Recently, turbo codes have been proposed for wireless communications, such as the universal mobile telecommunication system (UMTS), for the third generation of mobile communications. The design of low-cost and low-power turbo decoder is very important in wireless communication systems. In this thesis, supplementary stopping criteria and a log-MAP decoder with reduced memory accesses are proposed for solutions. Supplementary stopping criteria are attached to existing efficient stopping criteria for lower iteration number, improving BER performance and low complexity of implementation. Proposed log-MAP decoder uses reversed calculation of backward metrics instead of memory access using efficient approximation scheme. At practical SNR, around 90% memory accesses are replaced by computation. As a result, power bottleneck is in charge of logic circuits. Experimental results show proposed algorithm can reduce power of a log-MAP decoder by 28.9% with a slightly increased logic gates.
1993년 Berrou등에 의해 제안된 터보코드는 뛰어난 에러정정능력으로 인하여 제3세대 이동통신의 표준으로 선정되는 등 그 우수성을 널리 인정 받고 있다. 그러나 회로구현이 매우 복잡하고 반복적인 디코딩으로 인한 높은 전력소모의 문제점이 있어왔다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 log 도메인에서의 연산, early termination 등과 같은 다양한 연구로 인하여 본격적인 사용이 이루어졌다. 그럼에도 불구하고 여전히 높은 메모리 사용량, 일정반복횟수의 요구 등으로 인하여 배터리의 사용량이 매우 높은 단점을 지닌다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 반복횟수를 효율적으로 중단시킬 수 있는 보조 stopping criteria, 대부분의 메모리 접근을 연산으로 대체할 수 있는 log-MAP 디코더를 제안한다. 보조 stopping criteria는 threshold를 이용하는 기존의 stopping criteria와 연결되어 에러정정능력을 보완하고, threshold값을 낮춤으로써 반복횟수를 줄일 수 있다. 또한 매우 단순한 구조를 가지면서 기존의 stopping criteria도 함께 구현복잡도를 줄일 수 있다. 제안된 log-MAP디코더는 butterfly구조의 특성을 이용하여 backward metric의 역방향 계산을 통해 파워를 많이 소보하는 메모리의 이용을 연산으로 대신하게 된다. 결과적으로 파워소비의 중심을 메모리에서 연산회로으로의 변경이 가능해진다. Verilog code를 통하여 합성된 회로의 파워측정 결과, 실질적인 SNR값에서 약 30%의 전력소모를 줄일 수 있고, 메모리의 전력소모비는 70%이상에서 40% 이하로 줄어들게 된다.
