2023 Fiscal Year Research-status Report
Study on the theory of input-constrained codes for VLC and multi-layer magnetic recording
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23K10986
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
鎌部 浩 岐阜大学, 工学部, 教授 (80169614)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | Polar符号 / 連長制約符号 / GRAND / SGRAND / SCL復号 / BP復号 / ファクターグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
可視光通信では，送受信機や通信路が正常に動作させるために4B6Bなどの短かい連長制約符号を使用する．また，誤り訂正技術の採用は必須であるが，強力な誤り訂正符号として，近年Polar符号が使用されるようになってきている．このような意味で，Polar符号に連長制約符号を連接した場合の性能評価や復号の高速化は，このような符号化システムの実用性を判断する場合に非常に重要である．昨年度の研究では，4B6Bと組合せた場合の性能，高速な復号法としてBP復号法の検討，誤り訂正能力の向上を目指したSGRANDの適用を行った．
現在，Polar符号の復号法としては，CRCチェックを付加してSCL（Successive Cancelation List）復号を行うのが性能が高いことが知られている（これをCA-SCLと略）．これに対して，CA-SCLにさらにSGRANDと呼ばれる，一般的（すべての線形符号に適用可能という意味）な復号法を適用することで，さらに性能が向上することが知られていた．本研究では，4B6Bという連長制約符号を適用しても同様の成果が得られることを示した．
CA-SCLは性能が高いが，List復号は符号の各ビットを順次復号していく必要があるため遲くなる．これに対して，Belief Propagation（BP）復号は並列に処理ができるため高速であるが，性能はCA-SCLよりもよくない．BP復号の性能を向上させるために，ファクターグラフをの部分グラフを置換してBP復号する方法が提案されている．この方法は，CA-SCLに迫ることが知らている．本研究ではこの組合せにさらにSGRANDを適用して，さらに性能を向上させることが可能であることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度は誤り訂正能力の向上を計るために，計算機実験を繰り返した．Polar符号の復号法としては，Successive Cancelation復号（SC復号）が主流であるが，計算時間がかかる．光通信のように高速な通信を必要とする場合には，これは大きな障害となる．そこで，より高速なBP復号の利用を考えた．BP復号の問題点はその性能がSC復号に対して大きく見劣りがすることである．しかし，復号の基礎となるファクターグラフの構造から，その部分グラフを置換してもよいことがわかり，それを利用して高速かつ性能も高いBP復号を構成できた．研究成果を出したあとで，ほぼ同様の研究があることがわかり，さらにSGRANDと呼ばれる方法を適用して性能の向上を計った．光通信への応用としては，一定の成果が出たものと考えている．
また，本年度は多層記録のための復号にもこれらの成果を適用することを目標としている．BP復号に関する研究成果を発表するために，現在国際会議に投稿中であり，その後論文化を計画している．また，4B6Bとの連接についても，国際会議へ投稿する原稿を作成中である．このように，概ね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
可視光通信では，高速な処理のために4B6Bなどの短かい連長制約符号を使用する．強力な誤り訂正符号として，近年Polar符号が使用されるようになってきているが，連長制約符号を連接した場合の性能評価は重要である．そこで，今年度は他の連長制約符号と組合せた場合について調べていく．また，さらに高速で性能の高い，Polar符号の復号法を開発するために，Bit-Flippingなどの手法との組合せを検討する．
また，本年度は多層記録のための復号にもこれらの成果を適用することを目標としている．特に，マルチユーザー通信理論の成果とPolar符号を合わせて多層記録のための誤り訂正の理論を構築していく．また，新しい記録媒体として磁壁移動を利用した記録方式のための記録符号と誤り訂正符号についても研究を進めていく．
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Research Products
(4 results)
