可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元制造技术

一种可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，包括：加法器和比较器组成的LDPC译码单元、加法器和比较器组成Polar译码单元以及根据译码算法判断译码模式并相应选择加法器和比较器连接方式的判断器。本发明专利技术能够同时实现用于Polar码和LDPC码的置信度传递(BP)译码的基本计算，RDU有序的排列方式使它的结构进一步支持流水线架构，从而能够提供具有有限硬件开销的可重构译码能力，同时实现高吞吐量和资源利用率。

Joint decoding unit of reconfigurable polarization code and low density parity code

【技术实现步骤摘要】
可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元
本专利技术涉及的是一种通信领域的技术，具体是一种可重构的极化码(Polar)与低密度奇偶校验码(LDPC)联合译码单元(RDU，reconfigurabledecodingunit)。
技术介绍
在5G系统的候选技术中，信道编码是物理层中最重要的特性之一，基于当前的进展，在举行的3GPP无线接入网的会议上提出了一种混合解决方案，商定了将低密度奇偶校验(Low-DensityParity-Check，LDPC)码应用于数据平面的传输和极化码(PolarCodes)应用于控制平面的传输。尽管极化码和LDPC码已被证明可同时提供可靠的控制信令和高吞吐量数据传输，但译码复杂度通常很高。从硬件资源角度来看，以独立方式分别构建极化和LDPC译码器肯定会导致硬件资源的浪费，因此可重构的译码体系结构来实现能够对极化码和LDPC码译码的译码器结构是非常必要的，特别是对于硬件资源有限并且受电池限制的5G终端来说。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，能够同时实现用于Polar码和LDPC码的置信度传递(BP)译码的基本计算，RDU有序的排列方式使它的结构进一步支持流水线架构，从而能够提供具有有限硬件开销的可重构译码能力，同时实现高吞吐量和资源利用率。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术包括：加法器和比较器组成的LDPC译码单元、加法器和比较器组成Polar译码单元以及根据译码算法判断译码模式并相应选择加法器和比较器连接方式的判断器。所述的连接方式包括：LDPC译码模式和Polar译码模式，其中：LDPC译码单元为五阶的流水结构；Polar译码模式为相同的加法器和比较器调整连接为六个相同且独立的基本计算块(BCB)，每个基本计算块实现两阶流水结构。本专利技术涉及上述单元的可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码方法，通过对输入信号进行译码模式的判断并相应进行LDPC译码模式或Polar译码模式的连接方式调整，然后进行相应的译码和校验节点的更新。所述的LDPC译码模式包括：一个与十个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与八个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与四个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与三个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；两个与四个变量节点相连接的校验节点的更新模式；两个与三个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与六个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点的更新模式。在上述有两个校验节点同时更新的模式中，只有当输入的两个节点能并行运算，才能够做同时更新。技术效果与现有技术相比，本专利技术能够支持3GPP技术规范38.212下给出的LDPC码和polar码的译码，同时本专利技术利用LDPC码和polar的BP译码算法的相似性，实现了可重构的LDPC码和polar码的可重构译码单元，与分别单独实现LDPC译码和polar译码相比节省了硬件资源，提高了硬件资源利用率，并能够支持全流水的结构，在LDPC码译码模式和polar译码模式下都支持流水的实现，能够在两种译码模式下都提供较高的吞吐量。附图说明图1为(6,4)LDPC码因子图；图中：方形为校验节点，圆形为变量节点；图2为(8,4)polar码因子图；图中：a为个码字长度为8比特的polar码因子图的示意图，b为基本计算块的结构示意图；图3为在(4992,960)的LDPC码的5+4译码模式下可重构译码单元的数据路径示意图；图4为在码长N＝1024的polar码译码模式下可重构译码单元的数据路径示意图；图5为图4中一个基本块(BCB)示意图；图中：实线表示当前模式下加法器和比较器的连接关系，虚线表示当前模式下不用的连接方式；A表示加法器，M表示比较器，实线框中的加法器A和比较器M表示当前模式下该模块被使用，虚线框表示未被使用；8表示输入信息的位数，根据具体的译码性能的要求不同，在设计时可以不同。具体实施方式本实施例涉及一种联合译码单元(RDU)，包括：加法器和比较器组成的LDPC译码单元、加法器和比较器组成Polar译码单元以及用于判断译码模式并相应选择加法器和比较器连接方式的判断器。所述的RDU通过对输入信号进行译码模式的判断相应进行LDPC译码模式或Polar译码模式。实施例1RDU进行LDPC译码，如图1所示，在LDPC码译码过程中，设定一个(N,K)LDPC码，则这个LDPC码对应有一个(N-K)×N奇偶校验矩阵H(N>K)，其中：N为码字的长度，K为数据字的长度，当进行基于因子图的置信度传递(BP)译码时，上述LDPC码对应有(N-K)个校验节点(C)和N个变量节点(V)，校验矩阵H中第i列第j行为“1”则为第i个变量节点和第j个检验节点之间有连接，会进行相应的信息传递。LDPC的每次迭代对应整个校验矩阵的更新，RDU每次完成校验矩阵中一行的更新或两行的更新，其中每个校验节点的更新具体包括：其中：为在第t次迭代时从校验节点ci发送到变量节点vj的(C2V)消息，为在第t次迭代时从变量节点vj发送到校验节点ci的变量(V2C)，为第t次时第i个变量节点u的后验概率信息，即对数似然比(LLR)。所述的LDPC译码模式包括：一个与十个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与八个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与四个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与三个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；两个与四个变量节点相连接的校验节点的更新模式；两个与三个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与六个变量节点相连接的校验节点的更新模式；一个与五个变量节点相连接的校验节点的更新模式。图3给出的是LDPC码译码中一个与五个变量节点相连接的校验节点node1和一个与四个变量节点相连接的校验节点node2的并行更新模式下对应的各阶之间的连接，在LDPC译码模式下，输入信号mode为“0”，此时可重构基本译码单元RDU调整其连接关系为五阶的流水结构，从而支持LDPC码校验矩阵H一行或可以并行的两行的迭代更新，即一个校验节点或两个可并行的校验节点的更新。RDU的输入是校验矩阵H要进行运算的这一行或者两行中对应“1”位置的后验概率信息。本实施例中的LDPC译码单元为五阶流水结构，具体包括：第一阶由十个加法器A组成，每个加法器A的两个输入端分别接收由外部控制输入的信息和信息；第二阶由三组共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征在于，包括：加法器和比较器组成的LDPC译码单元、加法器和比较器组成Polar译码单元以及根据译码算法判断译码模式并相应选择加法器和比较器连接方式的判断器；/n所述的连接方式包括：LDPC译码模式和Polar译码模式，其中：LDPC译码单元为五阶的流水结构；Polar译码模式为相同的加法器和比较器调整连接为六个相同且独立的基本计算块，每个基本计算块实现两阶流水结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征在于，包括：加法器和比较器组成的LDPC译码单元、加法器和比较器组成Polar译码单元以及根据译码算法判断译码模式并相应选择加法器和比较器连接方式的判断器；
所述的连接方式包括：LDPC译码模式和Polar译码模式，其中：LDPC译码单元为五阶的流水结构；Polar译码模式为相同的加法器和比较器调整连接为六个相同且独立的基本计算块，每个基本计算块实现两阶流水结构。


2.根据权利要求1所述的可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征是，在LDPC译码模式中，一个(N,K)LDPC码对应有一个(N-K)×N奇偶校验矩阵H(N>K)，其中：N为码字的长度，K为数据字的长度，当进行基于因子图的置信度传递(BP)译码时，上述LDPC码对应有(N-K)个校验节点(C)和N个变量节点(V)，校验矩阵H中第i列第j行为“1”则为第i个变量节点和第j个检验节点之间有连接，会进行相应的信息传递，LDPC的每次迭代对应整个校验矩阵的更新，RDU每次完成校验矩阵中一行的更新或两行的更新。


3.根据权利要求1或2所述的可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征是，所述的LDPC译码模式包括：
一个与十个变量节点相连接的校验节点的更新模式；
一个与八个变量节点相连接的校验节点的更新模式；
一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与四个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；
一个与五个变量节点相连接的校验节点和一个与三个变量节点相连接的校验节点的并行更新模式；
两个与四个变量节点相连接的校验节点的更新模式；
两个与三个变量节点相连接的校验节点的更新模式；
一个与六个变量节点相连接的校验节点的更新模式；
一个与五个变量节点相连接的校验节点的更新模式。
在上述有两个校验节点同时更新的模式中，只有当输入的两个节点能并行运算，才能够做同时更新。


4.根据权利要求2所述的可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征是，每个校验节点的更新具体包括：




其中：节点(i,j)表示在第i阶段的第j输入点，为在第t次迭代时从校验节点ci发送到变量节点vj的(C2V)消息，为在第t次迭代时从变量节点vj发送到校验节点ci的变量(V2C)，为第t次时第i个变量节点u的后验概率信息，即对数似然比。


5.根据权利要求1所述的可重构的极化码与低密度奇偶校验码联合译码单元，其特征是，所述的五阶的流水结构，具体包括：
第一阶由十个加法器A组成，每个加法器A的两个输入端分别接收由外部控制输入的信息和信息；
第二阶由三组共十二个比较器M构成，每组的比较器个数分别为三个、三个和六个，比较器接收上一阶加法器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林婷，曹姗，张舜卿，徐树公，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31