[發(fā)明專利]一種基于CUDA的Raptor Code編碼方法、譯碼方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106788467B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯放;董燕;王緒運(yùn);顏學(xué)超;邢威;王康月
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H03M13/37
• 分類號: H03M13/37;H03M13/29;H03M13/11;H03M13/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種基于CUDA的Raptor Code編碼方法、譯碼方法及系統(tǒng)，根據(jù)Raptor Code編譯碼操作的并行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了并行程序中編譯碼任務(wù)的分解方式和迭代數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，以及每個(gè)線程的具體操作過程。從而提高了Raptor Code編譯碼的執(zhí)行速度，由此解決目前實(shí)現(xiàn)Raptor Code編譯碼算法時(shí)，測試周期長，測試效率低的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)編譯碼技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于CUDA的Raptor Code編碼方法、譯碼方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Raptor Code(Rapid tornado Code)作為一種性能優(yōu)良的無速率碼，在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究越來越多。Raptor Code是由預(yù)編碼和LT Code(Luby Transform Code)組成的級聯(lián)碼，其中預(yù)編碼使用高碼率的低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low Density Parity CheckCode，LDPC)。LDPC編碼數(shù)據(jù)根據(jù)生成矩陣產(chǎn)生，其譯碼采用置信傳播(BeliefPropagation，BP)算法；LT Code編碼在LDPC編碼數(shù)據(jù)上進(jìn)行，其譯碼同樣采用BP算法。LDPC的BP譯碼在根據(jù)校驗(yàn)矩陣產(chǎn)生的Tanner圖上進(jìn)行，在迭代20次后就可以完成譯碼過程，而LT Code的BP譯碼則是在由生成矩陣產(chǎn)生的Tanner圖上進(jìn)行的，需要200次迭代才能完成譯碼過程，并且每一次信息的迭代更新中，都有雙曲正切、反雙曲正切及累乘運(yùn)算，因此Raptor Code的譯碼過程需要大量的運(yùn)算。

目前主要通過傳統(tǒng)編碼語言(如matlab腳本語言以及C/C++等)實(shí)現(xiàn)Raptor Code編譯碼算法，但是由于Raptor Code譯碼過程運(yùn)算量很大，使用上述編碼語言實(shí)現(xiàn)RaptorCode編譯碼算法時(shí)，測試周期很長，測試效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于CUDA的RaptorCode編碼方法、譯碼方法及系統(tǒng)，根據(jù)Raptor Code編譯碼操作的并行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了并行程序中編譯碼任務(wù)的分解方式和迭代數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，以及每個(gè)線程的具體操作過程，從而提高了Raptor Code編譯碼的執(zhí)行速度，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)Raptor Code編譯碼算法時(shí)，測試周期長，測試效率低的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于CUDA的Raptor Code編碼方法，包括：

(1)將LDPC的校驗(yàn)矩陣H通過高斯消去及列交換轉(zhuǎn)化成H₀＝[P|I_m]，由H₀得到LDPC的生成矩陣由生成矩陣G_LDPC以及待編碼數(shù)據(jù)向量x得到LDPC目標(biāo)編碼數(shù)據(jù)向量令向量y’＝Px，則y’的計(jì)算方式為：同時(shí)開啟m個(gè)線程，線程編號為i(0≤i≤m-1)的線程將矩陣P中第i行與向量x進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到向量y’中的第i個(gè)編碼數(shù)據(jù)值，由所有并行運(yùn)算的結(jié)果及向量x得到LDPC目標(biāo)編碼數(shù)據(jù)向量y，其中，I_m為m階單位矩陣，I_k-m為k-m階單位矩陣，P為m×(k-m)的矩陣，x為(k-m)×1的向量，(k-m)為LDPC編碼之前的數(shù)據(jù)長度，k為LDPC編碼之后的數(shù)據(jù)長度；

(2)同時(shí)開啟n個(gè)線程，線程編號為i(0≤i≤n-1)的線程根據(jù)LT Code編碼的度分布函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)[1,k]范圍內(nèi)的正整數(shù)值作為待編碼數(shù)據(jù)x_i的度值d_i，由所有并行運(yùn)算的結(jié)果得到度向量d，其中，n為LT Code編碼之后的數(shù)據(jù)長度，j為可能的度值，Ω_j為度值取j的概率，k為LT Code編碼之前的數(shù)據(jù)長度，也即為LDPC編碼之后的數(shù)據(jù)長度，d為n×1的向量；