論文の概要: Towards Quantum Belief Propagation for LDPC Decoding in Wireless
Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.11069v2
- Date: Sat, 19 Sep 2020 11:48:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 20:39:00.759646
- Title: Towards Quantum Belief Propagation for LDPC Decoding in Wireless
Networks
- Title（参考訳）: 無線ネットワークにおけるLDPCデコードのための量子信念伝播に向けて
- Authors: Srikar Kasi and Kyle Jamieson
- Abstract要約: 本稿では,低密度パリティチェック(LDPC)エラー制御のための量子アニーリング(QA)に基づくデコーダ設計を提案する。
我々の設計では、ガウスノイズ無線チャネル上のSNR 9 dBにおいて、ビット誤り率10～8ドル、20mu$s、1500バイトのフレームエラー率10～6ドル、50mu$sを実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.996646764519054
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present Quantum Belief Propagation (QBP), a Quantum Annealing (QA) based
decoder design for Low Density Parity Check (LDPC) error control codes, which
have found many useful applications in Wi-Fi, satellite communications, mobile
cellular systems, and data storage systems. QBP reduces the LDPC decoding to a
discrete optimization problem, then embeds that reduced design onto quantum
annealing hardware. QBP's embedding design can support LDPC codes of block
length up to 420 bits on real state-of-the-art QA hardware with 2,048 qubits.
We evaluate performance on real quantum annealer hardware, performing
sensitivity analyses on a variety of parameter settings. Our design achieves a
bit error rate of $10^{-8}$ in 20 $\mu$s and a 1,500 byte frame error rate of
$10^{-6}$ in 50 $\mu$s at SNR 9 dB over a Gaussian noise wireless channel.
Further experiments measure performance over real-world wireless channels,
requiring 30 $\mu$s to achieve a 1,500 byte 99.99$\%$ frame delivery rate at
SNR 15-20 dB. QBP achieves a performance improvement over an FPGA based soft
belief propagation LDPC decoder, by reaching a bit error rate of $10^{-8}$ and
a frame error rate of $10^{-6}$ at an SNR 2.5--3.5 dB lower. In terms of
limitations, QBP currently cannot realize practical protocol-sized
($\textit{e.g.,}$ Wi-Fi, WiMax) LDPC codes on current QA processors. Our
further studies in this work present future cost, throughput, and QA hardware
trend considerations.
- Abstract（参考訳）: 我々はQBP(Quantum Belief Propagation)を提案する。QA(Quantum Annealing)をベースとした低密度パリティチェック(LDPC)エラー制御のためのデコーダ設計であり、Wi-Fi、衛星通信、モバイルセルシステム、データストレージシステムに多くの有用な応用が発見されている。
QBPはLDPCデコーディングを離散最適化問題に還元し、設計を量子アニールハードウェアに埋め込む。
qbpの組み込み設計は、2,048キュービットの実際のqaハードウェア上で最大420ビットのldpcコードをサポートする。
我々は,実量子アニーラハードウェアの性能を評価し,様々なパラメータ設定における感度解析を行う。
当社の設計では、ガウスノイズ無線回線上のsnr 9 dbで20ドルで10^{-8}$、1,500バイトのエラーレートで10^{-6}$というビットエラーレートを実現しています。
さらなる実験では、SNR 15-20 dBで1500バイト99.99$\%のフレーム配信率を達成するために30$\mu$sを必要とした。
QBPは,SNR 2.5-3.5 dB以下で10^{-8}$のビット誤り率と10^{-6}$のフレーム誤り率に達することにより,FPGAベースの軟信伝搬LDPCデコーダの性能向上を実現する。
制限に関しては、qbpは現在のqaプロセッサ上で実用的なプロトコルサイズ(例えば$ wi-fi, wimax)のldpcコードを実現することができない。
この研究のさらなる研究は、将来のコスト、スループット、QAハードウェアトレンドに関する考察である。
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