Turbo码..
turbo 码原理
turbo 码原理Turbo码原理Turbo码是一种优秀的纠错编码技术，它被广泛应用于无线通信、卫星通信、光纤通信等领域。
Turbo码采用了迭代解码的方法，通过在编码和解码过程中引入反馈，从而极大地提高了通信系统的可靠性和性能。
Turbo码的核心原理是使用两个并行的卷积码编码器和迭代解码器。
在编码过程中，数据会经过两个编码器进行编码，生成两个码字序列。
这两个码字序列交替地经过交织器，并通过信道发送。
在接收端，接收到的数据经过迭代解码器进行解码，解码器通过相互交互的方式，不断迭代处理，最终得到正确的原始数据。
Turbo码的迭代解码过程是通过软判决实现的。
软判决是指通过计算接收到的数据与码字之间的距离，得到一个概率值，表示接收到的数据属于哪个码字的概率。
在迭代解码过程中，解码器会根据软判决的结果，调整自身的状态，从而提高解码的准确性。
Turbo码的优势在于其较低的误码率和较高的编码效率。
由于采用了迭代解码的方法，Turbo码能够充分利用信道的统计特性，通过多次迭代，逐渐减小误码率。
同时，Turbo码的编码效率也较高，可以在相同的误码率下传输更多的信息。
Turbo码还具有较好的抗干扰性能。
由于采用了迭代解码的方法，Turbo码能够在一定程度上抵抗信道的噪声和干扰。
在传输过程中，由于噪声和干扰的存在，接收到的数据可能会发生错误。
但是通过多次迭代解码，Turbo码能够逐渐修正这些错误，提高解码的准确性。
然而，Turbo码也有一些局限性。
首先，Turbo码的编码和解码过程相对复杂，需要较高的计算能力和存储资源。
其次，Turbo码的延迟较大，由于需要多次迭代解码，导致信号传输的延迟增加。
此外，Turbo码的设计和调试也较为困难，需要经验丰富的工程师进行系统设计和参数调优。
总体而言，Turbo码作为一种高效可靠的纠错编码技术，已经被广泛应用于通信领域。
它通过迭代解码的方法，充分利用信道的统计特性，提高了通信系统的可靠性和性能。
Turbo码详解
第十三章 Turbo 码Shannon 理论证明，随机码是好码，但是它的译码却太复杂。
因此，多少年来随机编码理论一直是作为分析与证明编码定理的主要方法，而如何在构造码上发挥作用却并未引起人们的足够重视。
直到1993年，Turbo 码的发现，才较好地解决了这一问题，为Shannon 随机码理论的应用研究奠定了基础。
Turbo 码，又称并行级连卷积码(PCCC)，是由C. Berrou 等在ICC ’93会议上提出的。
它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起，实现了随机编码的思想，同时，采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。
本章首先介绍Turbo 码的提出与构成原理；介绍迭代反馈译码算法（包括AWGN 信道与Rayleigh 衰落信道下的译码）；然后针对Turbo 码编译码特性，对几个问题进行了说明；最后介绍Turbo 码在3GPP 中的具体应用。
§13.1 Turbo 码的提出Turbo 码，又称并行级连卷积码(PCCC)，是由C.Berrou 等在ICC ’93会议上提出的。
它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起，实现了随机编码的思想，同时，采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。
模拟结果表明，如果采用大小为65535的随机交织器，并且进行18次迭代，则在E N b /0≥0.7dB 时，码率为1/2的Turbo 码在AWGN 信道上的误比特率（BER ）≤-105，达到了近Shannon 限的性能（1/2码率的Shannon 限是0dB ）。
因此，这一超乎寻常的优异性能，立即引起信息与编码理论界的轰动。
图13-1中给出了Turbo 码及其它编码方案的性能比较，从中可以看出Turbo 编码方案的优越性。
由于Turbo 码的上述优异性能并不是从理论研究的角度给出的，而仅是计算机仿真的结果。
因此，Turbo 码的理论基础还不完善。
后来经过不少人的重复性研究与理论分析，发现Turbo 码的性能确实是非常优异的。
turbo code 计算方法
turbo code 计算方法摘要：1.引言2.Turbo码的原理3.Turbo码的计算方法4.计算实例5.结论正文：【引言】在数字通信和数据存储领域，纠错码的应用至关重要。
Turbo码作为一种可靠的信道编码技术，凭借其优异的性能在诸多领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍Turbo码的计算方法，以期帮助读者更好地理解和应用这一技术。
【Turbo码的原理】Turbo码，又称为递归卷积码，是由Berrou等人于1993年提出的一种信道编码技术。
其基本原理是通过两个或多个简单的卷积码相互交织，构成一个复杂的编码器，从而在信道中实现高效的数据传输。
Turbo码的性能接近香农极限，且具有较好的误码率特性。
【Turbo码的计算方法】Turbo码的计算方法主要包括以下几个步骤：1.初始化：根据输入数据比特，初始化编码器的状态。
2.编码：将输入数据比特序列依次输入到编码器的各个级联卷积码中，计算出编码器的输出比特序列。
3.交织：将编码器的输出比特序列进行交织，得到交织后的比特序列。
4.校验：对交织后的比特序列进行校验，判断是否满足特定的校验条件。
若满足，则继续下一步；否则，进行反馈调整。
5.解交织：将校验后的比特序列进行解交织，得到原始输入数据比特序列。
6.反馈调整：根据解交织后的比特序列，调整编码器的状态，以实现更好的编码效果。
【计算实例】以一个简单的3级Turbo码为例，设编码器的初始状态为0，输入数据比特序列为1011。
根据Turbo码的计算方法，我们可以得到以下结果：1.初始化：状态为02.编码：输入比特1，编码器输出比特为10103.交织：交织后的比特序列为01014.校验：满足校验条件，继续下一步5.解交织：解交织后的比特序列为10106.反馈调整：状态调整为1017.重复步骤2-6，直至输入比特序列结束【结论】Turbo码作为一种高效、可靠的信道编码技术，在数字通信和数据存储等领域具有重要应用价值。
turbo码的原理
turbo码的原理Turbo码的原理引言：Turbo码是一种在无线通信和数字通信领域广泛应用的编码技术。
它被广泛应用于4G和5G移动通信标准中，以提高系统的可靠性和传输速率。
本文将介绍Turbo码的原理及其在通信系统中的应用。
一、Turbo码的基本原理Turbo码是一种迭代卷积码编码技术，由Claude Berrou于1993年提出。
它采用了并行级联的结构，在编码和解码过程中引入了迭代操作，从而大大提高了系统的纠错性能。
Turbo码的编码器由两个相同的卷积码编码器构成，这两个编码器之间通过一个交织器相连，形成了并行级联结构。
在编码过程中，Turbo码将待发送的数据分为多个数据块，并对每个数据块进行并行编码。
首先，数据块通过编码器1进行编码，然后通过交织器进行交织操作，再经过编码器2进行第二次编码。
最后，两个编码器的输出通过一个交织器再次交织，形成最终的编码输出。
二、Turbo码的解码原理Turbo码的解码过程是通过迭代解码算法实现的。
解码器采用迭代信道估计和软判决的方法，通过多次迭代来逐步提高解码的准确性。
在每一次迭代中，解码器利用已解码的信息反馈给信道估计器，用于估计信道的状态信息，并根据此信息对接收到的信号进行修正。
然后，解码器利用修正后的信号进行下一次迭代解码，直到达到设定的迭代次数或满足一定的停止准则为止。
三、Turbo码的应用Turbo码在无线通信和数字通信领域有着广泛的应用。
在4G和5G 移动通信标准中，Turbo码被用于物理层的信道编码，以提高系统在高速移动环境下的可靠性和传输速率。
此外，Turbo码还被应用于卫星通信、光纤通信和深空通信等领域。
Turbo码的优点是能够在相同的误码率下，显著提高系统的传输速率。
它具有较好的纠错性能，在相同的码率下，其误码率性能要优于其他传统的编码技术。
此外，Turbo码还具有较低的复杂度和较低的延迟，适用于实时通信系统。
结论：Turbo码作为一种高效可靠的编码技术，被广泛应用于无线通信和数字通信领域。
turbo码的名词解释
turbo码的名词解释在现代通信领域中，Turbo码是一种强大的编码技术，被广泛应用于无线通信、卫星通信、移动通信等各种通信系统。
Turbo码采用了一种特殊的编码结构，能够极大地提高数据传输的可靠性和效率。
1. Turbo码的起源和发展Turbo码最早由法国电信研究中心（Centre national d'études desTélécommunications，简称France Telecom－CNET）的Claude Berrou等人于1993年提出。
这项技术通过添加纠错码，可以在传输数据时对其进行重建和修复，提高了信道的容错能力。
Turbo码的创新性和高性能引起了全球通信界的高度关注，迅速被应用于各种通信系统中。
2. Turbo码的基本原理Turbo码的编码原理可以简单概括为“迭代编码+迭代译码”。
它通过将输入数据分成几个数据块，每个数据块经过不同的编码器编码后，并按照一定规则交叉混合，形成最终的编码序列。
在接收端，采用迭代解码算法对接收到的编码序列进行译码和解码，利用编码过程中得到的相互参考信息，反复迭代译码直至最终输出恢复的数据。
3. Turbo码的特点和优势3.1 容错性能卓越：Turbo码具有出色的误码性能，可以在信道质量差的环境下实现高可靠的数据传输。
通过反复迭代译码的方式，Turbo码可以充分利用相互参考的信息，提高了纠错能力，有效降低了传输错误率。
3.2 较低的时延：Turbo码在传输过程中的冗余码率相对较低，所以可以较好地满足实时传输的需求，减小了信号传输的时延。
3.3 适应性强：Turbo码可以根据不同的通信系统需求进行灵活配置和设计，可以应用于不同信道性质、不同码率和不同调制方式的通信系统中。
4. Turbo码的应用领域4.1 无线通信：Turbo码广泛应用于各种无线通信标准中，包括3G、4G、5G等移动通信系统。
在高速移动环境下，Turbo码通过改善信道传输质量，提高了数据的传输速率和可靠性。
turbo码编码增益 -回复
turbo码编码增益-回复标题：深入理解Turbo 码编码增益一、引言在通信系统中，信息的可靠传输是至关重要的。
然而，由于信道噪声和干扰的存在，原始信息在传输过程中可能会发生错误。
为此，我们需要使用纠错编码技术来提高通信系统的抗干扰能力。
Turbo码是一种高性能的前向纠错码，其编码增益是衡量其纠错性能的重要指标。
本文将详细探讨Turbo 码的编码增益及其影响因素。
二、Turbo码的基本原理Turbo码是由两个或多个卷积码通过交织器连接而成的并行级联结构。
其基本工作原理如下：1. 信息比特序列首先被分为两部分，分别输入到两个卷积编码器进行编码。
2. 编码后的序列经过交织器打乱顺序，然后发送出去。
3. 接收端接收到信号后，先进行解交织，再通过两个解码器进行迭代解码。
Turbo码的纠错性能主要来自于其独特的级联结构和迭代解码过程。
通过多次迭代，解码器能够逐步纠正传输过程中的错误，从而实现高效率的纠错。
三、Turbo码的编码增益编码增益是指在相同的信噪比下，使用纠错编码后的误码率与未编码时的误码率之比。
它是衡量编码性能的重要指标。
对于Turbo码来说，其编码增益主要来源于以下两个方面：1. 级联结构：Turbo码的级联结构使得其在接收端可以进行多次迭代解码，每次迭代都能够进一步降低误码率，从而提高编码增益。
2. 交织器：Turbo码中的交织器可以将连续的错误分散开来，使得解码器在迭代过程中更容易纠正错误，从而提高编码增益。
四、影响Turbo码编码增益的因素Turbo码的编码增益受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 卷积码的参数选择：卷积码的生成多项式、约束长度等参数对Turbo码的编码增益有直接影响。
通常情况下，选择适当的生成多项式和较大的约束长度可以提高编码增益。
2. 交织器的设计：交织器的打乱程度和长度对Turbo码的编码增益也有重要影响。
适当的交织深度和打乱程度可以更好地分散错误，提高解码成功率。
turbo码编码原理
turbo码编码原理Turbo码编码原理是将输入的数据序列进行两次独立编码，然后将两次编码之间的差异作为输出序列。
具体流程如下：第一次编码：将输入的数据序列分为若干个子序列，对每个子序列进行编码，生成一个对应的码字序列。
第二次编码：将第一次编码结果的码字序列输入到第二个编码器中进行编码，编码器会根据输入序列中的冗余信息来增加一些冗余位，生成一个更长的码字序列。
输出序列：将第二次编码的结果与第一次编码的原始码字序列比较，将它们之间的差异作为输出数据序列。
通过这种方式，利用两次编码及输出序列与第一次编码结果之间的效应相互协同，大大提高了编码效率和纠错能力。
而且，由于两个编码器独立工作，可以采用不同的编码方式，以提高编码性能。
Turbo码的编码原理可以使用迭代加中断（Iterative Decoding）算法进行解码。
该算法将接收到的码字序列作为输入数据，然后利用软迭代（Soft Iteration）和硬决策（Hard Decision）两种方式交替进行反馈，以逐步逼近原始数据序列，从而减少解码错误率。
软迭代：在软迭代中，解码器将码字序列进行反馈，利用码字序列与输入数据序列之间的概率关系来计算输入数据序列的概率分布，然后将其作为下一轮解码的先验概率分布。
通过多次软迭代，可以逐步逼近原始数据序列，提高解码性能。
硬决策：在硬决策中，解码器将码字序列进行解码，生成一个解码序列。
然后将解码序列与输入数据序列进行比对，得出它们之间的汉明距离（Hamming Distance），并将汉明距离作为下一轮迭代的反馈信息。
通过多次硬决策迭代，可以逐步逼近原始数据序列，提高解码性能。
综合软迭代和硬决策两种方式，通过多次迭代逼近原始数据序列，可以大大提高Turbo码的解码性能和纠错能力。
turbo码编码增益 -回复
turbo码编码增益-回复turbo码编码增益是一种编码技术，它在无线通信和数据传输领域中得到广泛应用。
它的主要作用是提高信道传输的可靠性和效率。
本文将逐步回答关于turbo码编码增益的问题，深入探讨其原理、应用和优势。
第一部分：turbo码编码原理在开始讨论turbo码编码增益之前，我们需要了解turbo编码的基本原理。
turbo码是一种串行连接码，由两个相同的卷积码器级联构成。
它由RSC （recursive systematic convolutional）编码器和位交织器组成。
1. RSC编码器：RSC编码器是一种卷积码编码器，采用递归系统编码方式。
它包含一个移位寄存器和一个异或门。
编码器通过采样输入序列并结合移位寄存器里的数据进行编码。
2. 位交织器：位交织器是一个关键的组成部分，用于交换编码序列中的比特位置。
这样做的目的是分散信道中的错误，从而提高可靠性。
第二部分：turbo码编码增益的应用turbo码编码增益广泛用于无线通信系统、数字广播系统和卫星通信系统中。
这种编码技术提供了一种有效的方法来对抗信道噪声和干扰。
1. 无线通信系统：turbo码编码增益可以提高无线信道中的传输可靠性，减少误码率。
它在3G和4G移动通信标准中得到广泛应用。
2. 数字广播系统：turbo码编码增益可以提高数字广播系统中的信号覆盖范围和接收质量。
通过增加编码效率，它可以减少功率要求和接收设备的复杂性。
3. 卫星通信系统：由于卫星信道中的大气衰落和多径传播等因素的影响，turbo码编码增益可以提高卫星通信系统的链路性能。
这在卫星图像传输和卫星中继通信中尤为重要。
第三部分：turbo码编码增益的优势turbo码编码增益相比传统编码技术具有多个优势，使其成为当今通信系统中的首选编码方案之一。
1. 较低的误码率：turbo码编码增益通过在编码器级联中引入迭代解码来提高误码率性能。
这种迭代解码使得在误差较大的信道中仍能实现可靠传输。
turbo码的原理
turbo码的原理Turbo码是一种常用的编码技术，用于提高数字通信系统的可靠性和性能。
它是由Claude Berrou等人于1993年提出的，并被广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。
Turbo码的原理基于迭代解码算法，其核心思想是通过引入两个编码器以及一个交织器来增加编码效果，从而提高系统的传输性能。
Turbo码的编码过程可以分为两个步骤：交织和编码。
首先，输入数据被交织器处理，这是为了减小错误比特之间的相关性。
交织器将输入数据分成多个子块，并按照一定的规则进行交织，使得相邻的比特之间的相关性尽可能减小。
接下来，交织后的数据被输入到两个相互独立的编码器中。
每个编码器都采用递归系统卷积码（RSC码）进行编码。
RSC码是一种具有良好纠错能力的编码技术，通过引入一个内部状态来增加编码效果。
编码器将输入数据与内部状态进行运算，生成编码后的输出序列。
其中，一个编码器的输出序列作为系统的输出，另一个编码器的输出序列则作为交织器的输入。
在解码过程中，Turbo码采用了迭代解码算法，也称为Turbo解码。
迭代解码的核心思想是通过多次迭代反馈来不断改进解码结果。
解码器首先对接收到的数据进行初步解码，得到一个近似的解码结果。
然后，将解码结果与接收到的数据进行比较，得到一个反馈信息。
根据反馈信息，解码器对接收到的数据进行重新解码，得到一个更加准确的解码结果。
迭代解码的过程会重复多次，直到得到满意的解码结果。
Turbo码的强大之处在于其迭代解码算法能够有效地减小误比特率。
由于加入了交织器和多次迭代解码的过程，Turbo码能够有效地抵抗信道噪声和传输错误，提高系统的可靠性。
与传统的编码技术相比，Turbo码在同等条件下能够获得更低的误比特率，从而提高系统的性能。
Turbo码还具有一些其他的优点。
首先，Turbo码的解码复杂度相对较低，能够在实际应用中满足实时性要求。
其次，Turbo码的设计灵活性较高，能够根据不同的应用场景进行优化调整。
Turbo码与低密度奇偶校验码
Turbo码与低密度奇偶校验码1.Turbo码的特征一种特殊的链接码，性能接近信息理论上可达到的最好性能，但解码复杂。
2.Turbo码的编码Turbo码的编码器在两个并联或串联的分量码编码器之间增加一个交织器，使之具有很大的码组长度，能在低信噪比条件下得到接近理想的性能。
图11-9 Turbo码编码器图中，RSCC为递归系统卷积码。
低密度奇偶校验码1．低密度奇偶校验（LDPC）码的特征一种线性分组码，译码较简单易实现，在码组很长时具有优良性能。
2.LDPC码的分类（1）规则LDPC码规则LDPC码中H矩阵每列具有相同个数的“1”。
（2）非规则LDPC码非规则LDPC码中H矩阵每列具有不同个数的“1”。
（3）比较非规则LDPC码是在规则LDPC码基础上发展出的，它使解码性能得到改善，误码率性能较Turbo码好。
3.LDPC码的监督矩阵（1）由m行，n列的奇偶监督矩阵H确定，m是校正子个数，n是码长；（2）矩阵中“1”的个数很少，是稀疏矩阵；（3）矩阵中任意两行的元素不能在相同位置上为“1”。
网格编码调制（TCM）1.TCM信号的特点网格编码调制将纠错编码和调制相结合，能同时节省功率和带宽。
2.TCM信号的产生①原理框图图11-10 TCM编码器一般方框图②原理实现将信号星座图划分成若干子集，使子集中的信号点间距离比原来的大。
每划分一次，新的子集中信号点间的距离就增大一次。
③实现准则网格图和星座图之间的对应关系为：a．每对平行转移必须对应最下一级划分同一子集中的两个信号点；b．从某一状态出发的所有转移，或到达某一状态的所有转移，必须属于同一上级子集。
3.TCM信号的解调（1）解调方法解码器的任务是计算接收信号序列路径和各种可能的编码网格路径间的距离。
若所有发送信号序列是等概率的，则判定与接收序列距离最小的可能路径为发送序列。
（2）自由欧几里得距离a．定义自由欧几里得距离是指许用波形序列集合中各元素之间的最小距离。
Turbo 码
分量 编码器1
5 6 7
分量 编码器2
假设为分组交织器，编码过程举例
举例2：4G的双二元卷积Turbo码编码
A B 交织器 1 2 开关 分量编 码器 系 统 位 校验位
状态序号 0 1
时序 k-1
时序 k 00/00 00/00 00/10 00/10 00/11 00/11 00/01 00/01
7
∑
Divided inc 2,k by 3
Recursive addition 1
∑
4 inc1,W k
Rearrange module
Comparator
k ( sis ,k )
4
( j 2 4) inc 2,W k j 2 5, 6, 7
inc1,W k
构造Turbo码
• 对原始信息做卷积编码，获取系统位，第一 校验位； • 原始信息交织处理，获取同一信息序列的类 随机表示； • 交织序列的卷积编码，获取第二校验位； • 打孔或删除处理，获取不同码率的纠错码； • 获取Turbo码，并注意其码率。
举例1：3GPP的Turbo码编码
分量编码器
状态 0 1 2 3 4 系统位 校验位 00 11 11 00 10 01 01 10 01 10 10 01 11 00 00 11
k ( sis , k )
0
∑
Divided inc1, k by 4
Recursive addition 2
j 2 inc1,W k j 2 0, , 4 ˆW k ( s j 2,W k )
(a)
(b)
并行高速的蝴蝶形硬件实现
基4回溯计算的译码实现
turbo码编码增益
turbo码编码增益Turbo码是一种高效的编码技术，能够在无线通信系统中提供更好的误码性能。
Turbo码编码增益是指通过使用Turbo码进行信道编码后，信号的可靠性得以提升的程度。
在本文中，我们将探讨Turbo码编码增益的原理和应用。
一、Turbo码简介Turbo码是1993年由Claude Berrou等人提出的一种码型，其码率和纠错性能在通信领域中占据重要地位。
Turbo码是一种迭代码，利用两个或多个相同的卷积码组成并通过迭代的方式进行编码和译码。
这种迭代结构使得Turbo码在低信噪比条件下表现出色，能够有效抵抗多径衰落等信道干扰。
二、Turbo码编码增益原理Turbo码编码增益主要来源于其迭代结构。
当信号通过Turbo码编码后，译码器在解码时会反复迭代进行，通过互相交换和传递信息来提高解码的准确性。
由于迭代译码过程中加入了编码器输出的软信息，Turbo码能够充分利用信道的统计特性，进而提升译码的性能。
相比传统的卷积码或RS码，Turbo码的编码增益更为显著。
三、Turbo码编码增益的应用1. 无线通信系统Turbo码广泛应用于无线通信系统中。
在无线信道中，由于多径衰落和噪声等因素的干扰，传输信号往往存在较高的误码率。
使用Turbo码进行编码可以有效提升信号的可靠性，从而提高通信质量和容量。
2. 数字广播与电视Turbo码在数字广播与电视等领域也有重要应用。
在数字电视的传输中，为了保证高清晰度和多媒体内容的传输质量，需要一种能够在严苛信道条件下工作的编码技术。
Turbo码的编码增益能够提高信号的抗干扰性，确保传输的稳定性和可靠性。
3. 光纤通信系统光纤通信是一种常用的高速传输方式，对信号的传输质量要求较高。
Turbo码的编码增益可以改善光纤通信系统中所受到的色散和非线性等影响，降低误码率，提高系统的传输容量和可靠性。
4. 卫星通信系统在卫星通信系统中，信号传输过程中会经历大气等各种干扰。
通过Turbo码的编码增益，可以提高信号的抗干扰能力，减少信息传输过程中的误码，从而使得卫星通信系统的可靠性和传输速率得到显著提升。
turbo码简介
Turbo码简介一、Turbo码概述纠错码技术在过去的八年中发生了翻天覆地的改变。
从1993 年，Turbo 码被C.Berrou 等人提出以来，Turbo 码就以其优异的性能和相对简单可行的编译码算法吸引了众多研究者的目光。
如果采用大小为65535 的随机交织器，并且进行18 次迭代，码率为1／2 的Turbo 码在AWGN 信道上的误比特率(BER)≤10-5的条件下，Turbo 码离Shannon 限仅相差0.7dB,而传统的编译码方案要与Shannon 限相差3-6dB，从中可以看出Turbo 编码方案的优越性,如图1。
图1 加性高斯信道中的shannon限各种码的性能比较图Turbo 码的实质是并行级联的卷积码，它与以往所有的码的不同之处在于它通过一个交织器的作用，达到接近随机编码的目的，并且使等效分组长度很大。
Shannon 指出“随机码”是一种好码，因此Turbo 码也是一种好码。
此外它所采用的迭代译码策略，使得译码复杂性大大降低。
它采用两个子译码器通过交换称为外信息的辅助信息，相互支持，从而提高译码性能。
外信息的交换是在迭代译码的过程中实现的，前一次迭代产生的外信息经交换后将作为下一次迭代的先验信息。
人们将Turbo 码中子译码器互换信息以相互支持的思想称为“Turbo 原理”。
这种思想可运用于其他场合，如信道均衡，码调制，多用户检测，信源、信道联合译码等。
二、Turbo码编码Turbo 码编码器是由两个反馈系统卷积码(RSC)编码器通过一个随机交织器分开并行级联而成的。
所以Turbo 码也被称作并行级联卷积码(Parallel Concatenated Convolutional Codes)。
编码后的校验位经过截余矩阵，从而产生不同码率的码字，如图2所示。
图2 turbo码编码器结构框图图2 所示的是典型的Turbo 码编码器结构框图，信息序列u ={u 1,u 2,…,u N }经过一个N 位交织器，形成一个新序列u 1= {u ’1,u ’2,…,u ’N }(长度与内容没变，但比特位置经过重新排列)。
turbo码编码增益 -回复
turbo码编码增益-回复Turbo码编码增益是指通过应用Turbo码进行编码时，相对于传统编码方法所带来的性能提升。
Turbo码作为一种强大的纠错编码技术，在无线通信和数字通信等领域被广泛应用。
本文将从Turbo码的基本原理、编码增益的定义、编码增益的来源以及应用领域等方面进行一步一步的阐述。
首先，我们来了解一下Turbo码的基本原理。
Turbo码是由Claude Berrou 等人于1993年提出的，其核心思想是通过引入迭代结构和两个相互交织的卷积码来实现编码。
Turbo码的编码器由两个相同的卷积编码器组成，编码过程分为两个步骤。
首先，输入信息序列经过第一个编码器进行编码，得到一个中间码。
然后，中间码通过交织结构和一个包含附加信息的信道交互传输，再经过第二个编码器进行再编码，并输出两个不同的编码序列。
最终，通过组合两个输出，形成Turbo码的输出序列。
接下来，我们来解释一下编码增益的概念。
编码增益是指在相同条件下，Turbo码相对于传统编码方法所获得的性能提升。
性能通常用信噪比（SNR）来表示，在同样的SNR条件下，使用Turbo码进行编码的系统可以实现更低的误码率。
编码增益的计算通常采用Monte Carlo仿真方法，通过进行大量的实验来验证Turbo码的性能。
那么，Turbo码的编码增益是如何产生的呢？编码增益主要来自于Turbo 码具有更好的纠错能力。
与传统编码方法相比，Turbo码具有更大的编码收益，即在相同的SNR条件下，可以实现更低的误码率。
这主要归功于Turbo码的迭代译码结构。
在译码过程中，通过交替译码和估计，利用反馈信息进行迭代处理，从而最大限度地提高了译码性能。
此外，Turbo码还采用了交织技术，可以有效地抵抗信道中的淡化和噪声干扰，进一步提高了系统的可靠性。
Turbo码的编码增益在无线通信和数字通信等领域有着广泛的应用。
在无线通信领域，Turbo码被应用于3G和4G移动通信系统中的物理层，用于提高传输速率和抗干扰能力。
turbo 码原理
turbo 码原理Turbo码原理引言：Turbo码是一种编码技术，广泛应用于通信系统中，具有较高的纠错能力。
本文将介绍Turbo码的原理及其在通信系统中的应用。
一、Turbo码的起源和发展Turbo码最早由法国学者C. Berrou等人在1993年提出，是一种迭代编码技术。
与传统的纠错编码相比，Turbo码能够在同等的误码率下，节省更多的功率和频谱资源，提高系统的可靠性和容量。
随着Turbo码的问世，它被广泛应用于移动通信、卫星通信、数字电视等领域。
二、Turbo码的原理1. 并行级联结构Turbo码由两个相同的卷积码级联而成，形成了一个并行级联结构。
每个卷积码由多个状态组成，通过输入比特序列进行编码，输出比特序列为编码后的码字。
2. 迭代译码Turbo码的特点在于采用了迭代译码的方法。
在译码过程中，通过多次迭代，不断传递软信息，不断优化译码结果，从而提高纠错能力。
迭代译码的核心是使用了交织器和反交织器，使得译码器之间可以互相传递信息，达到更好的纠错效果。
3.软判决Turbo码采用软判决的方式进行译码。
在传统的硬判决方式中，译码器只能输出0或1的比特值，而在软判决方式中，译码器输出的是比特值的概率分布。
软判决能够提供更多的信息，从而提高译码的准确性。
三、Turbo码的应用1. 移动通信Turbo码在移动通信中得到了广泛应用，如3G、4G、5G等移动通信标准中都采用了Turbo码作为纠错编码。
由于Turbo码具有较高的纠错能力，能够有效地提高信道的可靠性，减少误码率，使得移动通信系统具备更好的抗干扰能力。
2. 卫星通信卫星通信中由于信号传输距离较长，信道质量较差，容易受到各种干扰，因此需要一种具备较高纠错能力的编码技术。
Turbo码正是满足这一需求的编码方案，能够有效地提高卫星通信系统的可靠性和容量。
3. 数字电视随着数字电视的普及，对信号的质量要求也越来越高。
Turbo码作为一种高效的纠错编码技术，被广泛应用于数字电视系统中，能够提高信号的抗干扰能力，减少信号丢失和失真。
turbo码编码原理
Turbo码编码原理前言在通信领域中，为了提高数据传输的可靠性和性能，编码技术发挥了重要的作用。
Turbo码作为一种前向纠错编码技术，凭借其出色的纠错能力和近香农极限的性能表现，被广泛应用于许多通信系统中，如移动通信、卫星通信等。
本文将详细介绍Turbo码编码原理，并通过示例来解释其基本原理，力求让读者快速理解和掌握Turbo码的编码过程。
1. Turbo码概述Turbo码是一种迭代前向纠错编码（iterative forward error correction，IFEC）方法，由克洛德·贝里说在1993年提出。
它利用了两个相互独立的卷积码相互迭代编码的优势，以实现非常高的纠错能力。
Turbo码的特点是能够非常接近信道容量，即Turbo码的编码速率非常接近香农容量。
相比于传统的纠错编码方法，Turbo码在性能上有较大的提升，是一种非常理想的纠错编码技术。
2. Turbo码编码过程2.1 基本结构Turbo码由三个主要组件组成：交织（Interleaver）、卷积编码器（Convolutional Encoder）和交织矫正（Interleaver Deinterleaver）。
如图所示，Turbo码的基本结构包含两个相同的卷积编码器和一个交织器。
在编码过程中，输入数据被送入两个卷积编码器生成两个编码序列，然后通过交织器将这两个序列交织在一起形成输出码字。
在后续的译码过程中，将接收到的码字通过交织矫正进行解交织，并送入两个迭代译码器进行反馈迭代，得到最终的解码结果。
2.2 卷积编码器卷积编码器是Turbo码的核心组件之一，它将输入数据序列转换为具有冗余的编码序列。
卷积编码器采用的是一种特殊的编码方式，使用有限状态机（FSM）来实现。
具体来说，卷积编码器是由两个相同的卷积编码器级联而成，每个编码器的输入都是相同的输入数据序列。
这两个编码器之间通过互联连接（interconnection）实现交织效果，以提高编码性能。
matlab turbo码译码程序
在撰写关于“matlab turbo码译码程序”这一主题的文章之前，让我们先来深入了解一下什么是Turbo码和它的译码流程。
1. Turbo码是一种高效的纠错码，由法国学者Claude Berrou和Alain Glavieux于1993年提出，其纠错性能接近信道容量极限。
Turbo码是指采用串行拼接的两个卷积码，中间加插交织后形成的编码结构。
2. Turbo码的译码过程采用迭代译码算法，经过反复迭代的结果，可以逼近码字的最大似然解码。
这种迭代译码算法又称为“Turbo译码”。
3. 在MATLAB中，实现Turbo码译码程序的方法通常包括以下几个步骤：编码器设计、信道模拟、译码算法实现和性能评估。
接下来，让我们深入探讨如何在MATLAB中实现Turbo码译码程序，并分析其性能表现。
我们需要设计Turbo码的编码器。
Turbo码由两个线性分组循环码串联组成，因此我们可以借助MATLAB内置的编码器设计工具，如poly2trellis和convenc函数，来实现Turbo码的编码器设计。
我们需要进行信道模拟。
在MATLAB中，我们可以利用AWGN（加性白噪声信道）信道模型，通过awgn函数添加高斯白噪声，来模拟信道中的干扰和噪声。
我们将实现Turbo码的译码算法。
MATLAB提供了多种译码算法的实现方式，包括迭代译码算法和软输出译码算法。
我们可以根据需要选择合适的算法，并优化译码性能。
在实现完Turbo码译码程序之后，我们还需要进行性能评估。
通过比较译码前后的误码率和误比特率，以及观察BER曲线和时域波形图等指标，来评估Turbo码的纠错性能。
经过一系列的实现和评估步骤，我们可以得出基于MATLAB的Turbo 码译码程序的性能表现，并进行深入分析和总结。
总结来说，MATLAB是一个功能强大的工具，可以帮助我们实现高效的Turbo码译码程序，并进行性能评估。
通过深入研究和实践，我们可以更好地理解Turbo码的原理和实现方式，丰富自己的知识体系并提高编程技能。
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仿真结果表明：
采用长度为65536的随机交织器 在译码迭代18次的情况下 采用BPSK调制 信噪比Eb/N00.7dB时，码率为1/2的 Turbo码在加性高斯白噪声的信道上误 比特率为BER10-5，达到了与Shannon极
限仅差0.7dB的优异性能；
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Turbo码：
又称为并行级联卷积码（PCCC，Parallel Concatenated Convolutional Code）。 它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起， 在实现随机编码思想的同时，通过交织器实 现了用短码构造长码的方法，并采用软输出 迭代译码来逼近最大似然译码。 Turbo码充分利用了Shannon信道编码定理的 基本条件。 Turbo码被看作是1982年 TCM 技术问世以来， 信道编码理论与技术研究上所取得的最伟大 的技术成就，具有里程碑式的意义。
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串行级联码器
信息 外编码器 (N，K) 分组码 内编码器 (n，k) 分组码 信道
级联码编码器
• 连接信息源的叫外编码器；
外码是（N,K）分组码；码率为Ro；
• 连接信道的叫内编码器；
内码是（n,k）分组码，码率为Ri；
• 两者合起来有：码长Nn、信息位Kk、码率 Rc=RiRo
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9.1.4 硬判决和软判决
Turbo码简介
Turbo码
Turbo码基础 Turbo码编码器
并行级联结构 反馈系统卷积码 交织器
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Tubor码基础
Shannon 信道编码定理（第二定理）
1948年，美国Bell实验室的C.E.Shannon 在贝 尔技术杂志上发表了题为《通信的数学理论》 （A mathematical theory of communication） 的论文。 Shannon指出：任何一个通信道都有确定的信 道容量C，如果通信系统所要求的传输速率R小 于C，则存在一种编码方式，当码长n充分大并 应用最大似然译码（MLD）时，信息的错误概 率可以达到任意小。这就是著名的 Shannon 有躁信道编码定理。 3
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乘积码
假设信息比特先经过（n，k）分组编码； 先再作一次“行”进“列”出的交织后送入信 道； 交织器起到了噪声均化的作用，对突发差错的 随机化非常有效。 如果作进一步的研究，发现“行”进“列”出， 交织器将“行”的顺序转化成了“列”的顺序。 但是原先“行”的顺序是（n，k）分组码的码 字，改成了“列”的顺序之后就不是码字了。 改进：将码块的行和列都进行编码。由于行和 列都有了冗余度，纠错能力一定能够提高，这 17 样做产生的就是乘积码。
分析：
实现信道编码定理的条件
采用随机编、译码方式 编译码长度L→，即码长无限 译码采用最大似然译码方法 长期以来，信道编码的设计一直是沿 着后两个方向发展
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信道编码定理分析(1)
采用随机编、译码 方式 编 译 码 长 度 L→ ， 即码长无限 译码采用最大似然 译码方法
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第一项的随机化思 想贯穿编码的构造 与译码算法的选取 原则，是香农信息 论的精华，它应该 是构造理想信道编 码的方向
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Turbo编码器结构
Turbo码（并行级联卷积码），由两到多 个带反馈的系统卷积码RSC级联而成，每 个子码编码器的输入由随机交织器分开
信 息 数 据 编码器 1 交 织 器 编码器 2 复 接 器 编 码 输 出
删余 矩阵
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删余(Puncture)
通过删除冗余的校验码来调整码率；
Turbo 码由于采用两个编码器，产生 的冗余比特比一般的情况多一倍； 但是又不能排斥两个编码器中的任何一 个，于是折衷的办法就是按一定的规律 轮流选用两个编码器的校验比特。
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信道编码定理分析(3)
采用随机编、译码 方式 编 译 码 长 度 L→ ， 即码长无限 译码采用最大似然 译码方法
最大似然译码算法的 性能优异，但复杂度 很高，不适于工程上 实现。目前真正能达 到最佳译码性能的只 有Viterbi译码，但 只适于约束长度较小 的卷积码和短或低纠 错能力的分组码
由于软判决维特比最大似然译码算法适合于 约束长度较小的卷积码，因此级联码的内码 常用卷积码，外码用分组码，如RS、BCH 等。 卷积码译码是根据序列的相似性来译码，一 旦出错就是一个序列的差错（发生突发错 误）。 卷积码的本质是纠随机错误而不是突发错误 误，适用于高斯白噪声信道。对于衰落信道， 最有效且简单的方法：采用交织器。
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删余(Puncture)举例
采用码率为1/R的系统卷积码
如果不删余，信息位加上两个编码器的各一个 校验位，将产生码率为1/3的码流。 如果令编码器1的校验流乘以一个删余矩阵 P1=[1 0]T，编码器2乘以一个删余矩阵 P2=[0 1]T，就产生了在编码器1、2间轮流取值 的效果。 发送到信道上的只是1位信息位和1位轮流取值 的校验位，使码率调整为1/2。
级联码的迭代译码
乘积码可以看成是一个中间插入了行 列交织器的级联码，是级联码的子类。
ky 个 ky 个 nx 个 ky 个
kx比特组
nx比特组
(nx,kx) 行编码器
当接收出现差错时，行译码和列译码 对差错的反应不同。
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行输入 列输出 nxky交织器
ky比特组
ny比特码字
(ny,ky) 列编码器
传统的最佳接收机中解调器和译码器是独立 的两个部分； 解调器首先对调制器输入符号做最佳判决， 然后将硬判决的结果送给译码器，译码器再 根据输入的信息做最佳判决，纠正解调器可 能发生的错误判决，这பைடு நூலகம்硬判决； 经过解调器的硬判决，丢失了许多有利于译 码的信息。为了提高编码通信系统的性能， 人们从信息论的角度，对接收机中解调器与 信道译码器的功能划分和接口重新审视，提 出软判决的方法。
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结构简单、性能优越的好码：
乘积码； 代数几何码； 低密度校验码（LDPC，Low Density Parity Code）； 分组-卷积级联码方法和序列译码； 逐组最佳译码； 软判决译码； 网格编码调制。
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9.2 Turbo码 虽然软判决、级联码和编码调制技术 对信道码的设计和发展产生了重大的 影响，但是其增益与Shannon 理论极 限始终都存在2-3个dB的差距。 Turbo码很好地运用了Shannon信道编 码定理中的随机性编、译码条件；
卷积码
1955年由Elias等人提出。卷积码的信息块 长度和码字长度都比分组码小，相应的译码 复杂性也要小一些。 卷积码常用算法：
• Wozencraft和Reiffen在1961年、Fano和 Jelinek分别在1963年和1969年提出了改进 的序列译码算法； • 由Messey在1963年提出的门限译码算法，类 似于大数逻辑译码算法； • 由Viterbi在1967年提出的Viterbi算法，是 一种最优的译码算法。
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级联码用于突发差错信道
信息 外码 RS 内码 卷积码 信道
交织器
调制器
级联码编码器
交织器与扰码器的区别
交织器：数据顺序的随机化 扰码器：数据形式（0、1幅度）的随机化
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由于RS码没有简单的软判决译码算法， 所以人们发明了一种卷积码+卷积码的级 联方式，并采用软输入、软输出译码算 法。 这种码被看作是Turbo码的一种，被称为 串行级联卷积码（SCCC，Serial Concatenated Convolutional code）。
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软判决： 解调器对输出不进行判决，送到译码 器的判决信号:可能的概率值或者未量 化的输出，而不是硬判决的值；译码器 可以利用这些信息作出综合的判决。 采用软判决可以得到2dB左右的附加编 码增益； 针对解调器的输出是“软判决”输出； 而对于内译码器，则是进行“软输入” 译码。
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9.1.5 用卷积码做内编码器
乘积码码阵图 整个码阵可分割成4块:信息块、行校验块、 列校验块、校验之校验块。
m1,1 m1,2 m2,1 m2,2 … … Mky,1 mky,2 Cyk+1,1 Cyk+1,2
… m1,k Cx1,kx+1 … m2,k Cx2,kx+1 … … … … mky,k Cxk,kx+1 … Cyk+1,k Pky+1,kx+1
Cx1, kx+2 Cx1, kx+2 … Cx1, kx+2 Pky+1,kx+2
… … … … …
Cx1,nx Cx1,nx … Cx1,nx Pky+1nx
Cyk+2,1 Cyk+2,2 … Cyk+2,k Pky+2,kx+1 Pky+2,kx+2 … Pky+2nx … … … … … … … … Cyn,1 Cyn,2 … Cyn,k Pny,kx+1 Pny,kx+2 … 18 Pny,nx
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Turbo码的诞生
在1993年ICC国际会议上，法国高等电 信学校Bretagne分校的Cloud Berrou 等提出了Turbo码的概念，它与香农限 只差0.7dB。 由于并行级联码的反馈译码机制有点 类似涡轮机（turbo）的反馈工作原理， 所以将这种编译码结构称为turbo code。
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迭代译码：行、列译码器的输出可以反 复地被对方使用。
列译码 去交织 行译码 去交织
列译码
去交织
去交织
去交织
迭代译码的软输出译码及其他次最优译码算法 的复杂性相对于最大似然译码减小了，但是这 是以系统的性能为代价的。
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迭代译码
随着Turbo码的问世，迭代译码的概念引起了 人们的重视； 计算机仿真表明：通过级联码或乘积码的多个 软输出译码器之间的进行迭代，系统的渐进性 能可以逼近最大似然译码算法的性能； 以前，人们将Shannon定理看作是理论上最高 界限，是不能达到的；迭代译码技术的在译码 方案中的成功应用，使人们看到了达到 Shannon理论极限目标的可能性； 同时，Turbo迭代译码思想也已经广泛地用于 编码调制、信道均衡和多用户检测等领域。