電子メールの段落から仮想現実環境の3Dグラフィックスまで、インターネット上を移動するすべてのデータは、マイクロ波やBluetoothデバイスからの電磁干渉など、途中で遭遇するノイズによって変更される可能性があります。 データは、宛先に到着したときに、デコードアルゴリズムがそのノイズの悪影響を元に戻し、元のデータを取得できるようにコード化されています。
1950年代以降、ほとんどのエラー訂正コードとデコードアルゴリズムは一緒に設計されてきました。 各コードは、特定の非常に複雑なデコードアルゴリズムに対応する構造を持っていたため、多くの場合、専用のハードウェアを使用する必要がありました。
MIT、ボストン大学、アイルランドのメイヌース大学の研究者は、Guessing Random Additive Noise Decoding（GRAND）と呼ばれるユニバーサルデコードアルゴリズムを使用して、構造に関係なく、あらゆるコードを最高の精度でデコードできる最初のシリコンチップを作成しました。 。 GRANDは、計算が複雑な複数のデコーダーの必要性を排除することで、拡張現実や仮想現実、ゲーム、5Gネットワーク、および最小限の遅延で大量のデータを処理することに依存する接続デバイスでのアプリケーションの効率を向上させます。
ノイズに焦点を当てる
これらのコードを考える1つの方法は、元のデータの最後に追加された冗長ハッシュ（この場合は一連の0とXNUMX）です。 そのハッシュを作成するためのルールは、特定のコードブックに保存されています。
エンコードされたデータがネットワーク上を移動するとき、ノイズ、または信号を妨害するエネルギーの影響を受けます。これは、他の電子デバイスによって生成されることがよくあります。 そのコード化されたデータとそれらに影響を与えたノイズが目的地に到着すると、デコードアルゴリズムはそのコードブックを調べ、ハッシュの構造を使用して保存された情報が何であるかを推測します。
代わりに、GRANDはメッセージに影響を与えたノイズを推測することによって機能し、ノイズパターンを使用して元の情報を推測します。 GRANDは、発生する可能性のある順序で一連のノイズシーケンスを生成し、受信したデータからそれらを減算し、結果のコードワードがコードブックにあるかどうかを確認します。
ノイズは本質的にランダムに見えますが、アルゴリズムがそれが何であるかを推測できる確率的構造を持っています。
「ある意味、トラブルシューティングに似ています。 誰かが自分の車を店に持ち込んだ場合、整備士は車全体を設計図にマッピングすることから始めません。 代わりに、彼らは「うまくいかない可能性が最も高いものは何ですか？」と尋ねることから始めます。 多分それはただガスを必要とします。 それがうまくいかない場合、次は何ですか？ たぶんバッテリーが切れていますか？」 メダールは言います。
新しいハードウェア
GRANDチップは、XNUMX層構造を使用しており、最初の段階で可能な限り単純なソリューションから始まり、後続のXNUMXつの段階でより長く複雑なノイズパターンに対応します。 各ステージは独立して動作するため、システムのスループットが向上し、電力が節約されます。
このデバイスは、XNUMXつのコードブックをシームレスに切り替えるようにも設計されています。 XNUMXつのスタティックランダムアクセスメモリチップが含まれています。XNUMXつはコードワードを解読でき、もうXNUMXつは新しいコードブックをロードして、ダウンタイムなしでデコードに切り替えます。
研究者はGRANDチップをテストし、長さが128ビットまでの中程度の冗長コードをわずか約マイクロ秒の遅延で効果的にデコードできることを発見しました。
Médardと彼女の共同研究者は以前にアルゴリズムの成功を実証していましたが、この新しい作業は、ハードウェアにおけるGRANDの有効性と効率を初めて示しています。
新しいデコードアルゴリズム用のハードウェアを開発するには、研究者は最初に先入観を捨てる必要がありました、とMédardは言います。
「外に出て、すでに行ったことを再利用することはできませんでした。 これは完全なホワイトボードのようなものでした。 私たちは本当にすべてのコンポーネントを最初から考えなければなりませんでした。 それは再考の旅でした。 そして、次のチップを実行するときに、この最初のチップで、私たちがより良くできるという習慣や仮定から実行したことに気付くことがあると思います」と彼女は言います。
未来のためのチップ
GRANDは検証にコードブックのみを使用するため、チップはレガシーコードで動作するだけでなく、まだ導入されていないコードでも使用できます。
5Gの実装に向けて、規制当局と通信会社は、新しいネットワークでどのコードを使用するかについてのコンセンサスを見つけるのに苦労しました。 規制当局は最終的に、さまざまな状況で5GインフラストラクチャにXNUMX種類の従来のコードを使用することを選択しました。 GRANDを使用すると、将来、その厳格な標準化の必要性がなくなる可能性があるとメダール氏は言います。
GRANDチップは、コーディングの分野を革新の波に開くことさえできます。
「理由はよくわかりませんが、黒魔術のように、人々は畏敬の念を持ってコーディングに取り組みます。 このプロセスは数学的に厄介なので、人々はすでに存在するコードを使用するだけです。 これにより、議論が再キャストされ、標準指向ではなくなり、人々が既存のコードを使用して新しいコードを作成できるようになることを願っています」と彼女は言います。
今後、Médardと彼女の共同研究者は、GRANDの改造バージョンを使用して、ソフト検出の問題に取り組むことを計画しています。 チップ。 ソフト検出では、受信データの精度が低くなります。
彼らはまた、GRANDがより長く、より複雑なコードを解読し、シリコンチップの構造を調整してエネルギー効率を改善する能力をテストすることを計画しています。
ELEタイムズビューロー
ELE Times は、エレクトロニクス、 テクノロジー そしてマーケット。 ELE Times は、詳細な記事を提供することに加えて、タイムリーで関連性の高いコンテンツと人気のフォーマットを高く評価する、業界最大規模の適格で熱心な視聴者を魅了しています。 ELE Times は、認知度の向上、トラフィックの促進、適切な視聴者への製品の伝達、リードの獲得、製品の販売促進に役立ちます。
-
ELEタイムズビューローhttps://www.eletimes.com/author/admin防水密閉型N型コネクタで潜在的な損傷を回避
-
ELEタイムズビューローhttps://www.eletimes.com/author/adminXNUMX人の大臣が共同で立ち上げた洋上風力発電のセンターオブエクセレンス：再生可能エネルギー
-
ELEタイムズビューローhttps://www.eletimes.com/author/adminボンディングを使用して低ノイズアンプの RF 性能を向上させる包括的な方法
-
ELEタイムズビューローhttps://www.eletimes.com/author/adminインフィニオンとパナソニックが650VGaNパワーデバイス向けのGaN技術開発を加速