【摘 要】
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随着大数据时代的推进和5G时代的到来,通信领域和数据存储领域近年来变得越来越受到关注,在市场需求的不断推动下,信道编码技术在这两个领域都得到了长足的发展。信道编码中的LDPC码,即低密度奇偶校验码,由于其接近香农极限的出色纠错性能,已经被广泛应用于通信领域和闪存存储的差错控制中。图形处理单元GPU具有大量的并行机制,并已广泛应用于高性能计算中。CUDA是由NVIDIA公司开发的用于并行计算的C语言
【基金项目】
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江苏省产业前瞻重点项目面向闪存的新型纠错编码方式研发（BE2017153）；
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随着大数据时代的推进和5G时代的到来,通信领域和数据存储领域近年来变得越来越受到关注,在市场需求的不断推动下,信道编码技术在这两个领域都得到了长足的发展。信道编码中的LDPC码,即低密度奇偶校验码,由于其接近香农极限的出色纠错性能,已经被广泛应用于通信领域和闪存存储的差错控制中。图形处理单元GPU具有大量的并行机制,并已广泛应用于高性能计算中。CUDA是由NVIDIA公司开发的用于并行计算的C语言的拓展。LDPC码的研究过程中,相比于在FPGA上较长的流程,GPU强大的计算能力和高度灵活性,在需要大量测试LDPC码的解码性能这一需求上,有着很大的帮助。利用这种CUDA异构计算平台对于实现LDPC解码器的便捷性,可以在不改变大体代码结构的前提下,仅仅改变LDPC码的基准矩阵,就可以对LDPC码的解码性能做出非常快速的测试,比同样的解码器在FPGA开发板上的实现流程方便,灵活而快捷。在开展项目的过程中,此平台也的确为找寻符合性能要求的,合适的LDPC码构造之过程提供了很大的便捷。本论文完成了基于GPU的高吞吐量LDPC解码器的实现。通过应用新颖的消息更新方案并减少共享内存的消耗,设计了基于TPMP和基于layered-MPD的最小和算法的解码器,以及基于比特翻转,梯度下降比特翻转以及概率型梯度下降比特翻转的硬判决解码器。同时分别对802.11n标准中的（1944,972）LDPC码和应用于闪存的4KB码长的QC-LDPC码进行了相关研究。（1944,972）LDPC码在单片Ge Force GTX 1080 Ti GPU上实现的TPMP的解码器可以达到4.77 Gb/s的吞吐量,而layered-MPD可以达到3.67 Gb/s。基于GPU的解码器的吞吐量可与基于FPGA开发板上的解码器实现相媲美。对于4KB码长的QC-LDPC码,layered-MPD流程的NMS算法解码器在AWGN信道和最大迭代次数为20的条件下,帧错误率降至10-8的量级时均未没有出现错误平底现象;而TPMP流程的PGDBF硬解码算法的解码器与SMI提出的Green mode方案进行对比,在同样的码长下,解码性能稍好。该码在新一代闪存纠错的应用方面有着很好的实用性。
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