[发明专利]基于SIMD指令集的多码率多码长LDPC码解码方法

说明书

本发明提供了基于SIMD指令集的多码率多码长LDPC码解码方法，结合准循环结构的LDPC码基矩阵特点，通过外部配置文档实现对校验矩阵信息在线统计，采用定点分层译码方案，解码器为不同行重分别构造了一个特定校验节点计算单元，根据不同行重选择校验节点计算单元，校验节点计算单元内部采用循环展开方式。本发明实现了校验矩阵信息的在线统计，降低了多码率码长的LDPC码译码器的存储量；与现有算法相比消除了对矩阵统计信息的依赖，降低了译码器实现复杂度；与现有算法相比不存在速度损失，同时可以对在线计算的模块进行修正，具有通用性。

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，具体涉及一种解码方法，更为具体的说，是涉及一种基于SIMD指令集的多码率多码长LDPC码解码方法。

背景技术

LDPC码即低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码，它是由RobertG.Gallager博士于1963年首次提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码并在1995被D.J.C.Mackay和R.W.Neal重新提出。LDPC码具有逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低、结构灵活、低延时，可实现高速并行译码，近二十年来一直是信道编码领域的研究热点。目前LDPC码已广泛应用于无线通信(WiFi，WiMAX)、深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。现在LDPC码已经成为5G信道编码中数据信道的编码方案，eMMB场景已经确定使用LDPC码的编码方案。

3GPP为LDPC码定义了两大类基矩阵，分别为BG1和BG2，其中BG1和BG2中各包括8个不同的基矩阵(参考文献2：3GPPTS 38.212,“Multiplexingandchannel coding,”v.1.0.0,Sep.2017；http://www.3gpp.org.)。BG_1中的基矩阵H_{BG_1}的参数为M_b＝46，N_b＝68。BG2中的基矩阵的参数为M_b＝42，N_b＝52。BG1和BG2中各个基矩阵分别支持一组给定的扩展因子Z_c。标准规定，编码后的码字前2Z_c个信息比特打孔不传输，详细速率匹配方案参考文献2。

图1给出了集合BG1中的LDPC码的矩阵结构示意图，整个矩阵结构由两部分组成，可以看做是核心矩阵和多个单奇偶校验码的级联。其中，核心矩阵是一个高码率矩阵，矩阵的右侧包含了一种双对角形式，并且第(N_b-M_b)列有“a-b-a”的形式，刚好可以满足编码算法的要求。核心矩阵与单奇偶校验码级联使得LDPC码支持码率低于核心矩阵的码字，并且构成了支持递增冗余混合重传(Incremental Redundancy Hybrid-Automatic-Repeat-request,IR-HARQ)结构。BG2中的LDPC码除核心矩阵部分“a-b-a”的取值和“a-b-a”对应的行与BG1略有不同以外，其余均与图1所示的矩阵结构相似。

随着主要依靠时钟频率来提升处理器性能的方案达到了一个瓶颈，近些年来，作为继续提升处理器性能的并行处理技术受到了关注，主要包括单操作多数据流(SingleInstruction MultipleData,SIMD)技术，单操作多线程(Single InstructionMultipleThreads,SIMT)技术，单程序多数据流(Single ProgramMultiple Data,SPMD)技术等，这些技术已经被集成于当前的CPU和GPU。