Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Polar Codes Applications for 5G Systems

Yıl 2018, Cilt: 34 Sayı: 3, 10 - 25, 30.12.2018

Öz

Improving
data transmission over wireless channels has been the main obsession for many
researchers for years. In this paper, we give a clear study of polar codes and
channel polarization which produces these codes. Moreover extracting polar
codes in three commom channels are studied. These channels are Binary Erasure
Channel (BEC), Binary Symmetric Channel (BSC) and Additive White Gaussian Noise
(AWGN) channel. Decoding information via polar codes is done by many methods,
however we give details about four common methods. Comparing between these
methods is done according to system’s complexity, Block Error Rate (BLER).
Since Shannon has discovered his theorem of information transmission, a lot of
work has been done to attain his limit nevertheless no one has succeeded. Polar
codes are the first provably codes that arrive to near Shannon’s limits of
capacity therefore they have most of researchers’ interest to be studied in 5G
systems.  As 5G systems require
significant improvements in channel capacity, polar codes are promising
technique that have ability to offer required improvements. In this study, we
give details about trial system of 5G encider and decoder with polar codes. 

Kaynakça

  • Shannon, Claude Elwood. "A mathematical theory of communication." ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review 5.1 (2001): 3-55.
  • Shannon, Claude E. "Coding theorems for a discrete source with a fidelity criterion." IRE Nat. Conv. Rec 4.142-163 (1959): 1.
  • Proakis, John G., et al. Communication systems engineering. Vol. 2. New Jersey: Prentice Hall, 1994.
  • Sarkis, Gabi. Efficient encoders and decoders for polar codes: Algorithms and implementations. Diss. McGill University Libraries, 2016.
  • Arikan, Erdal. "Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels." IEEE Transactions on Information Theory 55.7 (2009): 3051-3073.
  • Süral, Altuğ. An fpga implementation of successive cancellation list decoding for polar codes. Diss. bilkent university, 2016.
  • Alsan, Mine. Channel polarization and polar codes. No. EPFL-REPORT-176515. 2012.
  • Kaur, Navneet, and Arvinder Pal Singh Kalsi. "Implementation of polar codes over AWGN and binary symmetric channel." Indian Journal of Science and Technology 9.19 (2016).
  • Arıkan E. Polar Coding. InIEEE International Symposium on Information Theory 2012 Jun 27.
  • Tal I, Vardy A. List decoding of polar codes. InInformation Theory Proceedings (ISIT), 2011 IEEE International Symposium on 2011 Jul 31 (pp. 1-5). IEEE.
  • Li, Bin, Hui Shen, and David Tse. "An adaptive successive cancellation list decoder for polar codes with cyclic redundancy check." IEEE Communications Letters 16.12 (2012): 2044-2047.
  • Murata, Takumi, and Hideki Ochiai. "On design of CRC codes for polar codes with successive cancellation list decoding." Information Theory (ISIT), 2017 IEEE International Symposium on. IEEE, 2017.
  • Tal I, Vardy A. List decoding of polar codes. IEEE Transactions on Information Theory. 2015 May;61(5):2213-26.
  • Niu, Kai, and Kai Chen. "CRC-aided decoding of polar codes." IEEE Communications Letters 16.10 (2012): 1668-1671.
  • Sarkis, Gabi, et al. "Increasing the speed of polar list decoders." Signal Processing Systems (SiPS), 2014 IEEE Workshop on. IEEE, 2014.
  • Bioglio, Valerio, Carlo Condo, and Ingmar Land. "Design of Polar Codes in 5G New Radio." arXiv preprint arXiv:1804.04389 (2018).
  • Huawei, 5G: New Air Interface and Radio Access Virtualization, 2015, [online] Available: http://www.huawei.com/minisite/has2015/img/5g_radio_whitepaper.pdf
  • Maunder, Robert G. "A Vision for 5G Channel Coding." AccelerComm White Paper (2016).
  • Mhaske, Swapnil, and Predrag Spasojevic. "On Forward Error Correction." IEEE 5G Roadmap Workshop. 2016.
  • R1-164039 “Polar codes - encoding and decoding”, Huawei, HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #xx, Nanjing, China, May 23rd - 27th, 2016.
  • Maunder, Robert G. "The 5G channel code contenders." ACCELERCOMM white paper (2016): 1-13.
  • Altera Innovate Asia website, Presentation “1st 5G Algorithm Innovation Competition-ENV1.0-SCMA”, Web: http://www.innovateasia.com/5g/en/gp2.html.
  • Z. Dong, "Up in the air with 5G," Oct. 2016. [Online]. Available: http://www.huawei.com/en/publications/communicate/80/up-in-the-air-with-5g.
  • R1‑167209 “Polar code design and rate matching” , Huawei, HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #86, Gothenburg, Sweden, August 22 nd - 26 th , 2016.
  • Maunder, Robert G., and AccelerComm CTO. "The implementation challenges of polar codes." (2017).
  • Feng, Wen, Jinhong Yuan, and Branka S. Vucetic. "A code-matched interleaver design for turbo codes." IEEE Transactions on Communications 50.6 (2002): 926-937.

5G Sistemler için kutupsal Kodları Uygulamaları

Yıl 2018, Cilt: 34 Sayı: 3, 10 - 25, 30.12.2018

Öz

Kablosuz
kanallar üzerinden veri aktarımının iyileştirilmesi yıllar boyunca birçok araştırmacı
için problem olmuştur. Bu problemlerden biri kanal kapasitesidir. Shannon
teoremi keşfedildiğinden beri Shannon kapasitesine erişmek için çok çalışma
yapılmış ancak bu teorik sınıra ulaşmamıştır. Kutupsal kodlar Shannon kapasite
sınırına ulaşabilen ilk uygulanabilir kodlardır. 5G sistemlerinde kanal
kapasitesindeki artış kutupsal kodların diğer kodlara göre kullanımını daha öne
çıkarmıştır. Bu nedenle 5G sistemlerinde kutupsal kod kullanımı çoğu
araştırmacının ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada Toplamsal Beyaz Gauss
Gürültüsü (AWGN), İkili Simetrik Kanal (BSC) ve İkili Silen Kanal (BEC)
kanalları üzerinden kutupsal kodların iletimi incelenmiştir.
Kutupsal kodların kod çözme işlemi çok farklı yöntemle yapılabilmektedir. Bu
çalışmada en yaygın 4 yöntem incelenmiştir. Bu yöntemlerin Blok Hata Oranı
BLER’a ve sistemin karmaşıklığına göre karışlaştırması yapılmıştır.

Kaynakça

  • Shannon, Claude Elwood. "A mathematical theory of communication." ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review 5.1 (2001): 3-55.
  • Shannon, Claude E. "Coding theorems for a discrete source with a fidelity criterion." IRE Nat. Conv. Rec 4.142-163 (1959): 1.
  • Proakis, John G., et al. Communication systems engineering. Vol. 2. New Jersey: Prentice Hall, 1994.
  • Sarkis, Gabi. Efficient encoders and decoders for polar codes: Algorithms and implementations. Diss. McGill University Libraries, 2016.
  • Arikan, Erdal. "Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels." IEEE Transactions on Information Theory 55.7 (2009): 3051-3073.
  • Süral, Altuğ. An fpga implementation of successive cancellation list decoding for polar codes. Diss. bilkent university, 2016.
  • Alsan, Mine. Channel polarization and polar codes. No. EPFL-REPORT-176515. 2012.
  • Kaur, Navneet, and Arvinder Pal Singh Kalsi. "Implementation of polar codes over AWGN and binary symmetric channel." Indian Journal of Science and Technology 9.19 (2016).
  • Arıkan E. Polar Coding. InIEEE International Symposium on Information Theory 2012 Jun 27.
  • Tal I, Vardy A. List decoding of polar codes. InInformation Theory Proceedings (ISIT), 2011 IEEE International Symposium on 2011 Jul 31 (pp. 1-5). IEEE.
  • Li, Bin, Hui Shen, and David Tse. "An adaptive successive cancellation list decoder for polar codes with cyclic redundancy check." IEEE Communications Letters 16.12 (2012): 2044-2047.
  • Murata, Takumi, and Hideki Ochiai. "On design of CRC codes for polar codes with successive cancellation list decoding." Information Theory (ISIT), 2017 IEEE International Symposium on. IEEE, 2017.
  • Tal I, Vardy A. List decoding of polar codes. IEEE Transactions on Information Theory. 2015 May;61(5):2213-26.
  • Niu, Kai, and Kai Chen. "CRC-aided decoding of polar codes." IEEE Communications Letters 16.10 (2012): 1668-1671.
  • Sarkis, Gabi, et al. "Increasing the speed of polar list decoders." Signal Processing Systems (SiPS), 2014 IEEE Workshop on. IEEE, 2014.
  • Bioglio, Valerio, Carlo Condo, and Ingmar Land. "Design of Polar Codes in 5G New Radio." arXiv preprint arXiv:1804.04389 (2018).
  • Huawei, 5G: New Air Interface and Radio Access Virtualization, 2015, [online] Available: http://www.huawei.com/minisite/has2015/img/5g_radio_whitepaper.pdf
  • Maunder, Robert G. "A Vision for 5G Channel Coding." AccelerComm White Paper (2016).
  • Mhaske, Swapnil, and Predrag Spasojevic. "On Forward Error Correction." IEEE 5G Roadmap Workshop. 2016.
  • R1-164039 “Polar codes - encoding and decoding”, Huawei, HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #xx, Nanjing, China, May 23rd - 27th, 2016.
  • Maunder, Robert G. "The 5G channel code contenders." ACCELERCOMM white paper (2016): 1-13.
  • Altera Innovate Asia website, Presentation “1st 5G Algorithm Innovation Competition-ENV1.0-SCMA”, Web: http://www.innovateasia.com/5g/en/gp2.html.
  • Z. Dong, "Up in the air with 5G," Oct. 2016. [Online]. Available: http://www.huawei.com/en/publications/communicate/80/up-in-the-air-with-5g.
  • R1‑167209 “Polar code design and rate matching” , Huawei, HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #86, Gothenburg, Sweden, August 22 nd - 26 th , 2016.
  • Maunder, Robert G., and AccelerComm CTO. "The implementation challenges of polar codes." (2017).
  • Feng, Wen, Jinhong Yuan, and Branka S. Vucetic. "A code-matched interleaver design for turbo codes." IEEE Transactions on Communications 50.6 (2002): 926-937.
Toplam 26 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Mühendislik
Bölüm Makale
Yazarlar

Marwan Dhuheir

Sıtkı Öztürk Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi 30 Aralık 2018
Yayımlandığı Sayı Yıl 2018 Cilt: 34 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Dhuheir, M., & Öztürk, S. (2018). Polar Codes Applications for 5G Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 34(3), 10-25.
AMA Dhuheir M, Öztürk S. Polar Codes Applications for 5G Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. Aralık 2018;34(3):10-25.
Chicago Dhuheir, Marwan, ve Sıtkı Öztürk. “Polar Codes Applications for 5G Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 34, sy. 3 (Aralık 2018): 10-25.
EndNote Dhuheir M, Öztürk S (01 Aralık 2018) Polar Codes Applications for 5G Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 34 3 10–25.
IEEE M. Dhuheir ve S. Öztürk, “Polar Codes Applications for 5G Systems”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 34, sy. 3, ss. 10–25, 2018.
ISNAD Dhuheir, Marwan - Öztürk, Sıtkı. “Polar Codes Applications for 5G Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 34/3 (Aralık 2018), 10-25.
JAMA Dhuheir M, Öztürk S. Polar Codes Applications for 5G Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2018;34:10–25.
MLA Dhuheir, Marwan ve Sıtkı Öztürk. “Polar Codes Applications for 5G Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 34, sy. 3, 2018, ss. 10-25.
Vancouver Dhuheir M, Öztürk S. Polar Codes Applications for 5G Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2018;34(3):10-25.

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.