a block diagram of a low complexity and low power turbo decoder using a variable gain coefficient according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 복호기는, 후술하는 가변 이득계수에 따라 터보 코드에 의해 부호화된 비트들에 대한 반복 복호를 수행하는 제1,2 구성 복호기(210, 230)와, 상기 제1,2 구성 복호기(210, 230) 사이에 비트열의 순서를 일치시키기 위한 인터리버(interleaver)(220)와, 상기 인터리버(220)에 의해 재배열된 정보를 원래의 정보 비트와 같은 순서로 재배열하는 디인터리버(deinterleaver)(240)와, 상기 제1,2 구성 복호기(210, 230)의 입력값과 출력값을 더하여 다음 단의 구성 복호기의 입력값으로 쓰일 새로운 부가 정보를 생성하는 제1, 2 가산기(A1, A2) 및 상기 다음 단의 구성 복호기의 입력값으로 쓰일 새로운 부가 정보에 가변 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00002
)를 곱하기 위한 제1, 2 곱셈기(M1, M2)와, SDR값을 체크하여 그 SDR값에 따라 반복 복호 횟수를 가변적으로 제한하는 조기 정지 판단부(250)와, 상기 SDR값에 따라 각 복호수렴 영역에서 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00003
)를 계산하는 가변 이득계수 계산부(260)를 포함한다. As shown in FIG. 2, a turbo decoder according to the present invention includes first and second component decoders 210 and 230 that perform iterative decoding on bits encoded by a turbo code according to a variable gain factor to be described later. And an interleaver 220 for matching the order of the bit strings between the first and second component decoders 210 and 230, and the information rearranged by the interleaver 220 in the same order as the original information bits. A deinterleaver 240 rearranging the data and an input value and an output value of the first and second component decoders 210 and 230 to generate new additional information to be used as an input value of the next component decoder. Variable gain coefficients for new additional information to be used as input values for the first and second adders A1 and A2 and the component decoder of the next stage.
Figure 112007010086714-PAT00002
The first and second multipliers (M1, M2) for multiplying (), an early stop determination unit (250) for checking the SDR value and variably limiting the number of repeated decodings according to the SDR value, and for each decoding according to the SDR value. Variable Gain Coefficient with Optimal Performance in Convergence Domain
Figure 112007010086714-PAT00003
It includes a variable gain coefficient calculation unit 260 for calculating ().

상기 제 1, 2 구성 복호기(210, 230)는 EMLMAP 알고리즘을 통해 부가 정보를 서로 교환하면서 반복 복호를 수행하여 대수우도비(log-likelihood ratio: LLR)

Figure 112007010086714-PAT00004
,
Figure 112007010086714-PAT00005
를 생성하여 출력하며, 이 때, 상기 각 구성 복호기(210, 230)의 입력에는 곱셈기(M1, M2)를 통해 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00006
)가 곱해져 반복 복호가 수행된다.The first and second component decoders 210 and 230 perform an iterative decoding while exchanging additional information with each other through an EMLMAP algorithm, thereby performing a log-likelihood ratio (LLR).
Figure 112007010086714-PAT00004
,
Figure 112007010086714-PAT00005
Generates and outputs a variable gain coefficient through the multipliers M1 and M2 to the inputs of the component decoders 210 and 230.
Figure 112007010086714-PAT00006
) Is multiplied to perform repeated decoding.

상기 조기 정지 판단부(250)에서는 제 1 구성 복호기(210)의 출력(

Figure 112007010086714-PAT00007
)과 제 2 구성 복호기(230)의 출력(
Figure 112007010086714-PAT00008
)의 부호변화의 개수, 즉, SDR값을 측정하여, 상기 SDR값이 '0'이면 반복 복호가 바로 중지되도록 제어하며, 반대로 상기 SDR값이 '0'이 아니면 반복 복호가 계속 수행되도록 제어한다.The early stop determination unit 250 outputs the first component decoder 210 (
Figure 112007010086714-PAT00007
) And the output of the second configuration decoder 230 (
Figure 112007010086714-PAT00008
The number of sign changes, i.e., the SDR value, is measured to control the repeated decoding to stop immediately if the SDR value is '0', and to control the repeated decoding to continue if the SDR value is not '0'. .

본 발명은 SDR을 이용하여 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00009
)를 적용하고 반복 복호 횟수를 제한함으로써, 저복잡도 터보 복호기의 성능 열화를 개선시킴과 동시에 평균 반복 복호 횟수를 줄여 전력소모량을 줄일 수 있는 것에 가장 큰 특징이 있는 바, 이하의 설명에서 본 발명에 따른 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00010
) 적용 방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.According to the present invention, a variable gain coefficient having an optimal performance for each decoding convergence region using SDR (
Figure 112007010086714-PAT00009
By applying the number of times and limiting the number of repeated decoding, the most characteristic is that it can improve the performance degradation of the low-complexity turbo decoder and at the same time reduce the power consumption by reducing the average number of repeated decoding, as described below in the present invention Variable gain coefficient
Figure 112007010086714-PAT00010
The application method is described in more detail as follows.

먼저, 터보 복호기의 반복복호의 수렴 동작을 분석하는 도구로 사용되는 EXIT(Extrinsic Information Transfer) 차트를 이용하여 0.6에서 0.9까지의 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00011
)에 따른 EMLMAP 알고리즘의 복호수렴 성능을 분석해보면, 도 3에 도시된 바와 같이 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 나타내는 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00012
)가 다른 것을 알 수 있다.First, gain coefficients of 0.6 to 0.9 are obtained using an EXIT (Extrinsic Information Transfer) chart, which is used as a tool for analyzing the convergence behavior of the iterative decoding of a turbo decoder.
Figure 112007010086714-PAT00011
Analyzing the decoding convergence performance of the EMLMAP algorithm according to), as shown in FIG.
Figure 112007010086714-PAT00012
You can see that is different.

여기에서, 상기 EXIT 차트는 터보 복호기에 입력되는 Priori LLR(LA)과 정보블 록(X)과의 상호정보(mutual information) IA = H(X;LA)와, 터보 복호기로부터 출력되는 extrinsic LLR(LE)과 상기 정보블록(X)과의 상호정보(mutual information) IE = H(X;LE)의 관계를 나타낸 그래프이며, 상기 EXIT 차트상에서 상위에 위치한 곡선이 우수한 복호수렴 성능을 가지는 터보 복호기임을 의미한다.Here, the EXIT chart outputs mutual information I A = H (X; L A ) between the Priori LLR (L A ) and the information block X inputted to the turbo decoder, and is output from the turbo decoder. A graph showing the relationship between mutual information I E = H (X; L E ) between an extrinsic LLR (L E ) and the information block (X), and having a superior curve convergence on the EXIT chart. It means a turbo decoder having a performance.

즉, 약 IA = 0 ~ 0.1 영역에서는 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00013
)가 0.6인 터보 복호기, IA = 0.1 ~ 0.3 영역에서는 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00014
)가 0.7인 터보 복호기, IA = 0.3 ~ 0.55 영역에서는 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00015
)가 0.8인 터보 복호기, IA = 0.55 ~ 1 영역에서는 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00016
)가 0.9인 터보 복호기가 가장 우수한 성능을 가지는 것을 알 수 있다. That is, about I A = Gain factor in the range 0 ~ 0.1
Figure 112007010086714-PAT00013
Turbo Decoder with)), I A = Gain factor in the range 0.1 to 0.3
Figure 112007010086714-PAT00014
Turbo Decoder with), I A = 0.3 ~ 0.55, gain coefficient (
Figure 112007010086714-PAT00015
Turbo Decoder with 0.8), I A = Gain factor in the range 0.55 to 1
Figure 112007010086714-PAT00016
It can be seen that the turbo decoder having a value of 0.9 has the best performance.

이와 같은 이득계수에 따른 EMLMAP 알고리즘의 복호 성능을 도식적으로 표현하면 도 4와 같다.4 shows a decoding performance of the EMLMAP algorithm according to the gain coefficient.

도 4에 도시된 바와 같이, 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00017
)가 각각 존재하며, 터보 복호기가 IA 값을 평가할 수 있다면
Figure 112007010086714-PAT00018
로 표현되는 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00019
)를 가변적으로 적용하여 EMLMAP 알고리즘의 성능 최적화를 이룰 수 있다. As shown in FIG. 4, a gain coefficient having an optimal performance for each decoding convergence region (
Figure 112007010086714-PAT00017
), And the turbo decoder is I A If you can evaluate the value
Figure 112007010086714-PAT00018
Gain factor expressed as
Figure 112007010086714-PAT00019
) Can be applied variably to achieve performance optimization of EMLMAP algorithm.

하지만, 실제적인 상황에서 터보 복호기가 입력되는 Priori LLR(LA)과 정보블록(X)과의 상호정보(mutual information) IA를 구하는 것은 불가능하기 때문에, 각 복 호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 이득계수를 가변적으로 적용하기 위해서는 IA가 아닌 다른 복호수렴 정도를 평가할 수 있는 정보가 필요하다.However, in practical situations, it is impossible to obtain mutual information I A between the Priori LLR (L A ) and the information block (X) to which the turbo decoder is input. In order to variably apply gain coefficients, information that can evaluate the degree of decoding convergence other than I A is needed.

이를 위해 본 발명의 조기 정지 판단부(250)에서는 SDR값을 측정하여 터보 복호기의 복호수렴 정도를 평가하는 한편, 가변 이득계수 계산부(260)에서는 상기 SDR값을 기반으로 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00020
)를 계산하는데, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.To this end, the early stop determination unit 250 of the present invention measures the SDR value to evaluate the decoding convergence degree of the turbo decoder, while the variable gain coefficient calculation unit 260 is optimal for each decoding convergence region based on the SDR value. Variable gain factor with
Figure 112007010086714-PAT00020
), Which is explained in more detail as follows.

우선, 컴퓨터 모의실험을 이용하여 이득계수값이 0.6, 0.7, 0.8, 0.9인 경우, 이에 대한 경계지점에 해당하는 SDR값의 부호화 블록의 크기(N)에 대한 평균비율을 구해보면, 각각 0.109, 0.0547, 0.0183의 값이 산출되며, 따라서, 각 복호수렴 영역마다 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(

Figure 112007010086714-PAT00021
)는 다음의 수학식 1과 같은 조건식에 의해 계산될 수 있으며, 이와 같은 계산은 가변 이득계수 계산부(260)에서 수행된다.First, if the gain coefficient values are 0.6, 0.7, 0.8, and 0.9 using computer simulations, the average ratios of the size (N) of the coding block of the SDR values corresponding to the boundary points are respectively 0.109, Values of 0.0547 and 0.0183 are calculated, and thus, a variable gain coefficient having optimal performance for each decoding convergence region (
Figure 112007010086714-PAT00021
) May be calculated by a conditional expression as shown in Equation 1 below, and the calculation is performed by the variable gain coefficient calculator 260.

Figure 112007010086714-PAT00022
Figure 112007010086714-PAT00022

상기 수학식 1에 있어서, N은 부호화 블록의 크기를 나타내고,

Figure 112007010086714-PAT00023
는 가변 이득계수를 나타내며, SDR은 부호변화의 개수를 나타낸다.In Equation 1, N represents the size of the coding block,
Figure 112007010086714-PAT00023
Denotes a variable gain coefficient and SDR denotes the number of code changes.

즉, 상기 조기 정지 판단부(250)를 통해 SDR값이 측정되면, 상기 가변 이득계 수 계산부(260)에서는 측정된 SDR값을 상기 수학식 1과 같이 표현되는 이득계수 가변 함수

Figure 112007010086714-PAT00024
에 적용하여 해당 영역에서 최적의 성능을 갖는 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00025
)를 구하며, 그 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00026
)를 상기 각 구성 복호기(210, 230)의 입력에 곱하여 반복 복호를 수행함으로써, 이에 따라 반복 복호 방식에서 복호 시간을 단축하고 복호에 따른 전력 소모를 최소화하여 저복잡도의 특성을 갖는 EMLMAP 알고리즘의 성능을 최적화할 수 있게 된다.That is, when the SDR value is measured through the early stop determination unit 250, the variable gain coefficient calculation unit 260 converts the measured SDR value as expressed by Equation 1 above.
Figure 112007010086714-PAT00024
Variable gain coefficient with optimal performance
Figure 112007010086714-PAT00025
) And its variable gain factor (
Figure 112007010086714-PAT00026
) Is repeated by multiplying the inputs of the respective decoders 210 and 230 to perform repeated decoding, thereby reducing the decoding time and minimizing power consumption according to the decoding in the iterative decoding scheme. Can be optimized.

(전산모사)(Computer simulation)

컴퓨터 모의실험을 이용하여 본 발명의 터보 복호기와 종래의 터보 복호기의 효율성을 비교분석한 결과가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.The results of comparing and analyzing the efficiency of the turbo decoder of the present invention and the conventional turbo decoder using computer simulations are shown in FIGS. 5 and 6.

컴퓨터 모의실험시, WCDMA 시스템에 각 터보 복호기를 적용하고, BER 성능 및 평균 반복복호를 분석하여 각 터보 복호기의 저전력화 효율을 평가하였으며, 모든 컴퓨터 모의실험환경은 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조방식을 사용하고, 터보 복호기의 최대 반복복호 횟수는 8번으로 설정하였다.In computer simulation, each turbo decoder was applied to WCDMA system, and BER performance and average iterative decoding were analyzed to evaluate the low power efficiency of each turbo decoder. Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation was used, and the maximum number of iterations of the turbo decoder was set to eight.

도 5에 도시된 바와 같이, N=5114, R=1/3인 경우, 본 발명의 터보 복호기와 종래의 터보 복호기의 BER 성능을 곡선을 비교하면, 본 발명의 터보 복호기는 SDR을 이용한 조기 정지 알고리즘과 가변 이득계수를 이용한 개선된 EMLMAP 알고리즘이 동시에 적용되어 마름모 곡선과 같은 BER 성능을 나타내고, 이에 비하여 고정된 이득계수를 이용하는 EMLMAP 알고리즘이 적용되는 종래의 터보 복호기는 삼각형 곡선과 같은 BER 성능을 나타내며, 본 발명의 터보 복호기의 BER 성능이 좀 더 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, when N = 5114 and R = 1/3, comparing the curves of the BER performance of the turbo decoder of the present invention and the conventional turbo decoder, the turbo decoder of the present invention is an early stop using SDR. Algorithm and improved EMLMAP algorithm using variable gain coefficient are simultaneously applied to show BER performance like rhombus curve, whereas conventional turbo decoder using EMLMAP algorithm using fixed gain coefficient shows BER performance like triangle curve. It can be seen that the BER performance of the turbo decoder of the present invention shows better performance.

즉, 본 발명의 터보 복호기는 종래의 터보 복호기에 비하여 기존 EMLMAP 알고리즘의 단점이라고 할 수 있는 부호화 블록의 크기(N)가 큰 경우에 대한 성능 열화가 개선된 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the turbo decoder of the present invention has improved performance deterioration when the size (N) of the coding block, which is a disadvantage of the existing EMLMAP algorithm, is improved compared to the conventional turbo decoder.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 평균 반복 복호 횟수의 경우, 본 발명의 터보 복호기의 평균 반복 복호 횟수(마름모 곡선)는 종래의 터보 복호기의 평균 반복 횟수(삼각형 곡선)보다 약 0.3회 정도 적은 평균 반복 복호 횟수를 보이는 것을 알 수 있다. 이는 종래의 터보 복호기의 평균 반복 복호 횟수의 하향 한계치라고 할 수 있는 GENIE 모드에서의 평균 반복복호 횟수와 비슷한 결과이다. In addition, as shown in Figure 6, in the case of the average number of iteration decoding, the average number of iteration decoding (diamond curve) of the turbo decoder of the present invention is about 0.3 times less than the average number of iterations (triangle curve) of the conventional turbo decoder It can be seen that the number of repeated decoding is shown. This results in a similar result to the average number of iterations in the GENIE mode, which is a downward limit of the average number of iterations of a conventional turbo decoder.

즉, 본 발명의 터보 복호기는 종래의 터보 복호기에 비해 약 0.3회 정도 적은 평균 반복 복호 횟수만으로도 종래의 터보 복호기와 동일한 성능을 나타내며, 이에 따라 종래의 터보 복호기보다 0.3회 정도 반복 복호를 덜 수행함으로써 전력소모량이 그만큼 감소된 효과를 얻을 수 있다.That is, the turbo decoder of the present invention exhibits the same performance as the conventional turbo decoder with only an average number of repeated decoding times about 0.3 times less than that of the conventional turbo decoder. The power consumption can be reduced by that much.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있 으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. You will understand. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, SDR값을 이용하여 터보 복호기의 복호수렴 정도를 평가하고 그에 따라 최적의 가변 이득계수를 적용함으로써, 종래의 고정된 이득계수를 적용하는 터보 복호기에 비하여 EMLMAP 알고리즘의 성능을 최적화시킬 수 있으며, 이에 따라 종래의 EMLMAP 알고리즘의 단점이라고 할 수 있는 부호화 블록의 크기가 큰 경우에 대한 성능 열화를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the EMLMAP algorithm is evaluated in comparison with a turbo decoder that applies a fixed gain coefficient by evaluating the degree of decoding convergence of the turbo decoder using an SDR value and applying an optimal variable gain coefficient accordingly. It is possible to optimize the performance of, thereby improving the performance degradation for the case where the size of the coding block, which is a disadvantage of the conventional EMLMAP algorithm is large.

또한, 본 발명에 따르면, 터보 복호기의 평균 반복 복호횟수를 감소시킬 수 있으므로, 이에 따라 터보 복호기의 전력소모량도 감소시킬 수 있는 효과가 있다. Further, according to the present invention, since the average number of repeated decoding of the turbo decoder can be reduced, the power consumption of the turbo decoder can be reduced accordingly.

Claims (7)

가변 이득계수에 따라 터보 코드에 의해 부호화된 비트들에 대한 반복 복호를 수행하는 제1,2 구성 복호기;First and second component decoders for performing iterative decoding on bits encoded by a turbo code according to a variable gain coefficient; SDR(Sign Difference Ratio)값을 체크하여 상기 SDR값에 따라 반복 복호 횟수를 가변적으로 제한하는 조기 정지 판단부; 및An early stop determination unit which checks a signal difference ratio (SDR) value and variably limits the number of iteration decoding according to the SDR value; And 상기 SDR값에 따라 각 복호수렴 영역에서의 가변 이득계수를 계산하는 가변 이득계수 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.And a variable gain coefficient calculation unit for calculating a variable gain coefficient in each decoding convergence region according to the SDR value. 제 1항에 있어서, 상기 제1,2 구성 복호기는,The method of claim 1, wherein the first and second component decoders, EMLMAP(Enhanced Max-Log-MAP) 알고리즘을 통해 부가 정보를 서로 교환하면서 반복 복호를 수행하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.A low complexity and low power turbo decoder using a variable gain coefficient, characterized in that iterative decoding is performed while exchanging additional information with each other through an EMLMAP (Enhanced Max-Log-MAP) algorithm. 제 1항에 있어서, 상기 조기 정지 판단부는,The method of claim 1, wherein the early stop determination unit, 상기 제1,2 구성 복호기의 출력으로부터 SDR값을 측정하여 상기 SDR값이 '0'이면 반복 복호가 중지되도록 하고, 상기 SDR값이 '0'이 아니면 반복 복호가 계속 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.Measuring the SDR value from the outputs of the first and second component decoders so that repetitive decoding is stopped when the SDR value is '0' and repeating decoding is continued when the SDR value is not '0' Low Complexity and Low Power Turbo Decoder Using Variable Gain Coefficient. 제 1항에 있어서, 상기 가변 이득계수(
Figure 112007010086714-PAT00027
)는,
The method of claim 1, wherein the variable gain coefficient (
Figure 112007010086714-PAT00027
),
Figure 112007010086714-PAT00028
Figure 112007010086714-PAT00028
(여기에서, N은 부호화 블록의 크기를 나타내고,
Figure 112007010086714-PAT00029
는 가변 이득계수를 나타내며, SDR은 부호변화의 개수를 나타냄)
Where N represents the size of the coding block,
Figure 112007010086714-PAT00029
Denotes the variable gain coefficient, and SDR denotes the number of code changes)
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.Low complexity and low power turbo decoder using a variable gain coefficient, characterized in that calculated by.
제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1,2 구성 복호기 사이에 비트열의 순서를 일치시키기 위한 인터리버(interleaver)와, 상기 인터리버에 의해 재배열된 정보를 원래의 정보 비트와 같은 순서로 재배열하는 디인터리버(deinterleaver)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.An interleaver for matching the order of the bit strings between the first and second component decoders, and a deinterleaver for rearranging the information rearranged by the interleaver in the same order as the original information bits. Low complexity and low power turbo decoder using a variable gain coefficient, characterized in that. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제1,2 구성 복호기의 입력값과 출력값을 더하여 새로운 부가 정보를 생성하는 제1, 2 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복 잡도 및 저전력 터보 복호기.And a first and second adders for generating new additional information by adding input values and output values of the first and second component decoders. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 새로운 부가 정보에 상기 가변 이득계수를 곱하기 위한 제1, 2 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 이득계수를 이용한 저복잡도 및 저전력 터보 복호기.And a first and second multipliers for multiplying the new additional information by the variable gain coefficient.
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