基于OpenCL的QC-LDPC譯碼器的研究與實現(xiàn).pdf

1、LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes，低密度奇偶校驗碼）作為一種能逼近Shannon容量限的漸進“好”碼，現(xiàn)已成為信道編碼領域最受矚目的研究熱點之一。在實際工程應用中，準循環(huán)LDPC碼（Quasi-Cyclic LDPCCodes，QC-LDPC碼）以其碼字設計低復雜度的特點，正逐漸取代Turbo碼。而大部分的QC-LDPC譯碼器是通過硬件（如FPGA、VLSI和DSP等）實現(xiàn)，只適合固定碼長和碼率的

2、QC-LDPC碼，靈活性和擴展性較低，無法滿足當前多變的工程應用。因此，設計一個通用的QC-LDPC譯碼器對于實際工程的應用具有重要的意義。
　　隨著科技的快速發(fā)展，圖形處理單元（GPU，Graphic Processing Unit）的性能也在逐步的提高，它現(xiàn)在已發(fā)展成為并行度高、多線程、計算快速、存儲器帶寬大的高性能通用計算設備。而OpenCL作為GPU平臺的編程框架，具有較好的編程規(guī)范性和移植性。因此，基于OpenCL研究和

3、實現(xiàn)的QC-LDPC譯碼器不但可以實現(xiàn)并行譯碼算法，而且具有突出的靈活性和擴展性，對目前多變的工程應用具有廣泛的實用前景。
　　本文首先對LDPC譯碼算法進行了深入研究和分析，對Gallager提出的概率譯碼算法從原理出發(fā)給出了推導和證明，并以此為基礎進一步的給出了概率域的BP算法、對數(shù)域的BP算法、最小和算法以及改進最小和算法的推導和證明，通過仿真又分析和比較了這些譯碼算法的譯碼性能。然后，對GPU和OpenCL的編程架構進行了

4、研究和分析，給出了OpenCL的模型和軟件框架。最后，研究并實現(xiàn)了基于OpenCL的QC-LDPC譯碼器。本文在該譯碼器中設計了三個在GPU上并行運行的內核函數(shù)，并研究了一種壓縮校驗矩陣和其轉換矩陣的查表法，有效的減少了對GPU內存資源的占用，從而簡化了譯碼算法的復雜度。
　　為了驗證該譯碼器的性能，論文進行了兩個方面的測試：譯碼性能的測試和譯碼速率的測試。通過實驗數(shù)據(jù)分析得到：該譯碼器在選擇BP算法的條件下，通過10次迭代譯碼可