[发明专利]一种适合无速率码的低时延渐进译码方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的无速率译码技术，尤其涉及一种适合无速率码的低时延渐进译码方法。

背景技术

一般的信道编码在设计时，通常先根据信道状态信息估计信道参数，根据信道参数设计一个码率固定为R的信道纠错编码（由k个输入符号得到n个输出符号，则码率为R=k/n）。当估计的信道参数大于实际的信道参数时，虽然可以实现可靠传输，但是造成了传输的浪费，因为此时可以使用更高码率的信道纠错编码；当估计的信道参数小于实际的信道参数时，不能实现可靠传输，此时需要更低码率的信道纠错编码。而且很多时候，信道还是随时变化或者无法提前判断的，这个时候这些传统的编码就显得难以应付。于是出现了码率可变的无速率码。对于无速率码，由原始数据产生的编码数据包是随着编码过程而源源不断产生的，根据译码的需要可多可少，只要保证能成功译码即可。实际传输的码率取决于实际发送的编码包数目，而需要发送的编码包数目则取决于当时的信道状况。

无速率码具有三个重要属性：1)自适应链路速率适配：其最终速率决定于信道特性，不需要在传输前估计信道特性而固定码率，实际传输的码率取决于当时的信道状况。2)无速率属性（流属性）：发送端可以源源不断的输出编码包，形成一个可以无限延续的编码包流，而没有任何速率约束；3)桶积水效应：接收端不断收集编码包，收集到足够多的编码包即能恢复出所有原始数据包。正是由于无速率码的三个重要属性，使其在广播信道，认知，网络传输，反馈代价较大的通信场合等各个方面具有广泛的应用前景。

无速率码常用的译码算法有边消除法和BP（置信息）译码算法。由于边消除法只适用于除删信道，一般采用的是BP译码算法。对常用的BP译码算法，一次迭代的过程是为，先对所有的边，更新从变量节点传递给校验节点的置信息；然后对所有的边，更新从校验节点到变量的节点的置信息；然后计算所有的变量节点的置信息之和，并对变量节点进行硬判决；判断硬判决后的变量节点是否满足校验关系，如果满足或者超过最大迭代次数，则结束译码，否则继续进行下一轮迭代。由于在更新校验节点传递给变量节点的置信息时，会涉及到比较复杂的乘除运算，所以BP译码算法的复杂度相对较高。通常BP译码都是通过硬件完成。后来有人提出了新的串行BP译码算法。串行BP译码算法是以变量节点或者校验节点为顺序更新置信息的。相比于普通的BP译码算法，串行BP译码算法在每轮迭代复杂度相同的情况下，迭代次数要减少一半。

目前无速率码在实际的应用中，如果译码是通过CPU运算执行的，即使采用了串行BP译码算法，仍然存在译码时延称为系统吞吐率的瓶颈。特别较低的信噪比下，由于BP译码的迭代次数较多，加上在迭代的过程中存在复杂的非线性运算，导致译码时延非常大，严重限制了系统的吞吐率效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适合无速率码的低时延渐进译码方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适合无速率码的低时延渐进译码方法，采用了串行BP译码、渐进译码、基于SSE指令集优化的函数并行处理、查表法和多线程处理技术，该发明采用的无速率码为Raptor码，设v_i表示第i个变量节点，c_j表示第j个校验节点；Ω(c_j)表示与c_j相连的所有变量节点，C_j/i表示除去v_i之外其他与c_j相连的变量节点的集合；Ω(v_i)表示与v_i相连的所有校验节点，用L_ch(v_i)表示v_i的来自于信道的初始LLR信息，定义变量节点v_i向校验节点c_j传递的LLR信息为L(q_ij),校验节点c_j向变量节点v_i传递的LLR信息为L(r_ji)，一次迭代结束后变量节点v_i的LLR信息之和为Q_i。设N_Thread表示开启的线程数目，则适合无速率码的低时延渐进译码方法具体如下：

1)接收端不断接收新的编码包，若当前的码率低于信道容量，则继续等待接收新的编码包，否则，进入步骤2)；