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 so-called Turbo approximate message passing (Turbo-AMP) algorithm. Under the assumption that the state evolution for AMP is correct for the coded system, the achievable rate of Turbo-AMP is analyzed. We prove that Turbo-AMP achieves the constraint 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 optimized codes demonstrate significantly better performance over un-matched ones under Turbo-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。我们根据所谓的Turbo近似电文传递算法(Turbo-AMP)建立区域属性。假设AMP的国家演变对编码系统来说是正确的,则分析Turbo-AMP的可实现率。我们证明,Turbo-AMP在满足匹配条件的情况下,通过任意发送信号而达到LRMS的制约能力。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,在Turbo-AMP下,优化的代码比不匹配的代码显示的性能要好得多。在限制容量限制的 1 dB 范围内的四进位移键调制时,将观察到比差率(BER)在1 dB内的性能。

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