Polar Codes for Broadcast Channels with Receiver Message Side Information and Noncausal State Available at the Encoder
在本文中，极化码提出了两个接收机广播信道与接收机消息侧信息（BCSI）和非因果状态可在编码器，简称为BCSI与非因果状态为短，其中两个接收机知道一个先验的私人消息打算给对方。该信道推广了具有公共消息和Gelfand-Pinsker问题的BCSI，并在蜂窝通信系统中有应用。我们建立了一个可实现的速率区域的BCSI与非因果状态，并表明它是严格大于直接扩展的Gelfand-Pinsker结果。为了达到既定的速率区域与极化编码，我们提出了极化码的一般Gelfand-Pinsker问题，它采用链接结构，并利用因果信息来预传输冻结比特。它还表明，因果信息是必要的预传输冻结位。基于Gelfand-Pinsker问题的结果，本文采用链式构造方法设计了非因果状态下的BCSI极化码。困难在于有多个链共享公共信息位索引。为了避免数值分配冲突，提出了一种非平凡的极化对准方案。结果表明，所提出的速率区域是紧的退化BCSI与非因果状态。
2016-01-22 cs.IT math.IT
Fast Encoding and Decoding of Flexible-Rate and Flexible-Length Polar Codes
本工作是关于极化码的快速编码和解码。我们建议和详细的8位和16位的并行解码器，可以用来减少解码延迟的逐次取消解码器。这些解码器是通用的，并且可以解码灵活速率和灵活长度的极化码。我们还提出了快速编码器，可用于提高串行实现的极化编码器的吞吐量。
2017-04-03 cs.IT math.IT
Rate matching for polar codes based on binary domination
在本文中，我们研究了打孔和缩短极化码的基本原理，基于二元支配，这在极化码的构造中起着关键作用。我们首先证明，编码器的输入位的顺序是无法（打孔）或缩短由二进制统治。特别是，我们表明，二进制支配完全确定极化码的能力或缩短的比特模式，并且可以识别所有可能的能力或缩短的比特模式。然后，我们提出了相应的编码器输出位的模式被打孔或固定，当不能或缩短的位。我们还证明了极化码的打孔和缩短的顺序和模式可以对齐。在先前关于极化码的速率匹配的工作中，编码器输出比特的打孔从低索引比特开始，而缩短从高索引比特开始。与这种传统的方法不同，我们表明，编码器的输出位可以从高索引位穿孔，同时保持不可能的位模式完全相同。这使得有可能设计一个统一的循环缓冲器速率匹配（CB-RM）方案，包括打孔，缩短，和重复。
2019-01-08 cs.IT math.IT
Non-RLL DC-Balance based on a Pre-scrambled Polar Encoder for Beacon-based Visible Light Communication Systems
基于游程长度受限（RLL）解码算法的当前闪烁减轻（或DC平衡）解决方案复杂度高，遭受降低的码率，或者在应用于硬解码前向纠错（FEC）解码器方面受限。非RLL DC平衡方案可以克服基于RLL的算法的缺点，但它们在系统延迟、低码率或较差的纠错性能方面遇到了一些困难。最近，基于极化码的非RLL闪烁缓解解决方案由于其具有高纠错性能的1和0的短游程的自然相等概率而被证明是最佳方法。然而，我们发现，只有当数据帧长度足够长时，这种解决方案才能保持DC平衡。因此，这些解决方案不适用于基于信标的可见光通信（VLC）系统，该系统通常在小尺寸数据帧中传输ID信息。在本文中，我们介绍了一种闪烁缓解解决方案，设计基于信标的VLC系统，结合了一个简单的预加扰器与（256;158）非系统极化编码器。
2019-03-29 cs.IT math.IT
Compound Polar Codes
提出了一种基于极化码的容量实现方案，该方案可直接应用于比特交织编码调制方案，用于多信道可靠通信。我们首先回顾极化码的开创性工作，然后讨论我们提出的方案。我们利用极化码的递归结构来构建具有单个编码器和解码器的统一方案，而不是在各个底层信道上单独编码，这需要多个编码器和解码器。我们证明了该方案实现了在此多信道的容量。对有限块长度BICM信道的数值分析和仿真结果表明，与传统的分离方案相比，该方案的误码率有了相当大的改善。
2013-02-01 cs.IT math.IT
Efficient List Decoding of Convolutional Polar Codes
提出了一种卷积极化码的最小和SC/列表解码的有效实现。所提出的SC解码实现的复杂度比直接实现小两倍以上。此外，所提出的列表解码算法不需要在解码期间复制任何LLR。
2020-07-11 cs.IT math.IT
Asymmetric Error Correction and Flash-Memory Rewriting using Polar Codes
我们提出了两种通信设置有效的编码方案：1。不对称信道，以及2.信道具有通知的编码器。这些设置在非易失性存储器以及光学和广播通信中很重要。这些方案基于非线性极化码，它们建立在这些设置的基础上并改进了最近的工作。在非对称通道中，我们解决了以前已知的计划，导致使用大型布尔函数的指数存储要求。提出了一种改进的方案，该方案在满足多项式计算复杂性和存储要求的情况下达到了非对称信道的容量。所提出的非线性计划，然后推广到设置信道编码与一个知情的编码器，使用多编码技术。我们认为具体的情况下，该计划的闪存，将纠错能力与重写。由于所考虑的代码是非线性的，它们消除了先前已知的方案（称为极性一次写入存储器代码）对编码器和解码器之间的共享随机性的要求。最后，我们提到的多编码方案也是有用的广播通信在马顿的区域，改善以前的计划，这种设置。
2015-12-28 cs.IT math.IT
Row-Merged Polar Codes: Analysis, Design and Decoder Implementation
本文提出一种直接考虑最小距离的行合并极化码设计方法，其纠错性能显著优于CRC辅助极化码，并推导了高吞吐量全流水线解码架构，在12纳米工艺下实现成本更低。
2023-12-22 cs.IT math.IT
Polar Coding for Parallel Gaussian Channel
在本文中，我们提出了一个极化编码方案的并行高斯信道。编码器知道并行通道的总速率，但不知道任何通道的速率。利用Polar码的嵌套特性，设计了一种实现和速率的编解码方案。
2017-05-20 cs.IT math.IT
Polar Coding for the Broadcast Channel with Confidential Messages: A Random Binning Analogy
在强保密性和随机性约束下，针对含有机密信息的离散无记忆广播信道，提出了一种低复杂度的极化编码方案。我们的计划扩展了以前的工作，通过使用一个最佳速率的均匀随机性的随机编码器，并避免假设的对称性或退化的性质的信道。这些扩展的代价是编码器和解码器需要共享一个大小可以忽略不计的秘密种子，并通过链接来增加块长度。我们还强调了所提出的极化编码方案和保密容量区域的随机分仓证明之间的密切概念联系。
2016-03-05 cs.IT math.IT
Implementation of a High-Throughput Fast-SSC Polar Decoder with Sequence Repetition Node
尽管极化码在最新的5G蜂窝标准中被采用，但它们仍然存在高解码延迟的根本问题。针对这一问题，最近在\cite{sr2020}中提出了一种基于新的序列重复（SR）节点的快速简化连续消除（Fast-SSC）译码器，理论上该译码器所需的时间步长数比现有的Fast-SSC译码器要少。本文重点研究了这种基于SR节点的快速SSC（SRFSC）解码器的硬件实现。对长度为1024、码率为1/2的极化码的实现结果表明，该实现在Altera Stratix IV FPGA上的吞吐量达到了$505$ Mbps，比之前的工作提高了17.9%.
2020-08-19 cs.IT math.IT
Fault-Tolerant Quantum LDPC Encoders
提出容错量子LDPC编码器，通过分组量子比特和预共享纠缠实现横向操作，减少错误传播，适用于两类量子LDPC码。
2024-05-12 cs.IT math.IT quant-ph
Implementation-Efficient Finite Alphabet Decoding of Polar Codes
本文提出一种实现高效的极化码有限字母表译码器，通过上分支最小和查找表与下分支计算域均匀量化压缩，在粗量化下最大化互信息，实现硬件友好且性能优异。
2023-05-26 cs.IT math.IT
Flexible and Low-Complexity Encoding and Decoding of Systematic Polar Codes
McGill University（麦吉尔大学）；Technion—Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；University of California at San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；École de technologie supérieure（高等技术学院）
本文提出灵活且低复杂度的系统极化码编码与解码实现，支持任意长度和码率，硬件开销小，软件实现保持高吞吐量和低延迟。
2016-02-23 cs.IT math.IT
TC: Throughput Centric Successive Cancellation Decoder Hardware Implementation for Polar Codes
提出了一种快速简化连续相消（fast-SSC）算法的硬件结构，该算法能够显著降低极化码的译码延迟，提高系统吞吐量。在算法上，快速SSC算法的缺点是其解码器调度和随之而来的架构取决于码率，这是一个挑战，速率兼容系统。然而，通过利用快速分量极化码和常规极化码的解码过程之间的复杂性，所提出的设计与任何速率兼容。并对调度计划和拟设计的工艺核心进行了描述。结果表明，与最先进的解码器相比，所提出的设计可以实现至少60%的延迟减少长度为N = 1024的代码。采用Nangate FreePDK 45 nm工艺，（1024，870）和（1024，512）极化码的吞吐量分别达到5.81 Gbps和2.01 Gbps。
2015-09-28 cs.IT math.IT
Building Encoder and Decoder with Deep Neural Networks: On the Way to Reality
深度学习已经成为各个领域以及通信系统中的突破性技术。尽管近年来基于深度神经网络（DNN）的技术取得了显著进步，但高计算复杂性一直是将DNN应用于需要实时操作的实际通信系统的主要障碍。从这个意义上说，在基于DNN的智能通信的扩散成为现实之前，必须解决实际实施方面的挑战。据作者所知，本文首次提出了一种有效的学习架构和设计策略，包括使用硬件描述语言（HDL）通过数字电路实现的链路级验证，以减轻这一挑战，并推断DNN在通信系统中的可行性和潜力。具体地，DNN被应用于编码器和解码器，以使得能够在不需要任何域特定信息的情况下相对于系统环境进行灵活的自适应。作者考虑了广泛的调查和跨学科的设计考虑，包括基于DNN的自动编码器结构，学习框架和用于实时操作的低复杂度数字电路实现，从而确保了基于DNN的通信在实践中的使用。
2018-08-07 cs.IT eess.SP math.IT
On Error-Correction Performance and Implementation of Polar Code List Decoders for 5G
极化码是最近被选择用于下一代无线通信标准（5G）的一类实现纠错码的容量。极化码解码算法已经在各个方向上发展，在纠错性能、速度和复杂度之间取得了不同的平衡。连续取消列表（SCL）及其化身构成了一个强大的，经过充分研究的算法集，在不断改进。同时，不同的实现方法提供了广泛的区域占用和延迟结果。5G将重点放在改进的纠错性能、高吞吐量和低功耗上：目前文献中缺乏考虑所有这些指标的综合研究。在这项工作中，我们评估SCL为基础的解码算法的纠错性能，并比较它们的低密度奇偶校验（LDPC）码。此外，我们考虑各种解码器的实现，极性和LDPC码，并比较它们的面积占用和功率和能量消耗时，针对短码长和速率。我们的工作表明，在基于SCL的解码器中，分区SCL（PSCL）提供了最低的面积占用和功耗，而快速简化SCL（Fast-SSCL）产生最低的能耗。与LDPC解码器架构相比，不同的SCL实现占用的面积减少了17.1倍，功耗减少了7.35倍，能量减少了26倍。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Fast Polar Decoders: Algorithm and Implementation
极化码可证明地实现无记忆信道的对称容量，同时具有显式构造。这项工作的目的是增加吞吐量的极性解码器硬件的数量级相对于最先进的逐次抵消解码器。我们提出了一种算法，架构和FPGA实现的千兆比特每秒的极性解码器。
2013-12-09 cs.AR cs.IT math.IT
Implementation of Oblivious Transfer over Binary-Input AWGN Channels by Polar Codes
Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出了一种基于极码的二进制输入加性白高斯噪声信道中的一对二 oblivion 转移协议，通过极变换自同构和隐私放大技术实现完美保密性，并优化了有限块长速率。
2026-02-12 cs.IT math.IT
Study of Polarization-Driven Shortening for Polar Codes Designed with the Gaussian Approximation
本文提出了一种用于速率兼容极化码设计的极化驱动（PD）缩短技术。所提出的缩短策略包括通过将生成矩阵的行索引与信道极化索引相关联来减少生成矩阵。我们假设缩短的比特是已知的编码器和解码器，并采用连续消除（SC）的建议PD技术构造的缩短码解码。然后基于频谱距离（SD）进行性能分析。仿真结果表明，所提出的基于PD的缩短极化码优于现有的缩短极化码。
2018-08-01 cs.IT math.IT
Hardware Implementation of Fano Decoder for Polarization-adjusted Convolutional (PAC) Codes
本文提出了一种极化调整卷积码Fano译码的硬件实现架构。这种架构使用了一种新的分支度量单位特定于PAC码。该解码器在FPGA上进行了测试，并在ASIC上使用TSMC 28 nm 0.72 V库对其性能进行了评估。该解码器可以时钟频率为500 MHz，并达到38 Mb/s的平均信息吞吐量在3.5 dB的信噪比为128和1/2的码率的块长度。
2021-06-29 cs.AR cs.IT math.IT
Polar Coding for the Cognitive Interference Channel with Confidential Messages
在强保密准则下，针对具有机密信息的认知干扰信道（CICC），提出了一种低复杂度、保密容量可达的极化编码方案。用于干扰信道的现有极化编码方案依赖于将极化码用于多址信道，其码构造问题可能是复杂的。我们表明，CICC的整个保密容量区域可以通过简单的点对点极化码实现，由于认知，我们提出的方案需要在编码器的随机率最小。
2017-10-27 cs.IT math.IT
Conditions for Robustness of Polar Codes in the Presence of Channel Mismatch
与极化码的设计相关的一个具有挑战性的问题是如Arıkan的原始工作中所述的“对信道参数变化的鲁棒性”。在本文中，我们描述了如何将稳健极化码设计的问题视为失配解码问题。我们提出的条件，确保极性编码器/解码器设计的不匹配的B-DMC可以用于可靠地通信。特别地，分析表明，原始极化码构造方法在二进制对称信道类上是鲁棒的。
2013-05-13 cs.IT math.IT
Design and Implementation of a Polar Codes Blind Detection Scheme
在盲检测中，必须在严格的时间约束内解码一组候选，以识别哪些传输指向用户设备。盲检测是3GPP LTE/LTE-Advanced标准所要求的，并且在第五代无线通信标准（5G）中也将要求盲检测。极化码已被选择用于5G：因此，必须解决极化码的盲检测问题。我们提出了一种极化码盲检测方案，其中发送用户ID而不是一些冻结比特。第一，粗解码阶段有助于选择候选人的子集，通过更强大的算法解码：提前停止标准也被引入第二解码阶段。仿真结果显示了良好的漏检率和误报率，以及由于提前停止而带来的大量延迟增益。然后，我们提出了一个架构，以实现设计的盲检测方案，基于可调解码器，可用于两个阶段。该体系结构的合成和实施结果报告的各种系统参数。在65 nm CMOS技术中获得的报告面积占用和延迟能够满足5G要求，并保证在最新技术节点中以更少的资源使用来满足这些要求。
2018-01-04 cs.IT math.IT
Improved List Decoding for Polar-Coded Probabilistic Shaping
提出一种用于Polar编码概率成型的改进SCL译码器，利用成型比特的确定性编码规则排除无效候选码字，从而提供错误检测、降低错误率并缩短外层循环冗余校验码长度。
2023-10-05 cs.IT math.IT
Achieving the Uniform Rate Region of General Multiple Access Channels by Polar Coding
我们考虑的问题，极化编码传输$m$用户多址信道。在该方案中，所有用户使用极化编码器对消息进行编码，而在接收端部署联合连续消除解码器。在编码器核心是常规的Arıkan极化矩阵的意义上，编码是在用户之间单独完成的，并且与目标可实现速率无关。对于码构造，共同决定每个用户的信息比特和冻结比特的位置。这是通过将所有$m$用户之间的整个极坐标变换视为具有特定基码的单个极坐标变换来完成的。我们证明了均匀速率区域的优势面的覆盖半径的上界为$r = \frac{(m-1)\sqrt{m}}{L}$，其中$L$表示基码的长度。然后，我们证明了所提出的极化编码方案通过改变联合连续消除解码器中的解码顺序来实现整个均匀速率区域，具有由$r$表征的足够小的分辨率。编码和解码复杂度为$O(N \log N)$，其中$N$为码块长度，并且保证了$O(2^{-N^{0.5 - ε}})$的渐近误块概率。提供了$3$ -用户多址信道情况下的可实现速率的例子。
2014-07-11 cs.IT math.IT
Memory Management in Successive-Cancellation based Decoders for Multi-Kernel Polar Codes
最近已经提出了多核极化码来构造长度不同于2的幂的极化码。多内核极化码的解码器实现需要考虑该特征，这在存储管理中变得至关重要。我们提出了一个有效的，通用的存储管理框架，用于实现多核极化码的逐次逼近解码。它可以用于许多类型的硬件架构和不同风格的SC解码算法。我们说明了所提出的解决方案，小内核的大小，并给出各种内核组合和代码长度的复杂性估计。
2018-09-25 cs.IT math.IT
Hardware Implementation of Successive Cancellation Decoders for Polar Codes
最近发现的极化码被视为编码理论的重大突破;它们使用低复杂度的连续消除（SC）解码算法可证明实现离散无记忆信道的理论容量。受极化编码理论最新发展的启发，我们提出了一系列用于SC极化解码器的高效硬件实现。我们表明，这样的解码器可以实现O（n）的处理元件，O（n）的存储器元件，并可以提供一个恒定的吞吐量为一个给定的目标时钟频率。此外，我们表明，SC解码可以实现在对数域，从而消除昂贵的乘法和除法运算，大大降低了每个处理元素的复杂性。我们还提出了一个详细的架构SC解码器，并提供逻辑合成结果确认的线性增长的复杂性的解码器的代码长度的增加。
2011-11-18 cs.AR cs.IT math.IT
Towards Practical Software Stack Decoding of Polar Codes
用于极化码的连续消除列表解码算法以高实现复杂度为代价产生接近最优的解码性能。连续消除堆栈算法已经被证明以低得多的计算复杂性提供类似的解码性能，但是软件实现报告了低于标准的T/P性能。在本技术报告中，快速简化的连续取消列表解码器的好处扩展到堆栈算法，导致吞吐量比传统堆栈解码器增加两个数量级。
2018-09-10 cs.IT math.IT
High Throughput Polar Code Decoders with Information Bottleneck Quantization
本文针对极化码译码器实现，提出了基于信息瓶颈（IB）量化的优化Fast-SSC译码器，在12nm工艺下实现布局布线，相比现有技术在保持纠错能力的同时提升了面积和能效。
2024-06-03 cs.IT math.IT
Group Codes and the Schreier matrix form
在一个组网格中，从单位路径分裂并合并到单位路径的分支序列形成两个正常链。Schreier加细定理可以应用于这两个正规链。两个正规链的细化可以写成矩阵的形式，称为Schreier矩阵形式，其中行和列由两个正规链确定。基于Schreier矩阵形式，我们给出了作为估计器的群码的编码器结构。编码器使用了Forney和Trott先前解释的最短长度生成器序列的重要思想。在这个编码器中的生成器序列被示出有一个额外的属性：生成器的组件是陪集代表在链陪集分解的分支组B的代码。因此，这种编码器似乎是一个自然的形式为一个组码编码器。编码器具有与经典的移位寄存器结构有些不同的寄存器实现。这种形式的编码器可以扩展。我们找到了分支群B的合成链，并给出了在合成链中使用陪集表示的编码器。当B是可解的，生成元是用从素循环群中取的陪集代表来构造的。
2011-06-20 cs.IT math.IT
Pragmatic Space-Time Trellis Codes for Block Fading Channels
研究了一种在块衰落信道下构造空时码的实用方法。该方法包括在使用共同的卷积编码器和维特比解码器与合适的发生器和速率，从而大大简化了空时码的实现。对于实用的空时码的设计方法，提出和应用，基于块衰落信道上的卷积码的广义传递函数的概念的扩展。我们的搜索算法产生的卷积编码器生成器的实用空时码的各种数量的状态，天线数量和衰落率。最后，它示出，对于调查的情况下，务实的空时码的性能优于先前已知的空时码，确认它们是一个有价值的选择，在实现复杂性和性能方面。
2007-03-28 cs.IT math.IT
On the Error Probability of Short Concatenated Polar and Cyclic Codes with Interleaving
本文从距离谱的角度分析了短极化码与外二进制线性分组码级联的性能。分析的目标是外循环码与内系统极化码一起使用的情况。在极化编码器的输入端放置交织器，引入级联码集合。所引入的合奏允许推导出的最大似然解码下的可实现的出错率的界限，通过应用联合界（删减）的平均权重枚举。分析表明，需要仔细优化的外码，以达到低错误地板。
2017-01-25 cs.IT math.IT
A Low Complexity Algorithm and Architecture for Systematic Encoding of Hermitian Codes
提出了一种厄米特码的系统编码算法。对于GF（q^2）上的Hermitian码，该算法的运行时间复杂度为O（q^2），适合于VLSI实现.编码器架构使用q个变速率Reed-Solomon编码器作为主要块，并在有限域乘法器和存储器元件方面实现O（q^2）的空间复杂度。
2007-04-05 cs.IT math.IT
Study of Puncturing Techniques for Polar Codes in 5G Cellular and IoT Networks
本文提出了一种基于信道极化指数的打孔技术，用于第五代（5G）无线系统中速率兼容极化码的设计。该策略包括两个步骤：首先生成码字消息;然后根据信道极化指数减小码字长度，其中信道极化指数最小的信道被打孔。我们考虑所提出的具有连续消除（SC）解码器和循环冗余校验（CRC）辅助SC列表（CA-SCL）解码器的打孔极化码，以及编码器和解码器都已知的打孔比特。然后利用极化谱（PS）对删余技术进行了性能分析.针对5G场景的仿真表明，所提出的极化码的性能与低密度奇偶校验（LDPC）码相当。
2018-12-10 cs.IT math.IT
Achieving the Capacity of any DMC using only Polar Codes
我们构造了一个信道编码方案，以实现任何离散的无记忆信道的容量仅基于极化编码的技术。特别是，我们展示了如何通过偏振源偏振和随机性提取可以采用“形状”均匀分布的i.i.d.随机变量转化为近似的独立同分布随机变量根据容量实现分布分布。然后，我们将该整形器与通过与信源编码的对偶构造的极化信道编码的变体相结合，以实现信道容量。我们的方案继承了极化编码的低复杂度的编码器和解码器。它在概念上不同于Gallager的方法实现能力，我们讨论了这两种方案的优点和缺点。AWGN信道的应用进行了讨论。
2012-08-27 cs.IT math.IT
Verified Reversible Programming for Verified Lossless Compression
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
无损压缩实现通常包含两个程序，编码器和解码器，它们需要彼此相反。我们观察到，一类重要的基于非对称数字系统（ANS）的压缩方法在编码器和解码器之间具有共享结构--解码器程序是编码器程序的“反向”--允许两者同时指定由单个可逆函数。为了利用这一点，我们实现了一个嵌入在Agda中的小型可逆语言，我们称之为“Flipper”（可在https：//github.com/j-towns/flipper获得）。Agda支持程序属性的形式化验证，并且我们的可逆语言的编译器（作为Agda宏实现）不仅产生一个编码器/解码器对函数，而且还证明它们彼此是逆的。因此，语言的用户可以“免费”获得形式化验证。我们在本文中给出了Flipper的一个小示例用例，并计划很快发布一个完整的压缩实现。
2022-11-23 cs.AI cs.IT cs.PL
Sign-Bit Shaping Using Polar Codes
提出了一种适用于高阶调制的新的极化编码方案。所提出的方案基于具有自然标记的多级编码（MLC），其中根据先前的比特级来生成与符号比特相对应的比特级，使得调制符号根据目标非均匀分布来分布，从而导致整形增益。这是通过用连续消除（SC）解码器替换符号比特级中的极化编码器来实现的，使得与具有极化码的传统MLC方案相比，总体复杂度没有增加。数值仿真结果表明，所提出的方法相比，传统的传输方案具有均匀的符号分布显着的性能改善。通过使用更复杂的解码器（例如SC列表解码器），所提出的方案优于Gallager的随机编码界。
2019-10-29 cs.IT math.IT
A Sequence Repetition Node-Based Successive Cancellation List Decoder for 5G Polar Codes: Algorithm and Implementation
由于5G的低延迟和高可靠性要求，低复杂度的基于节点的连续消除列表（SCL）解码在5G通信系统中的使用受到了相当大的关注。通过识别解码树中的特殊组成码并立即对这些组成码进行解码，与传统SCL解码相比，基于节点的SCL解码提供了解码延迟的显著减少。然而，虽然存在许多类型的节点，但是当前基于节点的SCL解码器受限于缺乏可以有效地解码大量不同组成码以进一步减少解码时间的更一般化的节点。在本文中，我们扩展了最近的广义节点，序列重复（SR）节点SCL解码，我们描述了SR列表解码器的第一个实现。通过合并某些SR-列表解码操作并对5G新无线电（NR）极化码应用各种优化，与类似的最先进的基于节点的SCL解码器相比，我们的优化SR-列表解码算法将吞吐量提高了几乎${2\times}$。我们还提出了支持所有5G NR极化码的优化SR列表解码算法的硬件实现。综合结果表明，我们的SR列表解码器可以实现$2.94 \, \mathrm{Gbps}$吞吐量和$6.70\, \mathrm{Gbps} / \mathrm{mm}^2$面积效率为${L=8}$。
2022-08-26 cs.AR cs.IT math.IT
Unrolled Architectures for High-Throughput Encoding of Multi-Kernel Polar Codes
本文提出一种展开架构，用于高吞吐编码系统与非系统多核极化码，支持二元、三元及混合核，通过FPGA实现达到1080 Gbps吞吐量，并提供自动生成HDL的编译器。
2023-05-07 cs.AR cs.IT math.IT
Parallelism versus Latency in Simplified Successive-Cancellation Decoding of Polar Codes
本文分析了在硬件资源受限条件下极化码简化的逐次相消（SSC）译码方案的时延特性。具体地，当可以并行执行SSC解码操作的处理元件$P$的数量有限时，如实践中的情况，SSC解码的等待时间是$O\left(N^{1-1/μ}+\frac{N}{P}\log_2\log_2\frac{N}{P}\right)$，其中$N$是码的块长度，而$μ$是信道的缩放指数。三个直接的后果，这一约束。首先，在$P=\frac{N}{2}$的完全并行实现中，SSC解码的延迟是$O\left(N^{1-1/μ}\right)$，其在块长度上是次线性的。这恢复了我们以前工作的一个结果。其次，在$P=1$的全串行实现中，SSC解码的延迟按比例缩放为$O\left(N\log_2\log_2 N\right)$。乘法常数也计算：我们表明，SSC解码时的延迟$P=1$是由$\left(2+o(1)\right) N\log_2\log_2 N$。第三，在半并行实现中，给出与全并行实现相同的延迟的最小$P$是$P=N^{1/μ}$。通过大量的仿真验证了我们对SSC解码延迟的约束的紧密性和上述结果的适用性。
2020-12-24 cs.IT math.IT
A Low-Latency List Successive-Cancellation Decoding Implementation for Polar Codes
极化码由于其可证明的容量实现性能，近年来吸引了大量的研究兴趣。为了获得良好的纠错性能，使用具有大列表大小的列表连续消除解码（LSCD）来解码极化码。然而，由于列表管理操作的复杂度和延迟随着列表大小而快速增加，因此LSCD的总体延迟变大并且限制了极化码在高吞吐量和延迟敏感应用中的适用性。因此，在这项工作中，低延迟实现LSCD与大的列表大小进行了研究。具体而言，在系统级，提出了一种选择性扩展方法，使得一些可靠的比特不被扩展，以减少计算量和延迟。在算法层面，提出了一种双阈值方案作为列表管理操作的快速近似排序方法，以减少大列表大小的LSCD延迟。一个VLSI架构的LSCD实现选择性扩展和双阈值的计划，然后开发，并使用UMC 90 nm CMOS工艺实现。实验结果表明，即使是一个大的列表大小为16，建议的LSCD实现了460 Mbps的解码吞吐量在658 MHz的时钟频率。
2018-06-29 cs.AR cs.IT eess.SP
Polar Codes and Their Quantum-Domain Counterparts
Arikan的极化码能够以低编码和解码复杂度实现香农容量，同时固有地支持速率自适应。凭借这些有吸引力的特性，极化码已经为turbo码和低密度奇偶检验（LDPC）码提供了激烈的竞争，从而进入了5G新无线电（NR）。认识到极化码的重要性，本文对极化码进行了全面的综述，重点介绍了过去十年中取得的主要里程碑。此外，我们还提供了对极化编码器，解码器以及代码构造方法的教程见解。我们还将讨论扩展到量子极化码，重点是潜在的量子到经典的同构和基于综合征的量子极化码。
2019-09-01 cs.IT math.IT quant-ph
