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6G-Oriented LDPC-Coded Faster-Than-Nyquist Signaling: Code Design and Performance Analysis
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AI
DOI：10.1109/JSAC.2025.3648707.png)
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摘要
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本文聚焦于面向未来6G系统需求，采用增强型5G低密度奇偶校验（LDPC）码的奈奎斯特超速（FTN）信号的设计与性能分析。我们基于Ungerboeck观察模型，提出针对LDPC编码FTN系统的外信息传递（EXIT）图分析，其中通过最小二乘拟合近似估计检测器的输入-输出互信息函数。利用所提出的EXIT图分析，我们探讨了奈奎斯特和FTN系统中不同LDPC码（规则码、不规则码和基图码）的阈值和译码性能，揭示了FTN信号的两个重要观测发现：1）与奈奎斯特系统不同，在5G新空口（NR）类信息删除可提升译码阈值和性能的情况下，本文考虑的FTN设置中此类删除会导致性能下降；2）与奈奎斯特系统不同，针对FTN信号优化的LDPC码的奇偶校验矩阵在可比矩阵集合中趋于相对更稀疏，这是由于故意引入的符号间干扰（ISI）。基于这些发现，我们通过将掩模操作应用于标准5G LDPC码的基矩阵，开发适用于FTN信号的定制LDPC码，旨在实现更低的译码阈值并进一步提升译码性能。此外，所提LDPC码保留了Raptor类结构和速率兼容性，编码器和解码器仅需微小修改即可复用。数值结果表明：1）所有仿真结果与所提EXIT图分析得到的译码阈值一致，验证了分析方法的有效性；2）对于FTN系统，定制LDPC码优于标准5G LDPC码，实现超过0.4 dB的编码增益，并接近（略超过）受限奈奎斯特容量；3）在相同频谱效率下，FTN结合定制LDPC码的性能优于标准5G LDPC码结合奈奎斯特信号，展示出高达0.6 dB的编码增益；4）所提LDPC码结合FTN信号的性能优于现有专为FTN信号设计的高性能码。
Keyword:
Extrinsic information transfer (EXIT) chart
faster-than-Nyquist (FTN)
low-density parity-check (LDPC) codes
期刊
IF:
17.2
论文数:
6.4K
被引数:
3.1W
机构
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