Turbo码在3G通信中应用

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1、Turbo码在3G移动通信中的应用------------Turbo码-接近完美的编码概述Turbo码，信道编码的一种。它巧妙地将两个简单分量码通过伪随机交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，并通过在两个软入/软出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。他的性能远远超过了其他的编码方式，得到了广泛的关注和发展，并对当今的编码理论和研究方法产生了深远的影响，信道编码学也随之进入了一个新的阶段,Turbo码使工程师可以在一个信道里传输多得多的无误码数据，从而将成为多媒体移动通信的关键，其正以其优越的性能逐渐在通信系统受到人们的重视，在概述了Turbo码的编译码算法原理以后，

2、针对其在第三代移动通信系统（3G）中的应用，对其迭代译码进行了DSP定点仿真实现，并与Matlab浮点仿真进行了比较，在SNR为0．2dB时，误码率已近似为0，已成为3G中的首选方案。一、历史发展1993年两位法国教授Berrou、Glavieux和他们的缅甸籍博士生Thitimajshima在ICC会议上发表的Turbo码NearShannonlimiterror-correctingcodinganddecoding:Turbocodes”，提出了一种全新的编码方式——Turbo码。它巧妙地将两个简单分量码通过伪随机交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，并通过在两个软入/软出（

3、SISO）译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。　　仿真结果表明，在AWGN信道下，码率为1/2的Turbo码在达到误比特率（BER)≤10−5时，Eb/N0仅为约0.7dB（这种情况下达到信道容量的理想Eb/N0值为0db），远远超过了其他的编码方式，一时在信息和编码理论界引起了轰动。　　从此以后，Turbo码得到了广泛的关注和发展，并对当今的编码理论和研究方法产生了深远的影响，信道编码学也随之进入了一个新的阶段。Turbo码由于其近Shannon界的突出纠错能力，成为近年信道编码理论研究的热点问题。其编码器由两个（或多个）带反馈的系统卷积码器经一交织器并行级联而成，接收端一般采用

4、逐位最大后验概率译码器通过反复迭代循环来译码。二、编码原理Turbo码最先是由C.Beηou等提出的。它实际上是一种并行级联卷积码(ParallelConcatenatedConvolutionalCodes）。Turbo码编码器是由两个反馈的系统卷积编码器通过一个交织器并行连接而成，编码后的校验位经过删余阵，从而产生不同的码率的码字。如图所示：信息序列u={u1,u2,……，uN}经过交织器形成一个新序列u'={u1',u2'，……，uN'}（长度与内容没变，但比特位经过重新排列），u和u'分别传送到两个分量编码器（RSC1与RSC2)，一般情况下，这两个分量编码器结构相同，生成序列

5、X和X，为了提高码率，序列X和X需要经过删余器，采用删余（puncturing）技术从这两个校验序列中周期的删除一些校验位，形成校验序列X,X，与未编码序列X'经过复用调制后，生成了Turbo码序列X.1.分量码的选择　　Turbo码的一个重要特点是它的分量码采用递归系统卷积码（RSC，RecursiveSystematicConvolutionalcode)，这也是它性能优越的一个重要原因。之所以选择RSC编码器作为Turbo码的子码主要有以下原因：　　首先，RSC码具有系统码的优点。这一特性使用户在译码时无需变换码字而直接对接收的码字进行译码，所以，递归系统卷积码（RSC）对于非系

6、统卷积码(NSC）而言译码简单、快速。　　其次，从差错控制编码的相关文献中可知，非系统卷积码（NSC）的BER性能在高信噪比时比约束长度相同的非递归系统码要好，而在低信噪比时情况却正好相反。递归系统卷积码综合了NSC码和非递归系统卷积码的特性，且然它与NSC码具有相同的trellis结构和自由距离，但是在高码率（R≥2/3）的情况下，对任何信噪比，它的性能均比等效的NSC码要好。由于系统递归卷积码具有以上特点，并且能改善无码率，所以通常选择RSC码作为Turbo码的子编码器。　　递归系统卷权码（RSC）不同于一般的卷积码器在于其结构中不仅有向前结构，还有向后反馈结构，在下图中可以看出。

7、Turbo码RSC编码器一般有2-5级移位寄存器，用生成多项式表示为：Turbo码式中，1表示系统比特，gl和g2分别表示编码器的前馈多项式和反馈多项式,用RSC码构成Turbo码的分量码的码率R为：式中，1表示系统比特，gl和g2分别表示编码器的前馈多项式和反馈多项式,式中：R1，R2为构成Turbo码的分量码的码率，在经删余后，分量RSC1和RSC2的码率可以不同。　　Turbo码的最大似然译码性能分析出，Turbo码在高信噪比下的性能主要