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講演抄録/キーワード
講演名 2020-02-20 14:35
情報ボトルネック法を用いた量子化によるハードウェアと計算複雑さを低減した離散Polar復号器
山田 晃大槻知明慶大
抄録 (和) Polar 符号は,第5 世代移動通信システム(5G)の制御チャネルで使用されており,近年注目を集めている.Polar 符号は,符号器や復号器の実装が簡単という特徴がある.Polar 符号の復号方法の一つに,BP(Belief Propagation)復号法があり,並列処理が可能なため,高速に復号できる.しかし,復号器のハードウェアと,計算が複雑化してしまう問題点がある.そこで,複雑さ低減のために情報ボトルネック法(Information Bottleneck Method:IBM)を使用する.IBM は,汎用的なクラスタリング手法であり,無線通信分野でも検討されている.この手法は,圧縮変数と関連変数の相互情報量を保ちつつ,観測変数を圧縮変数に圧縮する.従来の研究では, IBM を LDPC 符号のBP 復号に適用している.本研究では,Polar 復号のBP 復号の複雑さを低減するために, IBM を適用する.Polar 符号のBP 復号は,LDPC のBP 復号に比べ,伝搬するメッージの種類が増えるため,復号処理が複雑になる.IBM を使用することで,誤り訂正能力の劣化を防ぎながら,チャネル出力と伝搬メッセージを符号無し整数に圧縮する.その処理によって,復号器の実装を簡単にし,復号処理における計算を簡単にする.計算機シミュレーション結果により,提案法の離散Polar 復号器の誤り訂正能力が,圧縮無しのBP 復号と比較して無視できる程度の劣化であることを示す.また,均一量子化を用いた離散Polar 復号器と比較することで,提案法がIBM の使用により BER 特性の劣化を低減できることを示す. 
(英) Polar codes are attracting much attention and being used for control channels of the 5th generation of mobile communication system (5G). This encoding scheme is easier to implement encoder and decoder than Turbo codes and LDPC (Low Density Parity Check) codes. One of the decoding methods of polar codes is BP (Belief Propagation) decoding, which can decode in parallel, so that decoding can be performed at high speed. However, due to hardware limitation, calculation in the decoder gets very complicated. This issue can be solved by using the information bottleneck method (IBM), which is a clustering framework from the eld of machine learning. This method compresses an observation variable to a quantized one while attempting to preserve the mutual information shared with a relevant random variable. In the conventional research, IBM is applied to BP decoding of LDPC codes. In this report, IBM is used for the BP decoding of polar codes. The BP decoding of polar codes is distinct from that of LDPC codes. Since it has several types of messages, and each time a message is updated, the decoding becomes more complex. By using IBM, the decoder can compress the channel outputs and the messages of BP into unsigned integers while preventing degradation of the error correcting performance. Thus, we can reduce the complexity of calculation in the decoding process and easily implement the decoder. The simulation results show that the error correcting capability of the discrete polar decoders of the proposed method is negligibly degraded compared to BP decoding without compression. Moreover, we compare the discrete polar decoder using uniform quantization with the proposed method and we show that the proposed method can suppress the degradation of BER performance by using IBM.
キーワード (和) 通信路符号化 / Polar符号 / BP復号 / 情報ボトルネック法 / / / /  
(英) Channel Coding / Polar Codes / BP Decoding / Information Bottleneck method / / / /  
文献情報 映情学技報, vol. 44, no. 5, BCT2020-25, pp. 17-20, 2020年2月.
資料番号 BCT2020-25 
発行日 2020-02-13 (BCT) 
ISSN Print edition: ISSN 1342-6893  Online edition: ISSN 2424-1970
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研究会情報
研究会 BCT IEEE-BT  
開催期間 2020-02-20 - 2020-02-21 
開催地(和) かんぽの宿奈良 
開催地(英)  
テーマ(和) 学生若手発表および一般 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 BCT 
会議コード 2020-02-BCT-BT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 情報ボトルネック法を用いた量子化によるハードウェアと計算複雑さを低減した離散Polar復号器 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Discrete Polar Decoder with Reduced Hardware and Computational Complexity by Quantization using Information Bottleneck Method 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 通信路符号化 / Channel Coding  
キーワード(2)(和/英) Polar符号 / Polar Codes  
キーワード(3)(和/英) BP復号 / BP Decoding  
キーワード(4)(和/英) 情報ボトルネック法 / Information Bottleneck method  
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キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 山田 晃 / Akira Yamada / ヤマダ アキラ
第1著者 所属(和/英) 慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 大槻 知明 / Tomoaki Ohtsuki / オオツキ トモアキ
第2著者 所属(和/英) 慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ.)
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講演者
発表日時 2020-02-20 14:35:00 
発表時間 20 
申込先研究会 BCT 
資料番号 ITE-BCT2020-25 
巻番号(vol) ITE-44 
号番号(no) no.5 
ページ範囲 pp.17-20 
ページ数 ITE-4 
発行日 ITE-BCT-2020-02-13 


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