Dekoder LDPC implementowany w mikrokontrolerze dla systemów Internetu Rzeczy

• Autorzy: Hyla Jakub , Sułek Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.04.23

Warianty tytułu

EN

LDPC decoder for Internet of Things systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy projektowania systemów kodowania korekcyjnego dla protokołów komunikacyjnych w Internecie Rzeczy, które są implementowane na platformach o mocno ograniczonych zasobach obliczeniowych. W artykule zaproponowano wykorzystanie nowoczesnych kodów LDPC (Low Density Parity Check), zaprezentowano algorytm dekodujący oraz przedstawiono wyniki eksperymentalne implementacji w układzie mikrokontrolera. Przeprowadzono testy dla różnych wielkości słów kodowych oraz zebrano wyniki związane z czasem dekodowania, przepustowością jak również liczbą iteracji potrzebną do zdekodowania jednego bloku.

EN

The article concerns the design of correction coding systems for communication protocols in the Internet of Things, which are implemented on platforms with very limited computing resources. The article proposes the use of modern LDPC (Low Density Parity Check) codes, presents the decoding algorithm and presents the experimental results of the implementation in a microcontroller device. Experiments were performed for different codeword sizes and the results were collected concerning the decoding time, throughput as well as the number of iterations needed to decode one block.

Słowa kluczowe

PL

IoT; LDPC; QC-LDPC; dekodowanie

EN

IoT; LDPC; QC-LDPC; decoding

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 4
• Strony: 133--139
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hyla Jakub

• Institute of Automatic Control and Robotics, Electrinics and Telefomunication, Silesian University of Technology ul. Akademicka 2a, 44-100 Gliwice, Poland
• TKH Technology Poland Sp. z.o.o.

autor

Sułek Wojciech

• TKH Technology Poland Sp. z.o.o.

Bibliografia

• [1] Ieee 802.11-2016. ieee standard for information technology–telecommunications and information exchange between systems local and metropolitan area networks–specific requirements - part 11: Wireless lan medium access control (mac)and physical layer (phy) specifications, 2016.
• [2] Salima Belhadj and Moulay Lakhdar Abdelmounaim. On error correction performance of ldpc and polar codes for the 5g machine type communications. In 2021 IEEE InternationalIOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS),pages 1–4, 2021.
• [3] Xiaoheng Chen and Chang-Li Wang. High-Throughput Efficient Non-Binary LDPC Decoder Based on the Simplified Min-Sum Algorithm. IEEE Trans. Circuits Syst. I, 59:2784–2794, November 2012.
• [4] ETSI Standard: EN 302 307 v1.1.1, Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications, 2005.
• [5] Robert G. Gallager. Low-Density Parity-Check Codes. IRE Transactions on Information Theory, IT-8:21–28, January 1962.
• [6] Jakub Hyla, Wojciech Sułek, Weronika Izydorczyk, Leszek Dziczkowski, and Wojciech Filipowski. Efficient ldpc encoder design for iot-type devices. Applied Sciences, 12(5), 2022.
• [7] IEEE Standard: IEEE P802.11n=D10. Draft IEEE Standard for Local Metropolitan Networks – Specific requirements. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC), and Physical Layer (PHY) specifications: Enhancements for Higher Throughput, March 2006.
• [8] Shu Lin and Daniel J. Costello, Jr. Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 2nd Edition. Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, New Jersey 07458, 2004.
• [9] Bing Liu, Rongke Liu, Zhanxian Liu, and Ling Zhao. An efficient implementation of ldpc decoders on arm processors. In 2018 IEEE International Workshop on Signal Processing Systems (SiPS), pages 1–5, 2018.
• [10] David J. C. MacKay. Good Error-Correcting Codes Based on Very Sparse Matrices. IEEE Trans. Inf. Theory, 45:399–431, March 1999.
• [11] David J. C. MacKay and Radford M. Neal. Near Shannon Limit Performance of Low Density Parity Check Codes. Electronics Letters, 32:1645–1646, August 1996.
• [12] Jérémy Nadal and Amer Baghdadi. Parallel and flexible 5g ldpc decoder architecture targeting fpga. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 29(6):1141–1151, 2021.
• [13] Vladimir L. Petrovi ´c, Dragomir M. El Mezeni, and Andreja Radoševi ´c. Flexible 5g new radio ldpc encoder optimized for high hardware usage efficiency. Electronics, 10(9), 2021.
• [14] Thomas J. Richardson, M. Amin Shokrollahi, and Rüdiger L. Urbanke. Design of Capacity-Approaching Irregular Low-Density Parity-Check Codes. IEEE Trans. Inf. Theory, 47:619–637, February 2001.
• [15] Chance Tarver, Matthew Tonnemacher, Hao Chen, Jianzhong Zhang, and Joseph R. Cavallaro. Gpu-based, ldpc decoding for 5g and beyond. IEEE Open Journal of Circuits and Systems, 2:278–290, 2021.
• [16] Saleh Usman and Mohammad M. Mansour. Fast column message-passing decoding of low-density parity-check codes. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 68(7):2389–2393, 2021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).