초록 ▼

4세대 고속 이동통신 시스템에 적합한 LDPC(Low Density Parity Check) 복호기의 효율적인 하드웨어 구현에 관해 연구하였다. 다중표준(multi-standard)을 지원하는 LDPC 복호기 아키텍처, 알고리듬과 아키텍처 수준의 최적화, 저전력/저면적 구현을 위한 요소기술들을 연구하고, IEEE 802.11n과 IEEE 802.16e 표준의 사양을 모두 지원하는 고속/저면적 LDPC 복호기 IP를 개발하였다.
1차년도에는 다양한 패리티 검사 행렬과 블록길이를 효율적으로 지원할 수 있도록 scalable/rec

4세대 고속 이동통신 시스템에 적합한 LDPC(Low Density Parity Check) 복호기의 효율적인 하드웨어 구현에 관해 연구하였다. 다중표준(multi-standard)을 지원하는 LDPC 복호기 아키텍처, 알고리듬과 아키텍처 수준의 최적화, 저전력/저면적 구현을 위한 요소기술들을 연구하고, IEEE 802.11n과 IEEE 802.16e 표준의 사양을 모두 지원하는 고속/저면적 LDPC 복호기 IP를 개발하였다.
1차년도에는 다양한 패리티 검사 행렬과 블록길이를 효율적으로 지원할 수 있도록 scalable/reconfigurable 개념을 적용한 LDPC 복호 알고리듬과 아키텍처를 연구하고, 복호성능과 하드웨어 복잡도 사이의 trade-off 관계를 고려한 상위수준 최적화 연구를 수행하였다. LDPC 부호기와 복호기가 포함된 전체 시스템의 Matlab 모델링과 시뮬레이션을 통해, BER 성능을 분석하고 최적 설계조건을 도출하였으며, 메모리 용량을 효율적으로 감소시키는 방법을 고안하였다. IEEE 802.11n 및 IEEE 802.16e의 full spec.을 지원하는 두 가지의 prototype LDPC 복호기를 설계하고, 하드웨어 검증환경 구축 및 MPW 칩을 설계하였다.
2차년도에는 sign-magnitude(SM) 수체계 기반의 DFU(decoding function unit) 구조를 고안하여 96개 DFU 배열의 게이트 수를 종래의 방법에 비해 약 18% 감소시켰다. IEEE 802.16e 표준의 19가지 블록길이와 6가지 부호율, IEEE 802.11n 표준의 3가지 블록길이와 부호율 4가지를 모두 지원하는 다중표준/다중모드 LDPC 복호기를 설계하고, FPGA 구현을 통해 동작을 검증하였다. Xilinx Virtex-5 XC5VX50T FPGA가 사용되었으며, 154 MHz 클록으로 동작하여 약 300 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다. Simulink/Matlab-HDL 연동 모델을 이용하여 설계된 LDPC 복호기의 복호성능을 평가하였다. 검증이 완료된 LDPC 복호기는 0.13㎛ CMOS 표준셀 공정을 이용하여 MPW 칩 제작을 위한 레이아웃 설계를 수행하였으며, 총 311,331개의 게이트와 69,888 비트의 RAM으로 구현되었다.
본 연구의 기술적인 성과로는, LDPC 복호기의 검사노드 메모리 최소화 방법, SM 수체계 기반의 DFU 최적화, 효율적인 PCM 정보 저장 및 생성 방법 등은 회로 복잡도를 감소시켜 저전력/저면적 회로구현을 가능하게 하며, 다양한 응용분야의 LDPC 복호기 설계에 적용할 수 있는 원천기술로 평가된다. 인력양성 측면에서는, 연구과제에 참여한 대학원생이 LDPC 채널부호화 이론과 다양한 LDPC 복호 알고리듬의 원리 및 장.단점 분석, 복호기 하드웨어의 HDL 모델링 및 검증, FPGA 구현 및 성능평가, MPW 설계 및 칩 테스트 등 통신용 SoC 설계의 전과정을 수행함으로써 이론과 실무능력을 겸비한 고급 설계인력 양성에 기여한 것으로 평가된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• I. 연구결과 요약문 ... 3
• II. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 9
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 10
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 10
• III. 연구성과 ... 13