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學術出版;;Publications

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收集所有交通大學研究人員與學生個人或團體所發表之各項學術著作，涵蓋期刊論文、教師專書、學位論文等項。;;Collections of Publications of NCTU Researchers and Students Like Journal Papers and Thesis.

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Subject: search.filters.subject.LDPC code

Search Results

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    Multi-mode message passing switch networks applied for QC-LDPC decoder
    (2008)
    Liu, Chih-Hao
    ;
    Lin, Chien-Ching
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    Chang, Hsie-Chia
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    Lee, Chen-Yi
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    Hsu, Yarsun
    The multi-mode message passing switch networks for multi-standard QC-LDPC decoder are presented. An enhanced self-routing switch network with only one barrel shifter permutation structure and a shifter-based two-way duplicated switch network are proposed to support 19 and 3 different submatrices defined in IEEE 802.16e and IEEE 802.11n. These proposed switch networks can route the decoding message in parallel by different sizes without signal congestion. The enhanced self-routing switch network can switch the messages at different expansion factors with the lowest hardware complexity. Under the condition of a smaller expansion factor, the decoder throughput can be enhanced from the two-way duplicated switch network by increasing the parallelism. In the 130nm CMOS synthesis result, the proposed enhanced self-routing and the two-way duplicated switch network gate counts are 21.9k and 37.4k at 384MHz operation frequency.
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    先進錯誤控制技術及其應用之研究
    (2008)
    蘇育德
    ;
    SU YU TED
    ;
    國立交通大學電信工程學系(所)
    編碼與錯誤控制理論在近十餘年來有突破性的進步，使得通訊系統性能已經可以十 分接近消息理論所預測的極限，即所謂的謝儂極限(Shannon limit)。這些突破主要由於 渦輪碼(turbo code)的發明與低密度位元檢測碼(low density parity check code, LDPC code) 的重新被發現(re-discovery)。這兩類碼之所以有強大的改錯能力，追本溯源應當歸功於 其所用的遞迴式信度傳遞(belief propagation, BP)解碼法。由於BP 在諸多領域如計算機 視覺、人工智慧、錯誤控制碼(Error Control Codes, ECC)，以及數位通訊上的廣泛應用及 突出的性能表現，信度傳遞已被公認為一非常有效且強而有力的統計推論工具。 然而，單就錯誤控制技術的領域而言，現存的信賴傳遞演算法仍有許多改善空間。 以信度傳遞演算法應用於渦輪碼和低密度位元檢測碼的加乘演算法(sum-product algorithm, SPA)為例，晚近的研究顯示信度傳遞演算法的固定點(fix point)相當於其對應 分解圖(factor graph)的自由能在貝特近似下的全域(global)穩態點。不過，當分解圖包含 迴圈(loops)時，信度傳遞演算法不保證必然收斂，即便收斂也只被保證收斂於貝特自由 能的區域穩態點。因而，最近有一些新演算法試圖避免區域最小化而透過直接使用傳統 的最優化方法使自由能減到最小來得到最佳估測解。不過，這些最佳化方法常常有複雜 度高且收斂慢的缺點。因此，本計畫主要目的之一即在試圖針對信賴傳遞演算法做更進 一步的研究。其主要的方向有二：一、在以不改變現有信賴傳遞演算法的原則之下，如 何利用解碼排程來有效提升性能表現加快收斂速度並減少硬體與記憶體之使用量與複 雜度以利於硬體實現。二、透過最優化方法裡使用的退火法，我們嘗試使用退火的信度 傳遞(annealed belief propagation, ABP)演算法來進一步減輕區域性收斂的問題。 另一方面由於BCH 碼或里德-所羅門碼(Reed-Solomon code, RS code)長久以來 廣泛被使用在各種資料儲存系統及諸如外太空通訊系統、數位廣播系統等通訊領 域。這些改錯碼配合硬式解碼器雖有不錯的表現但離最佳ML 解碼尚有一段不小的 差距，而軟式解碼技術過去將近十年雖有不少進步，可惜大都因為複雜度過高而陷 於難以實現的困境。我們打算從不同的角度來解決這個問題。我們準備嘗試利用基 於KL 距離(Kullback-Leibler distance)的馬可夫鏈蒙地卡羅(Markov Chain Monte Carlo) 隨機最佳化法來著手，希望能以綜合隨機與決定論(deterministic)的方式找出 性能可以任意逼近最佳解的低複雜度解決方案。 如同傳統的信度傳遞或蒙地卡羅最佳化技術有廣泛的應用範圍，我們準備發展的 這些技術也可應用到改錯碼之外的領域。我們考慮的應用課題將包含同步、細胞收尋、 通道估計與合併同步通道估測與解碼等。
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    分散式無線多輸出入多媒體通訊系統---子計畫一：高效能分散式下行多輸出入正交分頻多工接取之多工及分集技術設計
    (2008)
    陳紹基
    ;
    CHEN SAU-GEE
    ;
    國立交通大學電子工程學系及電子研究所
    分散式及合作式多輸出入正交分頻多工接取通訊無線通訊技術為高效能之前瞻無線通訊技術，有別於傳統單純點對點之基地台與行動者間通訊，此技術拓展至多點對多點間之通訊，因此一個行動台基本上可與其身邊之任意通訊台(包含其他中繼台、行動台或基地台)進行合作式的傳輸通訊而達到更廣義、更高效能之多工及分集通訊效果，最終達成更高效能之傳輸功能及品質。由於其技術之廣泛性因此概念上有人稱之為虛擬多輸出入技術、網路多輸出入技術或者是巨觀輸出入技術。現有之802.16e MIMO技術即含有簡單之倆行動台間合作分集訊號接收功能，目前制訂中802.16j標準即在發展中繼台與行動台間之分散、合作式的傳輸技術，而剛開始制訂之802.16m標準預期將涵蓋相關之技術。 此分散式網路技術之效能取決於分散式多工及分及集技術的有效的運用，因此本計劃乃特別針對下行之分散式多輸出入正交分頻通訊技術相關之多工及分集技術進行探討及研究，所涵蓋的議題有高效能之多工及分集策略研究設計、分散式多工及分集接收之資料偵測法研究設計、快速基地台及中繼台之感知研究設計、使用者多工頻譜與通道接取分配法之研究設計及其快速FFT演算法設計、分散式通道解碼演算法之研究設計及最終之系統之DSP/FPGA展演設計。 本計畫分三年: 第一年為分散式多輸出入正交分頻多工接取技術之研究包含基礎原理之研究乃至實際系統技術如802.16e、802.16j及802.16m之研究，接著設計相關之多工及分集技術包含前述之多工及分集策略、資料偵測、快速基地台及中繼台之感知、使用者多工頻譜與通道接取分配及其快速FFT演算法、分散式通道解碼演算法。同時也將開始建置DSP/FPGA快速原型展演平台系統。第二年將延續第一年之初步研究成果進行更高效能之技術開發設計，同時將隨著802.16j與802.16m標準技術的制訂進程作實際系統之技術開發，這一年也將開始進行個別技術及演算法在快速DSP/FPGA原型展演平台之驗證設計。第三年除了做改善第二年的成果外提出更高效能之相關分工及分集技術外，將與其他子計劃進行整合設計模擬及作最終展演系統之設計。
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    寬頻合作式無線多輸出入通訊系統---子計畫一：高效能合作式下行多輸出入正交分頻多工接取之多工及分集技術設計(I)
    (2009)
    陳紹基
    ;
    CHEN SAU-GEE
    ;
    國立交通大學電子工程學系及電子研究所
    分散及合作式多輸出入正交分頻多工接取通訊無線通訊技術為高效能之前瞻無線通訊技術，有別 於傳統單純點對點之基地台與行動者間通訊，此技術拓展至多點對多點間之通訊，因此一個行動台基 本上可與其身邊之任意通訊台(包含其他中繼台、行動台或基地台)進行合作式的傳輸通訊而達到更廣 義、更高效能之多工及分集通訊效果，最終達成更高效能之傳輸功能及品質。由於其技術之廣泛性因 此概念上有人稱之為虛擬多輸出入技術、網路多輸出入技術或者是巨觀輸出入技術。現有之802.16e MIMO 技術即含有簡單之倆行動台間合作分集訊號接收功能，目前制訂中802.16j 標準即在發展中繼 台與行動台間之合作、合作式的傳輸技術，而剛開始制訂之802.16m 標準預期將涵蓋相關之技術。 此合作式網路技術之效能取決於合作式多工及分及集技術的有效的運用，因此本計劃乃特別針對 下行之合作式多輸出入正交分頻通訊技術相關之多工及分集技術進行探討及研究，所涵蓋的議題有高 效能之多工及分集策略研究設計、合作式多工及分集接收之資料偵測法研究設計、快速基地台及中繼 台之感知研究設計、使用者在合作式多工頻譜與通道接取下之快速FFT 演算法設計、合作式通道解碼 演算法及網路編碼演算法之研究設計、及最終之系統之DSP/FPGA 展演設計。 本計畫分三年: 第一年: 為97 開始目前正執行中已屆四個月，主要研究議題為: (i) 合作式多輸出 入正交分頻多工接取技術之研究包含基礎原理之研究乃至實際系統技術如802.16e、802.16j 及802.16m 之研究。(ii) 接著設計相關之多工及分集技術包含前述之多工及分集策略。(iii) 資料偵測。(iv) 快速 基地台及中繼台之感知。(v) 使用者多工頻譜與通道接取分配所需之低複雜度FFT 演算法。(vi) 合作 式通道編解碼及網路編解碼演算法。(vii) 同時也將開始建置DSP/FPGA 快速原型展演平台系統。目前 在快速基地台及中繼台之感知演算法、低複雜度多通道接取FFT 演算法、合作式通道編解碼演算法已 有初步成果，此外已完成一無線通訊FPGA 快速模擬驗證平台。今年度為第二年，主要工作有: (i) 將 延續第一年之初步研究成果進行更高效能之技術開發設計。(ii) 同時將隨著802.16j 與802.16m 標準技 術的制訂進程作實際系統之技術開發。(iii) 這一年也將開始進行個別技術及演算法在快速DSP/FPGA 原型展演平台之驗證設計。第三年除了做改善第二年的成果外提出更高效能之相關分工及分集技術外， 將進行整合設計模擬及作最終展演系統之設計。
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    先進錯誤控制技術及其應用之研究
    (2009)
    蘇育德
    ;
    SU YU TED
    ;
    國立交通大學電信工程學系(所)
    編碼與錯誤控制理論在近十餘年來有突破性的進步，使得通訊系統性能已經可以十 分接近消息理論所預測的極限，即所謂的謝儂極限(Shannon limit)。這些突破主要由於 渦輪碼(turbo code)的發明與低密度位元檢測碼(low density parity check code, LDPC code) 的重新被發現(re-discovery)。這兩類碼之所以有強大的改錯能力，追本溯源應當歸功於 其所用的遞迴式信度傳遞(belief propagation, BP)解碼法。由於BP 在諸多領域如計算機 視覺、人工智慧、錯誤控制碼(Error Control Codes, ECC)，以及數位通訊上的廣泛應用及 突出的性能表現，信度傳遞已被公認為一非常有效且強而有力的統計推論工具。 然而，單就錯誤控制技術的領域而言，現存的信賴傳遞演算法仍有許多改善空間。 以信度傳遞演算法應用於渦輪碼和低密度位元檢測碼的加乘演算法(sum-product algorithm, SPA)為例，晚近的研究顯示信度傳遞演算法的固定點(fix point)相當於其對應 分解圖(factor graph)的自由能在貝特近似下的全域(global)穩態點。不過，當分解圖包含 迴圈(loops)時，信度傳遞演算法不保證必然收斂，即便收斂也只被保證收斂於貝特自由 能的區域穩態點。因而，最近有一些新演算法試圖避免區域最小化而透過直接使用傳統 的最優化方法使自由能減到最小來得到最佳估測解。不過，這些最佳化方法常常有複雜 度高且收斂慢的缺點。因此，本計畫主要目的之一即在試圖針對信賴傳遞演算法做更進 一步的研究。其主要的方向有二：一、在以不改變現有信賴傳遞演算法的原則之下，如 何利用解碼排程來有效提升性能表現加快收斂速度並減少硬體與記憶體之使用量與複 雜度以利於硬體實現。二、透過最優化方法裡使用的退火法，我們嘗試使用退火的信度 傳遞(annealed belief propagation, ABP)演算法來進一步減輕區域性收斂的問題。 另一方面由於BCH 碼或里德-所羅門碼(Reed-Solomon code, RS code)長久以來 廣泛被使用在各種資料儲存系統及諸如外太空通訊系統、數位廣播系統等通訊領 域。這些改錯碼配合硬式解碼器雖有不錯的表現但離最佳ML 解碼尚有一段不小的 差距，而軟式解碼技術過去將近十年雖有不少進步，可惜大都因為複雜度過高而陷 於難以實現的困境。我們打算從不同的角度來解決這個問題。我們準備嘗試利用基 於KL 距離(Kullback-Leibler distance)的馬可夫鏈蒙地卡羅(Markov Chain Monte Carlo) 隨機最佳化法來著手，希望能以綜合隨機與決定論(deterministic)的方式找出 性能可以任意逼近最佳解的低複雜度解決方案。 如同傳統的信度傳遞或蒙地卡羅最佳化技術有廣泛的應用範圍，我們準備發展的 這些技術也可應用到改錯碼之外的領域。我們考慮的應用課題將包含同步、細胞收尋、 通道估計與合併同步通道估測與解碼等。
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    先進錯誤控制技術及其應用之研究
    (2010)
    蘇育德
    ;
    SU YU TED
    ;
    國立交通大學電信工程學系（所）
    編碼與錯誤控制理論在近十餘年來有突破性的進步，使得通訊系統性能已經可以十 分接近消息理論所預測的極限，即所謂的謝儂極限(Shannon limit)。這些突破主要由於 渦輪碼(turbo code)的發明與低密度位元檢測碼(low density parity check code, LDPC code) 的重新被發現(re-discovery)。這兩類碼之所以有強大的改錯能力，追本溯源應當歸功於 其所用的遞迴式信度傳遞(belief propagation, BP)解碼法。由於BP 在諸多領域如計算機 視覺、人工智慧、錯誤控制碼(Error Control Codes, ECC)，以及數位通訊上的廣泛應用及 突出的性能表現，信度傳遞已被公認為一非常有效且強而有力的統計推論工具。 然而，單就錯誤控制技術的領域而言，現存的信賴傳遞演算法仍有許多改善空間。 以信度傳遞演算法應用於渦輪碼和低密度位元檢測碼的加乘演算法(sum-product algorithm, SPA)為例，晚近的研究顯示信度傳遞演算法的固定點(fix point)相當於其對應 分解圖(factor graph)的自由能在貝特近似下的全域(global)穩態點。不過，當分解圖包含 迴圈(loops)時，信度傳遞演算法不保證必然收斂，即便收斂也只被保證收斂於貝特自由 能的區域穩態點。因而，最近有一些新演算法試圖避免區域最小化而透過直接使用傳統 的最優化方法使自由能減到最小來得到最佳估測解。不過，這些最佳化方法常常有複雜 度高且收斂慢的缺點。因此，本計畫主要目的之一即在試圖針對信賴傳遞演算法做更進 一步的研究。其主要的方向有二：一、在以不改變現有信賴傳遞演算法的原則之下，如 何利用解碼排程來有效提升性能表現加快收斂速度並減少硬體與記憶體之使用量與複 雜度以利於硬體實現。二、透過最優化方法裡使用的退火法，我們嘗試使用退火的信度 傳遞(annealed belief propagation, ABP)演算法來進一步減輕區域性收斂的問題。 另一方面由於BCH 碼或里德-所羅門碼(Reed-Solomon code, RS code)長久以來 廣泛被使用在各種資料儲存系統及諸如外太空通訊系統、數位廣播系統等通訊領 域。這些改錯碼配合硬式解碼器雖有不錯的表現但離最佳ML 解碼尚有一段不小的 差距，而軟式解碼技術過去將近十年雖有不少進步，可惜大都因為複雜度過高而陷 於難以實現的困境。我們打算從不同的角度來解決這個問題。我們準備嘗試利用基 於KL 距離(Kullback-Leibler distance)的馬可夫鏈蒙地卡羅(Markov Chain Monte Carlo) 隨機最佳化法來著手，希望能以綜合隨機與決定論(deterministic)的方式找出 性能可以任意逼近最佳解的低複雜度解決方案。 如同傳統的信度傳遞或蒙地卡羅最佳化技術有廣泛的應用範圍，我們準備發展的 這些技術也可應用到改錯碼之外的領域。我們考慮的應用課題將包含同步、細胞收尋、 通道估計與合併同步通道估測與解碼等。
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    Item type:Item,
    預籌未來應用之寬頻異質無線傳輸介面研究-子計畫三：合作式通訊網路之協同綠能編碼技術研究與設計(I)
    (2011)
    陳紹基
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    CHEN SAU-GEE
    ;
    國立交通大學電子工程學系及電子研究所
    本報告針對三主要成果作說明。首先說明第一個成果：在此報告裡，我們對絕對值放大前送(Absolute-based amplify-and-forward)中繼點傳輸策略[1]進行相關研究。在一個兩路中繼點通道中，實體層網路編碼(Physical network coding)[2]所提供的吞吐率能夠比網路編碼(Network coding)[3]以及傳統的中繼點傳輸策略高。實體層網路編碼的特性是允許兩個終端點經由中繼點同時交換資料，而至今對於實體層網路編碼在兩路中繼點通道也有許多研究被發表。在[1]中，絕對值放大前送中繼點傳輸策略被提出用來壓縮在中繼點的星座圖，這樣做可以減少傳輸所需功率並維持和傳統放大前送(Amplify-and-forward)中繼點傳輸策略一樣的符碼錯誤率(Symbol error rate)。然而，最佳判別邊界(Decision boundary)在[1]中並沒有完整的被討論，因此我們在此報告中討論在絕對值放大前送中繼點傳輸策略裡的最佳判別邊界，讓整個絕對值放大前送中繼點傳輸策略的架構更完整。 第二個成果為關於通道編碼技術方面。本計畫試著找出一個低硬體複雜度且效能逼近或者高於低密度奇偶校驗碼(Low density parity-check code, LDPC)[4]與渦輪碼(Turbo code)[5]的新的編解碼技術。雖然LDPC與Turbo code之效能雖然已經被證明非常逼近向農極限(Shannon limit)，但其所需之運算複雜度過於龐大以至於在應用上必須有所折衷而無法達到預期的效能表現。有鑑於此，本實驗室近幾年來提出一個新的編解碼技術，稱為渦輪-低密度奇偶校驗碼(Turbo-LDPC code)[6]，同時採用了LDPC與Turbo code的核心概念，使其能在較低的運算複雜度下有著比LDPC與Turbo code更好的效能。而在本計畫中，我們將原先Turbo-LDPC code中二維編解碼結構進一步延伸推廣到三維結構。根據初步的模擬結果，我們發現此種新的編解碼技術，稱為Triple-LDPC code，相比於原先的Turbo-LDPC code可以在相同的運算複雜度下有著更高的解碼效能。 此外，根據我們的分析，我們也發現所提出的Turbo-LDPC與Triple-LDPC codes非常適合應用在分散式中繼網路(Relay network)架構中的coded cooperation[7]技術，可以大幅降低中繼站(Relay station)的硬體複雜度並且有較佳的錯誤更正能力。接著第三個研究成果討論LTE系統的主同步訊號PSS偵測相關技術，本研究延伸了先前本實驗室所提出之應用於正交分頻多工系統(OFDM)的細胞搜尋(cellsearch)方法，並且應用到3GPP長期演進技術(3GPP LTE)系統中。具體來說，我們應用了先前所提出的三種對於通道效應具有高彈性之細胞搜尋方法(Channel-effectresilient cell ID detection, CERCD)[8]到3GPP長期演進技術的同步訊號。由於，在3GPP長期演進技術系統所採用的同步訊號是具有完美正交性的Zadoff-Chu序列。但是，由於此序列是複數訊號，因此在進行同步時需要大量的複數乘法量。因此，運用了所提出的CERCD之模擬結果顯示，此方法不但可以保有運算低複雜度的優點，而且也同時有如同在IEEE 802.16.e系統中那樣的高效能細胞搜尋的表現。更值得注意的是，在跟許多運用到3GPP LTE系統的傳統方法比較中，所提出之CERCD的方法，可以大幅地改善運算複雜度同時，也可以有更好的效能。
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    次世代智慧室內無線五十億級位元傳輸率之基頻傳收機技術應用與隨機運算IP-子計畫二：前瞻無線寬頻、具十億位元以上接收功能之綠能基頻前端訊號編解碼器研究設計( I )
    (2011)
    陳紹基
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    CHEN SAU-GEE
    ;
    國立交通大學電子工程學系及電子研究所
    本計畫至目前為止產出諸多成果，以下列出四個較主要之成果: (1) 提出一個超高產出率(throughput)之快速富利葉轉換(FFT)處理器，具低面積、低功耗等特性，其效能優於目前文獻上所載各式FFT處理器之性能。(2) 分別提出一個四倍平行和八倍平行具面積效率之快速濾波演算法架構，與文獻上所載濾波器相比，此架構適用於各種長度之濾波器，且複雜度低。(3) 提出之改良符元式的碼書波束成形的方法具有比現有技術更低複雜度但具有同樣效能。(4) 所提出的GA-MP與目前文獻上效能最佳的演算法做比較，此兩種演算法都能接近ML解，但我們的方法仍略勝一籌，而且我們所提出的方法其複雜度較低且易於實現。上述成果除了有些已經有被IEEE期刊論文及會議論文接受外，尚有一些在整理發表中，成果獲得專業肯定。
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    A systematic optimized comparison algorithm for fast LDPC decoding
    (2007)
    Hung, Jui-Hui
    ;
    Chen, Sau-Gee
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    電子工程學系及電子研究所
    ;
    Department of Electronics Engineering and Institute of Electronics
    This paper proposes a novel systematic optimization algorithm for comparison operations required by a check node unit (CNU) in LDPC decoding, given any input number N-in. The algorithm can automatically synthesize an optimized fast comparison operations that guarantees a shortest comparison delay time of [log(2) (N-in - 1)] T-cmp and a minimized total number of two-input comparators, where T-cmp is the delay time of a comparator. High speed is achieved by adopting parallel divide-and-conquer comparison operations, while the required comparators are minimized by developing a novel set construction algorithm that maximizes shareable comparison operations. The designed CNU is favourable to the existing CNU designs which are non-systematically designed with either longer critical path delays or higher comparator counts than the proposed designs. The proposed design is particularly good for long code length cases, when it is impractical to do customized optimized designs by hand, due to high design complexity.