[发明专利]一种基于GPU的卷积码高速并行译码方法及译码器

摘要

本发明公开一种基于GPU的卷积码高速并行译码方法及译码器，属于通信领域。本译码方法先将码流信息进行分段，通过异步传输方式发送到GPU上，在GPU上按照维特比算法对每个分段并行进行前向路径量度计算和路径回溯，实现全并行译码，最后合并每个分段的译码结果，输出译码码流信息。本发明的译码器包括位于主机和GPU设备上的初始化模块、位于主机的串并转换器、位于GPU设备的前向计算内核和回溯内核。主机与GPU设备之间通过异步传输通道实现数据的传输。本发明在保证抗误码性能不变的情况下，提升了译码并行度，并挖掘卷积码网格图蝶形结构的特性，降低了运算复杂度，所适用的卷积码范围广泛，实现难度低，灵活性和兼容性强。

主权项

1.一种基于GPU的卷积码高速并行译码方法，其特征在于，包括初始化阶段和译码阶段；初始化阶段包括步骤1～步骤3，译码阶段包括步骤4～步骤7，具体如下：步骤1，主机初始化；主机启动系统线程，分配内存空间；步骤2，GPU设备初始化；主机发送控制信号，激活GPU设备，在GPU设备上分配GPU全局内存空间，创建异步流；在GPU设备上设置有网格图存储器和蝶形分组器；网格图存储器对卷积码对应的网格图进行存储；蝶形分组器对卷积码的蝶形结构进行分组，对于码率为1/R，约束长度为K的卷积码(R，1，K)，蝶形分组器对该卷积码网格图中的N/2个蝶形结构进行分组，同一组蝶形结构具有完全相同的分支路径，组数N_c＝2^R，N表示编码器状态总数，N＝2^K‑1；GPU设备上还设置幸存路径存储区用于存储译码过程中的幸存路径，设置路径量度存储区用于对前向路径量度计算中得到的路径累积量度进行存储；步骤3，给定信道模型和卷积码接收码流信息，选择分段长度D和交叠深度L，对接收的码流信息进行分段和交叠处理；步骤4：GPU设备为本次译码分配异步流，主机将分段码流通过异步传输方式传送给GPU设备；步骤5，对每一个分段，按照维特比算法，进行长度为D+2L的前向路径量度计算；步骤6，对每一个分段，在前向路径量度计算结束后，进行状态估计；对每一个分段，按照估计得到的状态，选择一条幸存路径进行长度为L+D的路径回溯，并判决输出长度为D的译码结果；所述的状态估计是指任选一个状态；步骤7：合并每个分段的译码结果，得到译码输出码流信息。