메모리 사용을 최적화한 부분 병렬화 구조의 CMMB 표준 지원 LDPC 복호기 설계

Abstract

본 논문에서는 CMMB (China Mobile Multimedia Broadcasting) 표준의 LDPC(Low Density Parity Check) 부호 복호기를 효과적으로 구현하는 방법을 제안한다. 본 논문은 AGU(Address Generation Unit)와 Index 행렬을 이용하여 효율적으로 주소 값을 생성함으로써, 메모리 사용량을 줄이고 복잡도를 감소시켰다. 또한 LDPC 부호 복호기의 throughput을 향상시키기 위해 한 클럭에 여러 메시지를 전달하는 부분 병렬 구조를 사용하였고, 하나의 주소를 사용하여 병렬적으로 동작이 가능하도록 노드 그룹핑을 진행하였다. 제안하는 LDPC 부호 복호기는 Verilog HDL로 구현하였으며, Synopsys사의 Design Compiler를 이용하여 Chartered $0.18{\mu}m$ CMOS cell library 공정으로 합성하였다. 제안된 복호기는 455K(in NAND2)의 크기를 가지며, 185MHz의 클럭에서 1/2 부호는 14.32 Mbps의 throughput을 갖고, 3/4 부호는 26.97Mbps의 throughput을 갖는다. 또한 기존의 CMMB용 LDPC의 메모리와 비교하여 0.39% 의 메모리만 사용된다.In this paper, we propose a memory efficient multi-rate Low Density Parity Check (LDPC) decoder for China Mobile Multimedia Broadcasting (CMMB). We find the best trade-off between the performance and the circuit area by designing a partially parallel decoder which is capable of passing multiple messages in parallel. By designing an efficient address generation unit (AGU) with an index matrix, we could reduce both the amount of memory requirement and the complexity of computation. The proposed regular LDPC decoder was designed in Verilog HDL and was synthesized by Synopsys' Design Compiler using Chartered $0.18{\mu}m$ CMOS cell library. The synthesized design has the gate size of 455K (in NAND2). For the two code rates supported by CMMB, the rate-1/2 decoder has a throughput of 14.32 Mbps, and the rate-3/4 decoder has a throughput of 26.97 Mbps. Compared with a conventional LDPC for CMMB, our proposed design requires only 0.39% of the memory.