Kod biegunowy (teoria kodowania)
W teorii informacji kod biegunowy jest liniowym blokowym kodem korygującym błędy . Konstrukcja kodu opiera się na wielokrotnej rekurencyjnej konkatenacji krótkiego kodu jądra, który przekształca kanał fizyczny w wirtualne kanały zewnętrzne. Gdy liczba rekurencji staje się duża, kanały wirtualne mają zwykle wysoką lub niską niezawodność (innymi słowy, polaryzują się lub stają się rzadkie), a bity danych są przydzielane do najbardziej niezawodnych kanałów. Jest to pierwszy kod z wyraźną konstrukcją, który w sposób możliwy do udowodnienia osiąga pojemność kanału dla symetrycznych wejść binarnych, dyskretnych, bezpamięciowych kanałów (B-DMC) z wielomianową zależnością od przerwy do pojemności. Warto zauważyć, że kody polarne mają skromną złożoność kodowania i dekodowania O ( n log n ) , co czyni je atrakcyjnymi dla wielu zastosowań. Co więcej, złożoność energetyczna kodowania i dekodowania uogólnionych kodów biegunowych może osiągnąć fundamentalne dolne granice zużycia energii dwuwymiarowych obwodów z dokładnością do współczynnika O ( n ε polylog n ) dla dowolnego ε > 0 .
Zastosowania przemysłowe
Kody biegunowe mają pewne ograniczenia, gdy są używane w zastosowaniach przemysłowych. Przede wszystkim oryginalny projekt kodów biegunowych osiąga pojemność, gdy rozmiary bloków są asymptotycznie duże z dekoderem sukcesywnego anulowania. Jednak przy rozmiarach bloków stosowanych w przemyśle wydajność kolejnego anulowania jest słaba w porównaniu z dobrze zdefiniowanymi i zaimplementowanymi schematami kodowania, takimi jak kod kontroli parzystości o niskiej gęstości (LDPC) i kod turbo . Wydajność Polar można poprawić poprzez kolejne dekodowanie listy odwołań, ale jego użyteczność w rzeczywistych aplikacjach jest nadal wątpliwa ze względu na bardzo niską wydajność implementacji spowodowaną podejściem iteracyjnym.
W październiku 2016 roku Huawei ogłosił, że osiągnął 27 Gbit / s w próbnych testach terenowych 5G przy użyciu kodów biegunowych do kodowania kanałów. Ulepszenia zostały wprowadzone tak, że wydajność kanału prawie zmniejszyła dystans do limitu Shannona , który wyznacza poprzeczkę dla maksymalnej szybkości dla danej szerokości pasma i danego poziomu szumów.
W listopadzie 2016 roku 3GPP zgodziło się przyjąć kody polarne dla kanałów sterujących eMBB (Enhanced Mobile Broadband) dla interfejsu 5G NR (New Radio). Na tym samym spotkaniu 3GPP zgodziło się na użycie protokołu LDPC dla odpowiedniego kanału danych.
Kod PAC
W 2020 roku Arıkan wprowadził nowatorską metodę kodowania polarnego, nazwaną kodami splotowymi z dostosowaniem polaryzacji (PAC). Przy krótkich długościach bloków takie kody przewyższają zarówno kody splotowe, jak i wspomagane CRC dekodowanie list konwencjonalnych kodów biegunowych.
- ^ Arikan, E. (lipiec 2009). „Polaryzacja kanału: metoda konstruowania kodów osiągających pojemność dla symetrycznych kanałów bez pamięci z wejściem binarnym”. Transakcje IEEE dotyczące teorii informacji . 55 (7): 3051–73. ar Xiv : 0807.3917 . doi : 10.1109/TIT.2009.2021379 . S2CID 889822 .
- ^ Blake, Christopher G. (2017). „Zużycie energii w obwodach kodowania kontroli błędów” (PDF) . Uniwersytet w Toronto . Źródło 2019-10-18 .
- Bibliografia _ „Wyzwania i kilka nowych kierunków w kodowaniu kanałów”. arXiv:1504.03916 (2015).
- ^ „Huawei osiąga prędkość 27 Gb/s 5G dzięki Polar Code” . Źródło 2016-10-10 .
- ^ „Raport końcowy ze spotkania 3GPP RAN1 nr 87” . 3GPP . Źródło 31 sierpnia 2017 r . [ martwy link ]
- ^ Moradi, Mohsen i in. „Wydajność i złożoność sekwencyjnego dekodowania kodów PAC”. arXiv:2012.04990 (2020).
- Bibliografia _ Fazeli, Arman; Vardy, Aleksander (2021). „Lista dekodowania kodów PAC Arıkana” . Entropia . 23 (7): 841. arXiv : 2005.13711 . Bibcode : 2021Entrp..23..841Y . doi : 10.3390/e23070841 . PMC 8303677 . PMID 34209050 .