Review of modern methods for realization Interference immunity coding in mobile communications

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The review of 3GPP 38.212 standard and known implementations of two important classes of codes − polar and LDPC (Low-Density Parity-Check) codes − widely used in modern data storage and communication systems in general and mobile communication
in particular is presented. In the first part of the paper, the basic principles of LDPC codes, their structure and coding methods are considered. It is pointed out that LDPC codes are one of the key codes in the 5G networks standards and other wireless communication
systems. In the second part of the paper, the focus is on polar codes. Their mathematical foundations, structures and decoding principles are reviewed. The coding efficiency and
decoding algorithms is compared.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. L. Portnoy

НИУ ВШЭ

Author for correspondence.
Email: sportnoy@hse.ru

д.т.н., проф. Московского института электроники и математики им. А. Н.Тихонова

Russian Federation

S. E. Nikitin

НИУ ВШЭ

Email: snikitin@hse.ru

старший преподаватель МИЭМ

Russian Federation

A. D. Voloshin

НИУ ВШЭ

Email: advoloshin@edu.hse.ru

студент 4-го курса

Russian Federation

G. D. Antoshkin

НИУ ВШЭ

Email: gdantoshkin@edu.hse.ru

студент 3-го курса

Russian Federation

References

  1. Gallager R. Low-density parity-check codes // IRE Transactions on Information Theory. 1962. Vol. 8. No. 1. PP. 21−28.
  2. Shannon C.E. A mathematical theory of communication // The Bell System Technical Journal. 1948. Vol. 27. No. 3. PP. 379–423.
  3. Овинников А.А. Способ идентификации циклов в графах Таннера LDPC-кодов на основе пересечений коротких замкнутых структур в протографах // Цифровая обработка сигналов. 2016. № 4. С. 26−30.
  4. Солтанов А.Г. Схемы декодирования и оценка эффективности LDPC-кодов. Применение, преимущества и перспективы развития. Безопасность информационных технологий // 2010. Т. 17. № 2. С. 61–67.
  5. Ле В.Ш. Оптимизация алгоритма декодирования min-sum для кодов с низкой плотностью проверок на четность // Труды МФТИ. 2021. Т. 13. № 1. С. 16−23.
  6. GPP TS 38.212. Multiplexing and channel coding (Release 18). 2023.
  7. Hui D. et al. Channel Coding in 5G New Radio: A Tutorial Overview and Performance Comparison with 4G LTE // IEEE Vehicular Technology Magazine. 2018. Vol. 13. No. 4. PP. 60−69.
  8. Sarkis G. et al. Fast List Decoders for Polar Codes // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2016. Vol. 34. No. 2. PP. 318–328.
  9. Hashemi S.A. et al. Partitioned List Decoding of Polar Codes: Analysis and Improvement of Finite Length Performance // GLOBECOM 2017 − 2017 IEEE Global Communications Conference, Singapore. 2017. PP. 1−7.
  10. Ercan F. et al. On error-correction performance and implementation of polar code list decoders for 5G // 55th Annual Allerton Conference on Communication, Control and Computing. 2017. PP. 443−449.
  11. Hashemi S.A. et al // Fast Simplified Successive-Cancellation List Decoding of Polar Codes // IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW). 2017. PP. 1−6.
  12. Hashemi S.A. et al // Simplified Successive-Cancellation List decoding of polar codes // IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT). 2016. PP. 815−819.
  13. Arıkan 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Рис.1. Порождающая и базовая матрицы LDPC-кода. Источник: ResearchGate

Download (269KB)
3. Рис.2. Базовый граф LDPC-кода

Download (324KB)
4. Рис.3. Сложность оптимизационных алгоритмов для Min-sum [5]

Download (184KB)
5. Рис.4. Этапы кодирования NR LDPC [7]

Download (287KB)
6. Рис.5. Структура базовой матрицы в 5G NR

Download (22KB)
7. Рис.6. Базовая матрица BG1

Download (238KB)
8. Рис.7. Базовая матрица BG2

Download (191KB)
9. Рис.8. Схема кодирования полярного кода из двух бит

Download (43KB)
10. Рис.9. Схема кодирования полярного кода из восьми бит

Download (114KB)
11. Рис.10. Дерево декодирования SC для восьми бит

Download (266KB)
12. Рис.11. Оценка эффективности LDPC-кода длины 8000 при R = 1/3

Download (186KB)
13. Рис.12. Оценка эффективности LDPC-кода длины 8000 при R = 1/2

Download (186KB)
14. Рис.13. Оценка эффективности LDPC кода длины 8000 при R = 2/3

Download (194KB)
15. Рис.14. Зависимость вероятности ошибки на блок от длины блока [7]

Download (350KB)
16. Рис.15. Оценка эффективности Fast SSCL и SSCL

Download (162KB)
17. Рис.16. Количество временных шагов для разных алгоритмов

Download (199KB)
18. Рис.17. Оценка эффективности алгоритма PSCL

Download (220KB)
19. Рис.18. Оценка эффективности PSCL при различных значениях сигнал-шум

Download (218KB)
20. Рис.19. Оценка эффективности PSCL с добавлением CRC

Download (269KB)
21. Рис.20. Сравнение эффективности алгоритмов SCLи PSCL с использованием CRC. R = 1/6. Длина кода равна 256 и 512 на левом и правом графиках соответственно

Download (240KB)
22. Рис.21. Сравнение эффективности алгоритмов SCL и PSCL с использованием CRC. R = 1/3 для первых двух графи- ков, R = 2/3 для вторых двух графиков. Длина кода равна 256 на первом и третьем и 512 на втором и четвертом графиках соответственно

Download (462KB)
23. Рис.22. Сравнение эффективности алгоритмов SCL и PSCL с использованием CRC. R = 1/2. Длина кода равна 256 и 512 на левом и правом графиках соответственно

Download (245KB)

Copyright (c) 2024 Portnoy S.L., Nikitin S.E., Voloshin A.D., Antoshkin G.D.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies