A Design of Parameterized Viterbi Decoder for Multi-standard Applications

This paper describes an efficient design of a multi-standard Viterbi decoder that supports multiple constraint lengths and code rates. The Viterbi decoder is parameterized for the code rates 1/2, 1/3 and constraint lengths 7,9, thus it has four operation nodes. In order to achieve low hardware complexity and low power, an efficient architecture based on hardware sharing techniques is devised. Also, the optimization of ACCS (Accumulate-Subtract) circuit for the one-point trace-back algorithm reduces its area by about 35% compared to the full parallel ACCS circuit. The parameterized Viterbi decoder core has 79,818 gates and 25,600 bits memory, and the estimated throughput is about 105 Mbps at 70 MHz clock frequency. Also, the simulation results for BER (Bit Error Rate) performance show that the Viterbi decoder has BER of $10^{-4}$ at $E_b/N_o$ of 3.6 dB when it operates with code rate 1/3 and constraints 7.

다중 표준용 파라미터화된 비터비 복호기 IP 설계

부호화율과 구속장을 선택적으로 지정할 수 있는 다중 표준용 파라미터화된 비터비 복호기의 효율적인 설계에 대해 기술한다. 설계된 비터비 복호기는 부호화율 1/2과 1/3, 구속장 7과 9를 지원하여 4가지 모드로 동작하도록 파라미터화된 구조로 설계되었으며, 각 동작모드에서 공통으로 사용되는 블록들의 공유가 극대화되는 회로구조를 적용하여 면적과 전력소모가 최소화되도록 하였다. 또한, one-point 역추적 알고리듬에 최적화된 ACCS (Accumulate-Subtract) 회로를 적용하였으며, 이를 통해 완전 병렬구조에 비해 ACCS 회로의 면적을 약 35% 감소시켰다. 설계된 비터비 복호기 코어는 0.35-um CMOS 셀 라이브러리로 합성하여 79,818 게이트와 25,600비트의 메모리로 구현되었으며, 70 MHz 클록으로 동작하여 105 Mbps의 성능을 갖는다. 설계된 비터비 복호기의 BER (Bit Error Rate) 성능에 대한 시뮬레이션 결과, 부호화율 1/3과 구속장 7로 동작하는 경우에 3.6 dB의 $E_b/N_o$에서 $10^{-4}$의 비트 오류율을 나타냈다.