This paper studies a large random matrix system (LRMS) model involving an arbitrary signal distribution and forward error control (FEC) coding. We establish an area property based on the approximate message passing (AMP) algorithm. Under the assumption that the state evolution for AMP is correct for the coded system, the achievable rate of AMP is analyzed. We prove that AMP achieves the constrained capacity of the LRMS with an arbitrary signal distribution provided that a matching condition is satisfied. We provide related numerical results of binary signaling using irregular low-density parity-check (LDPC) codes. We show that the optimized codes demonstrate significantly better performance over un-matched ones under AMP. For quadrature phase shift keying (QPSK) modulation, bit error rate (BER) performance within 1 dB from the constrained capacity limit is observed.


翻译:本文研究一个大型随机矩阵系统(LRMS)模型,该模型涉及任意发送信号和前方误差控制(FEC)编码。我们根据电文传递(AMP)算法的近似值建立了一个区域属性。假设AMP的状态演变对编码系统来说是正确的,则分析AMP的可实现率。我们证明,如果满足匹配条件,AMP就实现了LRMS的受限能力分布。我们提供了使用不规则的低密度对等检查(LDPC)的二进制信号的相关数字结果。我们显示,优化的代码比AMP下未匹配的代码显示的性能要好得多。对于四进制按键(QPSK)调制,在1 dB范围内的比差差率(BR)的性能从受限制的容量限制限度中被观察到。

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