西工程 turbo码编码.docx

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1、Turbo码编码器学院：电子信息学院学号：40803030105班级：08通信1班12/12姓名：一、引言Shannon编码定理指出：如果采用足够长的随机编码，就能逼近Shannon信道容量。但是传统的编码都有规则的代数结构，远远谈不上“随机”；同时，出于译码复杂度的考虑，码长也不可能太长。所以传统的信道编码性能与信道容量之间都有较大的差距。事实上，长期以来信道容量仅作为一个理论极限存在，实际的编码方案设计和评估都没有以Shannon限为依据。二、Turbo码简介1993年两位法国教授Berrou、Glavieux和他们的缅甸籍博士生Thitima

2、jshima在ICC会议上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(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。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，接收端一般采用逐位最大后验概率译码器通过反复迭代循环来译码。Turbo码有一重要特点是其译码较为复杂，比常规的卷积码要复杂的多，这种复杂不仅在于其译码要采用迭代的过程，而且采用的算

3、法本身也比较复杂。这些算法的关键是不但要能够对每比特进行译码，而且还要伴随着译码给出每比特译出的可靠性信息，有了这些信息，迭代才能进行下去。用于Turbo码译码的具体算法有：MAP(MaximumAPosterori)、Max-Log-MAP、Log-MAP和SOVA(SoftOutputViterbiAlgorithm)算法。编码方面主要包括对并行级联编码与串行级联编码的分析，以及对混合级联方式的研究；译码方面主要包括迭代译码、译码算法（最大后验概率算法MAP、修正的MAP算法Max-Log-MAP、软输出Viterbi算法SOVA等）的研究。三

4、、Turbo码编码原理Turbo码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X和X,为了提高码率，序列X和X

5、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.12/121.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(

6、RSC)对于非系统卷积码(NSC)而言译码简单、快速。其次，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，并且能改善误码率，所以通常选择RSC码作为Turbo码的子编码器。RSC编码器一般有2-5级移位寄存器，编码器如下图所示Inputoutput递归系统卷权码(R

7、SC)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。2.交织器的设计12/12　　交织器是影响Turbo码性能的一个关键因素，它可以便Turbo码的距离谱细化，即码重分布更为集中。它的特性的好坏直接关系着Turbo码的性能。编码器中交织器的使用是实现Turbo码近似随机编码的关键。交织器实际上是一个一一映射函数，作用是将输入信息序列中的比特位置进行重置，以减小分量编码器输出校验序列的相关性和提高码重。通常在输入信息序列较长时可以采用近似随机的映射方式，相应的交织器称为伪随机交织器。由于在具体的通信系统中采用Turbo码时交织器必

8、须具有固定的结构，同时是基于信息序列的，因此在一定条件下可以把Turbo码看成一类特殊的分组码来简化分析。交织是对信息序列