В теории информации , полярный код представляет собой линейный блок - код коррекции ошибок . Конструкция кода основана на многократной рекурсивной конкатенации короткого кода ядра, который преобразует физический канал в виртуальные внешние каналы. Когда количество рекурсий становится большим, виртуальные каналы имеют тенденцию либо иметь высокую надежность, либо низкую надежность (другими словами, они поляризуются или становятся разреженными), а биты данных распределяются по наиболее надежным каналам. Полярные коды были описаны Эрдалом Ариканом в 2009 году. [1] Это первый код с явной конструкцией, который доказуемо обеспечивает пропускную способность канала.для симметричных дискретных каналов без памяти (B-DMC) с полиномиальной зависимостью от разрыва емкости. Примечательно, что полярные коды имеют умеренную сложность кодирования и декодирования O ( n log n ) , что делает их привлекательными для многих приложений. Более того, энергетическая сложность кодирования и декодирования обобщенных полярных кодов может достигать фундаментальных нижних границ энергопотребления двумерных схем с точностью до коэффициента O ( n ε polylog n ) для любого ε> 0 . [2]
Моделирование полярных кодов [ править ]
Среду моделирования полярных кодов можно реализовать на любом языке программирования, таком как MATLAB , C ++ и т. Д.
Обычно это включает моделирование кодера, декодера, канала (например, аддитивного белого гауссовского шума (AWGN), двоичного симметричного канала (BSC), канала двоичного стирания (BEC)) и модуля построения кода.
Доступен пример реализации MATLAB [3], включая серию вводных видеоуроков.
Промышленные приложения [ править ]
Есть много аспектов, которые полярным кодам следует изучить дополнительно, прежде чем рассматривать их для промышленного применения. В частности, оригинальная конструкция полярных кодов достигает пропускной способности, когда размеры блоков асимптотически велики с последовательным декодером отмены. Однако при размерах блоков, с которыми работают отраслевые приложения, производительность последовательной отмены низка по сравнению с четко определенными и реализованными схемами кодирования, такими как код проверки на четность с низкой плотностью (LDPC) и турбо-код (Turbo). Производительность Polar может быть улучшена с помощью последовательного декодирования списка отмены, но их использование в реальных приложениях все еще сомнительно из-за очень низкой эффективности реализации, вызванной итеративным подходом. [4]
В октябре 2016 года Huawei объявила, что достигла 27 Гбит / с в полевых испытаниях 5G с использованием полярных кодов для кодирования каналов. Усовершенствования были внесены так, что производительность канала теперь почти сократила разрыв до предела Шеннона , который устанавливает планку максимальной скорости для данной полосы пропускания и заданного уровня шума. [5]
В ноябре 2016 года 3GPP согласился принять полярные коды для каналов управления eMBB (Enhanced Mobile Broadband) для интерфейса 5G NR (New Radio). На той же встрече 3GPP согласился использовать LDPC для соответствующего канала данных. [6]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Arikan, E. (июль 2009). "Поляризация каналов: метод построения кодов достижения пропускной способности для симметричных каналов без памяти с двоичным входом". IEEE Transactions по теории информации . 55 (7): 3051–73. arXiv : 0807.3917 . DOI : 10.1109 / TIT.2009.2021379 .
- ^ Блейк, Кристофер Г. (2017). «Энергопотребление схем кодирования с контролем ошибок» (PDF) . Университет Торонто . Проверено 18 октября 2019 .
- ^ "www.polarcodes.com" . Ресурсы по полярным кодам .
- ^ Арикан, Эрдал и др. «Проблемы и некоторые новые направления в кодировании каналов». arXiv: 1504.03916 (2015).
- ^ «Huawei достигает скорости 5G 27 Гбит / с с помощью полярного кода» . Проверено 10 октября 2016 .
- ^ "Заключительный отчет собрания № 87 3GPP RAN1" . 3GPP . Проверено 31 августа 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )[ мертвая ссылка ]
Внешние ссылки [ править ]
- Домашняя страница AFF3CT: набор инструментов Fast Forward Error Correction Toolbox для высокоскоростного моделирования полярного кода в программном обеспечении
