基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案

杨佳仪; 王千帆; 姚忻圆梦; 李聪端; 马啸

doi:10.12263/DZXB.20230112

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基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案

学术论文 | 更新时间：2025-12-08

- 基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案
- A Scheme for 5G LDPC Coded Modulation Based on CCDM Shaping
- 电子学报 2024年52卷第9期页码：2979-2987
- 作者机构：
  
  1.中山大学电子与通信工程学院,广东深圳 518000
  2.中山大学计算机学院,广东广州 510006
  3.广东省信息安全技术重点实验室,广东广州 510006
- 作者简介：
  
  [ "杨佳仪男，2000年生，河南焦作人.中山大学硕士研究生.主要研究方向为编码调制技术及其在无线通信中的应用.E-mail: yangjy256@mail2.sysu.edu.cn" ]
  [ "王千帆男，1992年生，河南焦作人.中山大学计算机学院博士后，主要研究方向为信道编码及其在无线通信中的应用.中国电子学会会员编号：E190023447A.E-mail: wangqf26@mail.sysu.edu.cn" ]
  [ "姚忻圆梦女，1997年生，浙江宁波人，中山大学在读博士生，主要研究方向信道编码及其在无线通信中的应用.中国电子学会会员编号：E190023461A.E-mail: yaoxym@mail2.sysu.edu.cn" ]
  [ "李聪端男，1986年生，河南南阳人.中山大学副教授、博士生导师.主要研究方向为网络编码、信息论、无线通信、信息安全等.中国电子学会会员编号：E190083510M.E-mail: licongd@mail.sysu.edu.cn" ]
  [ "马啸男，1968年生，河南焦作人.中山大学教授、博士生导师.主要研究方向为信息与编码理论、编码调制技术、无线通信、光通信等.中国电子学会会员编号：E190005835M.E-mail: maxiao@mail.sysu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2020YFB1807100);国家自然科学基金(61971454;62271514);深圳市科技创新委员会参与项目(JCYJ20210324120002007;JCYJ20190807155617099;ZDSYS20210623091807023)
- DOI：10.12263/DZXB.20230112
  中图分类号： TN911
- 收稿：2023-02-10，
  
  修回：2023-05-07，
  
  纸质出版：2024-09-25
- 稿件说明：
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杨佳仪, 王千帆, 姚忻圆梦, 等. 基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案[J]. 电子学报, 2024, 52(09): 2979-2987.

YANG Jia-yi, WANG Qian-fan, YAO Xin-yuan-meng, et al. A Scheme for 5G LDPC Coded Modulation Based on CCDM Shaping[J]. Acta Electronica Sinica, 2024, 52(09): 2979-2987.
杨佳仪, 王千帆, 姚忻圆梦, 等. 基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案[J]. 电子学报, 2024, 52(09): 2979-2987. DOI：10.12263/DZXB.20230112

YANG Jia-yi, WANG Qian-fan, YAO Xin-yuan-meng, et al. A Scheme for 5G LDPC Coded Modulation Based on CCDM Shaping[J]. Acta Electronica Sinica, 2024, 52(09): 2979-2987. DOI：10.12263/DZXB.20230112

摘要

星座成形技术是通信系统的关键技术之一，可以通过成形技术来获得成形增益.然而，近年提出的定型概率幅度成形方案仅适用于方形星座调制，不适用于一般结构的二维星座.为此，本文提出了适用于一般二维星座的定型匹配成形编码调制方案，其可以直接应用于实际工程中任意对称结构的二维星座.在此基础上，针对5G 低密度校验（Low-Density Parity-Check，LDPC）码的打孔特性进行特殊设计，提出了基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案.仿真结果表明：（1）本文提出的基于定型匹配成形的二维编码调制方案与通常的概率幅度成形方案性能相一致，且所提方案具有更好的二维星座普适性；（2）本文提出的基于定型匹配成形的5G LDPC编码调制方案可以获得约0.6 dB的成形增益和约0.5 dB的打孔增益（相比于非打孔设计）.

Abstract

Constellation shaping

one of the key techniques for the communication systems

can provide shaping gain. However

recently proposed constant composition distribution matching (CCDM) probabilistic amplitude shaping (PAS) scheme is only suitable for square constellation modulation but not for general structured 2D constellation. This paper presents a generalized CCDM shaping

which can be directly applied to any 2D constellation with a symmetric structure. Furthermore

taking into account the 5G low-density parity-check (LDPC) standard (especially for the puncture structure)

the presented CCDM shaping is combined with the 5G LDPC codes

resulting in a 5G LDPC coded shaping modulation scheme. The numerical results show that the performance of the proposed scheme is consistent with that of the conventional PAS scheme. The simulation results also show that the proposed 5G LDPC coded shaping modulation scheme can achieve a shaping gain of about 0.6 dB and a puncturing gain of about 0.5 dB (compared with the non-puncturing design).

关键词

Keywords

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