We introduce fair-density parity-check (FDPC) codes targeting high-rate applications. In particular, we start with a base parity-check matrix $H_b$ of dimension $2 \sqrt{n} \times n$, where $n$ is the code block length, and the number of ones in each row and column of $H_b$ is equal to $\sqrt{n}$ and $2$, respectively. We propose a deterministic combinatorial method for picking the base matrix $H_b$, assuming $n=4t^2$ for some integer $t \geq 2$. We then extend this by obtaining permuted versions of $H_b$ (e.g., via random permutations of its columns) and stacking them on top of each other leading to codes of dimension $k \geq n-2s\sqrt{n}+s$, for some $s \geq 2$, referred to as order-$s$ FDPC codes. We propose methods to explicitly characterize and bound the weight distribution of the new codes and utilize them to derive union-type approximate upper bounds on their error probability under Maximum Likelihood (ML) decoding. For the binary erasure channel (BEC), we demonstrate that the approximate ML bound of FDPC codes closely follows the random coding upper bound (RCU) for a wide range of channel parameters. Also, remarkably, FDPC codes, under the low-complexity min-sum decoder, improve upon 5G-LDPC codes for transmission over the binary-input additive white Gaussian noise (B-AWGN) channel by almost 0.5dB (for $n=1024$, and rate $=0.878$). Furthermore, we propose a new decoder as a combination of weighted min-sum message-passing (MP) decoding algorithm together with a new progressive list (PL) decoding component, referred to as the MP-PL decoder, to further boost the performance of FDPC codes. This paper opens new avenues for a fresh investigation of new code constructions and decoding algorithms in high-rate regimes suitable for ultra-high throughput (high-frequency/optical) applications.


翻译:我们针对高速率应用引入了公平密度奇偶校验(FDPC)码。具体而言,我们从维度为 $2\sqrt{n} \times n$ 的基础奇偶校验矩阵 $H_b$ 出发,其中 $n$ 为码块长度,且 $H_b$ 每行和每列中"1"的数量分别等于 $\sqrt{n}$ 和 $2$。我们提出了一种确定性组合方法用于选取基础矩阵 $H_b$,假设 $n=4t^2$(其中整数 $t \geq 2$)。通过获取 $H_b$ 的置换版本(例如,对其列进行随机置换)并将它们堆叠在一起,我们进一步扩展该方法,从而得到维度满足 $k \geq n-2s\sqrt{n}+s$(其中 $s \geq 2$)的码,称为 $s$ 阶 FDPC 码。我们提出了明确表征和限定新码重量的方法,并利用这些方法推导出其在最大似然(ML)译码下错误概率的联合型近似上界。对于二进制擦除信道(BEC),我们证明在广泛的信道参数范围内,FDPC 码的近似 ML 界紧密跟随随机编码上界(RCU)。此外,值得注意的是,在低复杂度最小和译码器下,FDPC 码在二进制输入加性高斯白噪声(B-AWGN)信道上的传输性能比 5G-LDPC 码提高了约 0.5dB(当 $n=1024$ 且码率 $=0.878$ 时)。进一步地,我们提出了一种新译码器,该译码器结合了加权最小和消息传递(MP)译码算法与一种新的渐进列表(PL)译码组件,称为 MP-PL 译码器,以进一步提升 FDPC 码的性能。本文为高速率场景下适用于超高吞吐量(高频/光通信)应用的新型码构造与译码算法研究开辟了新途径。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月21日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月20日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月20日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
15+阅读 · 2019年11月26日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
5+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
2+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
15+阅读 · 6月10日
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月10日
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
8+阅读 · 6月10日
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 6月10日
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月10日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员