Performance and computational analysis of polarization-adjusted convolutional (PAC) codes
Kutupsal ve polarizayson ayarlı evrişimli (PAC) kodlarının performans ve hesaplama analizi
- Tez No: 739301
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ARIKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Kutupsal ve polarizasyon ayarlı evrişimli (PAC) kodların sıralı kod çözme performansını inceliyoruz. Sapma değerleri olarak bit kanalı karşılıklı bilgi ve kesme oranı değerlerini kullanan ve PAC kodlarının mükemmel hata düzeltme performansını korurken hesaplama karmaşıklığını önemli ölçüde azaltan bir metrik sunuyoruz. Önerilen metrik fonksiyonu sayesinde, PAC kodlarının sıralı kod çözme hesaplama karmaşıklığı, geleneksel evrişimli kodlarınkine eşdeğer olmaktadır. Sonuçlarımız, PAC kodlarının sıralı kod çözme hesaplama karmaşıklığının üst sınırının bir Pareto dağılımını izlediğini göstermektedir. Ayrıca, PAC kodlarının sıralı kod çözme hesaplama karmaşıklığına ilişkin bir alt sınır elde etmek için tahmin tekniğini kullanıyoruz. PAC sıralı kod çözücünün gecikmesinin en kötü durumda alabileceği değeri azaltmak için sıralı kod çözücü tarafından yürütülen aramaların sayısını kısıtlıyoruz. Polarize kanallar için sıralı elemeli ve listeli (SCL) kod çözme işleminde, kodun hata düzeltme performansını düşürmeden sıralama işlemlerinin sayısını azaltan bir iyileştirme sunuyoruz. Optimum metrik fonksiyona sahip bir SCL kod çözmede, ortalama olarak doğru dalın bit metrik değerinin bit kanalı kapasitesine eşit olması gerektiğini gösteriyoruz. Öte yandan, yanlış bir dalın ortalama bit metrik değeri en fazla sıfır olabilir. Bu durum, yanlış bir yolun kısmi yol metrik değerinin bit kanalı kapasitesinin kısmi toplamından saptığı anlamına gelir. Bu, kod çözücünün yanlış dalları tanımlamasını ve bunları sıralanacak metrikler listesinden çıkarmasını sağlar. Burada, yığın boyutunda önemli bir azalmayla sonuçlanan yığın algoritmasına benzer bir teknik kullanıyoruz. Ek olarak, herhangi bir uzunluk ve hızdaki PAC kodları için, PAC kodlarının hata düzeltme performansını ve kod çözme karmaşıklığını dengeleyebilen bir oran profili oluşturmak adına bir teknik öneriyoruz. Önerilen yaklaşım, hedeflenen sinyal-ses oranı (SNR) değerinden daha büyük SNR değerleri için, düşük bir ortalama sıralı kod çözme karmaşıklığını korumaktadır. Bununla birlikte, PAC kodlarının hata düzeltme performansını da önemli ölçüde artırabilir. Son olarak, PAC kodlarının ağırlık dağılımı açısından polar kodları geride bıraktığının yeni bir gösterimini sağlamak amacıyla PAC kodlarının ağırlık dağılımını inceliyoruz.
Özet (Çeviri)
We study the performance of sequential decoding of polarization-adjusted convolutional (PAC) codes. We present a metric function that employs bit-channel mutual information and cutoff rate values as the bias values and significantly reduces the computational complexity while retaining the excellent error-correction performance of PAC codes. With the proposed metric function, the computational complexity of sequential decoding of PAC codes is equivalent to that of conventional convolutional codes. Our results indicate that the upper bound on the sequential decoding computational complexity of PAC codes follows a Pareto distribution. We also employ guessing technique to derive a lower bound on the computational complexity of sequential decoding of PAC codes. To reduce the PAC sequential decoder's worst-case latency, we restrict the number of searches executed by the sequential decoder. We introduce an improvement to the successive-cancellation list (SCL) decoding for polarized channels that reduces the number of sorting operations without degrading the code's error-correction performance. In an SCL decoding with an optimum metric function, we show that, on average, the correct branch's bit-metric value must be equal to the bit-channel capacity. On the other hand, the average bit-metric value of a wrong branch can be at most $0$. This implies that a wrong path's partial path metric value deviates from the bit-channel capacity's partial summation. This enables the decoder to identify incorrect branches and exclude them from the list of metrics to be sorted. We employ a similar technique to the stack algorithm, resulting in a considerable reduction in the stack size. Additionally, we propose a technique for constructing a rate profile for PAC codes of arbitrary length and rate which is capable of balancing the error-correction performance and decoding complexity of PAC codes. For signal-to-noise ratio (SNR) values larger than a target SNR value, the proposed approach can significantly enhance the error-correction performance of PAC codes while retaining a low mean sequential decoding complexity. Finally, we examine the weight distribution of PAC codes with the goal of providing a new demonstration that PAC codes surpass polar codes in terms of weight distribution.
Benzer Tezler
- Katot destekli katı oksit yakıt hücresinin matematiksel modellenmesi ve nümerik analizi
Mathematical modelling and numerical analysis of cathode supported solid oxide fuel cell
BERRE KÜMÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ
- Serpantin kanallı PEM yakıt hücresinin sayısal analizi
Numerical analysis of PEM fuel cell with a serpentine flow channel
BURAK ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- Intelligent design of intensity modulated fiber optic sensors using different fiber structures
Yoğunluk modülasyonlu fiber optik sensörlerin farklı fiber yapılar kullanarak akıllı tasarımı
HASAN SEÇKİN EFENDİOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
- Bipolar plaka gaz akış kanalı desen tasarımının PEM yakıt pili performansına etkisi
Effect of bipolar plate gas flow channel pattern design on the performance of proton exchange membrane fuel cell
CELAL YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHİTTİN BİLGİLİ
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Destek vektör regresyonu ile PID kontrolör tasarımı
Design of PID controller via support vector regression
KEMAL UÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE