The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Design of an Area-Efficient Architecture for Block-wise MAP Turbo Decoder

면적 효율적인 구조의 블록 MAP 터보 복호기 설계

  • 강문준 (서강대학교 전자공학과 CAD & Computer Systems 연구실) ;
  • 김식 (서강대학교 전자공학과 CAD & Computer Systems 연구실) ;
  • 황선영 (서강대학교 전자공학과 CAD & Computer Systems 연구실)
  • Published : 2002.08.01
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Abstract

Block-wise MAP (Maximum A posteriori) decoding algorithm for turbo-codes requires less memory than Log-MAP decoding algorithm. The ER (Bit Error Rate) performance of previous block-wise MAP decoding algorithm depend on the block length and training length. To maximize hardware utilization and perform successive decoding, the block length is set to be equal to the training length in previous MAP decoding algorithms. Simulation result on the BER performance shows that the EBR performance can be maintained with shorter blocks when training length is sufficient. This paper proposes an architecture for area efficient block-wise MAP decoder. The proposed architecture employs the decoding schema for reducing memory by using the training length, which in N times larger than block length. To efficiently handle the proposed schema, a pipelined architecture is proposed. Simulation results show that memory usage can be reduced by 30%~45% in the proposed architecture without degrading the BER performance.

터보 부호의 복호에 사용되는 블록 MAP (Maximum A Posteriori) 복호 알고리듬은 Log-MAP 복호 알고리듬으로부터 메모리 사용량을 감소시킨 알고리듬이다. 기존 블록 MAP 복호기의 BER (Bit Error Rate) 성능은 블록 크기와 트레이닝 크기에 의해 결정되며, 하드웨어의 활용도를 최대로 하고 연속적인 복호를 위해 트레이닝 크기와 같은 블록 크기를 사용한다. 블록 크기와 트레이닝 크기가 복호기의 BER 성능에 미치는 영향을 실험한 결과, 트레이닝 크기가 충분하면 블록 크기가 작아도 BER 성능이 유지됨을 보인다. 본 논문에서는 면적 효율적인 블록 MAP 복호기의 구조를 제안한다. 제안된 복호 방식은 블록 크기의 정수 배인 트레이닝 크기를 사용함으로써 메모리 사용량을 감소시키는 복호 순서를 사용한다. 제안된 복호 순서를 효과적으로 수행하기 위해 파이프라인 구조를 제안하였다. 실험 결과 제안된 복호 방식은 BER 성능을 유지하면서 메모리 사용량이 30~45% 감소하는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. C. Shannon, 'A Mathematical Theory of Information,' Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp. 379-423, July 1948
  2. C. Berrou, A. Glavieux, and P. Thitimajshima, 'Near Shannon Limit Error-correcting Coding and Decoding: Turbo-Codes(1),' in Proc. ICC'93, Geneva, Switzerland, pp. 1064-1070, May 1993
  3. 이문호, '비동기식 IMT-2000의 채널 부호화,' 한국통신학회 학회지, 제 14권, 9호, pp. 170-187, 1996년 9월
  4. P. Jason and H. Lajos, 'Comparative Study of Turbo Decoding Techniques: An Overview,' IEEE Trans. on Vehicular Technology, Vol. 49, No. 6, pp. 2208-2238, Nov. 2000 https://doi.org/10.1109/25.901892
  5. S. Barbulescu and S. Piebiobon, 'Turbo Codes: A Tutorial on a New Class of Powerful Error Correcting Coding Schemes, Part 2: Decoder Design and Performance,' IEEE Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 19, No. 3, pp. 143-152, Sept. 1999
  6. A. Viterbi, 'An Intuitive Justification and a Simplified Implementation of the MAP Decoder for Convolutional Codes,' IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 16, No. 2, pp. 260-264, Feb. 1998 https://doi.org/10.1109/49.661114
  7. G. Park, S. Yoon, I. Jin, and C. Kang, 'A Block-wise MAP Decoder Using a Probability Ratio for Branch Metric' in Proc. of VTC' 99, Amsterdam, Netherlands, pp. 1610-1614, Sept. 1999
  8. S. Donilar and D. Divsalar, 'Weight Distribu-tions for Turbo Codes Using Random and Non-random Interleaving,' JPL TDA Progress Report 42-122, pp. 56-65, 1995
  9. L. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv, 'Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate,' in Proc. IEEE Int. Symp. Inform. Theory, Asilomar, CA, pp. 90, May 1972
  10. P. Robertson, E. Villebnm and P. Hoeher, 'A Comparison of Optimal and Sub-optimal MAP Decoding Algorithms Operating in the LogDomain,' in Proc. ICC' 95, pp. 1009-1013,Seattle, June 1995
  11. Z. Wang, H. Suzuki, andK. K. Parhi, 'VLSIImplementation Issues of Turbo Decoder Designfor Wireless Applications,' in Proc. IEEE Workshop on Signal Processing Systems, Taipei,Taiwan, pp. 503-512, Oct. 1999