基于OpenMP的LDPC并行译码算法研究与实现

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ulysseschen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
LDPC编码是目前已知的性能十分先进的一种线性分组码,在实际的测试中,得到的性能直逼香农定理的极限。在最新的5G的通信标准中也被采纳为长码的编码方案。虽然LDPC码的理论已然十分成熟,但是对于LDPC码的研究手段依旧停留在仿真上。对于较长的LDPC码字的仿真,采用串行程序运行依旧难以避免时间开销过大的问题。为了解决长码字LDPC码所面临的这个问题。本文根据LDPC译码过程中行更新与列更新过程中所表现出的可并行性,利用C++作为编程工具,在OpenMP这个共享内存的并行编程模型的基础上,实现了新的并行仿真译码平台。DVBS-2标准中的LDPC码字均由信息位与校验位构成。DVBS-2标准指出该标准下LDPC码字编码的核心为校验位的确定,并给出了详细的方法。对于校验矩阵的求解方法并未提及。考虑到后续译码校验过程中校验矩阵的作用,本文通过对DVBS-2标准中对于校验位的确定方法的研究,采用反向思维的方式,推出了校验矩阵的计算方式,并给出相关证明。完成了对不同码率的校验矩阵的计算。通过对校验矩阵的研究,发现校验矩阵可表示为[H1,H2],并且其中H2具有特殊结构。在此基础上,本文没有采用DVBS-2标准推荐的编码方式,转而采用了一种更简单,高效的编码方式。其次,对于校验矩阵的保存方式也做了探讨。使用普通的链表存储方式程序可读性较好,并且译码校验校验矩阵引用方便。但是在列更新过程中校验矩阵列信息无法直接获取,同时行更新中的链表查询操作会耗费大量时间。在实际使用中,本文对校验矩阵采用链表和结构体数组两种方式进行保存。在译码校验过程中使用链表中的校验矩阵信息;在行更新中则直接引用结构体数组中的校验矩阵信息。列更新过程则直接计算得到校验矩阵列信息。实验结果表明,对于校验矩阵的列信息直接计算的方式与程序效率影响不大,行更新过程,采用结构体数组的保存方式可以有效提高程序的运行效率。译码端,本文采用最小和积译码算法作为本文仿真的核心译码算法。完成了最小和积译码算法在OpenMP平台的并行化实现。紧接着,本文对实际采用的OpenMP内置的Dynamic策略接口函数中唯一的chunksize参数,在4进程,译码迭代次数为10次的条件下做了仿真,发现不同的chunksize参数对程序运行时间影响明显,并总结了chunksize参数的设置规律。接着,本文探讨了当迭代次数不同时,不同的进程数对于程序执行时间的影响,并得到了相关的时间结果,同时基于该结果画出了加速比图,发现,随着进程数增加,加速比呈现下降趋势。同时变换并发数,进一步探索进程数与时间消耗的关系。最后,本文对在译码过程中节点的自信息的保存问题做了详细的讨论。对常见的两种方式做了讨论,并给出了最终方案的详细演进过程并对中间的方案做了比较详细的分析。由于兼顾引用时的效率因素,选择效果较好的方式,作为本文使用的矩阵压缩方式。接着,本文给出了对于DVBS-2标准中长码和短码若干码率的误码性能,以及并行译码平台的加速性能。对程序开发中所遇到的内存泄露,热点分析等编程问题给出了对应的解决办法。通过引入提前终止译码算法,限制低信噪比区间,译码算法的迭代次数并给出相关结果。同时,设计了译码平台的工作模式二,用于提高译码平台的整体效率,末尾给出了执行结果,并与工作模式一做了对比,证明工作模式二能有效提高译码效率。最后,对于如何优化OpenMP的内置策略给出了详细的方法,并给出了一个简单的优化方案,证明负载分配策略对并行程序的时间存在较明显的影响。
其他文献
城市主战消防车是指作为主要灭火作战的消防车,介绍了卢森堡亚公司生产的AT城市主战消防车。该系列消防车具有机动灵活、器材布置充分合理、乘坐人数多、能够保证乘员安全、控
本文选取2008年全国第四届小学英语教学研讨会活动中的部分教学片段,探讨了开展小学英语阅读教学的有效途径。
印度作为发展中国家,其制药产业发展迅速。目前,印度已经成为全球主要的仿制药生产中心之一,并向着药品制造中心、生物技术研发中心和临床试验中心迈进。印度制药产业的发展
相对于其它旅游形式,水利旅游的发展历史比较短暂,因此需要借鉴其它学科、其它旅游形式的相关理论、相关知识、相关方法等丰富水利旅游的内涵。这里主要就生态旅游与水利风景
目的探讨应用PHILOS钢板内固定治疗肱骨近端并肱骨干中上段长段骨折的临床意义和手术方法。方法自2010-03—2014-11采用PHILOS钢板内固定治疗肱骨近端并肱骨干中上段长段骨折
油页岩是一种高灰分的可燃沉积岩,其固体有机质主要为干酪根和少量沥青质。世界范围内,油页岩的储量非常丰富,若折算成页岩油约为全球常规原油储量的2.5倍。现阶段,油页岩的
"十一五"以来,淄博市将淘汰落后产能工作作为改造提升传统产业,推动产业转型升级的重要举措,有力促进了全市经济又好又快发展。但在实施过程中,一些处于产业价值链低端、高污
<正>大学生创业是"大众创业、万众创新"的重要内容,也是破解大学生就业难的重要途径。近年来,贵州省六盘水市委、市政府高度重视大学生创业问题,采取切实有效措施,积极促进大
我国的经济社会不断发展,金融行业也进入了快速发展阶段。在金融行业迅猛发展的同时,出现了一系列金融问题,需要相关人士加以解决。在此背景下,金融工程应运而生。金融工程与
自1891年重庆正式开埠以来,重庆的近代化进程开始加快,经济总量、人口规模、城市面积等获得了较大的发展。在城市近代化不断深入的过程中,城市本身的微环境也发生了变化。特