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Undetected Error Probability in the Short Blocklength Regime: Approaching Finite-Blocklength Bounds With Polar Codes

Sauter, Alexander Michael und Kislal, Ahmet Oguz und Durisi, Giuseppe und Liva, Gianluigi und Matuz, Balazs und Ström, Erik (2025) Undetected Error Probability in the Short Blocklength Regime: Approaching Finite-Blocklength Bounds With Polar Codes. IEEE Transactions on Communications, 73 (9), Seiten 7007-7020. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TCOMM.2025.3545648. ISSN 0090-6778.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=10902536

Kurzfassung

We analyze the trade-off between the undetected error probability (i.e., the probability that the channel decoder outputs an erroneous message without detecting the error) and the total error probability in the short blocklength regime. We address the problem by developing two new finite blocklength achievability bounds, which we use to benchmark the performance of two coding schemes based on polar codes with outer cyclic redundancy check (CRC) codes - also referred to as CRC-aided (CA) polar codes. The first bound is obtained by considering an outer detection code, whereas the second bound relies on a threshold test applied to the generalized information density. Similarly, in the first CA polar code scheme, we reserve a fraction of the outer CRC parity bits for error detection, whereas in the second scheme, we apply a threshold test (specifically, Forney's optimal rule) to the output of the successive cancellation list decoder. Numerical simulations performed on the binary-input AWGN channel reveal that, in the short-blocklength regime, the threshold-based approach is superior to the CRC-based approach, both in terms of bounds and performance of CA polar code schemes. We also consider the case of decoding with noisy channel-state information, which leads to a mismatched decoding setting. Our results illustrate that, differently from the previous case, in this scenario, the CRC-based approach outperforms the threshold-based approach, which is more sensitive to the mismatch.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218261/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Undetected Error Probability in the Short Blocklength Regime: Approaching Finite-Blocklength Bounds With Polar Codes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sauter, Alexander Michaelalexander.sauter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kislal, Ahmet OguzChalmers Univ.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Durisi, GiuseppeChalmers Univ.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liva, GianluigiGianluigi.Liva (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Matuz, BalazsHuaweiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ström, ErikChalmers Univ.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2025
Erschienen in:IEEE Transactions on Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:73
DOI:10.1109/TCOMM.2025.3545648
Seitenbereich:Seiten 7007-7020
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0090-6778
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ultra-reliable low-latency communications, polar codes, finite-length bounds, error detection.
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Integrierte 6G-Netzwerke
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Sauter, Alexander Michael
Hinterlegt am:04 Nov 2025 09:46
Letzte Änderung:04 Nov 2025 09:46

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