基于GPU加速的移动端LDPC译码方法与实现

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1、硕士学位论文基于GPU加速的移动端LDPC译码方法与实现作者姓名苏炜跃学科专业通信与信息系统指导教师陆以勤所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月GPU-AcceleratedLDPCDecodingforMobileDeviceandImplementationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WeiyueSuSupervisor：Prof.LuYiqinSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China分类号：TP393学校代号：10561学号：201520108874华南理工大学硕士学位论文基于GPU加速的移动端LDPC译码方法与实现作者姓名：苏炜跃指导教师姓名、职称：陆以勤教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立

3、进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布

4、学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密（校保密委员会审定为涉密学位论文时间：年月日），于年月日解密后适用本授权书。□不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期：作者联系电话：电子邮

5、箱：联系地址(含邮编)：摘要现代通信已经成为了人类生活与发展中重要的一部分，并且不断有新的技术出现，但是也有一些传统技术需要不断改进，以适应当前移动化的需求。信道编码对增加通信系统的可靠性具有重要意义，而低密度奇偶校验（LowDensityParityCheck,LDPC）码是一种能够接近香农极限的纠错码，目前在无线通信领域具有广泛的应用。但是与其他的纠错码相比，处理LDPC码时的计算量大，尤其是在译码阶段。在无线通信中的移动端，当前的LDPC译码器一般基于硬件实现，然而硬件平台灵活性差，难以同时支持

6、多种不同码率、码长的LDPC码，也难以对硬件设备进行拓展升级。首先，本文提出了一种在移动端上利用图形处理单元（GraphicsProcessingUnit,GPU）的多线程来支持并行多码字译码的软件LDPC码译码器。该译码器通过一种将校验矩阵进行压缩并分块存储在GPU的私有内存的设计，提高了归一化最小和译码算法的译码速度；并对置信信息的存储方式进行改进，节省了GPU内存资源的占用。其次，本文在此基础上针对无线通信中更常用的准循环LDPC码，设计了更适合GPU并行加速计算的分层译码算法，能够达到更快的收

7、敛速度。在算法上通过专门设计来减少不必要的同步，以达到加速译码的效果。最后，在实际的移动设备环境中，测试了LDPC码的译码性能，包括译码准确性、译码收敛速度、最大吞吐率与译码延迟等。实验表明，在移动设备的GPU上进行LDPC码译码并不影响译码准确性，且GPU能加快译码速度。相比之下，分层译码算法具有更快的收敛速度和更大的吞吐率，而归一化最小和译码算法有更低的时间延迟。在一般的移动设备上用GPU进行LDPC码译码都能够达到100Mbps以上的吞吐率以及小于1.6毫秒的延迟，基本能够满足目前在移动端对带宽

8、和延迟要求严格的语音聊天等场景的需求。关键词：低密度奇偶校验码；移动端；图像处理单元；归一化最小和译码算法；分层译码算法IAbstractCommunicationhasbecomethemostimportantpartofhumanlifenowadays,andnewtechnologiesareemerging.However,therearealsosometraditionaltechniquesthatneedtobeconstantlyi