극 부호의 연속 제거 복호 : 채널의 합성과 분리

Successive Cancellation Decoding of Polar Codes : Channel Synthesis and Decomposition

  • 이문호 (전북대학교 정보통신공학과) ;
  • 이준 (전북대학교 전자정보공학부) ;
  • 박주용 (신경대학교 인터넷정보통신학과)
  • 투고 : 2010.10.04
  • 심사 : 2011.04.18
  • 발행 : 2011.04.25

초록

본 논문에서는 Arikan이 제안했던 극 부호의 부호화 및 복호화의 대수적 식을 개선하여 이진 이산 무기억 대칭 채널에서 연속 제거 복호 알고리즘을 이용한 극 부호의 채널의 합성과 분리를 확인했다. 이진 이산 무기억 대칭 채널 W에서 양극화 행렬 ${G_2}^{{\otimes}n}$을 통하여 블록 길이 $2^n$인 극 부호를 효과적으로 구성하여 정보 비트를 전송할 수 있다. 특히, $N{\geq}2$일 때, Arikan 부호의 복잡도 O($Nlog_2N$)이다. 극 부호가 향후 다중점 통신의 문제에 대한 하나의 대안이 될 수 있다는 것을 확인하였다.

In this paper, we verify the channel synthesis and decomposition of polar codes using successive cancellation decoding algorithm over binary discrete memoryless symmetric channel by modifying Arikan's algebraic formular on encoding and decoding of polar codes. In addition, we found that information bits are sent by efficiently consisting of polar codes with their size $2^n$ through polarizing matrix ${G_2}^{{\otimes}n}$ over binary discrete memoryless symmetric channel W. Expecially, if $N{\geq}2$, the complexity of Arikan's encoding and decoding for polar codes is O($Nlog_2N$). Furthermore, we found that polar codes are one of the solution to the challenging problems for the multipoint communication.

키워드

참고문헌

  1. E. Arikan, "Channel Polarization : A Method for Constructing Capacity-Achieving codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channel", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no.7, July 2009.
  2. R. Mori and T. Tanaka "Performance and Construction of Polar codes on Symmetric Binary-Input Memoryless Channels", IEEE ISIT, June 2009.
  3. R. Urbanke, S. Korada and E. Sasoglu, "Polar Codes : Characterization of Exponent, Bounds and Constructions", IEEE ISIT, June 2009.
  4. E. Arikan, "On the rate of channel polarization", IEEE ISIT, June 2009.
  5. S. Korada, E. Sasoglu, "A Class of Transformations that Polarize Binary-Input Memoryless Channels", IEEE ISIT, June 2009.
  6. E. Arıkan, "Channel polarization: A method for constructing capacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels," IEEE Trans. Inform. Theory, July, 2008.
  7. E. Arikan, "Channel Combining and Splitting for Cutoff Rate Improvement" IEEE Transactions on Information Theory, vol. 52, no. 2, February 2006.
  8. 이문호, E. Arikan, Polar Jacket code 공동 세미나, Turkey Bilkent University, August 20, 2009.
  9. T. Richardson and R. Urbanke, Modern Coding Theory. Cambridge University Press, 2008.
  10. I. Land, J. Huber, Information Combining, ser. Foundations and Trends in Comm. and Information Theory. Delft, the Netherlands: NOW, vol. 3, Nov. 2006, available online at http://www.ee.technion.ac.il/people/sason/monogra ph.html.
  11. 이문호, 최은지, 양재승, 박주용, "Radix 4 Polar code의 부호 및 복호", 전자공학회논문지, 제46권 TC편, 제10호, 14-27쪽, 2009년 10월.
  12. 이문호, 실용 정보이론, 복두출판사, 2003.
  13. R. Gallager, Low-density Parity-check Codes, Cambridge, MA: M.I.T. Press, 1963.
  14. C. Berrou, A. Glavieux and P. Thitimajshima, "Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo codes," in Proc. IEEE Int. Conf. Comm., vol. 2, pp. 1064-1070, May, 1993.
  15. D. J. C. MacKay and R. N. Neal, "Near Shannon limit performance of low-density parity-check codes," Electron. Lett., vol. 33, pp. 457-458, March 1997. https://doi.org/10.1049/el:19970362
  16. I. Krikidis, "Analysis and Optimization issues for superposition modulation in cooperative networks," IEEE Trans. Vehicular Tech., Vol.58, No.9, pp. 4837 -4847, November 2009. https://doi.org/10.1109/TVT.2009.2026579
  17. H. Do and S. Chung, "Linear beamforming and superposition coding with common information for the gaussian MIMO broadcast channel," IEEE Trans. Commun., vol. 57, no. 8, pp. 2484-2494, August 2009. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2009.08.070419
  18. D. Kim, F. Khan, C. V. Rensburg, Z. Pi and S. Yoon, "Superposition of broadcast and unicast in wireless cellular systems," IEEE Comm. Magazine, IEEE. vol. 46, pp. 110-117, July, 2008.
  19. Moon Ho Lee, et al, "A Novel Channel Polarization on Binary Discrete Memoryless Channels", 12th IEEE International Conference on Communications, Singapore, November 17-20th, 2010.
  20. 김상효, 김영식, 장지웅, "채널 부호화의 새로운 패러다임 : 극부호화", 전자공학회논문지, 제37권, 제 4호, 20-28쪽, 2010년 4월