6G-Oriented LDPC-Coded Faster-Than-Nyquist Signaling: Code Design and Performance Analysis
Notice bibliographique
Résumé
This paper focuses on the design and performance analysis of faster-than-Nyquist (FTN) signaling employing enhanced 5G low-density parity-check (LDPC) codes, oriented toward the requirements of future 6G systems. We propose the extrinsic information transfer (EXIT) chart analysis for the LDPC-coded FTN system based on the Ungerboeck observation model, where the input-output mutual information function of the detector is approximated using least squares fitting. With the proposed EXIT chart analysis, we explore the thresholds and decoding performance of different LDPC codes (regular codes, irregular codes and protograph codes) in both Nyquist and FTN systems, revealing two important observational findings for FTN signaling: 1) Unlike Nyquist systems, where certain 5G New Radio (NR)-like information puncturing can enhance the decoding threshold and performance, we observe that in the FTN setting considered in this paper such puncturing leads to performance degradation; 2) Unlike Nyquist systems, the paritycheck matrix of LDPC codes optimized for FTN signaling tends to be relatively sparser within comparable ensembles, due to the intentionally introduced inter-symbol interference (ISI). Based on these findings, we develop tailored LDPC codes for FTN signaling by applying the masking operation to the base matrix of the standard 5G LDPC codes, aiming to achieve a lower decoding threshold and thereby better decoding performance. Moreover, the raptor-like structure and rate compatibility are preserved in the proposed LDPC codes, and the encoder and decoder are reused with only minor modifications. Numerical results show that: 1) All simulation results align with the decoding thresholds obtained by the proposed EXIT chart analysis, confirming the effectiveness of the analysis; 2) For the FTN system, the tailored LDPC codes outperform standard 5G LDPC codes, achieving over 0.4 dB coding gain and approaching (slightly exceeding) the constrained Nyquist capacity; 3) Under the same spectral efficiency, FTN with tailored LDPC codes performs better than standard 5G LDPC codes with Nyquist signaling, demonstrating a coding gain of up to 0.6 dB; 4) The proposed LDPC codes with the FTN signaling achieve better performance compared to existing high-performance codes specifically designed for FTN signaling.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».