Improved successive cancellation decoding of polar codes

Abstract

Bu tezde, geliştirilmiş ardışık iptal (SC) kutupsal kod çözme algoritmaları öneriyoruz. Çözümlenen bitin yanlış değerde seçilmesi diğer bitlerin de çözümlenmesini etkileyecektir. Bu duruma kutup kodlarında hata yayılımı ismi verilmektedir. Bu konuyu göz önünde bulundurarak ilk önerimizde, klasik ardışık giderim algoritmasında bit 0 lehine karar verilen ????=1 durumunu ele alıyoruz ve birden fazla kod çözücünün paralel olarak çalıştığı çoklu SC kod çözücüleri öneriyoruz. Bu kod çözücüler ????=1 için zıt kararlar verir. Önerilen teknik esnek bir konfigürasyon sağlar ve ardışık giderim liste kod çözme algoritmasına kıyasla düşük karmaşıklık sağlayan ve bunu da gereksiz patika arama işlemlerinin elenmesiyle sağlayan bir algoritmadır. Çoklu paralel SC kod çözme, orijinal SC kod çözme ile karşılaştırıldığında önemli bir performans artışı gösterir ve performansı, ardışık iptal liste kod çözme algoritmasının performansına yaklaşmaktadır. Bir sonraki önerimizde, alınan sinyaldeki güvenilir olmayan örneklerin rastgele üretilen örneklerle değiştirilmesiyle kutupsal kodların yinelemeli bir şekilde çözülmesi için bir yöntem öneriyoruz. Bu yöntemde, önce alınan örnekler ile klasik kod çözme işlemi gerçekleştirilir ve CRC kontrolü yapılır ve bu sağlanmazsa alınan örnekler sanal rastgele kanalından (VRC) geçirilir. Alınan örnekler sanal rasgele kanalından geçirildiğinde, VRC'lerin girişinde içerisinde yeterli bilgi içermeyen örnekler rasgele örneklerle değitirilirler. Daha sonra VRC çıktısı SC çözücüye gönderilir. Çözücünün çıktısı için CRC kontrolü yapılır, ve eğer CRC kontrolü sağlanmazsa alınan örnekler tekrar VRC'ye gönderilir ve işlemler tekrar edilir. Bu prosedür, CRC karşılanmadığı sürece önceden tanımlanmış bir maksimum yineleme sayısına kadar tekrarlanır.

In this thesis, we propose improved successive cancellation polar code decoding algorithms. Polar codes are fragile to error propagation. Considering this issue, in our first proposal, we consider ����=1, for which decision is made for the favor of bit 0 in classical successive cancellation algorithm, and propose multi-SC decoders, where we consider more than one decoders working in parallel and these decoders make opposite decisions for ����=1. The proposed technique provides a flexible configuration and leads to the pruning of unnecessary path searching operations, which provide low complexity compared to successive cancelation list decoding algorithm. Multi-Parallel SC decoding shows a significant performance improvement compared with the original SC decoding and its performance is comparable to that of the successive cancellation list decoding algorithm. In our next proposal, we propose a method for the iterative decoding of polar codes replacing the unreliable received samples with randomly generated samples. In this method, first, a straight decoding operation is performed for the received frame and CRC check is performed, and if it is not satisfied, the received symbols are passed through virtual random channels before they are sent to the polar decoders employing successive cancellation decoding algorithm. When the received symbols are passed through virtual random channels, randomly generated noise is added to the inputs of the VRCs falling into a threshold interval, which contains unreliable information about the transmitted polar code-bit before they are sent to the polar decoder. For the decoded sequence, if the CRC check is not satisfied, a different randomly generated noise sequence is added to the unreliable inputs and the decoding operation is repeated. This procedure is repeated until a predefined maximum iteration number as long as CRC is not satisfied.