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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電子工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/35488
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor闕志達
dc.contributor.authorJing-Siang Jhuangen
dc.contributor.author莊景翔zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-13T06:55:04Z-
dc.date.available2005-07-30
dc.date.copyright2005-07-30
dc.date.issued2005
dc.date.submitted2005-07-27
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/35488-
dc.description.abstract在論文中,我們提出適用不規則低密度奇偶檢查碼(LDPC),之可重配置解碼器晶片之硬體架構與實現方式。最常見的LDPC演算法,共有對數域與機率域兩種。而經由系統模擬,我們確定兩種LDPC演算法均可以比迴旋碼中的Viterbi解碼演算法有更佳的效能,而為了降低所需耗費的硬體,我們決定採用對數域演算法,作為硬體實現的目標。為了設計一個可重配置解碼器,有別於一般以繞線為導向的專用解碼器架構,我們採用部分平行化、分散式計算方式,以符合我們的可重配置與一般化的設計目標。此外,為了增加可重配置解碼器的硬體使用效率與吞吐量,我們會先對LDPC中的奇偶檢查矩陣做重排列。若是沒有我們所提出的重排列演算法與執行結果,在現今支援LDPC碼的兩大標準中(IEEE 802.16d與802.11n),我們的解碼器至少會增加250%以上的硬體消耗,同時吞吐量也會降低一半以上。本晶片的設計流程為半客戶式設計方式:我們使用Verilog XL與HSPICE兩種模擬軟體,分別對數位部分與記憶體部分的電路做模擬驗證。最後我們介紹整個系統的Verilog模擬結果,證實我們的系統的功能是正確無誤的,同時解碼器可以在200MHz時脈速度下,達到30Mbps以上的硬體吞吐量,並且同時支援IEEE 802.16d與802.11n標準中的奇偶檢查矩陣規格。zh_TW
dc.description.abstractIn this work, we propose an architecture and implementation method of a reconfigurable decoder IC for Irregular LDPC Codes. The two most popular LDPC decoding algorithms are at probability domain and log domain. According to our system simulation, we are convinced that the LDPC code can outperform convolutional codes / Viterbi decoding algorithm. In view of saving hardware cost, we adopt log domain LDPC decoding algorithm as our target of hardware implementation.
Due to the realization of a reconfigurable decoder, different from routing-oriented dedicated decoder architecture, we adopt partially parallel and distributed computing hardware to achieve our reconfigurable and generic design concept. On the other hand, in order to increase the hardware efficiency and its throughput, we propose a permutation algorithm applied to parity-check matrix of LDPC code. Without permutation, our generic decoder will need additional 250% hardware cost, and its throughput will decrease by 50% when applied to the two IEEE communication standards, including 802.16d and 802.11n, which both support LDPC codes.
The design flow of our chip is semi-custom. That is, we use two different kinds of CAD tools, including Verilog XL and HSPICE, to do simulation / verification on digital and memory circuit respectively. We do complete Verilog system simulation to prove our architecture and circuits are correct and functional-work. In this work, our decoder can achieve 30Mbps date rate operated at clock rate of 200MHz. At the same time, it can support the LDPC parity-check matrix defined in the IEEE 802.16d and 802.11n standards.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-13T06:55:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-94-R92943012-1.pdf: 5190766 bytes, checksum: 3bd698026f6da93988da65e74efcf7d4 (MD5)
Previous issue date: 2005
en
dc.description.tableofcontents目錄: i
圖示列表: v
表格列表: xi
第一章 緒論 1
I.1 研究動機 1
I.2 錯誤更正碼概述 2
I.3 低密度奇偶檢查碼(Low-Density Parity Check, LDPC)概述 4
I.4 論文組織介紹 6
第二章 低密度奇偶檢查碼演算法 7
II.1 區塊碼(Block Code)基本概念 7
II.2 低密度奇偶檢查碼之編碼動作 8
II.2.1 編碼步驟[1.1] 9
II.2.2 編碼器硬體架構 10
II.3 低密度奇偶檢查碼之解碼動作 12
II.3.1 機率域(Probability Domain)解碼演算法[1.1] 14
II.3.2 對數域(Log Domain)解碼演算法[2.1] 15
II.3.3 先前機率與先前對數可能性比值計算方式 18
II.4 演算法效能模擬結果與比較 20
II.4.1 通道模型 20
II.4.2 LDPC模擬環境介紹 21
II.4.3 迴旋碼模擬環境介紹 22
II.4.4 模擬結果與比較 24
第三章 解碼器之架構設計 27
III.1 奇偶檢查矩陣(Parity-Check Matrix)的分類 27
III.2 解碼器之架構介紹 28
III.2.1 奇偶檢查矩陣與副區塊對應方式 29
III.2.2 副區塊處理器(Sub-Block Processor) 31
III.2.3 列處理器(Row Processor) 35
III.2.4 行處理器(Column Processor) 36
III.2.5 對數可能性比值儲存電路(L.L.R. Storage) 38
III.2.6 查表電路(Look-up Table) 39
III.2.7 解碼器運作方式 40
III.3 奇偶檢查矩陣列與行之重排列 46
III.3.1 動機與目標 46
III.3.2 演算法介紹(1)-Simulated Annealing 48
III.3.3 演算法介紹(2)-Permutation 50
III.3.4 模擬結果與比較 55
III.3.5 支援的奇偶檢查矩陣之規格 58
第四章 解碼器之電路設計 59
IV.1 設計流程簡介 59
IV.2 定點數模擬(Fixed-Point Simulation) 61
IV.3 記憶體電路基本組成單元 63
IV.3.1 靜態隨機存取記憶體單元(SRAM Cell) 64
IV.3.2 內容可定址記憶體單元(CAM Cell) 65
IV.4 副區塊處理器 67
IV.4.1 算數邏輯單元(ALU) 67
IV.4.2 記憶體區塊(Memory Block) 68
IV.4.3 整合之模擬結果 79
IV.5 列處理器與行處理器 81
IV.5.1 單組靜態隨機存取記憶體(Single-Bank SRAM)與控制邏輯 83
IV.5.2 閘狀(Gated)輸出多工器與輸入解多工器 86
IV.5.3 中央控制邏輯(Central Control Logic) 90
IV.5.4 模擬結果 92
IV.6 對數可能性比值儲存電路(L.L.R. Storage) 94
IV.6.1 單組靜態隨機存取記憶體(Single-Bank SRAM) 95
IV.6.2 閘狀(Gated)輸出多工器與輸入解多工器 96
IV.6.3 中央控制邏輯(Central Control Logic) 96
IV.6.4 與行處理器整合後之模擬結果 97
IV.7 查表電路 100
IV.7.1 LUT_R查表電路 100
IV.7.2 LUT_C查表電路 101
IV.8 頂層中央控制邏輯 102
IV.9 解碼器測試平台之Verilog模擬結果 103
IV.10 解碼器全系統Verilog模擬結果與規格 108
第五章 結論與展望 111
參考資料 113
dc.language.isozh-TW
dc.subject可重配置解碼器zh_TW
dc.subject低密度奇偶檢查碼zh_TW
dc.subjectLDPCen
dc.subjectdecoderen
dc.subjectreconfigurableen
dc.title適用於不規則低密度奇偶檢查碼之可重配置解碼器晶片之研究zh_TW
dc.titleA Reconfigurable Decoder IC for Irregular LDPC Codesen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear93-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee趙啟超,黃元豪,馬席彬
dc.subject.keyword低密度奇偶檢查碼,可重配置解碼器,zh_TW
dc.subject.keywordLDPC,reconfigurable,decoder,en
dc.relation.page114
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2005-07-28
dc.contributor.author-college電機資訊學院zh_TW
dc.contributor.author-dept電子工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:電子工程學研究所

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