基于CUDA平臺(tái)的LDPC碼的并行譯碼實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、由于噪聲和干擾的存在,信號(hào)在傳輸過程中往往會(huì)發(fā)生差錯(cuò),這樣,如何在有噪信道中高效而可靠地傳輸信息成為了數(shù)字通信系統(tǒng)必須要解決的問題。信道譯碼器的主要任務(wù)在于以盡可能小的譯碼錯(cuò)誤概率從接收序列中恢復(fù)出原本的發(fā)送碼字。
　　 低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼是一組用稀疏校驗(yàn)矩陣定義的線性分組碼,它具有較低的編譯碼復(fù)雜度,并且引入迭代譯碼思想,能夠獲得接近于Shannon極限的譯碼性能,這使得它對(duì)包括Turbo碼在內(nèi)的很多種碼呈現(xiàn)出了巨大

2、的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　 LDPC碼分為非規(guī)則碼和規(guī)則碼兩種,前者的性能往往優(yōu)于后者,但其編譯碼復(fù)雜度也較大。在編碼設(shè)計(jì)時(shí),消除短環(huán)有助于提高譯碼性能。消息傳播算法是一種軟判決譯碼算法,它體現(xiàn)了迭代譯碼思想,性能高于硬判決譯碼算法,但實(shí)現(xiàn)也較復(fù)雜。
　　 LDPC碼性能優(yōu)越,允許全并行高速譯碼,已經(jīng)在個(gè)人數(shù)字設(shè)備、移動(dòng)無(wú)線通信等領(lǐng)域顯示出了很大的應(yīng)用價(jià)值,極可能取代Turbo碼成為第四代移動(dòng)通信(4G)的首選編碼方案。
　

3、　 另一方面,快速發(fā)展的半導(dǎo)體工業(yè)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的處理器性能及數(shù)目逐日提升。GPU具有多處理器特性,與現(xiàn)有的多核CPU相比,其處理器的數(shù)目更多、整體的處理能力更高,這是由于GPU內(nèi)部更多的晶體管被用作數(shù)據(jù)處理而不是流程控制。幾乎每一代GPU的計(jì)算能力都大大超過同期的頂級(jí)CPU?，F(xiàn)在的GPU可以被視作一個(gè)強(qiáng)勁的大規(guī)模并行計(jì)算設(shè)備。
　　 因此,人們提出了GPU通用計(jì)算(GPGPU)思想,即在很多非圖像領(lǐng)域釋放GPU的強(qiáng)大運(yùn)算能力

4、。GPU的可編程性為高效解決一些通用任務(wù)提供了新的思路,它可以被看作一個(gè)高性能計(jì)算設(shè)備,適合基于桌面平臺(tái)進(jìn)行大規(guī)模超級(jí)計(jì)算,完成海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理。
　　 由于GPU傳統(tǒng)上是為圖像渲染而設(shè)計(jì)的,在將它用于通用計(jì)算時(shí)存在一些限制。目前,GPU只適合處理那些可以被看成并行計(jì)算的問題。早期的GPU編程大多建立在圖像渲染語(yǔ)言如Direct3D、OpenGL等的基礎(chǔ)之上,要求程序員對(duì)圖形硬件架構(gòu)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等方面的基本知識(shí)有所了解

5、,只能借助圖像語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)非圖像功能,代碼編寫不是非常容易。CUDA(Compute Unified Device Architecture)平臺(tái)是NVIDIA公司近期提出的一種新的實(shí)現(xiàn)GPU通用計(jì)算的軟硬件架構(gòu),基于CUDA平臺(tái)程序員可以寫出類C風(fēng)格的代碼來(lái)啟動(dòng)大量的GPU線程并行工作,因此它為解決很多計(jì)算密集型問題提供了一個(gè)高效而用戶友好的開發(fā)環(huán)境。
　　 由于LDPC碼的迭代譯碼算法適合全并行實(shí)現(xiàn),本文基于CUDA平臺(tái)分別按照