[發明專利]一種基于GPU的規則稀疏碼分多址SCMA高速并行譯碼方法

有效

• 申請號: 202010629517.2
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111966404B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李舒;韓玉璽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學杭州創新研究院
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/50;G06F9/54;H04L1/00;H03M13/29
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 李娜

1.一種基于GPU的規則稀疏碼分多址SCMA高速并行譯碼方法，其特征在于：所述的譯碼過程可以分為三個階段：初始化階段、譯碼和判決階段、結果回傳階段；初始化階段包括以下步驟1和步驟2，譯碼和判決階段包括以下步驟3～步驟5，以下步驟6是結果回傳階段；

步驟1：主機初始化

依次包括：為碼本信息、碼本因子圖信息、接收機接收到的信號、信道狀態信息、譯碼判決的結果即源比特的對數似然比分配內存空間，信息和變量的初始化，存儲接收機接收到的信號和信道狀態信息并將該信號和信道狀態信息按時間順序分成數據塊；

步驟2：GPU初始化

依次包括：GPU全局內存分配，主機將數據發送給GPU，啟動GPU的并行譯碼判決線程，GPU分配共享內存，將碼本信息和碼本因子圖信息從全局內存復制到共享內存，初始化數組和變量；

步驟3：GPU上的譯碼判決線程根據接收機接收到的信號、信道狀態信息和碼本信息計算資源節點的對數概率信息；

步驟4：GPU上的譯碼判決線程進行若干次迭代，迭代次數由程序預先設定；每次迭代包括更新資源節點到層節點的信息和更新層節點到資源節點的信息；

步驟5：GPU上的譯碼判決線程根據資源節點到層節點的信息計算源符號和源比特的對數似然比；

步驟6：主機將判決結果即源比特的對數似然比從GPU傳回到主機；

所述的譯碼方法包括兩個層次的并行：第一個層次是線程塊之間的并行：在步驟3至步驟5的每個步驟中，線程塊和數據塊一一對應，由于各數據塊之間沒有依賴關系，所以各線程塊可以獨立地并行運行；第二個層次是線程塊內各線程之間的并行：在步驟3至步驟5的每個步驟中，每一個數據塊的計算任務可以分為若干個子任務，將這些子任務分組，線程塊內的一個線程負責一組子任務，各線程可以并行執行，每個線程完成其所有的子任務后，進行線程塊內的線程同步；

其中，在步驟3中第一個層次的線程塊之間的并行，具體如下：

每個線程塊負責計算對應數據塊的資源節點對數概率信息f，線程塊之間相互獨立，可以并行進行；

其中，所述步驟4中更新資源節點到層節點的信息，其中包括第一個層次的線程塊之間的并行，具體為每個線程塊負責計算對應數據塊的資源節點到層節點的信息，線程塊之間相互獨立，可以并行進行；

其中，所述步驟4中更新層節點到資源節點的信息，其中包括第一個層次的線程塊之間的并行，具體為每個線程塊負責計算對應數據塊的層節點到資源節點的信息，線程塊之間相互獨立，可以并行進行；

其中，所述步驟5中根據資源節點到層節點的信息計算源符號的對數似然比，其中包括第一個層次的線程塊之間的并行，具體為每個線程塊負責計算對應數據塊的源符號對數似然比，線程塊之間相互獨立，可以并行進行；

其中，所述步驟5中根據源符號的對數似然比計算源比特的對數似然比，其中包括第一個層次的線程塊之間的并行，具體為每個線程塊負責計算對應數據塊的源比特對數似然比，線程塊之間相互獨立，可以并行進行。

2.根據權利要求1所述的一種基于GPU的規則稀疏碼分多址SCMA高速并行譯碼方法，其特征在于：所述的第二個層次的并行中，步驟3中每一個數據塊的資源節點對數概率信息的計算可以分解為R*M^DR個子任務，這些子任務分成min(T,R*M^DR)組，線程塊內的一個線程負責一組子任務，各線程可以并行執行；其中T是每個線程塊的線程數，M、R、DR分別是規則SCMA碼本的字母表大小、時頻資源數、資源節點的度。

3.根據權利要求1所述的一種基于GPU的規則稀疏碼分多址SCMA高速并行譯碼方法，其特征在于：所述的第二個層次的并行中，步驟4中每一個數據塊的資源節點到層節點信息的計算可以分解為M*R*DR個子任務，這些子任務分成min(T,M*R*DR)組，線程塊內的一個線程負責一組子任務，各線程可以并行執行；每個線程完成其所有的子任務后，進行線程塊內的線程同步；其中T是每個線程塊的線程數，M、R、DR分別是SCMA規則碼本的字母表大小，時頻資源數、資源節點的度。