[发明专利]高吞吐流水线型极化码BP译码器及其实现方法

说明书

一种高吞吐流水线型极化码BP译码器，当译码信息长度为N时，包括：阶计算模块和种不同深度，每种N个的先进先出队列模块；每阶计算模块包括：N/2个用于更新L信息和R信息的处理单元，其中：阶的计算模块进行R信息的更新计算，另外阶的计算模块进行L信息的更新计算；本发明保留利用BP算法解码器与快速傅里叶变换处理器之间的相似性而提出的流水线架构，将不同stage的计算结果放入不同大小的FIFO中，不需要delay、switch或控制ram即可往返传播数据并进行计算，真正实现多码字，高吞吐，高资源利用率的BP译码器。

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信领域的技术，具体是吞吐量达到9.752Gbps的流水线型极化码BP译码器及其实现方法。

背景技术

现有最常用的极化码的译码算法如SC译码算法，在进行译码时容易出现错误传播并且在有限码长的情况下性能不佳。此外，当使用SC译码算法时，极化码的信道容量可达特性只有在码长足够长的情况下才能实现。而基于SC译码算法的一系列改进算法由于都是串行解码，解码的等待时延都比较长，因此，有研究者借鉴于LDPC的解码算法，提出了极化码的置信传播(Belief Propagation，BP)解码算法。

BP译码算法因其内在的并行结构优势，译码的延迟远远小于SC译码。但是BP译码需要进行多次迭代，计算复杂度比较高，在设计过程中对资源的使用率和译码的吞吐率提出了更高的要求。如何设计一个高吞吐，高资源利用率，低硬件复杂度的极化码BP译码器，显得尤为重要。

发明内容

本发明针对当前流水架构的译码设计控制复杂，资源利用效率低的问题，提出一种高吞吐流水线型极化码BP译码器及其实现方法，保留利用BP算法解码器与快速傅里叶变换(FFT)处理器之间的相似性而提出的流水线架构，将不同stage的计算结果放入不同大小的FIFO中，不需要delay、switch或控制ram即可往返传播数据并进行计算，真正实现多码字，高吞吐，高资源利用率的BP译码器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种高吞吐流水线型极化码BP译码器，包括：阶计算模块和种不同深度、每种N个、用于存储和传递译码信息的先进先出队列模块，其中：N为译码信息长度，每阶计算模块包括：N/2个用于更新L信息和R信息的处理单元，其中：阶的计算模块进行R信息的更新计算，另外阶的计算模块进行L信息的更新计算。

技术效果

与现有技术相比，本发明在进行多码字译码的阶段，所有的PE在每一拍都在进行迭代输出，所有的FIFO都存入了有效的迭代信息，实现了百分百的资源利用。以1024码长为例，本发明可以将18码字在译码器中进行译码，在迭代次数完成之后，可以在18拍输出18个码字的译码结果，具有极高的吞吐量。此外，本发明利用FIFO模块不仅完成了迭代信息的存储的难题，同时也将迭代信息的传递变成了自动化的流程，不需要额外的控制，实现了简易的流水线架构拥有极低的设计复杂度。

附图说明

图1为处理单元(PE)结构示意图；

图2为FIFO模块结构示意图；

图3为(8,4)流水译码器结构图；

图4为(1024,512)流水译码器结构图；

图5为处理单元(PE)实现流程图；

图6为FIFO模块实现流程图。

具体实施方式

对于极化码的编码：给定一个极化码其中：N，K，A，分别表示码长、信息长度、信息比特组和冻结比特值，G_N和B_N分别表示生成矩阵和位反置换矩阵，则极化码的编码为：其中：N＝2ⁿ，是的克罗内克积。