LDPC码并行译码算法的研究及其基于CUDA的实现

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低密度校验码(Low-Density Parity-Check,LDPC Codes)最早由Gallager博士在1962年提出。随着计算机仿真水平的提高和现代编码理论的兴起,近年来LDPC码获得了信道编码理论研究者的广泛关注。作为一种具有接近Shannon限性能的好码,LDPC码不仅设计简单,而且在纠错能力、译码性能和硬件实现复杂度方面具有较大优势,因此在许多通信系统中具有广阔的应用前景。近年来,LDPC码的高效编译码器实现逐渐成为研究工作的一个热点,而且科研人员对编译码器的数据传输速率的要求越来越高。通常,LDPC码的编译码器设计可以通过不同的计算平台来实现,大致上包括CPU,FPGA,GPU等等。近年来,利用图像处理器(Graphic Processing Unit,GPU)的并行计算功能来进行算法加速成为一项新的研究热门领域。针对基于CPU平台的LDPC码译码可能带来的延迟问题,本文提出了一种基于CUDA架构的LDPC码的并行译码方案。CUDA是一种全面支持GPU通用计算的并行架构。文章首先研究了CUDA架构下的硬件系统和软件体系,介绍了LDPC码的基本原理并且重点介绍了它的归一化最小和译码算法,然后结合两者以及本文使用的软硬件环境,实现了CUDA并行译码实现时的具体编译码方案,最后分析了影响系统译码速度的因素。并与CPU平台上LDPC码的串行译码的仿真性能进行了比较,验证了采用CUDA并行译码在保证译码性能的同时,实现了对译码过程的加速,有效减少了译码时延,提高了系统吞吐量。
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