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1、第2期电子学报Vol.32No.22004年2月ACTAELECTRONICASINICAFeb.2004一种用模拟LSI实现的新型概率解码器的研究杨曙辉,仇玉林(中国科学院微电子中心,北京100029)摘要:本文利用工作在亚阈值模式的MOS管特性,设计了一种低功耗的模拟电流型乘法器,并以此乘法器为核心,设计了一组利用电流进行概率计算的模拟单元电路.根据这些单元电路,基于最大后验概率算法(MAP),实现了(5,2,3)格码软判决译码的概率解码器.在解码器的输入部分设计了新型的具有流水线结构的串行输入接口.用标准的06mCMOS工
2、艺对解码器进行了性能模拟验证.关键词:模拟乘法器;最大后验概率算法;软判决译码;格码;概率解码器+中图分类号:TN91931文献标识码:A文章编号:03722112(2004)02023605StudyonaNovelProbabilityDecoderImplementedbyAnalogLSIYANGShuhui,QIUYulin(MicroelectronicsCenterofCAS,Beijing100029,China)Abstract:UsingthesubthresholdMOStransistors,alow
3、powercurrentmodemultiplierisgiveninthepaper.Byadoptingthemultiplierasthekernelcircuit,somemodulesusedtocomputetheprobabilityaredesigned.OnthebasesofthesemodulesandtheMAPalgorithm,asoftdecisionprobabilitydecoderofthe(5,2,3)trelliscodeisimplemented,andanovelpipeliningserialinputint
4、erfaceforthedecoderisproposed.Toverifytheperformance,thedecoderissimulatedwiththemodelofstandard0.6mCMOSprocess.Keywords:analogmultiplier;maximumaposterioriprobability(MAP)algorithm;softdecisiondecoding;trelliscode;probabilitydecoder需要考虑用模拟电路实现概率解码,但关键是基于合适的算1引言法和设计相应的模拟单元电路.最
5、大后验概率算法和与之相在数字通信系统中,为了克服信道干扰,一般都采用纠错关的和积算法适于用模拟电路实现,基于这种算法设计的模码编解码器.纠错码的解码从数学角度看有代数解码和概率拟解码器从电路形式看只是一个异步的电子网络,不含有迭解码两种方式.从电路实现形式上看一般都采用数字电路.数代过程,软判决译码速度快,功耗低.字电路与代数解码相对应,对于概率解码如果用数字电路实本文利用MOS管的亚阈值特性设计了一种结构简单的现起来非常复杂.模拟电流乘法器电路,并在此基础上设计一组模拟单元电路.考虑用模拟电路实现纠错码的解码,其数学基础是概率基于最大后验概率算法,利用这
6、些单元电路以及相应的输入、解码算法.在数字电路广为应用的今天,研究用模拟电路进行输出电路实现了对(5,2,3)格码进行软判决译码的模拟概率纠错码的解码,主要是基于以下几个方面的因素:一是随着通解码器.信速率的提高,用数字电路实现的纠错码解码器越来越不能2模拟电流型乘法器及模拟概率门电路满足速度的要求,需要研究充分利用模拟电路高速的优势;二是由于通信中特别是移动通信中要求低功耗,需要通过新型模拟乘法器电路一般分为两种,电压型和电流型.与传统的电路设计方法减少电路功耗;三是代数解码理论适于用数的电压型电路相比,电流型电路具有面积小、速度快、可在低字电路实现,
7、但对于需要用概率解码技术的解码器,如果用数电压下工作以及与数字CMOS集成电路工艺完全兼容的优字电路来实现,花费的代价比较大.事实上,实现高速的维特点.一般情况下的CMOS功耗很低,工作电流在微安数量级,比解码器要比具有相同速率的BCH码解码器大相当多的芯但当栅源电压低于阈值电压,处于亚阈值状态时,工作电流会片面积.这种情况在Turbo码和低密度校验码的解码中更加减小到微安以下,这时MOS管的漏极电流与栅源控制电压将突出,在解码过程中既需要概率计算,又含有迭代过程(相同具有类似于双极型晶体管的指数关系.利用这种指数关系,参[1~4]的计算重复多次),全部采用数
8、字电路实现很繁琐.因此考文献[5~10
