EE Seminar: On the Performance of Polar Codes in Various Communication Problems

17 בינואר 2018, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

Speaker: Dina Goldin

Ph.D. student under the supervision of Prof. David Burshtein

 

Wednesday, January 17th, 2018 at 15:00
Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

On the Performance of Polar Codes in Various Communication Problems

 

Abstract

 

Arikan has introduced polar codes and showed that, for a sufficiently large blocklength, they can be used for reliable communications at rates arbitrarily close to the symmetric capacity (i.e., the mutual information between a uniform input distribution and the channel output) of an arbitrary binary-input channel. Their code construction is based on a phenomenon called “channel polarization”

Arikan also proposed encoding and decoding schemes, whose complexities scale as , whereis the blocklength of the code.

 

We derive improved upper bounds on the blocklength required to communicate over binary-input channels using polar codes, below some given error probability. For that purpose, an improved bound on the number of non-polarizing channels is obtained.

The first result is that the blocklength required to communicate reliably scales at most aswhere R is the code rate andthe symmetric capacity of the channel,. The results are then extended to polar lossy source coding at rateof a source with symmetric distortion-rate function.

The blocklength required scales at most as , whereis the maximal allowed gap between the actual average (or typical) distortion and.

 

The polarization process of polar codes over a prime -ary alphabet is studied as well. Previously it has been shown that the scaling of the blocklength of polar codes with prime alphabet size scales polynomially with respect to the inverse of the gap between code rate and channel capacity. However, except for the binary case, the degree of the polynomial in the bound is extremely large. In this work, a different approach to computing the degree of this polynomial for any prime alphabet size is shown. This approach yields a lower degree polynomial for  various values of the alphabet size that were examined. It is also shown that even lower degree polynomial can be computed with an additional numerical effort.

 

A concatenated coding scheme over binary memoryless symmetric (BMS) channels using a polarization transformation followed by outer sub-codes is analyzed as well. Achievable error exponents and upper bounds on the error rate are derived. The first bound is obtained using outer codes which are typical linear codes from the ensemble of parity check matrices whose elements are chosen independently and uniformly. As a byproduct of this bound, it determines the required rate split of the total rate to the rates of the outer codes. A lower bound on the error exponent that holds for all BMS channels with a given capacity is then derived. Improved bounds and approximations for finite blocklength codes using channel dispersions (normal approximation), as well as converse and approximate converse results, are also obtained. The bounds are compared to actual simulation results from the literature. For the cases considered, when transmitting over the binary input additive white Gaussian noise channel, there was only a small gap between the normal approximation prediction and the actual error rate of concatenated BCH-polar codes.

סמינר המחלקה להנדסה ביו רפואית

07 בינואר 2018, 14:00 
 
סמינר המחלקה להנדסה ביו רפואית

~The Ribosome Flow Model on a Ring: Theory and Applications Michael Margaliot
School of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Tel-Aviv University, Israel Homepage: www.eng.tau.ac.il/~michaedlm

Abstract: The ribosome flow model on a ring (RFMR) is a mathematical model for the flow of particles satisfying simple exclusion along a circular chain of sites. It has been used to model and analyze the flow of ribosomes along the mRNA with ribosome recycling. We analyze the RFMR using tools from systems and control theory and describe some biological implications.
The talk is self-contained.
Joint work with Alon Raveh, Yoram Zarai, Tamir Tuller, Alexander Ovseevich, and Eduardo D. Sontag.
Bio-Sketch
Prof. Michael Margaliot received the BSc (cum laude) and MSc degrees in Electrical Engineering from the Technion-Israel Institute of Technology-in 1992 and 1995, respectively, and the PhD degree (summa cum laude) from Tel Aviv University in 1999. He was a post-doctoral fellow in the Dept. of Theoretical Mathematics at the Weizmann Institute of Science. In 2000, he joined the Dept. of Electrical Engineering-Systems, Tel Aviv University, where he is currently a Professor and Chair. Dr. Margaliot's research interests include the stability analysis of differential inclusions and switched systems, optimal control theory, fuzzy control, computation with words, Boolean control networks, and systems biology. He is co-author of New Approaches to Fuzzy Modeling and Control: Design and Analysis, World Scientific, 2000 and of Knowledge-Based Neurocomputing: A Fuzzy Logic Approach, Springer, 2009. He currently serves as Associate Editor for the journal IEEE Transactions on Automatic Control. His current work is supported by research grants from the Israel Science Foundation, the Israeli Ministry of Science and Technology, and the United States-Israel Binational Science Foundation. ,

 

ההרצאה תתקיים ביום ראשון 07.01.2018 בשעה 14:00
 בבניין הרב תחומי, אוניברסיטת תל אביב 315 בחדר

הרצאת אורח - סמינר באלקטרואופטיקה

מסע מרתק מעבר לגבולות הדיפרקציה בתעשיית המוליכים למחצה

14 בינואר 2018, 11:00 
הפקולטה להנדסה  
הרצאת אורח

מסע מרתק מעבר לגבולות הדיפרקציה בתעשיית המוליכים למחצה

מרצה: אוהד בכר, KLA Tencor

 

מגבלת הדיפקרציה הינה תכונה פיזיקלית בסיסית של מערכות אלקטרומגנטיות, היא מגדירה למשל את הגודל המינימלי אליו ניתן למקד אלומת לייזר ואת יכולת ההפרדה בין פרטים בתמונה המופקת ממערכת הדמייה.

מגבלה זו נקבעת על ידי אורך הגל של הקרינה האלקטרומגנטית בה נעשה השימוש, יכולת המערכת לאסוף את הקרינה והתפלגות הקרינה בתוך המערכת. במערכות אופטיות, העושות שימוש באור נראה, הגודל הטיפוסי של גבול הדיפקרציה הוא מסדר גודל של מאות ננומטרים ועד מספר מיקרונים.

בחטיבת המטרולוגיה האופטית של החברה הבינלאומית KLA-Tencor, הממוקמת במגדל העמק, מפתחים ומייצרים מכונות מבוססות אופטיקה לביצוע בדיקות איכות בתהליכי הייצור של התקנים משולבים מבוססי מולכים למחצה (יחידות עיבוד מרכזיות למחשבים – CPU, התקני זיכרון וכד'). הגדלים האופייניים לתעשייה זו הם מסדר גודל של ננומטרים בודדים.

המדענים והמהנדסים של חברת KLA-Tencor נדרשים אם-כן לגשר על פער עצום (שלושה-ארבעה סדרי גודל) בין הגודל אותו הם צריכם למדוד לבין המגבלה הפיזיקלית השלטת. בהרצאה זו נסקור פתרונות שיושמו בשתיים ממכונות החברה:

  1. אפודיזצייה – ביצוע מניפולצייה על התפלגות האור העובר בתוך מערכת אופטית במטרה להקטין את מגבלת הדיפרקצייה.
  2. דגימת יתר – מדידת שגיאת הסטה (Overlay Error) ננומטרית תוך שימוש בהיתוך מידע מגורמי קלט רבים הנושאים כל אחד מידע מוגבל דיפרקציה לכדי מאות ננומטרים.

 

הסמינר ינתן בחדר 120 בבניין וולפסון להנדסה מכנית, 14 בינואר 2018, 12:00- 11:00 בבוקר.

פרופ' שחר ריכטר

פרופ' שחר ריכטר

 

פרופ' בריאן רוזן

ד"ר בריאן רוזן

 

ד"ר נעה לכמן-סנש

ד"ר נעה לכמן-סנש

 

פרופ' עמית כהן

פרופ' עמית כהן

 

פרופ' אריאל ישמח

ד"ר אריאל ישמח

 

פרופ' אוסבלדו דיאגז לופז

ד"ר אוסבלדו דיאגז לופז

 

עמודים

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>