Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Компактная спецификация полярных кодов


https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-40-47

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: для практической реализации системы связи, использующей семейство полярных кодов, требуется либо хранить множество достаточно объемных спецификаций, либо строить коды по запросу. Первый подход требует большого количества памяти, что делает схему непрактичной для многих приложений, например для мобильных устройств. Недостатки второго подхода — уязвимость к численным проблемам и сложность аппаратной реализации. Одним из решений является задание семейства кодов последовательностью подканалов, отсортированных по надежности. Однако данное решение приводит к невозможности оптимизировать каждый код семейства по отдельности.

Цель: разработка метода компактного задания полярных кодов и подкодов.

Результаты: предложен метод компактной спецификации полярных кодов. Его можно рассматривать как компромисс между построением кодов в реальном времени и хранением полного описания кодов в памяти. Предлагается хранить компактные спецификации заранее построенных кодов, содержащие разности между замороженным множеством оригинального кода и кода, построенного для двоичного стирающего канала с некоторой вероятностью стирания. Полная спецификация, необходимая алгоритму декодирования, может быть получена из компактной с помощью процедуры, имеющей низкую сложность и использующей только простые в аппаратной реализации операции умножения и сложения. Предлагаемый метод работает как с полярными кодами, так и с полярными подкодами и позволяет снизить количество требуемой памяти в 15–50 раз.

Практическая значимость: возможность использовать семейства оптимизированных по отдельности полярных кодов в устройствах с ограниченным объемом памяти.


Об авторах

Р. А. Морозов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Морозов Руслан Александрович, инженер-исследователь Высшей школы программной инженерии Института компьютерных наук и технологий

Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251



П. В. Трифонов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Трифонов Петр Владимирович, доктор технических наук, доцент высшей школы программной инженерии института компьютерных наук и технологий

Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251



Список литературы

1. Arikan E. Channel polarization: A method for constructing capacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels. IEEE Transactions on Information Theory, 2009, vol. 55, no. 7, pp. 3051– 3073. doi:10.1109/TIT.2009.2021379

2. Arikan E. Serially concatenated polar codes. IEEE Access, 2018, vol. 6, pp. 64549–64555. doi:10.1109/ACCESS.2018.2877720

3. Sasoglu E., Telatar E., Arikan E. Polarization for arbitrary discrete memoryless channels. Proc. of IEEE Information Theory Workshop , 2009, pp. 144–148.

4. Hui D., Sandberg S., Blankenship Y., Andersson M., Grosjean L. Channel coding in 5G new radio: Tutorial overview and performance comparison with 4G LTE. IEEE Vehicular Technology Magazine , 2018, pp. 60–69. doi:10.21227/dq3x-8a54

5. Tal I., Vardy A. How to construct polar codes. IEEE Transactions on Information Theorypp, 2013, vol. 59, pp. 6562–6582. doi:10.1109/TIT.2013.2272694

6. Trifonov P. V. Efficient design and decoding of polar codes. IEEE Transactions on Communications, 2012, vol. 60, pp. 3221–3227. doi:10.1109/TCOMM.2012.081512.110872

7. Trifonov P. V. Design of polar codes for Rayleigh fading channel. Proc. of Intern. Symp. on Wireless Communication Systems, 2015, pp. 331–335. doi:10.1109/ISWCS.2015.7454357

8. Vangala H., Viterbo E., Hong Y. A comparative study of polar code constructions for the AWGN channel. CoRR, 2015, vol. abs/1501.02473.

9. Mondelli M., Hassani H., Urbanke R. L. Construction of polar codes with sublinear complexity. Proc. of IEEE Intern. Symp. on Information Theorypp. , 2017, pp. 1853– 1857.

10. Schurch C. A partial order for the synthesized channels of a polar code. Proc. of IEEE Intern. Symp. on Information Theory, 2016, pp. 220–224. doi:10.1109/ISIT.2016.7541293

11. Bardet M., Dragoi V., Otmani A., Tillich J.-P. Algebraic properties of polar codes from a new polynomial formalism. Proc. of IEEE Intern. Symp. on Information Theory, 2016, pp. 230–234. doi:10.1109/ISIT.2016.7541295

12. Trifonov P. V., Miloslavskaya V. D. Polar subcodes. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2016, vol. 34, pp. 254–266. doi:10.1109/JSAC.2015.2504269

13. Blokh E. L., Zyablov V. V. Coding of generalized concatenated codes. Problems of Information Transmission, 1974, vol. 10, no. 3, pp. 45–50.

14. Zyablov V. V., Shavgulidze S. A., Bossert M. An introduction to generalized concatenated codes. European Transactions on Telecommunications, 1999, vol. 10, no. 6, pp. 609–622.

15. Sloane N. J. A. The on-line encyclopedia of integer sequences. Available at: https://oeis.org/ (accessed 22 December 2018).

16. Trifonov P. V., Trofimiuk G. A. A randomized construction of polar subcodes. Proc. of IEEE Intern. Symp. on Information Theory, 2017, pp. 1863–1867.

17. Trifonov P. V. Randomized chained polar subcodes. Proc. of IEEE Wireless Communications and Networking Conf. Workshops, 2018, pp. 292–297. doi:10.1109/WCNCW.2018.8369001

18. Wang T., Qu D., Jiang T. Parity-check-concatenated polar codes. IEEE Communications Letters, 2016, vol. 20, pp. 2342–2345. doi:10.1109/LCOMM.2016.2607169

19. Bose R. C., Ray-Chaudhuri D. K. On a class of error correcting binary group codes. Information and Control, 1960, vol. 3, pp. 68–79.

20. Hocquenghem A. Codes correcteurs d’Erreurs. Chiffres (Paris), 1959, vol. 2, pp. 147–156.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Морозов Р.А., Трифонов П.В. Компактная спецификация полярных кодов. Информационно-управляющие системы. 2019;(1):40-47. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-40-47

For citation: Morozov R.A., Trifonov P.V. Compact specification of polar codes. Information and Control Systems. 2019;(1):40-47. (In Russ.) https://doi.org/10.31799/1684-8853-2019-1-40-47

Просмотров: 42


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)