多核平台下LDPC码迭代译码算法研究

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低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check codes,LDPC码)是一种性能良好的线性分组码。凭借其较强的纠错抗干扰能力、可并行化译码和性能逼近Shannon限的优点,LDPC码被广泛应用在深空通信、光纤通信、移动无线通信中。近年来,随着通信行业的发展,人们对数据传输速度要求越来越高,LDPC码的高效译码已经成为研究的热点问题之一。目前,洪泛调度、分层调度以及Shuffled调度方式下LDPC码通常采用最小和(Min-Sum,MS)算法以串行方式进行译码。为了提高译码速度,利用多核中央处理器Central Proce)s(sing Unit,CPU平台下的多核并行技术与SSE(7)Streaming SIMD Extensions(8)指令并行技术,本文对LDPC码三种调度方式下MS译码算法的并行化译码方案进行了研究。主要研究内容如下:1.概述了数字通信系统、常用信道模型、LDPC码的基本原理及其两种迭代译码算法;阐述了多核CPU平台的体系结构以及多核编程技术;而且,详细分析了OpenMP半自动化并行工具和SSE并行指令集。2.深入分析了MS译码算法的消息并行、多码字并行、SSE指令并行等三种并行策略。通过将消息并行策略和SSE指令并行策略相结合,设计了洪泛调度方式下LDPC码MS译码算法的并行化译码方案。仿真结果表明,与串行MS译码算法相比较,所给出的并行化译码方案能够明显提高LDPC码的译码速度,而且保持原来的译码性能。3.由于消息并行策略对列重和行重较小的LDPC码加速比低,将多码字并行策略和SSE指令并行策略结合,设计了洪泛调度方式下LDPC码MS译码算法的第二种并行化译码方案。仿真结果表明,所设计的第二种并行化译码方案的加速比明显优于消息并行结合SSE指令的并行化译码方案。4.与洪泛调度方式相比,LDPC码迭代译码算法的串行消息调度方式有更快的收敛速度。将多码字并行策略与SSE指令并行策略结合,分别设计了分层调度和Shuffled调度下MS译码算法的并行化译码方案。仿真结果表明,所设计的并行化译码方案能够提高LDPC码的译码速度,且译码性能没有损失。
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