• Title/Summary/Keyword: turbo decoder

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An Efficient Decoding Method for High Throughput in Underwater Communication (수중통신에서 고 전송률을 위한 효율적인 복호 방법)

  • Baek, Chang-Uk;Jung, Ji-Won;Chun, Seung-Yong;Kim, Woo-Sik
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.34 no.4
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    • pp.295-302
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    • 2015
  • Acoustic channels are characterized by long multipath spreads that cause inter-symbol interference. The way in which this fact influences the design of the receiver structure is considered. To satisfy performance and throughput, we presented consecutive iterative BCJR (Bahl, Cocke, Jelinek, Raviv) equalization to improve the performance and throughput. To achieve low error performance, we resort to powerful BCJR equalization algorithms that iteratively update probabilistic information between inner decoder and outer decoder. Also, to achieve high throughput, we divide long packet into consecutive small packets, and the estimate channel information of previous packets are compensated to next packets. Based on experimental channel response, we confirmed that the performance is improved for long length packet size.

Implementation of Stopping Criterion Algorithm using Variance Values of LLR in Turbo Code (터보부호에서 LLR 분산값을 이용한 반복중단 알고리즘 구현)

  • Jeong Dae-Ho;Kim Hwan-Yong
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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    • v.43 no.9 s.351
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    • pp.149-157
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    • 2006
  • Turbo code, a kind of error correction coding technique, has been used in the field of digital mobile communication system. As the number of iterations increases, it can achieves remarkable BER performance over AWGN channel environment. However, if the number of iterations is increased in the several channel environments, any further iteration results in very little improvement, and requires much delay and computation in proportion to the number of iterations. To solve this problems, it is necessary to device an efficient criterion to stop the iteration process and prevent unnecessary delay and computation. In this paper, it proposes an efficient and simple criterion for stopping the iteration process in turbo decoding. By using variance values of LLR in turbo decoder, the proposed algerian can largely reduce the average number of iterations without BER performance degradation in all SNR regions. As a result of simulation, the average number of iterations in the upper SNR region is reduced by about $34.66%{\sim}41.33%$ compared to method using variance values of extrinsic information. the average number of iterations in the lower SNR region is reduced by about $13.93%{\sim}14.45%$ compared to CE algorithm and about $13.23%{\sim}14.26%$ compared to SDR algorithm.

Implementation of Stopping Criterion Algorithm using Sign Change Ratio for Extrinsic Information Values in Turbo Code (터보부호에서 외부정보에 대한 부호변화율을 이용한 반복중단 알고리즘 구현)

  • Jeong Dae-Ho;Shim Byong-Sup;Kim Hwan-Yong
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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    • v.43 no.7 s.349
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    • pp.143-149
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    • 2006
  • Turbo code, a kind of error correction coding technique, has been used in the field of digital mobile communication system. As the number of iterations increases, it can achieves remarkable BER performance over AWGN channel environment. However, if the number of iterations is increased in the several channel environments, any further iteration results in very little improvement, and requires much delay and computation in proportion to the number of iterations. To solve this problems, it is necessary to device an efficient criterion to stop the iteration process and prevent unnecessary delay and computation. In this paper, it proposes an efficient and simple criterion for stopping the iteration process in turbo decoding. By using sign changed ratio of extrinsic information values in turbo decoder, the proposed algorithm can largely reduce the average number of iterations without BER performance degradation. As a result of simulations, the average number of iterations is reduced by about $12.48%{\sim}22.22%$ compared to CE algorithm and about $20.43%{\sim}54.02%$ compared to SDR algorithm.

VLSI implementation of a SOVA decoder for 3GPP complied turbo code using FPGA (3GPP 규격의 터보코드 복호를 위한 SOVA 복호기의 하드웨어 구현)

  • 김주민;고태환;정덕진
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.26 no.8A
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    • pp.1441-1449
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    • 2001
  • 차세대 멀티미디어 이동통신인 IMT-2000의 규격에서는 3GPP와 3GPP2에서 모두 터보 코드를 채널 코덱으로 채택하고 있다. 그 중 3GPP 에서는 용도에 따라 길쌈부호와, 제한길이 4인 1/3 터보코드를 선택적으로 사용하도록 정의되어 있다. 터보코드는 복호기의 출력으로 경판정 복호 비트에 대한 신뢰도 값을 동시에 생성하여, 이를 이용한 반복복호로 우수한 BER 특성을 얻을 수 있어야 한다. 본 논문에서는 먼저 3GPP 규격의 터보 복호기에 적용할 수 있는 내부 복호기로서 SOVA 복호기를 설계하였다. 또한 터보 복호기에서의 연판정 출력값의 중요성을 감안하여, 누적메트릭 정규화에 있어서 신뢰도 값에 영향을 주지않는 구조를 제안하여 적용하였다. 본 연구에서는 효율적인 구조의 3GPP SOVA 복호기를 설계하기 위하여 C++를 이용하여 알고리즘에 대한 성능을 검증하였으며, 이를 기반으로 VHDL을 이용하여 복호기를 설계하였다. 마지막으로 Altera사의 EPF10K100GC503 FPGA를 이용하여 복호기를 하드웨어로 구현하였다.

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Performance of M-ary QAM demapper with Max-Log-MAP (Max-Log-MAP 방식을 이용한 M-ary QAM Demapper의 성능)

  • Lee Sang-Keun;Lee Yun-Hyun
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.10 no.1
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    • pp.36-41
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    • 2006
  • In this paper, we present the performance of iterative decoding with a Turbo decoder and a M-ary QAM(Quadrature Amplitude Modulation) demapper. The demappers are designed with Max-Log-MAP algorithm and it's approximated one. In addition, we provide implementing block for the approximated algorithm. From the results of computer simulations, the approximated algorithm of the Max-Log-MAP has little bit worse than the Max-Log-MAP but suggests low complexity for practical implementation.

A Two-Step Soft Output Viterbi Algorithm with Algebraic Structure (대수적 구조를 가진 2단 연판정 출력 비터비 알고리듬)

  • 김우태;배상재;주언경
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.26 no.12A
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    • pp.1983-1989
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    • 2001
  • A new two-step soft output Viterbi algorithm (SOVA) for turbo decoder is proposed and analyzed in 7his paper. Due to the algebraic structure of the proposed algorithm, slate and branch metrics can be obtained wish parallel processing using matrix arithmetic. As a result, the number of multiplications to calculate state metrics of each stage and total memory size can be decreased tremendously. Therefore, it can be expected that the proposed algebraic two-step SOVA is suitable for applications in which low computational complexity and memory size are essential.

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Design of Low-Density Parity-Check Codes for Multi-Input Multi-Output Systems (Multi-Input Multi-Output System을 위한 Low-Density Parity-Check codes 설계)

  • Shin, Jeong-Hwan;Heo, Jun
    • Proceedings of the IEEK Conference
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    • 2008.06a
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    • pp.161-162
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    • 2008
  • In this paper we design an irregular low-density parity-check (LDPC) code for a multi-input multi-output (MIMO) system. The considered MIMO system is minimum mean square error soft-interference cancellation (MMSE-SIC) detector. The MMSE-SIC detector and the LDPC decoder exchange soft information and consist a turbo iterative detection and decoding receiver. Extrinsic information transfer (EXIT) charts are used to obtain the edge degree distribution of the irregular LDPC code which is optimized for the input-output transfer chart of the MMSE-SIC detector. It is shown that the performance of the designed LDPC code is much better than that of conventional LDPC code optimized for the AWGN channel.

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A Study on Iterative Turbo Decoding Using Three Cascade MAP Decoder (3개의 직렬 MAP 복호기를 이용한 반복 터보 복호화에 관한 연구)

  • Kim Dong-Won;Kang Chul-Ho
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • spring
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    • pp.343-346
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    • 1999
  • 터보부호는 일반적으로 인터리버의 크기가 클수록 성능이 우수한 것으로 알려져 있는데 이동통신 시스템 등에서 음성 신호를 전송하는 경우 프레임의 크기 즉, 인터리버의 크기가 너무 작아서 성능의 저하가 생기게 되는 것은 당연한 원리이다. 본 논문에서는 터보부호의 복호시 3개의 직렬 MAP복호기를 제안하여 기존의 방식보다 메모리 수는 감소시키면서 음성의 기준인 S/N 2.0[dB]에서 BER $10^{-3}$의 성능을 제안한 알고리즘을 통해 살펴본다. 모의실험결과, 부호율 1/3 , 반복복호의 수 5, 생성부흐 다항식 G=(7, 5)일 때 IS-95[9]에서 사용되고 있는 프레임과 같은 크기의 인터리버인 프레임 24인 경우 $10^{-2}$, 프레임 192인 경우 $10^{-3}$ 정도 값을 얻었다.

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An efficient method for Turbo Decoder design using Block Combining (블록 통합을 사용한 효율적 터보 디코더 설계)

  • 서종현;윤상훈;정정화
    • Proceedings of the IEEK Conference
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    • 2003.07a
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    • pp.537-540
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    • 2003
  • 본 논문에서는 터보 디코더에 사용되는 MAP 알고리즘의 저전력 구조를 제안한다. 터보 디코더 알고리즘 중 하나인 MAP 알고리즘은 많은 메모리 사이즈와 복잡한 연산량을 가진다. 본 논문에서는 메모리 사이즈를 줄이기 위하여 두 번의 상태 천이(branch metric) 과정을 하나로 통합 계산하는 방식을 제안하였다. 제안된 방식으로 구한 상태 천이 값을 이용해서 FSM(Forward State Metric)값을 구하면 BM(branch metric)값이 다음 상태의 FSM에 포함되어지므로 APP(A Posteriori Probability)를 계산할 때 BM부분이 빠져 LLR(Log Likelihood Ratio)의 연산량을 줄일 수 있다. 실험결과 기존의 MAP 알고리즘과 동일 성능을 가지면서 MAP 알고리즘을 개선한 Pietrobon 알고리즘을 log-MAP 알고리즘에 적용하여 LLR 연산량을 비교했을 때 덧셈 연산을 반으로 줄일 수 있음을 확인하였다.

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Design of an Efficient Turbo Decoder by Initial Threshold Setting (초기 임계값 설정에 의한 효율적인 터보 복호기 설계)

  • 김동한;황선영
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.26 no.5B
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    • pp.582-591
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    • 2001
  • 터보 부호는 반복적인 복호 알고리즘을 사용함으로써 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 채널 환경에서 Shannon 한계에 가까운 성능을 보이는 오류정정 방식으로 제안되었으나, 반복 연산량에 따른 복호 지연과 인터리버에 따른 지연에 의해 실시간 처리의 어려움이라는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 터보 부호의 성능을 저하시키지 않는 범위에서 적절한 초기 임계값 설정에 따라 불필요한 반복 복호 횟수를 줄일 수 있는 터보 복호기 구조를 제안한다. 적절한 초기 임계값 설정은 LLR(Log-Likelihood Ratio)값의 평균값과 분산, 복호기의 출력에 대한 BER에 근거하여 여러 번의 모의 실험을 통해서 최적의 값으로 결정된다. 제안한 방식은 초기 임계값을 적절히 선택하면 손실이 없는 범위 내에서 반복횟수를 감소시킴으로써 기존의 정해진 반복횟수로 인한 큰 복호 지연을 미연에 방지하고, 이에 따른 계산량 감소는 저전력의 효과도 가져온다. 성능 평가를 위해 BER = $10^{-6}$이내이고, 전송속도가 32kbps 이상인 IMT2000의 고속 데이터 전송 환경에서 모의 실험을 하였다. 실험 결과로 기존의 정해진 반복횟수를 갖는 터보 복호기에 비해 SNR 변동(0~3dB)에서 평균적으로 55~90% 정도의 감소된 반복횟수를 검증하였다.

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