Методики моделирования низкоплотностных кодеков с использованием массивно-параллельных вычислений

• Автор: Науменко, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ

1.1 Обзор и классификация помехоустойчивых кодов

1.2 Низкоплотностные корректирующие коды

1.2Л Декодирование по алгоритму с инвертированием бита

1.2.2 Декодирование по алгоритму распространения доверия.

1.3 Выводы

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИХ КОДЕКОВ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

2.1 Моделирование источника сигнала

2.2 Моделирование источника помех
2.3 Моделирование процесса коррекции ошибок в канале связи.
2.3.1 Оценка основных параметров, характеризующих качество системы кодирования
2.3.2 Обеспечение статистической устойчивости оценок параметров
2.4 Выводы
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ С КОРРЕКТИРУЮЩИМ НИЗКОПЛОТНОСТНЫМ КОДИРОВАНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАССИВНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
3.1 Выбор целевой аппаратной платформы и среды разработки..
3.2 Особенности обеспечения производительности вычислений
в гетерогенных системах
3.2.1 Вопросы коммуникационных взаимодействий уровней хост — вычислитель
3.2.2 Вопросы случайного доступа и высокой латентности
глобальных разделов памяти графического ускорителя
3.3 Схема параллельных вычислений, применяемая при декодировании
3.4 Методика моделирования низкоплотностных кодеков
в однопроцессорных гетерогенных вычислительных системах
3.5 Выводы
4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НИЗКОПЛОТНОСТНЫХ КОДЕКОВ
4.1 Архитектура программного обеспечения
4.1.1 Комплекс библиотек моделирования
4.1.2 Тестовая моделирующая оболочка
4.2 Моделирование помехоустойчивых систем связи
с низкоплотностным кодеком
4.3 Производительность вычислений в гетерогенных системах различной конфигурации
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. В настоящее время развитие систем, сетей и устройств телекоммуникаций сопряжено с постоянным увеличением объема циркулирующей в них информации. Повышаются требования к скорости передачи, к надежности и качеству приема. Удовлетворение этих требований диктует необходимость совершенствования способов и средств обработки информации, и, в частности, решения задач эффективного использования методов помехоустойчивого кодирования и выбора вариантов построения реализующих эти методы устройств — кодеров и декодеров (кодеков), которые являются одними из наиболее ответственных элементов в архитектуре телекоммуникационных систем.
Выбор помехоустойчивого кодека на предварительном этапе проектирования конкретной телекоммуникационной системы связан с множеством как аппаратных, так и системных ограничений. Определение компромиссного варианта обычно требует многократного моделирования корректирующих кодеков с помощью ЭВМ. При этом возникает противоречие между практикой использования известных, зачастую малопроизводительных, методов моделирования и необходимостью значительного сокращения временных затрат на разработку и внедрение устройств и систем телекоммуникаций. Трудность разрешения данного противоречия обусловлена значительной вычислительной сложностью современных алгоритмов декодирования корректирующих кодов и целесообразностью оценки их характеристик в диапазонах низких вероятностей ошибок. В связи с этим задача разработки методов и средств, обеспечивающих повышение производительности моделирования помехоустойчивых кодеков, представляется весьма актуальной.
Одними из самых энергетически эффективных и поэтому часто применяемых на практике кодов являются низкоплотностные коды или коды с малой плотностью проверок на четность (LDPC-код от англ. Low-Density Parity-Check code). Такие коды являются базовыми во многих технических стандартах в области телекоммуникаций, например IEEE 802.11 WiFi, ETSI EN302307-2 DVB-S2X и др. При реализации процедур декодирования низкоплотностных кодов результатив-

V/: = рі + £Л0т1,4}=рї +
тє/и(І)
тємО)
3. Декодирование:
Ч(! = Щ°і, д) = ссд),а = -(є7' + еч]).
Гі.дтї > -1п2; у,= , ’,»€{1,2,...,#}.
І0,9;<-1п2.

В случае если декодирование незавершенно,— возврат к обработке сообще-
Схема алгоритма 1о§ВР представлена на рисунке 1.7.
( Начало Д
Инициализация.
Счетчик
итераций
йег=0.

І=І+1;

( 4 1 + е^° Ч /
Рог/ }=0; і<і; Н+1;