고속 블록 터보 코드 복호 알고리즘 및 하드웨어 구조 설계 = A High Speed Block Turbo Code Decoding Algorithm and Hardware Architecture Design

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 고속 블록 터보 코드 복호 알고리즘을 제안하고 이를 하드웨어로 검증하였다. 멀티미디어 무선 데이터 통신시스템은 높은 에러 정정 능력을 가진 채널 부호 방식을 요구한다. 블록 터보 코드는 블록 코드의 특성으로 인하여 다양한 코드율과 패킷 사이즈를 지원할 수 있으며, 터보 코드의 연판정 반복 기법으로 높은 성능을 보인다 하지만, 반복 기법과 외부정보 연산의 복잡한 구조로 때문에 복호 시간이 긴 단점을 갖고 있다. 이러한 긴 복호 시간의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 복호 알고리즘은 외부정보 연산단계에서 이를 해결하였다. 외부정보 연산을 할 때 채널 정보를 이용하여 채널 정보 상태에 대한 임계치를 정한 후, 채널 정보가 좋은 비트에 대해서 외부 정보 연산 과정을 생략하는 대신 높은 신뢰도의 값을 할당함으로써 외부정보 연산이 감소되는 고속 복호기를 구현하였다. 채널 상태를 나타내는 임계치를 복호기의 입력인 신뢰도(Log Likelihood Ratio, LLR)가 가우시안 분포를 이루게 된다는 점에 착안하여 평균과 표준편차의 선형 조합으로써 결정하였다. 제안된 알고리즘을 Verilog-HDL을 이용하여 설계한 결과 기존 블록 터보 코드 복호 알고리즘에 비하여 약 30%의 외부정보 연산량과 복호시간이 감소되었고, 약 20K logic gate와 32Kbit의 메모리를 포함하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we propose a high speed block turbo code decoding algorithm and an efficient hardware architecture. The multimedia wireless data communication systems need channel codes which have the high-performance error correcting capabilities. Block turbo codes support variable code rates and packet sizes, and show a high performance due to a soft decision iteration decoding of turbo codes. However, block turbo codes have a long decoding time because of the iteration decoding and a complicated extrinsic information operation. The proposed algorithm using the threshold that represents a channel information reduces the long decoding time. After the threshold is decided by a simulation result, the proposed algorithm eliminates the calculation for the bits which have a good channel information and assigns a high reliability value to the bits. The threshold is decided by the absolute mean and the standard deviation of a LLR(Log Likelihood Ratio) in consideration that the LLR distribution is a gaussian one. Also, the proposed algorithm assigns '1', the highest reliable value, to those bits. The hardware design result using verilog HDL reduces a decoding time about 30% in comparison with conventional algorithm, and includes about 20K logic gate and 32Kbit memory sizes.