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LDPC解码器的异步流水线电路研究

作　者: 李科
导　师: 姜小波
学　校: 华南理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 异步LDPC解码器流水线握手通路 C单元数据通路异步存储器
分类号: TN764
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

低密度校验码(LDPC码)由于其优异的性能,被多种无线通信标准(如802.11n, CMMB)采用。低功耗LDPC解码器设计非常重要。在数字IC设计领域,随着半导体工艺进入到深亚微米阶段,功耗成为了主要问题。主流的同步设计遇到了前所未有的挑战,时钟网络消耗了30%以上的功耗。异步电路逐渐引起设计人员的重视,大量研究证明异步电路在功耗、速度、噪声,模块化方面具有潜在的优势。异步设计中,主要采用异步流水线取代同步设计中的时钟控制。因此,异步流水线及相关电路的设计至关重要。论文主要研究异步LDPC解码器的流水线及相关电路。主要研究内容如下:1.异步流水线握手通路设计。研究了各种不同的流水线握手通路,选择采用对称型C单元微流水线电路结构。通过优化基本单元C单元,提高了微流水线结构的握手通路功耗和延时性能。2.异步LDPC解码器数据通路设计。利用微流水线电路,把同步的LDPC解码器数据通路转化为异步数据通路。并对占数据通路大部分比例的逻辑单元如锁存器,延时单元和异或门电路采用传输门逻辑(PTG)进行优化。3.异步存储器设计。解码器中的异步存储器采用同步存储器IP核和异步接口电路组合的方式产生,取代了传统的balsa语言映射异步单元库的方法,缩短了设计周期。设计出的异步存储器具有高密度低功耗的特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-18
  引言  9
  1.1 异步电路和同步电路  9-11
  1.2 异步电路的优缺点  11-12
  1.3 异步电路的分类  12-15
    1.3.1 基本模式Huffman 电路  13
    1.3.2 群发模式（burst-mode）电路  13-14
    1.3.3 延时无关电路  14
    1.3.4 速度无关电路和准延迟不敏感电路  14-15
  1.4 论文研究的意义  15-16
  1.5 国内外研究现状  16
  1.6 论文的内容和结构  16-18
第二章异步电路的设计方法和流程  18-28
  2.1 同步和异步流水线的时序约束  18-19
  2.2 异步电路的设计方法  19-25
  2.3 异步LDPC 解码器实现流程  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章流水线握手通路设计  28-43
  3.1 异步握手协议[26]  28-30
    3.1.1 两相握手协议(two-phase handshake protocol)  28-29
    3.1.2 四相握手协议(four-phase handshake protocol)  29-30
  3.2 数据编码协议和传输方式  30-31
    3.2.1 数据捆绑编码协议（bundled-data encoding protocol）  30
    3.2.2 双轨编码协议（dual-rail encoding protocol）  30-31
    3.2.3 1-of-N(one-hot)编码  31
  3.3 异步电路的基本单元——C 单元  31-36
    3.3.1 C 单元的种类和实现  32-33
    3.3.2 C 单元的仿真测试与分析  33-36
  3.4 异步流水线握手通路设计  36-42
    3.4.1 微流水线（Micropipeline）  36-39
    3.4.2 几种异步流水线的性能比较  39-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章流水线数据通路设计及优化  43-57
  4.1 用于CMMB 的低运算复杂度LDPC 解码算法  43-47
    4.1.1 改进的可靠度判决算法  43-45
    4.1.2 分层可靠度算法  45-47
  4.2 LDPC 解码器架构  47-49
  4.3 异步LDPC 解码器流水线结构  49
  4.4 数据通道设计及优化  49-56
    4.4.1 异或门设计及优化  51-53
    4.4.2 匹配延时单元设计及优化  53-55
    4.4.3 锁存器设计及优化  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章异步存储器实现及解码器流水线仿真  57-68
  5.1 半定制异步存储器设计方法  57-58
  5.2 同步存储器IP 核  58-60
  5.3 半定制异步储器实现  60-63
  5.4 异步LDPC 解码器流水线仿真  63-67
    5.4.1 时序分析  64-65
    5.4.2 功耗分析  65-67
  5.5 本章小结  67-68
结论与展望  68-70
  结论  68
  展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
附件  75

LDPC解码器的异步流水线电路研究

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