[發明專利]一種通用高吞吐率的LDPC譯碼方法及系統

有效

• 申請號: 202110894999.9
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113612581B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 尹航;戴景鑫;楊占昕
• 申請（專利權）人: 浙江極傳信息技術有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/29;H03M13/11
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種通用高吞吐率的LDPC譯碼方法及系統，涉及通信技術領域，該方法包括基于目標系統的需求，自適應配置LDPC譯碼器的矢量擴展指令集類型；基于自適應配置的LDPC譯碼器的矢量擴展指令集類型以及并行處理方式，對待譯碼數據進行譯碼操作；對初始譯碼結果進行硬判決操作，以得到最終譯碼結果；所述初始譯碼結果為對待譯碼數據進行譯碼操作后得到的數據。本發明能夠在提升譯碼器吞吐率的同時能夠最大限度地利用GPP的資源。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種通用高吞吐率的LDPC譯碼方法及系統。

背景技術

低密度奇偶校驗碼(Low-Density Parity-Check，LDPC)，即LDPC碼，是1963年由Robert博士首次提出的一種具有稀疏校驗矩陣的線性分組碼。目前LDPC碼已經廣泛的應用于WiFi(IEEE802.11n)、WiMax(IEEE802.16E)、數字廣播(DVB)等領域。由于LDPC碼固有的并行編譯碼結構和較強的糾錯性能，LDPC碼已被3GPP采納作為第五代移動通信技術的長碼編碼方案，也被認為是5G超可靠和低時延通信(uRLLC)中最有前景的錯誤校驗碼(ECC)之一。

在過去的數十年里，隨著通用處理器(GPP)處理頻率不斷地提高，其計算性能也不斷提升，同時處理器的計算模型也不斷得到改善。故隨著GPP硬件層面的升級更新，使得基于通用處理器實現的軟件無線電平臺成為可能，例如基于GPP的軟件無線電設計平臺Openairinterface(OAI)、AmarisoftLTE等，但是由于LDPC譯碼器的吞吐率性能較低，限制了此類軟件無線電平臺的使用。

為了進一步提升LDPC譯碼器的吞吐率性能，GPP通過采用了并行處理架構，例如：單指令多數據流(Single InstructionhMultiple Data，SIMD)、單程序多數據流(SingleProgram Multiple Data，SPMD)、單指令多線程(Single Instructionh Multiple Thread，SIMT)等。近年來基于SIMD架構的矢量擴展指令集得到了飛速的發展，其支持位寬從早期的64bit位寬朝著更高并行度發展。這些并行處理技術已廣泛的集成在了GPP設備中，但如何將這些并行處理技術與具體算法進行高效的結合，仍然存在著許多困難。

由于LDPC碼的譯碼算法復雜度較大，但卻具有良好的并行結構，因此對LDPC譯碼器進行并行化設計，能夠得到更高的吞吐量。目前已經有許多論文做出了關于LDPC譯碼器在GPP設備上實現的相關工作，主要集中于：基于傳統SIMD架構采用更高位寬的矢量擴展指令集集上，通過增加同一指令周期內所處理的數據寬度，即增加同一時間所處理的LDPC碼塊數量來實現。雖然采用高位寬矢量擴展指令集能夠提升LDPC譯碼器的吞吐率，但在實際通信系統中采用此類LDPC譯碼器會存在以下問題：

(1)由于高位寬矢量擴展指令集優化難度和GPP處理功耗的限制，矢量擴展指令集位寬的提升對LDPC譯碼器吞吐率的提升存在明顯衰減，單純的提升矢量擴展指令集位寬，提升單位時間處理的LDPC碼塊數，在多數情況下反而會增加運算指令處理時間，增加譯碼處理延時。

(2)高位寬矢量擴展指令集對于GPP配置的要求更高，同時其功耗要求也更高。

(3)采用高位寬矢量擴展指令集只有在通信系統中處理單元的數據位寬能夠整除指令位寬時才能充分發揮其處理能力，達到其譯碼吞吐率的理論值。即高位寬矢量擴展指令集只有在，系統所需的LDPC譯碼處理單元數，剛好可以整除矢量擴展指令位寬時效率才能體現出來。系統所需的LDPC譯碼處理單元數和指令位寬處于非整除區間內，采用高指令位寬帶來的譯碼器吞吐率提升，會大幅衰減。同時，由于位寬不匹配帶來的無效譯碼運算，還會徒增系統處理功耗。

(4)為了使高位寬矢量擴展指令集的處理效率最大化，限制了采用該設計方法譯碼器的應用場景，同時對于采用該譯碼器的系統設計帶來了更高的要求。