專利名稱：一種用于ldpc解碼器的低功耗異步比較選通器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于LDPC解碼器的低功耗的異步比較選通器的結(jié)構(gòu)和電路實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)設(shè)計進入深亞微米工藝技術(shù)后，功耗逐漸成為人們考慮和關(guān)注的因素。尤其像依賴電池供電的便攜式電子設(shè)備，如手機、筆記本電腦等都迫切需要低功耗設(shè)計。因此低功耗設(shè)計成為集成電路設(shè)計的一個重要方向，貫穿于從系統(tǒng)設(shè)計、邏輯設(shè)計到物理設(shè)計以及工藝實現(xiàn)的整個集成電路設(shè)計流程。LDPC碼由于其優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于移動通信標準中。LDPC碼運算量大，其中比較選通運算是主要的運算，占據(jù)了運算量80% 以上。因此比較選通器消耗了整個解碼器的大部分功耗，它的低功耗設(shè)計對降低LDPC解碼器的功耗具有重要意義。同步比較選通器是由同步比較器和同步選通器直接連接而成的，它的計算特點是同步比較器通過運算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與輸入到同步選通器的數(shù)據(jù)不同步，這樣會產(chǎn)生過渡信號和毛刺，并傳遞到下一級的運算中，因此增加了不必要的功耗。針對這個問題，迫切需要設(shè)計一種低功耗的比較選通器，使得比較器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和選通器的輸入同步運算，不產(chǎn)生過渡信號和毛刺，以此來解決同步設(shè)計的不足，并降低功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，通過使用統(tǒng)一的工作控制信號來代替時鐘信號，使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會產(chǎn)生過渡信號或者是毛刺信號，從而達到降低功耗的目的。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其中包括—個異步比較器，用于接收兩個輸入信號，根據(jù)工作控制信號進行運算，輸出完成信號和比較結(jié)果信號，所述兩個輸入數(shù)據(jù)分別是第一輸入信號和第二輸入信號；一個異步選通器，用于接收第一輸入信號和第二輸入信號以及一個選擇信號和一個預(yù)充電信號，其中選擇信號是異步比較器產(chǎn)生的比較結(jié)果信號，預(yù)充電信號是異步比較器產(chǎn)生的完成信號經(jīng)過延時電路之后得到的；異步選通器根據(jù)選擇信號和預(yù)充電信號，對第一輸入信號和第二輸入信號進行運算，并產(chǎn)生第一輸出結(jié)果和第二輸出結(jié)果；延時電路，用于將異步比較器的完成信號經(jīng)過匹配后的延時輸入到異步選通器， 作為異步選通器的預(yù)充電信號。上述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其中異步比較器由一個完成信號檢測單元和至少一個兩位的異步比較單元構(gòu)成；兩個以上的所述異步比較單元級聯(lián)后與完成信號檢測單元構(gòu)成多位異步比較器，異步比較器由完成信號檢測單元產(chǎn)生一個完成信號和兩個比較結(jié)果信號，所述的兩個比較結(jié)果信號分別是結(jié)果為大于或相等的輸出信號和結(jié)果為小于的輸出信號。 上述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其中異步選通器采用異步2選 2選通單元級聯(lián)構(gòu)成；異步比較器產(chǎn)生的比較結(jié)果信號作為異步選通器的選擇信號；異步比較器產(chǎn)生的完成信號，經(jīng)過延時電路后，作為異步選通器的預(yù)充電信號；最后，經(jīng)過運算得到第一輸出信號和第二輸出信號。其中第一輸出信號是輸入信號中較大的信號，第二輸出信號是較小的信號。上述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，所述延時電路采用基本反相器鏈構(gòu)成，將異步比較器產(chǎn)生的完成信號經(jīng)過延時電路，連接到異步選通器中，作為異步選通器的預(yù)充電信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果本發(fā)明的異步比較選通器，利用異步電路結(jié)構(gòu)的特點，通過統(tǒng)一的信號使得數(shù)據(jù)穩(wěn)定。同時，由于比較器產(chǎn)生的完成信號經(jīng)過匹配的延時電路輸入到選通器，作為選通器的預(yù)充電信號，所以這樣組成的異步比較選通器不會產(chǎn)生過渡信號和毛刺。另外，異步比較器和異步選通器相對于同步比較器和同步選通器，在功耗上有優(yōu)勢。因此，相比于同步比較選通器，本發(fā)明降低了功耗。


圖1是低功耗的異步比較選通器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是異步比較器的結(jié)構(gòu)圖；圖3是兩位異步比較單元的結(jié)構(gòu)圖；圖4是異步比較器的完成信號檢測單元的結(jié)構(gòu)圖；圖5是異步2選2選通單元的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了更便于本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以及具體的實施方式對本發(fā)明的實施做進一步的描述，但本發(fā)明的實施和保護范圍不限于此。用于LDPC的低功耗異步比較選擇器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由異步比較器1、異步選通器2和一組由基本延時單元組成的延時電路3組成。第一輸入信號和第二輸入信號分別接到異步比較器1和異步選通器2上，工作控制信號接到異步比較器1上。經(jīng)過異步比較器1 的運算，得到完成信號和比較結(jié)果信號。比較結(jié)果信號直接連到異步選通器2的選擇信號輸入端，作為異步選通器2的選擇信號，而完成信號則要經(jīng)過一組由基本延時單元組成的延時電路3，連接到異步選通器2的預(yù)充電信號端，作為異步選通器2的預(yù)充電信號。異步選通器2的工作或者清零由預(yù)充電信號決定，而對第一輸入信號和第二輸入信號的選擇則是根據(jù)選擇信號來決定。經(jīng)過異步選通器2的運算，最后輸出第一輸出信號和第二輸出信號。其中，第一輸出信號是第一輸入信號和第二輸入信號中較大的信號，第二輸出信號是第一輸入信號和第二輸入信號中較大的信號。圖2是異步比較器的結(jié)構(gòu)圖，由至少一個兩位異步比較單元以及一個完成信號檢測單元構(gòu)成。兩個以上的所述異步比較單元級聯(lián)后與完成信號檢測單元構(gòu)成多位異步比較器。預(yù)充電信號連接到每一個兩位異步比較單元和完成信號檢測單元，輸入信號只連接到兩位異步比較單元。除了最低位之外的每一位異步比較單元的相等輸出信號連接到下一位的異步比較單元上，最低位的異步比較器單元的相等輸出信號則直接連到完成信號檢測單元。而所有的兩位異步比較單元的大于輸出信號(包括大于輸出信號[N-1]，大于輸出信號 [N-2],……，大于輸出信號[K]，……，大于輸出信號W])和小于輸出信號(包括小于輸出信號[N-1]，小于輸出信號[N-2]，……，小于輸出信號[K],……，小于輸出信號
)則連接到完成信號檢測單元上。第一輸入信號和第二輸入信號作為輸入信號，直接輸入到兩位異步比較單元中，從高位開始運算，如果二者的高位相等，則該位的相等輸出信號有效， 輸入到下一位的異步比較單元中進行比較。如果二者的高位不相等，則相等輸出信號為0， 該位后面的所有低位的異步比較單元將不會進行運算。完成信號檢測單元則根據(jù)所有的大于輸出信號、小于輸出信號和最低位的相等輸出信號，經(jīng)過運算，產(chǎn)生完成信號、大于或相等輸出信號和小于輸出信號。這種電路結(jié)構(gòu)能夠保證以下特點，對于多比特的輸入信號，如果在高位能得到第一輸入信號和第二輸入信號的比較結(jié)果，那么整個異步比較器就能立刻得到相應(yīng)的比較結(jié)果和完成信號。兩位異步比較單元的結(jié)構(gòu)如圖3所示。該結(jié)構(gòu)采用動態(tài)邏輯的電路，輸入信號分別是預(yù)充電信號、相等輸入信號、A1A0, B1Btl,以及經(jīng)過反相之后的^；和@。輸出信號有三個，分別是大于輸出信號、相等輸出信號和小于輸出信號。輸出端均由一對PMOS管并聯(lián)， 加上一個弱反饋負載反相器構(gòu)成，其中一個PMOS管的柵極作為預(yù)充電信號的輸入端，另外一個PMOS管的柵極連接到弱反饋負載反相器，形成反饋回路，并作為三種輸出信號的輸出端。該結(jié)構(gòu)的下拉電路的構(gòu)成規(guī)則與一般的CMOS組合邏輯電路設(shè)計相同，NMOS管串聯(lián)實現(xiàn)邏輯“與”功能，NMOS管并聯(lián)實現(xiàn)邏輯“或”功能。其中，對于輸出端為大于輸出信號的支路，輸入信號分別是預(yù)充電信號、相等輸入信號、A1A0和@，實現(xiàn)以下邏輯表達式大于輸出信號=預(yù)充電信號鉍聶+相等輸入信號姊威咸不威MA)]；對于輸出端為相等輸出信號的支路，輸入信號分別是預(yù)充電信號、相等輸入信號、A1Ap B1BpM和@，實現(xiàn)以下邏輯表達式相等輸出信號=預(yù)充電信號g相等輸入信號該石威+Λ^。Μ 威購對于小于輸出信號，輸入信號分別是預(yù)充電信號、相等輸入信號、 和B1Btl,實現(xiàn)以下邏輯表達式 小于輸出信號=預(yù)充電信號^ +相等輸入信號威戲咸不聶+4A)]。在下拉電路中，相等輸入信號連接到位于最接近輸出端的NMOS管的柵極，并且由 戎絕組成的NMOS管和預(yù)充電信號作為柵極的NMOS管是三段支路共用的。整個的兩位異步比較單元實現(xiàn)的功能如下當預(yù)充電信號或者相等輸入信號有一個為低電平，該電路不運算；當預(yù)充電信號和相等輸入信號均為高電平時，電路進行工作。若A1Atl大于B1Btl,則大于輸出信號為高電平，相等輸出信號和小于輸出信號均為低電平；若A1Atl小于B1Btl,則小于輸出信號為高電平，大于輸出信號和相等輸出信號均為低電平；若A1A0等于B1Btl,則相等輸出信號為高電平，大于輸出信號和小于輸出信號均為低電平。完成信號檢測單元的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該結(jié)構(gòu)由兩部分的動態(tài)邏輯電路和一個與門組成。兩部分的動態(tài)邏輯電路的輸出信號分別為大于或相等輸出信號和小于輸出信號， 均由一對PMOS管并聯(lián)，加上一個弱反饋負載反相器構(gòu)成，其中一個PMOS管的柵極作為預(yù)充電信號的輸入端，另外一個PMOS管的柵極連接到弱反饋負載反相器，形成反饋回路，并作為輸出端。對于大于或相等輸出信號，其下拉電路是并聯(lián)的Ν+1個NMOS管，與一個柵極為預(yù)充電信號的NMOS管串聯(lián)，其中的N個匪OS管的柵極分別是N個大于輸出信號(包括大于輸出信號[Ν-1]，大于輸出信號[N-2],……，大于輸出信號
)，另外一個NMOS管的柵極是相等輸出信號。對于小于輸出信號，其下拉電路是并聯(lián)的N個NMOS管，與一個柵極為預(yù)充電信號的NMOS管串聯(lián)，其中的N個NMOS管的柵極分別是N個小于輸出信號(包括小于輸出信號[N-1]，小于輸出信號[N-2]，……，小于輸出信號W])。這兩部分動態(tài)邏輯電路的輸出分別連接到與門，最后產(chǎn)生完成信號。圖5是異步2選2選通單元的結(jié)構(gòu)圖。該結(jié)構(gòu)采用動態(tài)邏輯的電路，輸入信號分別是預(yù)充電信號、選擇信號、選擇信號取反信號、A和B。輸出信號則是第一輸出信號和第二輸出信號。如前面所述，輸出端均由一對PMOS管并聯(lián)，加上一個弱反饋負載反相器構(gòu)成，其中一個PMOS管的柵極作為預(yù)充電信號的輸入端，另外一個PMOS管的柵極連接到弱反饋負載反相器，形成反饋回路，并作為輸出信號的輸出端。其中，對于輸出端為第一輸出信號的支路，其下拉電路實現(xiàn)以下邏輯表達式第一輸出信號=預(yù)充電信號g[Ag選擇信號+ 選擇信號取反信號)]；對于輸出端為第二輸出信號的支路，其下拉電路實現(xiàn)以下邏輯表達式第一輸出信號=預(yù)充電信號 g[Ag選擇信號取反信號+ 選擇信號)]。在下拉電路中，共用一個預(yù)充電信號作為柵極的 NMOS管。整個的異步2選2選通單元實現(xiàn)的功能如下當預(yù)充電信號為低電平時，該電路不運算；當預(yù)充電信號時，若選擇信號為高電平，則第一輸出信號輸出為A，第二輸出信號輸出為B ；若選擇信號為低電平，則第一輸出信號輸出為B，第二輸出信號輸出為A。本發(fā)明通過使用統(tǒng)一的工作控制信號代替同步電路中的時鐘信號，使得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，因而不會導致在同步比較選通器中，比較器和選通器數(shù)據(jù)之間的不同步，繼而產(chǎn)生過渡信號和毛刺的現(xiàn)象，從而降低了功耗。
權(quán)利要求
1.一種用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其特征在于包括一個異步比較器，用于接收兩個輸入信號，根據(jù)工作控制信號進行運算，輸出完成信號和比較結(jié)果信號，所述兩個輸入數(shù)據(jù)分別是第一輸入信號和第二輸入信號；一個異步選通器，用于接收第一輸入信號和第二輸入信號以及一個選擇信號和一個預(yù)充電信號，其中選擇信號是異步比較器產(chǎn)生的比較結(jié)果信號，預(yù)充電信號是異步比較器產(chǎn)生的完成信號經(jīng)過延時電路之后得到的；異步選通器根據(jù)選擇信號和預(yù)充電信號，對第一輸入信號和第二輸入信號進行運算，并產(chǎn)生第一輸出結(jié)果和第二輸出結(jié)果；延時電路，用于將異步比較器的完成信號經(jīng)過匹配后的延時輸入到異步選通器，作為異步選通器的預(yù)充電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其特征在于，其中異步比較器由一個完成信號檢測單元和至少一個兩位的異步比較單元構(gòu)成；兩個以上的所述異步比較單元級聯(lián)后與完成信號檢測單元構(gòu)成多位異步比較器，異步比較器由完成信號檢測單元產(chǎn)生一個完成信號和兩個比較結(jié)果信號，所述的兩個比較結(jié)果信號分別是結(jié)果為大于或相等的輸出信號和結(jié)果為小于的輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其特征在于，其中異步選通器采用異步2選2選通單元級聯(lián)構(gòu)成；異步比較器產(chǎn)生的比較結(jié)果信號作為異步選通器的選擇信號；異步比較器產(chǎn)生的完成信號，經(jīng)過延時電路后，作為異步選通器的預(yù)充電信號；最后，經(jīng)過運算得到第一輸出信號和第二輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，其特征在于，延時電路采用基本反相器鏈構(gòu)成，將異步比較器產(chǎn)生的完成信號經(jīng)過延時電路，連接到異步選通器中，作為異步選通器的預(yù)充電信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于LDPC解碼器的低功耗異步比較選通器，包括一個異步比較器，用于接收兩個輸入信號，根據(jù)工作控制信號進行運算，輸出完成信號和比較結(jié)果信號；一個異步選通器，用于接收第一輸入信號和第二輸入信號以及一個選擇信號和一個預(yù)充電信號；異步選通器根據(jù)選擇信號和預(yù)充電信號，對第一輸入信號和第二輸入信號進行運算，并產(chǎn)生第一輸出結(jié)果和第二輸出結(jié)果；延時電路，用于將異步比較器的完成信號經(jīng)過匹配后的延時輸入到異步選通器，作為異步選通器的預(yù)充電信號。本發(fā)明的異步比較選通器不會產(chǎn)生過渡信號和毛刺，具有數(shù)據(jù)穩(wěn)定、功耗低的優(yōu)點。
文檔編號H03K5/22GK102394633SQ20111025582
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者葉德盛, 姜小波 申請人:華南理工大學