Implementation of a High-Speed LDPC Decoder LSI Based on a Multiple-Valued Full-Duplex Data-Transfer Technique

基于多值全双工数据传输技术的高速LDPC解码器LSI的实现

基本信息

批准号：
18300012
负责人：
HANYU Takahiro
金额：
$ 11.01万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

データ通信において優れた誤り訂正復号能力を有する方式「Low-Density Parity-Check(LDPC)復号方式」では, 1000ビット以上の復号処理において10Gbps以上の高速化と実用的な低消費電力化が望まれている. 我々は, 高速化が同期式制御の最悪遅延に律速されている点に着目し, これを解決するために, 非同期式制御の活用と, 電流モード多値回路による非同期回路の効率的実現を行った. まず, 非同期デ-タ転送の利点を最大限に活用するために, 「前後のデータの類似性が極めて高い」ことに着目したフラッティングアルゴリズム(一部のデ-タ更新だけで演算を実行)を考案し, BERにほとんど影響を与えることを確認した. また, 信号線の多値符号化に基づいた双方向同時非同期デ-タ転送方式を考案し, LDPCデコ-ダ内のデータ転送スループットの倍増化と共に, 演算ノードの稼働率を倍増させた. さらに, 具体例として, 1024ビットLDPCデコーダLSIを設計し, 従来手法による実現と比較し, 1.65倍に高性能化できることを確認すると共に, 256ビットLDPCデコ-ダLSIを90nmCMOSプロセスで試作して基本原理動作の検証を行った. このフラッティングアルゴリズムの特長を最大限に生かせる方式として, 部分パイプライン方式についても検討し, 従来困難であった10Gbpsの高速化が達成できることもシミュレーションで明らかにした. 以上の成果は, 国際ジャーナルとして著名なIEEE Transaction on VLSIに採択決定されるなど, 学術雑誌論文に8件, 学会発表42件に取りまとめた.

低密度奇偶校验（LDPC）解码方法在数据通信中具有出色的纠错解码能力，有望实现10 Gbps或更高的速度，并在1000位或更多的解码过程中实现实用的低功耗。由于加速受到同步控制最坏情况延迟的限制，为了解决这个问题，我们采用了异步控制和我们利用电流模式多级电路高效地实现了异步电路。首先，为了充分利用异步数据传输的优势，我们开发了一种注重前后数据极高相似度的闪存。我们设计了一种编码算法（通过仅更新部分数据来执行计算）并确认它对BER几乎没有影响。我们还开发了一种基于信号线多级编码传输的双向同时异步数据处理算法。方法，除了将LDPC解码器内部的数据传输吞吐量提高一倍之外，我们还将处理节点的运算速度提高了一倍。此外，作为具体示例，我们设计了1024位LDPC解码器LSI，与之前的LSI相比，实现了1.65倍的提高。除了确认可以实现高性能之外，我们还使用90nm CMOS工艺制作了256位LDPC解码器LSI，并验证了基本工作原理。我们还研究了部分流水线方法作为可以充分利用该扁平算法特性的方法，并通过模拟证明可以实现 10 Gbps 的加速，这在以前是很难的。上述结果发表在这项工作已被著名的 IEEE Transaction on VLSI 接收，并发表了 8 篇学术期刊文章和 42 篇会议报告。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Highly Reliable Multiple-Valued Current-Mode Comparator Based on Active-Load Dual-Rail Operation

基于有源负载双轨运行的高可靠性多值电流模式比较器

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
IEICE Trans. Electron Vol.E91-C, No.4
影响因子：
0
作者：
A. Funaki;Y. Waizumi;H. Tsunoda;Y. Nemoto;Ichiro Satoh;M. Miura and T. Hanyu
通讯作者：
M. Miura and T. Hanyu

次世代VLSI向き多値回路の系統的設計

下一代VLSI多级电路的系统设计

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
夏井雅典;羽生貴弘
通讯作者：
羽生貴弘

Asynchronous Peer-to-Peer Simplex/Duplex-Compatible Communication System Using a One-Phase Signaling Scheme

使用单相信令方案的异步点对点单工/双工兼容通信系统

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Takahashi;K. Mizusawa;and T. Hanyu
通讯作者：
and T. Hanyu

多値電流モード非同期データ転送方式に基づくLDPCデコーダLSIの実現

基于多值电流模式异步数据传输方法的LDPC译码器LSI的实现

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
電子情報通信学会総合大会講演論文集 C12-8(CD-ROM)
影响因子：
0
作者：
T. Funazaki;N. Onizawa;A. Matsumoto;T. Hanyu;N. Onizawa;N. Onizawa;永井亮;Y. Otake;鬼沢直哉;Naoya Onizawa;鬼沢直哉
通讯作者：
鬼沢直哉

電流モード多値回路の信頼性評価

电流型多值电路的可靠性评估