Turbo码的编译码原理及仿真
Turbo码原理及仿真
Turbo码原理及仿真1993 年C.Berrou、A.GIavieux 和P.Thitimajshiwa 首先提出了称之为Turbo 码的并行级联编译码方案。
Turbo码性能取决于码的距离特性。
线性码的距离分布同于重量分布，如果低重量的输入序列经编码得到的还是低重量的输出序列，则距离特性变坏。
该特性对于块码来说不存在问题；然而对于卷积码，则是个非常严重的问题。
因为卷积码的距离特性是影响误码率的一个非常重要的因素。
在Turbo码中，利用递归系统卷积码（RSC）编码器作为成员码时，低重量的输入序列经过编码后可以得到高重量的输出序列。
同时交织器的使用，也能加大码字重量。
实际上，Turbo码的目标不是追求高的最小距离，而是设计具有尽可能少的低重量码字的码。
Turbo 码由两个递归系统卷积码（RSC）并行级联而成。
译码采用特有的迭代译码算法。
1 Turbo码编码原理編码M 2 Turbo典型的Turbo码编码器结构框图如图2所示：由两个反馈的编码器（称为成员编码器）通过一个交织器I并行连接而成。
如果必要，由成员编码器输出的序列经过删余阵，从而可以产生一系列不同码率的码。
例如，对于生成矩阵为g=[g1,g2]的（2，1, 2）卷积码通过编码后，如果进行删余，则得到码率为1/2的编码输出序列；如果不进行删余，得到的码率为1/3。
一般情况下，Turbo码成员编码器是RSC编码器。
原因在于递归编码器可以改善码的比特误码率性能。
32编码图了 Tbrtw 码怕码曙方案中使用的Turbo 码为1/3码率的并行级联码，它的编码器由两个相同的码率为 1/2的RSC 编码器及交织器组成，如图4所示。
由于与非递归卷积码相比，递归卷积码产生的码字重量更大，所以这里采用了两个相同的系统递归卷积码(RSC)。
信息序列分成相同的两路，第一路经过 RSC 编码器1,输出系统码A及校验码C 2。
另一路先通过交织器进行交织，使信息序列在1帧内重新排列顺序，然后经过 RSC 编码器2得到系统码和对应的校验码，由于该系统码和A 实际上都是原信息序列，只是排列顺序不同，在接收端完全可以通过对进行交织得到，因此在传输过程中可以省去，而只保留对应的校验位q。
Turbo码的编译码原理及仿真
Turbo码的编译码原理及仿真内容摘要：Turbo 码是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，并通过在两个输入/输出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。
目前Turbo 码的大部分研究致力于在获得次优性能的情况下减小译码复杂度和时延，从而得到可实现的Turbo码系统。
Turbo码具有极其广阔的应用前景，是信道编码界的一个重大突破，被称为二十一世纪的纠错编码。
本文介绍了Turbo 码的产生背景，研究意义，研究现状（编译码技术、Turbo码的设计和分析、Turbo码在CDMA系统中的研究及应用、面向分组的Turbo码、Turbo码与其它通信技术的结合），编码原理、译码原理及Turbo码的性能仿真及设计。
通过对Turbo编译码原理的介绍及性能仿真的波形、频谱图的结果，本文对系统进行性能分析，并作了进一步的改进和调试。
仿真结果证明了整个设计系统的正确性。
由频谱特性可以看出：Turbo码不仅能够有效地抵御加性高斯噪声，而且具有很强的抗衰落和抗干扰特性。
可以看出，Turbo码在现代通信中具有较大的优越性和重要作用。
关键词：turbo码编码译码仿真Turbo Code principle And SimulationAbstract: The Turbo code is ingeniously two simple component code by pseudo random interleaver parallel cascade constructs has random characteristic of long code, and through the two input / output ( SISO ) decoder between iteration realized pseudorandom decoding. At present, most of research devoted to the Turbo code in obtaining suboptimal performance in the absence of reducing decoding complexity and delay, thus can realize Turbo code system. Turbo code has extremely broad application prospect, is the channel coding community a major breakthrough, known as the twenty-first Century error correction coding.This paper introduces the Turbo code generation background, research significance, research status ( compiled code technology, design of Turbo code and Turbo code analysis, in the CDMA system research and application, a packet-oriented Turbo code, Turbo code and other communications technologies ), encoding, decoding principle of principle and performance simulation of Turbo codes and design.Based on the Turbo compiler code principle introduction and performance simulation waveform, the result of spectrum, the system performance analysis, and made a further improvement and debugging. The simulation results prove that the design scheme is correct. The spectral character can see: Turbo code can not only effectively against the Gauss noise, but also has strong resistance to fading and interference properties. As can be seen, the Turbo code in modern communication has more advantages and important role.Keywords: the turbo code encoding decoding simulation目录前言 (1)1 绪论 (2)1.1T URBO码的研究背景及发展 (2)1.2本文的论文结构安排 (4)2 TURBO码的编码原理 (5)2.1T URBO码的编码器的组成 (5)2.2T URBO码的删余矩阵 (6)2.3T URBO码的交织器 (7)2.4本章小结 (9)3 TURBO码的译码原理 (9)3.1T URBO码的译码结构 (9)3.2T URBO码的LOG-MAP算法 (11)3.3SOVA译码算法 (13)3.4各种译码算法的比较 (14)3.5本章小结 (15)4 TURBO码的性能仿真及设计 (15)4.1T URBO码仿真系统的实现 (15)4.2T URBO码的仿真结果及分析 (19)4.2.1 不同码率对Turbo码的性能影响 (19)4.2.2 不同译码算法对Turbo 码的性能影响 (19)4.2.3 迭代次数 (20)4.2.4 交织长度 (21)4.3本章小结 (22)5 结束语 (22)参考文献 (24)Turbo码的编译码原理及仿真前言随着社会、经济的快速发展，Turbo码的应用越来越广泛。
LTE系统中Turbo编译码仿真与性能分析
LTE系统中Turbo编译码仿真与性能分析陈发堂;谢磷珂【期刊名称】《电视技术》【年(卷),期】2011(035)007【摘要】介绍了LTE Turbo编译码方法,基于硬件实现对编码和交织器的计算进行了简化,提高了编码效率,利用Matlab仿真分析性能,分别采用Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法进行译码,实现时结合项目需求综合考虑采用了误码率性能较好的Log-MAP算法.%In this paper, the method of LTE Turbo coding and decoding is introduced, the methods for reducing the computational complexity of coding and interleaver are proposed based on hardware implementations, and the coding efficiency is increased. The performance by simulation of Matlab is analyzed, the Log-MAP algorithm and Max-Log-MAP algorithm are used by the LTE Turbo decoder, considering the requirement of the project adopt the Log-MAP algorithm with better bit error rate performance.【总页数】4页(P81-84)【作者】陈发堂;谢磷珂【作者单位】重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆,400065【正文语种】中文【中图分类】TN929.5【相关文献】1.Turbo码编译码原理及其性能分析 [J], 喻文芳;周辉2.Turbo码的编译码器及性能分析 [J], 金慧琴;周新力;王好同;鞠建波3.LTE系统中咬尾卷积码的编译码算法仿真及性能分析 [J], 陈发堂;陶根林4.Turbo码的编译码器及性能分析 [J], 何玉军5.Turbo码的编译码及其性能仿真 [J], MA Yuan-yuan;Peng Na因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
卷积码(或者Turbo码)的交织与解交织的仿真编程和仿真实验
卷积码（或者Turbo码）的交织与解交织的仿真编程和仿真实验一、实验目的实现卷积码（或者Turbo码）的交织与解交织的仿真编程和仿真实验，观察交织编码分别在白噪声信道和衰落信道下系统误码率的影响，分析原因。
二、实验原理信道编码中采用交织技术，可打乱码字比特之间的相关性，将信道中传输过程中的成群突发错误转换为随机错误，从而提高整个通信系统的可靠性。
交织编码根据交织方式的不同，可分为线性交织、卷积交织和伪随机交织。
其中线性交织编码是一种比较常见的形式。
所谓线性交织编码器，是指把纠错编码器输出信号均匀分成m个码组，每个码组由n段数据构成，这样就构成一个n×m的矩阵。
这里把这个矩阵称为交织矩阵。
如图1所示，数据以a11，a12，…，a1n，a21，a22，…，a2n，…，aij，…，am1，am2，…，amn(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)的顺序进入交织矩阵，交织处理后以a11，n21，…，am1，a12，a22，…，am2，…，a1n，a2n，…，amn的顺序从交织矩阵中送出，这样就完成对数据的交织编码，如图1所示。
还可以按照其他顺序从交织矩阵中读出数据，不管采用哪种方式，其最终目的都是把输入数据的次序打乱。
如果aij只包含1个数据比特，称为按比特交织;如果aij包含多个数据比特，则称为按字交织。
接收端的交织译码同交织编码过程相类似。
图 1 交织编码矩阵一般来说，如果有n个(m，k)码，排成，n×m矩阵，按列交织后存储或传送，读出或接收时恢复原来的排列，若(m，k)码能纠t个错误，那么交织后就可纠m个错误。
对纠正信道传输过程中出现的突发错误效果明显，如图2所示。
图2 交织编码示例GSM中使用这种比特交织器。
其交织方式为将信道编码后的每20ms的数据块m=456b拆分到8组中，每组57b，然后这每组57 b分配到不同的Burst中三、实验流程卷积交织解卷积交织四、源程序1、交织程序1）卷积交织function [aa]=jiaozhi(bb,n)%jiaozhi.m 卷积交织函数n=28; %分组长度%bb 卷积交织前原分组序列%aa 卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc=[ 1 23 17 11 5 17 21; 8 2 24 18 12 6 28; 15 9 3 25 19 13 7; 22 16 10 4 26 20 14 ];%交织矩阵bb=[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28];for i=1:naa(i)=bb(cc(i));end（2）循环等差交织function [aa]=jiaozhi_nocnv(bb,n)%jiaozhi_nocnv.m 循环等差交织函数n=28; %分组长度%bb 循环等差交织前原分组序列%aa 循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：bb=[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 ]; j=1;for i=1:nj=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法aa(n+1-i)=bb(j);end2、解交织程序（1）解卷积交织function [bb]=jiejiaozhi(aa,n)%jiejiaozhi.m 解卷积交织函数n=28;% 分组长度%aa 解卷积交织前原分组序列%bb 解卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc=[ 1 23 17 11 5 27 21; 8 2 24 18 12 6 28; 15 9 3 25 19 13 7 ;22 16 10 4 26 20 14 ]; aa=[ 1 8 15 22 23 2 9 16 17 24 3 10 11 18 25 4 5 12 19 26 27 6 13 20 21 28 7 14 ]; for i=1:nbb(cc(i))=aa(i);end（2）解循环等差交织function [bb]=jiejiaozhi_nocnv(aa,n)%jiaozhi_nocnv.m 解循环等差交织函数n=28;% 分组长度%aa 解循环等差交织前原分组序列%bb 解循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：aa=[ 1 24 19 14 9 4 27 22 17 12 7 2 25 20 15 10 5 28 23 18 13 8 3 26 21 16 11 6];j=1;for i=1:nj=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法bb(j)=aa(n+1-i);End交织码通常表示为（M，N），分组长度L=MN，交织方式用M行N列的交织矩阵表示。
PCCC码(Turbo码)的编码和译码算法
PCCC码（Turbo码）的编码和译码算法目录一、概述 .................................................................... 1 二、PCCC码的编码算法 ........................................................................... ......................................... 3 三、 PCCC码的译码算法 ........................................................................... (13)一、概述虽然软判决译码、级联码和编码调制技术都对信道码的设计和发展产生了重大影响，但是其增益与Shannon 理论极限始终都存在2～3dB 的差距。
因此，在Turbo 码提出以前，信道截止速率R0 一直被认为是差错控制码性能的实际极限，shannon 极限仅仅是理论上的极限，是不可能达到的。
根据shannon 有噪信道编码定理，在信道传输速率R 不超过信道容量C 的前提下，只有在码组长度无限的码集合中随机地选择编码码字并且在接收端采用最大似然译码算法时，才能使误码率接近为零。
但是最大似然译码的复杂性随编码长度的增加而加大，当编码长度趋于无穷大时，最大似然译码是不可能实现的。
所以人们认为随机性编译码仅仅是为证明定理存在性而引入的一种数学方法和手段，在实际的编码构造中是不可能实现的。
在1993 年于瑞士日内瓦召开的国际通信会议(1CC，93)上，两位任教于法国不列颠通信大学的教授C.Berrou、A.Glavieux 和他们的缅甸籍博士生P.thitimajshima 首次提出了一种新型信道编码方案――Turbo 码，由于它很好地应用了shannon 信道编码定理中的随机性编、译码条件，从而获得了几乎接近shannon 理论极限的译码性能。
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码的编译码原理及仿真研究
暑期实习报告——Turbo码的编译码原理及仿真研究一、研究背景 (2)二、研究内容 (2)三、研究过程及结果 (2)1.卷积码及交织器 (2)（一）研究AWGN信道 (2)<实例1> (2)（二）卷积码 (3)<实例2> (4)（三）交织器 (5)<实例3> (5)2.Turbo码编码 (7)3. Turbo码译码 (8)<实例4> (9)<1>不同迭代次数对Turbo码性能的影响： (11)<2>不同交织长度对Turbo码性能的影响： (13)<3>不同码率对Turbo码性能的影响： (15)四、Turbo码的应用 (17)1.Turbo 码在直扩（CDMA) 系统中的研究及应用 (17)2.Turbo码在3G中的应用 (17)（一）RSC 编码器的设计 (18)（二）交织长度的选择 (18)（三）译码器的设计 (18)3.Turbo 码与其它通信技术的结合 (18)五、收获与感悟 (19)一、研究背景Turbo码通过对子码的伪随机交织实现大约束长度的编码，具有接近随机编码的特性，采用迭代译码取得了中等的译码复杂度，它的误码性能逼近了Shannon极限。
Turbo码相对以前的编码方式大大提高了功率的利用率，因此特别适用于信噪比受限的信道，同时Turbo 码在衰落信道中也具有很好的编译码性能。
二、研究内容1.学习卷积码原理及交织器设计，进行相关仿真分析。
2.阅读Turbo码相关文献资料，进行Turbo码编码仿真。
3.学习Turbo译码算法，进行Turbo码译码仿真，并分析不同码率、不同交织长度、不同迭代次数下的性能。
三、研究过程及结果1.卷积码及交织器（一）研究AWGN信道<实例1>clear allt=0:0.001:10;x=sin(2*pi*t);snr=20;y=awgn(x,snr);subplot(2,1,1);plot(t,x);title('正弦信号x')subplot(2,1,2);plot(t,y);title('叠加了高斯白噪声的正弦信号')z=y-x;var(z)ans =0.0098。
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译码算法综述
图 1-1 Turbo 码编码器结构
实际项目中编码器如图 1-2 所示。分量编码器 1、2 是相同结构 的系统卷积码器，系统卷积码生成多项式 g= (13,15)。
)
|
(|
r(q) n
|
4
/
42) | 2 /
42
n
(a6
)
|
(|
r(q) n
|
4
/
42) | 2 /
42
4) 自己的想法（以 64-QAM 为例说明）
I、Q 两路信号分别解调自己的比特，即 a1 、a3 、a5 软信息由 I 路 信号计算出来，a2 、a4 、a6 的软信息由 Q 路信号计算出来。以 I 路为 例计算相应比特的软信息。星座图如图 2.3 所示，其中 D 1/ 42 。
号代表的比特数。设 n 时刻收到的星座符号为Qn ，包括 I、Q 两路信
号设为 rn(i) 、 rn(q) ，则
r(i) n
s(i) n
n(i) n
r(q) n
s(q) n
n(q) n
其中
s(i) K
、
s(q) K
表示发射信号的
I、Q
两路信号， nn(i)
、 n(q) n
为相互独
立的服从零均值的正态分布的随机序列，其方差 2
图 2-4 BPSK 调制下的 Turbo 码迭代译码原理
2.2 分量译码算法介绍
分量译码算法采用的 SISO 译码算法，主要包括两类，一类是 MAP 算法以及基于 MAP 算法的修正算法；另一类则是基于 Viterbi 算法的 Viterbi 算法（SOVA）以及它的一些修正算法，总的来说， MAP 类算法比 SOVA 算法新能要好，但这是以复杂度来保证的。
TURBO码的编译码原理及matlab仿真
Turbo码的编译码原理及MATLAB仿真摘要纠错码技术作为改善数字通信可靠性的一种有效手段，在数字通信的各个领域中获得极为广泛的应用。
Turbo码是并行级联递归系统卷积码，在接近Shannon限的低信噪比下能获得较低的误码率，现已被很多系统所采用。
本文分析了Turbo码编码译码的原理，为了使Turbo码仿真更容易，研究并建立了基于Matlab中Simulink通信模块的Turbo码仿真模型。
使用所建立的模型进行仿真，结果表明，在信噪比相同的情况下，交织长度越大、迭代次数越多、译码算法越优，Turbo码性能越好，设计实际系统时，应综合考虑各因素。
关键词：Turbo码；Simulink仿真；交织长度；迭代次数AbstractAs an effective means to improve the reliability of digital communication, error correcting code technology is widely used in the field of digital communication.Turbo code is a parallel concatenated recursive systematic convolutional code, which can obtain lower bit error rate in the low SNR near Shannon limit,which is now used by many systems.In this paper,the principle of Turbo coding and decoding is analyzed,in order to make the Turbo Code simulation easier,a Turbo code simulation model based on Simulink module of Matlab is studied. Simulation result using the established model shows that the longer interleaving length,the more iteration times and the better decoding algorithm bring the better Turbo code performance with the same SNR value.Keywords:Turbo code;Simulink simulation;Interleaving length;Iteration times;引言根据Shannon[1]有噪信道编码定理，在信道传输速率R不超过信道容量C的前提下，只有在码组长度无限的码集合中随机地选择编码码字并且在接收端采用最大似然译码算法时，才能使误码率接近为零。
Turbo译码算法综述
（2-7）
2) 对于编码后的比特采用 M-QAM 方式调制， 信道为高斯信道或 者衰落信道。其中 M 表示调制点数，且 M 2m ，m 表示每个 QAM 符 号代表的比特数。设 n 时刻收到的星座符号为 Qn ，包括 I、Q 两路信 号设为 rn(i ) 、 rn( q ) ，则
0010 0010
1110 1110
1100 1100
0100 0100
0110 0110
II
1111 1111
1101 1101
0101 0101
0111 0111
图 2-2 16-QAM 星座映射
将星座图中符号的平均能量归一化为 1，则星座图中的最小单位 （如图 2-2 所示） ，对于 16-QAM 和 64-QAM 分别为 1/ 10 和 1/ 42 。 则 M-QAM 解调的软信息（似然比）可以有下面几种形式： 1) 第一种形式
Turbo 译码算法综述
1. Turbo 码基本原理
Turbo 码又称并行级联卷积码（PCCC） ，它将卷积码与随机交织 器结合在一起，巧妙地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，采用大小为 65535 的随 机交织器，并进行 18 次迭代，码率为 1/2 的 Turbo 码在 AWGN 信 道上当 Eb / N0 ≥0.7db 时的误比特率 BER≤ 10 ，达到了近 Shannon
（2-2）
上式中 Eb 表示每个传输比特的能量， 2 为噪声方差，它和信噪
比的关系为 2 R10
2
Eb / N0
10
，R 为编码码率，a 为信道的衰落，对于无
Turbo码编解码
实验五Turbo码编码实验指导一、实验目的1、掌握TURBO码的编解码原理。
2、掌握TURBO码的软件仿真方法。
3、掌握TURBO码的硬件仿真方法。
4、掌握TURBO码的硬件设计方法。
二、预习要求1、掌握TURBO码的编解码原理和方法。
2、熟悉matlab的应用和仿真方法。
3、熟悉Quatus的应用和FPGA的开发方法。
三、实验原理1、Turbo码编码原理Turbo码是1993年法国人Berrou提出的一种新型编码方法。
它巧妙的将卷积码和随机交织器结合在一起；同时，采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。
Turbo码编码原理框图如图所示：a、编码器图中编码器的结构图如图输入为10010001时，输出为11100101、寄存器为00：输入为1，反馈位为1，状态为100，输出为1；2、寄存器为10：输入为0，反馈位为1，状态为110，输出为1；3、寄存器为11：输入为0，反馈位为0，状态为011，输出为1；4、寄存器为01：输入为0，反馈位为1，状态为101，输出为0；5、寄存器为10：输入为1，反馈位为0，状态为010，输出为0；6、寄存器为01：输入为0，反馈位为1，状态为101，输出为0；7、寄存器为10：输入为0，反馈位为1，状态为110，输出为1；8、寄存器为11：输入为1，反馈位为1，状态为111，输出为0；图中，两个方框为移位寄存器，⊕为异或器。
b、交织器交织可以将长的突发错误分散到每个行码中去。
以最常用的交织器－行列交织器为例，它的交织方式是采用行顺序写入、列顺序读出的方式，而解交织列顺序写入，行顺序读出。
交织时，输入序列为：a11 a12 a13 a14a21 a22 a23 a24a31 a32 a33 a34a41 a42 a43 a44通过行列交织后变为：a11 a21 a31 a41a12 a22 a32 a42a13 a23 a33 a43a14 a24 a34 a44上述序列为四组长度为四的码组。
Turbo纠错码的原理
Turbo纠错码的原理、性能和应用——第二讲Turbo码编解码原理门爱东本讲座撰写人门爱东先生，北京邮电大学副教授。
一 Turbo码概述第一讲介绍了纠错编码的基本概念，典型的Turbo码信道编码器框图如图1a 所示。
Turbo码采取巧妙、独特的措施，将普通的ECC组成元素重新排列，达到了非凡性能。
Turbo编码器包括两个或多个独立的并行“支路编码器”，一般采用循环系统卷积码(RSC)处理相同的输入数据，但送给第二个编码器的输入数据要经过交织器扰序。
两个编码器输出的校验序列经过一个复接器后成为一个输出码流。
图中的编码器是一个两级编码/校验的简单配置，纠错性能大为提高。
如果是多级配置，纠错性能还将进一步提高。
Turbo码的独创性在图中不易体现，它依赖于合适地选择支路编码器、交织器和解码器。
从图1b可以看出，接收端的Turbo解码器比发端的Turbo编码器复杂得多。
编码器并行处理原始数据码流，而解码器在两个阶段中是串行处理数据的。
第一个解码器得到此阶段原始数据的最大似然估计，收端交织器按发端交织器的扰序方式对第一个解码器的估计进行扰序，扰序后的估计和附加的冗余信息(发端第二个编码器产生的校验比特)一起送给第二个解码器。
如果第一个解码器纠错成功的话，送给第二个解码器的码流中所包含的误码数将少于送给第一个解码器的。
第二个解码器处理送来的数据，产生对原始数据进一步精细的估计，使结果应该包含更少的误码比特。
接收端使用反交织器对数据去扰序，使之恢复原来的排列顺序。
如果没有更进一步的精确要求，则去交织器把最后的输出数据传给硬判决器，产生最终的解码输出。
如果需要进一步减少误码数量，则接收机把反交织器的输出反馈回第一个解码器，并且重复上述过程，根据需要，可以进行多次迭代。
当然，每次迭代都增加相当大的延时和计算复杂度，但是它也有效地减少了误码数量，特别是在前几次迭代中。
为了充分利用反馈和迭代特性，系统需要前面介绍的“软输入/软输出”支路解码器，体现Turbo码的特色。
高速Turbo并行迭代译码原理及仿真
Ｔ ｒｏ码 又称 并 行 级 联 卷 积 码 （ ａａｅ Ｃ ｎ ｕｂ Ｐ ｒｌ ｌ ｏ — ｌ ｃｔｎ ｔ ｏ ｖｎｉｎ ｌＣ ｄ ）由 Ｃ Ｂ ｒｏ ａｅａｅ Ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｏ ｅ ｄ ｏ ｅｒｕ等 人 在
码器输 出的校验比特经过删余 后进行传输 。Ｔ ｒ ｕｂ ｏ
码编码 器 的结构框 图如图 １ａ所示 ： （）
］，和 形式一样。 Ａ 算法的目的就是计算接 ， ｚ Ｍ Ｐ 收符号的似然比率 ：
时译码 ， 当然这里需要 ｗ 个子译码器。 常规分量译 码器（ｏ ｏｅｔ ｅ ｄｒ 变为并行 ＳＳ ｃ ｍｐｎｎ ｄｃ ｅ ｏ ） ＩＯ分量译码
器 （ａａｅＳＳ ｍｐｎｎ ｅｏｅ）它 由两个数据 ｐｒｌｌ ＩＯｃ ｏｅｔ ｃｄｒ ， ｌ ｏ ｄ
２ ＯＧ—ＭＡ Ｌ Ｐ算法简介
设编码 器输 出码 字 为 ｃ＝ ［ｌｃ，３… ， ］＝ ｃ，２Ｃ， 银
有关 Ｐ（ ）＝ ｅｐ ｘ［ ３ 并行译码原理
（ ）２ ・ ／］
［ ， ｌＵ ， ｚ…，Ｋ Ｐ ］ 从信道 （ ＷＧ 接收 ｌ ， ２Ｐ ， ，Ｋ ， Ｐ Ａ Ｎ）
第２ 卷第 １ ８ 期
２０１０年 １ 月
西安航空技术高等专科学校学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉａ ｏ ｒ ａ ｏ ’ｎＡｅｏ ｅｈ ｉ ｌ ｏｌｇ ｒｔｃ ｎｃ ｌ ｅ ａＣ ｅ
Ｖｌ ． ｏ ２８Ｎｏ．１ １
Ｊ ｎ ．２ ０ １ ０ ａ
高速 Ｔｕｂ ｒｏ并 行迭 代译 码 原 理及 仿 真
１９ 年提出， ９３ 它巧妙的实 现了随机编码思想 ， 并采 用软输 出迭代 译码来 逼近 最大 似然 译码 。仿真 表 明
当用大小 为 ６ ５５的 随机 交 织 器 ，８次 迭 代 ， 率 ５３ １ 码 为 １２， 性 高斯 白噪声 （ ＷＧ 信道上 ， 比特 ／ 在加 Ａ Ｎ） 误
turbo编码原理
turbo编码原理
Turbo编码是一种前向纠错编码技术，广泛应用于数字通信中的误码控制。
其原理基于串级连接了多个递归系统的编码器，通过两个相互独立的编码器的并联工作来提高编码性能。
Turbo编码器由两个递归系统组成，每个系统称为一个分量编码器。
这两个分量编码器之间有一个交互交换的编码器，称为互补交换编码器。
编码器输入由信息比特和交织输出传入。
编码器的输出比特串是由两个分量编码器的输出比特交织得到。
编码过程如下：
1. 将输入的信息比特传入第一个分量编码器，生成第一个分量编码器的输出比特。
2. 将第一个分量编码器的输出比特按照某种规则进行交织得到交织输出。
3. 将交织输出传入互补交换编码器，生成互补交换编码器的输出比特。
4. 将互补交换编码器的输出比特与第一个分量编码器的输出比特进行异或操作，得到最终的编码输出比特串。
解码过程如下：
1. 将接收到的编码输出比特串传入互补交换解码器，生成互补交换解码器的输出比特。
2. 将互补交换解码器的输出比特与接收到的编码输出比特串进行异或操作，得到误差比特串。
3. 将误差比特串传入第二个分量解码器，生成第二个分量解码器的输出比特。
4. 将第二个分量解码器的输出比特与第一个分量解码器的输出比特进行异或操作，得到最终的解码输出比特串。
Turbo编码通过反馈交叉传递信息，提供了比普通编码技术更好的性能，能有效抵抗信道噪声对信号的影响。
因此，在许多数字通信系统中，Turbo编码被广泛应用于提高系统的可靠性和传输速率。
Turbo码的编译码算法仿真讲解
电子信息类实践课III 通信系统仿真题目Turbo码的编译码算法仿真专业学号姓名日期注：本报告仅供参考1、课程设计目的（黑体小三，段前段后个一行）通过完成在在衰落信道下采用不同调制信号进行Turbo码编译码的编程实现，进一步了解了Turbo码的编码解码过程，以及在不同调制方式不同信道下的性能比见。
通过对卷积和交织器的设计，深入了解卷积和交织的作用。
以及熟悉了通信仿真的整体流程。
2、课程设计内容具体叙述课程设计的主要内容和原理。
表1 主要课程设计内容列表在进行本次Turbo仿真时，采用了两种不同编程方式。
在程序一中是直接调用matlab Communications System Toolbox中的Turbo编码和解码工具箱，通过配置参数进行仿真。
而在程序二中则根据Turbo码编译码原理编写。
如果程序一更像是一个黑匣子，只能知道通过编解码模块前、后的数据，而具体做了哪些则不得而知。
a.编码图1 Turbo码编码器结构典型的Turbo码编码器结构框图如图所示：由两个反馈的编码器通过一个交织器并行连接而成。
如果必要，由成员编码器输出的序列经过删余阵，从而可以产1生一系列不同码率的码。
例如，对于生成矩阵为g=[g1,g2]的(2，1，2）卷积码通过编码后，如果进行删余，则得到码率为1/2的编码输出序列；如果不进行删余，得到的码率为1/3。
一般情况下，Turbo码成员编码器是RSC编码器。
原因在于递归编码器可以改善码的比特误码率性能。
通俗理解1/2码率就是信号中有一半都是“无用信号”，这些“无用信号”就是两个分量编码器的生成的校验码，而删余则是各删除一部分校验码，把剩下的再和信息比特合在一块，形成编码好的矩阵。
b.译码图2 Turbo译码结构Turbo码获得优异性能的根本原因之一是使用了迭代译码，通过与分量编码器对应的分量译码器之间软信息的交换来提高译码性能。
对于 Turbo 码这样的并行级联码，如果分量译码器的输出为硬判决，则不可能实现分量译码器之间软信息的交换，从而限制了系统性能的进一步提高。
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。
turbo码matlab仿真设计原理
Turbo码在通信领域被广泛应用，其在减小误码率、提高通信系统性能方面取得了显著成效。
而通过Matlab仿真设计，可以更好地理解和掌握Turbo码的原理和实现方法。
本文将从Turbo码的基本原理、编码与译码过程、Matlab仿真设计步骤等方面进行详细介绍，希望能对读者有所帮助。
一、Turbo码的基本原理Turbo码是一种基于串行联合译码的误差校正码，由法国学者Claude Berrou等人于1993年提出。
其基本原理是通过引入两个独立的编码器和一个交织器，将信息分别编码成两个互补的部分，然后进行交织处理，最终经过调制发送。
接收端收到信号后，进行译码、反交织处理，经过迭代译码和反馈得到最终的译码结果。
Turbo码的这种结构可以大大提高通信系统的可靠性和性能。
二、Turbo码的编码与译码过程1. 编码过程Turbo码的编码过程包括两个编码器和一个交织器。
信息经过第一个编码器进行编码，得到一个部分编码序列；将该序列经过交织器进行交织处理，得到交织后的序列；将交织后的序列经过第二个编码器进行编码，得到另一个部分编码序列。
最终将两个部分编码序列进行交替排列，形成最终的Turbo码序列。
2. 译码过程Turbo码的译码过程是一种迭代的译码算法，一般采用最大后验概率（MAP）译码算法。
接收到信号后，首先进行硬决策，将接收到的信号转换为硬判决值；将硬判决值输入到第一个译码器中进行译码，得到一组译码输出；接着反交织处理，再将得到的结果输入到第二个译码器中进行译码，得到另一组译码输出；将两组译码输出进行交替排列，再次得到硬判决值，一直迭代至满足停止条件为止。
三、Matlab仿真设计步骤1. 生成Turbo码在Matlab中，可以使用Turbo码编码器进行Turbo码的生成，编码器通常可以设置为不同的参数，如迭代次数、交织器类型、编码器类型等。
通过调用Matlab中的相关函数，可以很方便地生成所需的Turbo码序列。
Turbo编译码实验
Turbo 编译码实验一、实验目的1、了解Turbo 码的基本原理。
2、熟悉Turbo 编码演算程序。
3、掌握Turbo 码的编码规则。
二、实验内容1、对信号源模块24位NRZ 码进行Turbo 编码。
2、Turbo 码译码还原。
三、实验仪器1、信号源模块 一块2、信道编码模块 一块3、数字存储示波器 一台四、实验原理1、Turbo 码Turbo 码是一种特殊的链接码，性能接近信息理论上能够达到的最好性能，在编码理论上是带有革命性的进步，但是其解码运算非常复杂。
Turbo 码的编码器在两个并联或串联的分量码（component code ）编码器之间增加一个交织器（interleaver ），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。
Turbo 码的译码器有两个分量码译码器，译码在两个分量译码器之间进行迭代译码，故整个译码过程类似涡轮（turbo ）工作，所以又形象的称为Turbo 码。
2、Turbo 编码下图28-1为Turbo 码的一种基本结构。
RSCC交织器b ib ic ic i ’RSCCb i ’图28-1 Turbo 码编码器上图中，Turbo 码编码器由一对递归系统卷积码RSCC （Recursive Systematic Convolution Code ）编码器和一个交织器组成。
交织器的形式为矩阵交织器，由6×4比特的存储器构成，如下表28-1所示。
表28-1 交织器原理图a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44a51a52a53a54a61a62a63a64信号码元按行的方向输入存储器中，再按列的方向输出。
例如，输入码元序列是：a11 a12 a13 a14 a21 a22 a23 a24 a31 a32 a33 a34 a41 a42 a43 a44 a51 a52 a53 a54 a61 a62 a63 a64 ,则输出码元序列是：a11 a21 a31 a41 a51 a61 a12 a22 a32 a42 a52 a62 a13 a23 a33 a43 a53 a63 a14 a24 a34 a44 a54 a64。
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Turbo 码的编译码原理及仿真
内容摘要：Turbo 码是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，并通过在两个输入/输出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了 伪随机译码。目前Turbo 码的大部分研究致力于在获得次优性能的情况下减小译码复杂 度和时延，从而得到可实现的Turbo码系统。Turbo码具有极其广阔的应用前景，是信道 编码界的一个重大突破，被称为二十一世纪的纠错编码。
1.1 TURBO 码的研究背景及发展..........................................................................................2 1.2 本文的论文结构安排................................................................................................... 4 2 TURBO 码的编码原理............................................................................................................5 2.1 TURBO 码的编码器的组成..............................................................................................5 2.2 TURBO 码的删余矩阵.................................................................................................... 6 2.3 TURBO 码 的 交 织 器 .................................................................................................. 7 2.4 本 章 小 结 .................................................................................................................. 9 3 TURBO 码的译码原理............................................................................................................9 3.1 TURBO 码 的 译 码 结 构 ..............................................................................................9 3.2 TURBO 码的 LOG-MAP 算法............................................................................................11 3.3 SOVA 译码算法........................................................................................................... 13 3.4 各种译码算法的比较................................................................................................. 14 3.5 本章小结..................................................................................................................... 15 4 TURBO 码的性能仿真及设计..............................................................................................15 4.1 TURBO 码仿真系统的实现............................................................................................15 4.2 TURBO 码的仿真结果及分析........................................................................................19
本文介绍了Turbo 码的产生背景，研究意义，研究现状（编译码技术、Turbo码的 设计和分析、Turbo码在CDMA系统中的研究及应用、面向分组的Turbo码、Turbo码与其 它通信技术的结合），编码原理、译码原理及Turbo码的性能仿真及设计。
通过对Turbo编译码原理的介绍及性能仿真的波形、频谱图的结果，本文对系统进 行性能分析，并作了进一步的改进和调试。仿真结果证明了整个设计系统的正确性。由 频谱特性可以看出：Turbo码不仅能够有效地抵御加性高斯噪声，而且具有很强的抗衰 落和抗干扰特性。可以看出，Turbo码在现代通信中具有较大的优越性和重要作用。
This paper introduces the Turbo code generation background, research significance, research status ( compiled code technology, design of Turbo code and Turbo code analysis, in the CDMA system research and application, a packet-oriented Turbo code, Turbo code and other communications technologies ), encoding, decoding principle of principle and performance simulation of Turbo codes and design.
关键词： turbo 码 编码 译码 仿真
I
四川师范大学成都学院本科毕业设计
Turbo Code principle And Simulation
Abstract: The Turbo code is ingeniously two simple component code by pseudo
random interleaver parallel cascade constructs has random characteristic of long code, and through the two input / output ( SISO ) decoder between iteration realized pseudorandom decoding. At present, most of research devotedmal performance in the absence of reducing decoding complexity and delay, thus can realize Turbo code system. Turbo code has extremely broad application prospect, is the channel coding community a major breakthrough, known as the twenty-first Century error correction coding.
4.2.1 不同码率对 Turbo 码的性能影响.................................................................. 19 4.2.2 不同译码算法对 Turbo 码的性能影响......................................................... 19 4.2.3 迭代次数.......................................................................................................... 20 4.2.4 交织长度.......................................................................................................... 21 4.3 本章小结..................................................................................................................... 22 5 结束语.................................................................................................................................22 参考文献...................................................................................................................................24
Based on the Turbo compiler code principle introduction and performance simulation waveform, the result of spectrum, the system performance analysis, and made a further improvement and debugging. The simulation results prove that the design scheme is correct. The spectral character can see: Turbo code can not only effectively against the Gauss noise, but also has strong resistance to fading and interference properties. As can be seen, the Turbo code in modern communication has more advantages and important role.