Polar Coding Method Based on Channel State Information in Mobile Communications and Its Applications

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04149
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐波 孝彦 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (60293742)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ポーラ符号

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，次世代無線通信で採用されているポーラ符号について，符号語長が制限されても，誤り訂正能力の低下を抑えられる符号化および復号法を確立することを目的として研究を行った．初年度は，半凍結ビットという概念を導入したポーラ符号について検討を行った．ポーラ符号は判定を誤りやすい符号化器入力位置に凍結ビットと呼ばれる既知のビット列を配置して誤り訂正を行うが，入力位置による誤りやすさを2つのレベルに分け，中程度の誤りやすさをもつ位置に別の符号化を施した情報ビット列を配置するものである．これによりビット誤り率特性を改善できる．2年目は，通信路の状態に応じたビットの並び替えを用いるポーラ符号化について検討を行い，更に任意の符号長に対応すべく，パンクチャリングを用いた際の性能について明らかにした．パンクチャリングとは，符号語のビットを間引く操作であるが，通常，受信機は間引いたビットの値を知らないため復号誤りを増加させてしまう．そこで，ポーラ符号器の各出力ビット（符号語の各ビット）を構成する入力ビット数に着目してパンクチャリングするビット位置を決める方法を提案し，パンクチャリングに起因する誤り率の劣化を低減可能であることを明らかにした．3年目，4年目では，組織ポーラ符号に着目し，パンクチャリングを行った場合の更なるビット誤り率特性向上に関する検討を行った。これは組織ポーラ符号において，パンクチャドビットの値が受信機で既知となるよう入力ビットを制御し，復号処理を2段階構成にするものである．2段目の復号処理ではパンクチャドビットの値が分かるため，それを凍結ビットのように扱うことでビット誤り率特性が向上する．以上，本研究は符号語長が比較的短く制限されても，ビット誤り率特性の低下を避けられる複数の手法を明らかにしており，データサイズの小さいIoTデバイス間通信等への応用が期待できる．