[发明专利]一种基于矢量指令集的LDPC码快速译码方法

说明书

本发明公开了一种基于矢量指令集的LDPC码快速译码方法，包括：对校验信息矩阵进行集中化存储；利用矢量指令对所述的校验信息矩阵进行初始化；利用矢量指令和所述的校验信息矩阵的集中化存储结构完成校验信息的计算和更新；利用矢量指令计算后验概率，根据后验概率结果进行判决；利用矢量指令计算校验值；若校验通过则输出译码结果。本发明方法将其译码过程中的初始化、校验位的位置存储、校验信息在矩阵水平方向和垂直方向上的快速访问、校验信息计算、校验信息的更新以及判决输出等过程和矢量指令集架构进行良好的适配，解决了利用矢量指令集完成LDPC译码的问题，具有灵活高效，应用广泛的特点。

技术领域

本发明涉及纠错码中的LDPC码的译码技术领域，具体涉及基于矢量指令集的LDPC译码过程的快速译码方法。

背景技术

无线通信中通常需要使用纠错编码来实现对传输中由于无线信道的影响而造成的误码，提升传输的可靠性。纠错编码有很多种类型，其中低密度奇偶校验码(LDPC码)因为其性能逼近香农限，易于进行理论分析和研究的特点，成为近年纠错编码领域研究和应用的热点。由于其结构描述简单，编译码过程易于实现，已经在地面移动通信、卫星通信等领域得到广泛应用。

LDPC码的编码较为简单，而由于LDPC码一般具有较长的码长，因此对于该码型的译码，由于其特殊的编码结构可实现并行操作的特点，其核心就是在校验信息矩阵的行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上反复进行校验值的计算，对于任何一种LDPC码，其校验信息矩阵都具有稀疏特性，而译码过程中必须要频繁的从校验信息矩阵中读取和写回信息，这种分散的存储器读取和写回操作往往制约了译码的速度。已有的LDPC码的译码很多选择了在FPGA上进行实现，利用FPGA提供的处理架构的灵活性来实现并行译码过程。于此同时，大量的基于单指令多数据(SIMD)架构的处理器及处理内核也进入市场，该类型的处理器或内核支持的矢量指令集可以实现单条指令操作多个数据构成的数据矢量，也具有天然的并行处理特性，并且灵活性和平均功耗优于FPGA，因此也成为信号处理器件的一大类型。

目前基于SIMD架构的矢量指令集已经可以实现数字信号处理的大部分功能，一些专用的指令可以很好的支撑数字信号处理的特殊需求，并出现了大量搭载SIMD架构矢量处理内核的片上系统芯片(SoC)，这些芯片已经广泛应用于通信以及雷达信号处理过程当中。将数字信号处理过程的各类型功能都在SIMD架构的处理器上使用相应的矢量指令集来实现可以有效降低系统实现的体积功耗以及成本。矢量指令一般适合于连续存储的数据结构，而LDPC译码时主要对具有稀疏特性的校验信息矩阵进行操作，如果直接使用矢量指令对校验信息矩阵中所有数据进行操作，则会产生大量针对零值的无效操作，大大降低处理效率，所以目前利用矢量指令集来完成LDPC译码还缺乏高效的方法，如何将译码算法与适量指令集的处理结构相匹配也是需要解决的问题，这也限制了矢量处理器在信号处理领域的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矢量指令集的LDPC码快速译码实现方法，将其译码过程中的初始化、校验位的位置存储、校验信息在矩阵水平方向和垂直方向上的快速访问、校验信息计算、校验信息的更新以及判决输出等过程和矢量指令集架构进行良好的适配，稍作修改即可以适用LDPC译码过程中的多种译码算法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

步骤1，对校验信息矩阵进行集中化存储，形成行和列两个方向上的分块矩阵的形式；

步骤2，利用矢量指令对所述的校验信息矩阵进行初始化；

步骤3，利用矢量指令和所述的校验信息矩阵的集中化存储结构完成校验信息的计算和更新；

步骤4，利用矢量指令计算后验概率，根据后验概率结果进行判决；

步骤5，利用矢量指令计算校验值；

步骤6，若校验通过则输出译码结果，若校验未通过且迭代未达到最大次数，则回到步骤3继续执行计算。