研究意义
5G移动通信系统中，LDPC码作为主要信道编码方案之一实现了较高的可靠度和吞吐率。近年来，诸多新兴的通信场景对可靠度提出了更高要求。车联网、无人机通信、增强/虚拟现实等新兴的场景对误块率要求提高到了1E-5以下。同时，这些通信系统往往也要求较高的数据速率和较低的时延，形成了一类宽带高可靠的通信场景。现有5G通信系统采用LDPC码和高阶QAM调制来实现eMBB场景下的宽带高可靠传输。但现有的编码调制方案主要考量单次传输误块率约为1E-2的最佳性能，更高的可靠度采用混合重传来保证。对于上述新兴场景，重传难以满足时延要求，因此单次传输需要具备更高的可靠度，而LDPC码普遍具有的误码平层限制了5G编码调制方案在这些场景下的应用。
本文工作
为了解决上述问题，本文提出了一种易于实现的5G编码调制增强方案。该方案在5G采用的交织器后增加一个比特映射模块，通过离线优化的比特映射图样来提升5G LDPC编码调制系统单次传输的可靠度。在16-QAM，64-QAM，256-QAM三种调制模式下，本文提出的方案都能在保证瀑布区性能衰退小于0.3 dB的前提下，将平层区误块率降低100~1000倍。
本文的创新点如下：(1)考虑了交织方案对LDPC编码调制系统误码平层的影响，仿真和分析了5G交织方案中主导误码平层的特殊陷阱集图样。(2)提出新增一个比特映射模块，对映射到一个2m-QAM符号的m比特进行交织。对于16-QAM~256-QAM，该模块仅通过增加4~8比特的简易交织实现平层区可靠度百倍的提升。(3)提出了一种全新的交织器设计思路，将LDPC码的误码平层和译码门限同时考虑进交织器设计中。
本文主要思路
实验结果
本文所提出的比特交织方案在多核服务器定点仿真中验证。我们选用5G BG1 LDPC码， 16-QAM，64-QAM，256-QAM三种高阶调制方案，6-bit量化的min-sum迭代译码算法。首先，Figure 5(原文编号)中，我们通过高度并行的仿真器验证了5G交织方案相比不交织产生了大量的小重量错误图样。Figure 10, 11, 12分别展示了256-QAM, 64-QAM, 16-QAM下本文所提的比特映射方案(LFBM)的效果。图中现有5G方案标注为红色圆圈曲线，本文提出的方案标注为蓝色方块曲线。仿真结果表明，对于多种调制方案、多种5G LDPC编码，本文所提的方案都能在瀑布区性能衰退可控(< 0.3 dB)的前提下，将误码平层(FER曲线拐点)从1E-5~1E-6降低到约1E-7~1E-8，实现可靠度百倍提升。
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http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11432-022-3670-5
作者：Zhu M Y, Jiang M, Zhao C M, et al. A low-floor bit-mapping scheme for LDPC coded BICM for 5G and beyond systems. Sci China Inf Sci, 2023, doi: 10.1007/s11432-022-3670-5
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