Turbo码的及仿真
基于Matlab的Turbo码仿真研究
西华大学毕业设计说明书
1 绪论
随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，每时每刻都在不断涌现出新的通信和信息 业务，同时各个用户对通信质量和数据传输速率的要求也不尽相同。由于传输信道本身 特有的噪声和衰落的原因，信号到达接收端时难免的会受到干扰而使信号失真。现在一 般采用差错控制码来检查并纠正由信道失真引起的信息传输错误。 由于差错控制码主要 用于实现信道纠错， 所以又称为纠错码。 编译码技术的日益成熟使其应用领域不断扩大， 比如在众多信息交换和存储设备中的广泛应用。 现代信息和编码理论的奠基人 C.E.Shannon 在 1948 年提出了著名的信道编码定理， 在定理中 Shannon 给出了在数字通信系统中实现可靠通信以及在特定信道上实现可靠通 信的信息传输速率上限的方法。Leabharlann 西华大学毕业设计说明书目 录
1 绪论 .................................................................... 1 1.1 数字通信系统的结构 ............................................... 1 1.2 Turbo 码的研究现状 ................................................ 2 1.3 Turbo 码系统仿真模型设计 .......................................... 3 2 Turbo 码的编码 .......................................................... 5 2.1 Turbo 码编码结构 .................................................. 5 2.2 本章小结 ......................................................... 8 3 译码 ................................................................... 9 3.1 Turbo 码的译码结构 ................................................ 9 3.2 基于后验概率的译码算法(MAP 算法) .................................. 9 3.3 MAP 算法的简化算法 ............................................... 13 3.4 迭代译码 ........................................................ 14 3.4.1 算法推导 .................................................. 15 3.4.2 不同迭代次数仿真 .......................................... 16 3.5 本章小结 ........................................................ 18 4 交织器的设计 .......................................................... 19 4.1 交织器的概述 .................................................... 19 4.2 交织器的设计 .................................................... 19 4.2.1 交织器的分析及设计 ........................................ 19 4.2.2 设计过程 .................................................. 20 4.2.3 S-随机交织后输出 .......................................... 22 4.3 本章小结 ........................................................ 23 5 程序设计 .............................................................. 24 5.1 软件介绍 ........................................................ 24 5.2 Turbo 码程序设计流程图： ......................................... 25 5.3 程序仿真及结果分析 .............................................. 27 6 总结与体会 ............................................................ 30 7 致谢 .................................................................. 31 8 参考文献 .............................................................. 32 9 附录：仿真程序 ........................................................ 33
Turbo码的性能分析与仿真
Ｔｕｒ ｂＯ码 编 码 器 是 由 两 个 递 归 系 统 卷 积 码 （ ＲＳＣ） 码器 、一 个交织 器 、一个 删余 单元 及复 用 编
输 入软 输 出 （ Ｉ Ｏ）译 码器 串行级 联组 成 ，交 织器 ＳＳ 与编码 器 中所使 用的 交织器 相 同 。
值 。 由于 当 时主 要是 运 用数 值模 拟 结果 ，缺 乏 相应
单 元组 成 。递 归 系统 卷 积编 码器 是 指带 有 反馈 的 系 统 卷积编 码 器 ，其码 率 可设 为 Ｒ＝ｋ／ｎ ；交织 器 用
来 改变 信息 序 列 的￣ ＃ Ｉ 序 ，获 得 与原 始 信 息序 列 ＩＵｉ Ｐ ＠ 内容相 同、但排 列 不 同的 信息 序 列 。在发 送端 ，其 编 码 的随机 性 是通过 编 码器 中的 交织器 以及并 行 级 联 方式 来 实现 的 ，其 中交 织器设 计 的 好坏 和 成 员编
码 器 的选择 是决定 码字性 能关 键 因素之 一 。
理 论分 析 。 以后的发 展证 明 ，Ｔｕ ｂ ｒ ｏ码 的确提 供 了
构 造好 码 的一 条新思 路 ，自提 出 Ｔ ｒ ｏ码 以来 ，通 ｕｂ
信 各领 域将 其作 为研 究 的热点 ，并 被逐 渐应 用 。
２ Ｔ ｒｏ码编译码结构 ｕｂ
１ 码 ，并 产 生 关 于 ｄ 译 ｒ 改进 的 外信 息 Ａ （） 由于 译 。 。 喀
ｌ（ ： ｍｘ１ｚ，使加法运算变成求最大值运算 ，如 ｏｅ ） ａＡｌ） ｇ“ ： （
此进一步简化 了算法 ，但付出的代价是性能的下降。
（ Ｏ ４ ）Ｓ ＶＡ 算法 ：对标 准 Ｖｉ ｒ ｉ ｔ ｂ 算法 进行 了修 ｅ
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。
WCDMA中Turbo码质数交织器的研究与仿真
WCDMA中Turbo码质数交织器的研究与仿真张鹏;张代远【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2012(000)011【摘要】Turbo码是一种前向信道纠错码。
它比卷积码有更高的译码增益,译码性能几乎接近Shannon理论极限,从而在信道的传输中具有更高的可靠性,适用于传输速率较高的业务。
它优越的性能引起了人们广泛的关注。
但由于Turbo码译码算法相对复杂,造成的译码时延比较大,Turbo码往往不适用于对实时性要求高的业务。
WCDMA系统中使用Turbo码传输32 kbps及以上的业务。
文中介绍了WCDMA中所采用的Turbo码编码结构中的质数交织器,利用MATLAB仿真,分析交织长度对Turbo码性能的影响,并通过与其他类型交织器性能上的比较,验证了质数交织器在WCDMA系统中的性能优势。
【总页数】4页(P93-96)【作者】张鹏;张代远【作者单位】南京邮电大学计算机学院,江苏南京 210003; 江苏省无线传感网高技术研究重点实验室,江苏南京 210003;南京邮电大学计算机学院,江苏南京210003; 江苏省无线传感网高技术研究重点实验室,江苏南京 210003; 南京邮电大学计算机技术研究所,江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】TP301.6【相关文献】1.直升机卫星通信系统中Turbo码外交织器设计与仿真 [J], 肖创创;郭荣海;李际平;吴团锋;黄尧;李洪胜2.WCDMA与cdma2000的Turbo码交织器性能比较 [J], 沈玮;刘陈3.WCDMA与cdma2000的Turbo码交织器性能比较 [J], 沈玮;刘陈;4.WCDMA中Turbo码算法及质数交织器的研究 [J], 吴江;赵春明5.Turbo码中交织器的设计与仿真 [J], 万敏;张强;税正伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
turbo的仿真
Turbo码仿真报告系（部）名称通信工程学院姓名XXXX学号XXXX课程名称通信系统的计算机模拟Turbo 码1: turbo 码的编码介绍 1.1：框图一个常见的Turbo 码编码器如图所示。
两个分量编码器之间通过交织器相连，分量编码器对相同的输入信息进行编码，交织器保证两个分量编码器输出信息尽量不相关。
通常输出的信息比特序列只需要从任何一个分量编码器中选取即可，但考虑到实现问题，选取不经过交织的那一路比特序列要方便得多。
另外，为了能够提高编码速率，两个分量编码器输出的校验比特序列经删余和复用后输出，信息比特序列一般不进行删余处理。
1.2：分量编码器介绍上图给出编码约束度K=3，生成多项式12(,)(7,5)g g 的RSC 编码框图。
若k 时刻的输入比特位k u ，则输出的字码k x 是一个二进制比特对(,)s p k k x x ，其中，sk k x u =称为信息比特，p k x 称为校验比特。
记位移寄存器的输入k a ，则：111k k k u k i a u g a --==+∑ 1210k p ki k i x g a --==∑对K=3的RSC 码，他的状态转移和时间的关系可以形象用网格图表示，对于K=3的情况一共有4个状态，而且没一个状态有两个转移状态，分别对应+1或-1的情况，分支上的数据分别表示K 时刻RSC 编码器的输入和输出，若k-1时刻RSC 编码器处于0状态，并输入0时，则k 时刻编码器仍处于0状态，并输出00，当输入1时，则k 时刻编码器转到2状态，并输出11.1.3：交织器介绍交织器是Turbo 码编码器主要的组成部分，也是Turbo 码的重要特征之一。
线性码的纠错译码性能实质上是由码字的重量分布决定的，Turbo 码也是线性码，所以其性能也是由码字重量分布决定。
在传统的信道编码中，所使用的交织器一直是分组交织器或卷积交织器，其目的主要是抗信道突发错误，即将信道或级联码内码译码器产生的突发错误随机化，把由于受到噪声干扰而导致具有相关性的数据恢复成相互独立的交织器是一个映射函数优点：1:作用:将输入信息序列中的比特位置进行重置，以减小分量码输出校验序列的相关性和提高码重。
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。
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编译码技术的软件仿真
Turbo编译码技术的软件仿真
Turbo码是一类新的纠错码,具有并行级联的编码结构,使用了软输入软输
出迭代译码策略,在计算机仿真中获得了近Shannon限的优异性能,被认为是信
道编码发展过程中的一个里程碑。
由于Turbo码是在计算机仿真中发现的,所以长时间缺乏理论基础。
并且Turbo码使用了复杂的编码和译码技术,对Turbo码的研究非常困难。
理论研究和计算机仿真是研究Turbo码的两个重要手段。
计算机仿真不仅可以验证Turbo码理论的合理性,还可以对Turbo码设计产生实际的指导作用。
本文首先介绍了Turbo码产生的背景、仿真研究的意义及研
究现状。
其次,介绍了Turbo码编译码结构和基本原理,比较了常用的Turbo译码算法。
最后,使用软件构造了一个Turbo编译码仿真系统,对不同参数对Turbo码性能的影响进行了分析,得到了一些结论,并对实际使用中Turbo码的设计提出了一些
建议。
Turbo码和TCM码的仿真及性能分析
（2）交织器（interleaver） Turbo 码中交织器的主要作用是减少校验比特间的相关性，进而在 迭代译码过程中降低误比特。其基本原则是:交织器应该使输入序列尽能 地随机化，避免编码生成码字的信息序列交织后仍旧生成低重码字, 导 致 Turbo 码的自由距离减少。 交织器一般有这样几种：分块交织、伪随机交织以及两者结合的交 织方式。 分块交织分为两种：Ⅰ型，采用行顺序写入、列顺序读出方式；Ⅱ 型，采用行顺序写入，列倒序读出方式，即从最后一列向第一列读出， 而每一列则是从最后一行向第一行的顺序来读出。 伪随机交织器是一种映射关系。其工作过程是：对于长为 n 的信息 序列，首先标记每个比特的位臵，然后生成 n 个[0,1]之间的随机数，按 产生的顺序排列成 X 序列， 每个随机数都对应于信息序列中的信息比特。 然后把 X 中元素按一定的规则重新排列得到新的序列 Y， 并按 Y 中元素的 顺序读出相应的信息比特，这样就完成了交织。比如伪随机序列[0.7621 0.4565 0.0185 0.8214 0.4447],它对应信息序列 X 为[ d1 d 2 d 3 d 4
复 分量编码器 C1 交织器 分量编码器 C2 删 余 矩 阵 接
图 2-1 Turbo 码编码器基本原理
编码器是由两个分量编码器、交织器、删余矩阵和复接器组成。交 织器对输入的信息序列进行随机交织后通过分量编码器与另外一路直接 通过分量编码器的输出共同输入删余矩阵，两个编码器输出通过删余矩 阵与信息序列复接，输出 Turbo 码。在编码时，为使编码器终止状态臵 于全零，需要在信息序列之后加 m 个比特尾信息（tail bits） ，m 由分量 编码器的生成矩阵决定，而要使两个编码器同步归零，必须设计合适的 交织器。 2.3 编码器各部分介绍 （1）分量编码器（component encoder） 分量编码器（component encoder）也叫子编码器。一般 Turbo 码编 码器包含两个(或多个),其结构可以不同,但一般取相同结构，以简化译 码，分量编码器可以采用卷积码或分组码的编码方式。
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课程设计内容负责人肖雨桐Turbo编码译码过程、信道设计、各模块整合卷积、交织杨佳能不同调制信号的设计熊风在进行本次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。
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。
OFDM系统下Turbo码性能分析与仿真
信 息科 学 ｆ ｉ ｆ
ＯＦ Ｍ 系统下 Ｔ ｒ ｏ码性 能分析 与仿真 Ｄ ｕｂ
李 季 王 列豹 沈 加 民
（ 南京 邮 电 大 学 ， 苏 南京 ２０ ０ ） 江 １００
摘 要ｉ 本文首先 引入正 交频分复用（ Ｆ Ｍ） Ｏ Ｄ 技术的概念 ， 在此基础上构建一个简单的应 用正交频分复用（ Ｆ Ｍ） ＯＤ ￣ 解码方式上分别采用经典的卷积码与 Ｔ ｒｏ ｕｂ 码进行比较从而得 出性 能分析与结论 。 关键 词 ：ｕｂ 码 ； Ｆ Ｍ ； 能仿 真 Ｔ ｒｏ Ｏ Ｄ 性
优势。
本文首先给出系统模 型及相关理论分析 ， 糍 蟒丑 卫譬 争 富 Ｊ 接下来介绍本章所应用的 Ｔ ｒｏ 以及仿真信 ｕｂ 码 ＥｓＮｔｄ ／ Ｔ ￣） ／ 图 ３在 独 立瑞 利 衰落 信 道模 型 中达 到 １ ％ 道模型。 最后 ， 给出仿真结果并得出结沦。 事实 误 帧 率（ Ｅ 的 信 噪 比 （Ｎ 图 Ｆ Ｒ） Ｓ Ｒ） 上，仿真结果显示 出采用 Ｔ ｒｏ ｕｂ 码相 比卷积码 能够 提 供 ０５ ４ Ｂ的链 路 增 益 ，尽管 仿 真 结 果 ． ｄ — 同样 显 示 出这 ～ 增 益并 不 能 直 接 转化 为 系 统 总 通常此条件 下我们都 认为信道特性在一个码元 增 益 ，但 仍 能 在 系 统总 体 性 能上 带 来 大 幅 度 的 问 隔 内不 会 发 生剧 烈 变 化 。瑞 利 信 道 的特 性 决 Ｅ ｆ （Ｂ ｓ￣ｄ） ｅ Ｏ 提 升。 定 ｒ每 个 子 载 波 经 衰 落 后 独 立 ，等 同 于 每 个 Ｔ ｒｏ Ｏ Ｄ 系 统 模 型 ｕｂ — Ｆ Ｍ Ｏ Ｄ 码 元 经 过 平坦 衰 落 的 效 果 ，进 而 等 同 于 图 ４在频率选择性 莱斯衰落信道模 型中达到 ＦＭ ｌ ％误 帧 率（ Ｅ 的信 噪 ｖ（ Ｎ 图 Ｆ Ｒ） ￣ Ｓ Ｒ） ， 适 当 的 仿 真 参 数 再 加 上 如 图 １中 所 示 的 对 每个 子载波 在许多 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ码元 内进行 了一 Ｏ ＤＭ系统模型 ， Ｆ 就构成 了我们用以比较 Ｔ ｒｏ 系列交织的结果 。这一特性使我们不必考虑信 此外 ，在频率选择性衰落信道下 Ｔ ｒｏ ｕｂ ｕ 码与卷 ｂ 道交织器的最优化设计， 减少 了模型复杂度。 本 积码性 能的差距 与静态信道 下二者的差距几乎 码与卷积码性能的仿真平台。 如图 ｌ 所示 ， 二进制信道编码器首先将输 文 同样考虑用修正过的莱斯模型来近似地模拟 相同 ， 那是因为在本章的系统中 ， 首先 ， 通过循 入的信息进行 Ｔ ｒｏ编码或卷积编码 ，然后对 ｕｂ 个４ Ｇ移动通信系统的信道。在修正中包括 环前缀可以消除多径效应，进而码 间干扰的影 编码输出进行删余 ，以便输出码块 大小适合于 了视距 内 子 视 距 外 冈 子 ，以及 多 干 扰 所 响可以被消除。 其次， 通过合理 的信道编码和交 ＿ 】 。 织可 以使经频 率选择性衰落后接收到的对数似 信道交织和调制 。这里的信道交织于段是一个 造 成 的频 率 选 样忡 衰 落 闪 子 ｌ 分组交织器，其用于抵消频率选择性衰落 的影 仿真 及 分 析 然比（ Ｌ 值处在一个适合 的范围 ， Ｌ Ｒ） 因此有助 响。 最后 ， 在仿真 中我们假定接收端在译码时拥 ，木文的系统下分别对静态加性高斯 白噪 于译 码 器 的判 决 ， 以 ， 频 率 选择 性 衰 落 这个 ＾ ＝ 所 在 有完美的信道估计 。 为了简化系统， 本文 没定每 声 （ ＡＷＧＮ） 道 、 立 瑞 利 衰 落 信 道 、 信 独 以及 独 立 相对 良性的信道中无论是 Ｔ ｒｏ码还是卷积码 ｕｂ 个子载波采用同样 的调制方案， 分别为 ： 四相相 频率选择性衰落莱斯信道 的仿真结果分别如 图 都没有明显 的优缺点 ，自然与静态信道中的结 移 键控 （ Ｐ Ｋ） １ 正 交 调 幅 （６ Ｍ）６ Ｑ Ｓ 、６相 １ＱＡ 、４相 ３ 图 ４以及 图 ５所示 ， 绘 ＿要达 到 １ 帧 率 果一致 。而在独立瑞利信道下的仿真结果就有 、 捕 ｒ ％误 正 交 调 幅 （４ ＡＭ） 在 编码 方 式 卜， 用 码 率 （Ｅ 所要求 的信 噪比（Ｎ ， ６Ｑ 。 采 Ｆ Ｒ） Ｓ Ｒ） 曲线。根据 趣得多 ， 以看到 Ｔ ｒ 码的性能在瑞利信道 可 ｕｂ ｏ 为 １３ ｌ ，、／ ３４的 ３ ｕｂ 码 与 ２ ６态卷积 图 ３ 图 ４以及 图 ５ 首先 可 以一 目 了然地 得 出 模型下依然和在频率选择性信道下一样高效 ， ２与 ／ Ｇ Ｔ ｒｏ ５ 、 ， 码 进 行 比较 。 个 明 的 结 论 ， 就 是 ：ｕｔ 那 Ｔ ｆＯ码 的 性 能 在 静 而卷积码在瑞利信道下性能就有了大幅度的下 ， 为 了 获得 相 对 来 说 均 等 的 译 码 复 杂 度 ， 本 态 频率选择性衰落信道 中以 １３ Ｂ，往独立 降 。这 一 现 象 表 现 为 Ｔ ｒｏ 存 译 码 时 可 以 良 —ｄ ｕｂ 码 章 中 Ｔ ｒｏ 采 用 一 对 ８态 的 ｌｇ Ｍ Ｐ 译码 器 瑞利信道 Ｌ 则以近 ４ Ｂ的差距 一致地 领先卷 好地应对接收到 的信号剧烈变化，而卷积码则 ｕｂ 码 ｏ－ Ａ ｝ １ ｄ 并进行 ８次递归来进行译码 ，再与 ２ ６态的卷 积码 行 且 ，在 静 态 信 道 上 的 仿 真 还 说 明 了 不能 ５ 可以说， 在信道条件由频率选择性信道过 积 码进 行 比较 。 Ｔ ｒｏ 在 理想 情 况下 编 码效 率 近 香 农 限 的 能 度到更加恶劣的独立瑞利信道时，卷积码无法 ｕｂ 码 仿真信道模 型 力，这是其它任何卷积码所无法企及 的。由图 应对这一困难而在输 出性能上崩盘了 ， Ｔ ｒｏ 而 ｕｂ 本文 一共建立 了三种信道模 型来 评价 系 ３、 ４以及 图 ５还可 以看出 ， 图 同等情况下 ， 存假 码则正相反 ， 展示 了其 良好的优越性。 还有几个 统性能 ，分 别为 ：一 个静态加 性 高斯 门噪声 定莱 斯凶子 Ｋ ４的频率选抒一： ＝ 附衰落信道下 达 结论同样可以由本文的仿真结果所得出 ，最明 （ ＷＧ 信 道 ； 个 独 立 的 瑞 利 衰 落 信道 与一 到 １ Ａ Ｎ） 一 ％误帧率 （ Ｅ 的信噪 比（ＮＲ） Ｆ Ｒ） Ｓ 要高 于静 显的一条就是正如我们所预计 ：使用 Ｔ ｒｏ码 ｕｂ ％误帧率（ Ｅ 的信噪 比， Ｆ Ｒ） 而独 时，以误帧率为工 表的系统性能随着单位帧的 个经修正的慢衰落莱斯信道ｌ ｌ Ｉ 。其中， 静态加性 态信道下达到 １ 弋 高斯 白噪声（ ＷＧ 信道用来模拟那些假定信 立瑞利衰落信 道下 达到 １ 帧率（ Ｅ 的信 尺 寸增 加 而提 升 卷 积码 则 不 具有 这 种 特 性 。 Ａ Ｎ） ％误 Ｆ Ｒ） 而 道 状 态 为 瞬发 的 情 况 下系 统 的 性 能表 现 ，闪 为 噪比（ Ｎ 叉要 高于频 率选择性 衰落信道的 。 所 以 ， Ｓ Ｒ） 随着单位码元 的尺寸 （ 下转 ２１ ０页 ）
Turbo码迭代译码方法的改进及性能仿真分析的开题报告
Turbo码迭代译码方法的改进及性能仿真分析的开题报告一、选题背景与意义随着通信技术的快速发展，可靠的数据传输成为了现代通信的基础，而编码技术在数据传输过程中起到了非常重要的作用。
通信中最常见的编码方式是纠错编码，其中最具代表性的是卷积码和Turbo码。
Turbo码是一种误码率性能非常卓越的编码方式，是1993年由Berrou等人提出的，经过多年的发展，已成为现代通信中的重要编码方式。
Turbo码利用迭代译码的方法，通过多次反复迭代来逐步改进码字的译码性能，因此Turbo码的解调精度比传统卷积码高出很多。
Turbo码的迭代译码方法有很大的改进空间，可以通过一些方法来提高其译码性能，同时还可以通过性能仿真来评估这些方法的效果，并找出最佳的优化方案。
因此，本文将探讨Turbo码迭代译码方法的改进及性能仿真分析。
二、研究内容和思路本文将从以下几个方面对Turbo码迭代译码方法进行改进和优化：1. 码内交织（Interleaving）：采用不同的交织方式来优化Turbo码的译码性能。
2. 偏置因子（Bias Factor）：优化偏置因子的设置，提高译码准确度。
3. 迭代次数和停止准则：通过合理的迭代次数和停止准则来优化Turbo码的译码性能。
在以上基础上，通过性能仿真来评估所提出的改进方法的正确性和有效性，并找出最佳的优化方案。
三、预期成果本文预期达到以下几个方面的成果：1. 研究并提出Turbo码迭代译码方法的改进和优化方案。
2. 在Matlab等仿真工具中实现所提出的改进方案，进行性能仿真，并通过仿真结果来证明改进方案的有效性。
3. 分析不同参数对Turbo码译码性能的影响，并提出优化方案。
四、研究难点和挑战1. 码内交织和偏置因子的设置：选择合适的交织方式和优化偏置因子的设置对Turbo码的译码性能有着很大的影响，需要进行充分的实验和分析。
2. 迭代次数和停止准则的确定：为了得到最优的Turbo码译码性能，需要寻找最合适的迭代次数和停止准则，这需要进行大量的实验和分析。
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
基于Turbo码的高阶调制系统研究与仿真
基于Turbo码的高阶调制系统研究与仿真本文提出了一种Turbo码与高阶调制技术相结合的方案，分析了高阶软解调和Turbo译码原理，对设计方案进行了MATLAB仿真分析。
标签：Turbo 高阶软解调log-MAP一、引言Turbo信道编码技术是根据香农著名的有噪信道编码理论的三大基础条件来构造，具备优秀的纠错能力。
但在实际通信信道传输系统中，为了提高系统的频谱利用率，我们必须考虑要将Turbo码同高阶调制相结合，这些方案统被称为Turbo网格编码调制，记为T-TCM。
由于采用简单级联系统的T-TCM1编译码设计速率灵活，能适应多种传输速率的要求，并且其性能与联合设计的性能相差不大。
所以本文采用T-TCM1结构设计了一种Turbo码与高阶调制相结合的通信系统，并对系统性能进行了仿真研究。
二、系统结构设计与工作原理1.系统结构设计待传输原始比特信息，经过标准Turbo编码后，进行高阶调制的符号映射，然后进入高斯信道，接收端对接收到的符号进行软解调，软解调得到每一比特的软信息输入到Turbo译码器进行迭代译码，通过硬判决得到输出的比特信息值。
2.高阶调制与软解调原理以16QAM为例，星座图把二进制输入比特信息，按照格雷映射方式映射成符号信息。
符号y在信道中进过I，Q两路进行传输，经过AWGN信道后得到r=y+n。
其中，n为复数值高斯白噪声，n的实部与虚部相互独立。
因为标准Turbo译码器是一种SISO（软输入软输出）译码器，故为了保证Turbo译码性能，译码器的输入端须是信道的软判决信息。
对于高阶调制方式，进行解调的过程即为计算每一比特信息软信息的过程，然后将计算得到的软比特信息送入到Turbo译码器中进行译码，这是一种软解调方式，且软判决信息表示为对数似然比率（LLR）。
16QAM星座图中每一个符号都是由4个bit组成，可以表示成比特向量（b1，b2，b3，b4）。
为了计算每比特的软判决信息，不需要对每一个符号进行判决，而是逐一比特计算其似然对数比。
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码的性能分析与仿真
目录一、简述信道编码 (3)1.信道编码的原理 (3)2.信道编码的码型 (3)2.1分组码 (3)2.2 卷积码 (4)2.3 格型码 (4)2.4 Turbo 码 (4)二、Turbo码介绍 (5)1.Turbo的提出 (5)2. Turbo码编译码原理 (5)3. Turbo码仿真建模 (7)4．仿真结果分析 (9)三、总结 (12)四、参考文献 (12)一、简述信道编码1.信道编码的原理上了信息论与编码这门课我们知道，图像信号信源压缩编码的目的就是要去掉图像中的空间冗余和时间冗余，从而降低了总的数据率，提高了信息量的效率。
这样，容许保证一定图像质量的数字信号能以较少的数据量快速传输出去。
与此同时，经信源编码的去冗余而提高信源的信息熵（每个符号的平均信息量）后，数字信号的抗干扰能力明显下降了，这是不言而喻的，因为未压缩之前每个符号的信息量很低。
因此，压缩后的数字信号很容易受到传输通道中引入的噪声、多径反射和衰落等的影响而造成接收端发生程度不同的误码，有的甚至无法恢复出原始数据。
为解决这个问题，信道编码应运而生了。
所谓信道编码就是为提高信息传输可靠性而进行的编码（在信源编码的基础上以降低传输的信息量为代价来提高可靠性）。
信道编码可以检测、纠正由于传输造成的误码，所以这种编码也常称为差错控制编码。
信道编码是数字通信系统中的重要组成部分，其作用是完成检错纠错，码形变换的任务，从而提高传输信道的可靠性。
信道编码的原理简言之就是要使传输符号间具有某种特定的关系，通常将要传输的信息分组，根据某种规则，使每组信息映射（映射是数学上的一个术语，源于集合论，映射又称为变换，意思是两个集中的元素有某种对应关系。
）到一组信道符号，这组符号相互之间具有某种特定关系，即使其中某些符号在传输中会出错，也会发现这些错误，并进一步纠正它们。
显然，要实现信源具有检错和纠错能力，必需按一定的规则在信源编码的基础上再增加一些冗余码元（又称监督码），使这些冗余码元与被传信息码元之间建立一定的关系，发送端完成这个任务的过程称为纠错编码。
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【关键词】Turbo 码；交织器；迭代次数；译码算法
【中图分类号】TN914.31
【文献标识码】A
【文章编号】1002-0802(2012)03-0022-03
Study and Simulation of Turbo Code
WANG Ning， CHEN Ming-song， DU Xiao-ping
迭代次数、码率及译码算法等，通过 Matlab 进行软件仿真，对仿真结果进行了详细的分析。仿真的结果表
明，在信噪比相同的情况下，交织的长度越大，迭代的次数越多，译码的算法越优，Turbo 码性能就越好，
但是实现需要的硬件资源也越多，整个系统就会变得很复杂。因此，实际应用中应根据不同的系统需要，
再设置相应的参数。
2012 年第 03 期，第 45 卷 总第 243 期
通信技术 Communications Technology
Turbo 码的研究及仿真
Vol.45，No.03,2012 No.243,Totally
王 宁， 陈名松， 杜晓萍
（桂林电子科技大学科技大学，广西 桂林 541004）
【摘 要】介绍了 Turbo 码的编码译码原理，并研究了影响其性能的各个重要参数，如分量码、帧长、
22
校验序列后，通过删余器删除一些校验位，与未编 码的输入信息序列经过复接器复用，输出得到Turbo 码的编码输出序列。
输入数据 交织器
编码器 1 编码器 2
复
用
删
器
余
器
图1 Turbo码编码器原理
Turbo码选用RSC编码器的主要原因是循环编 码器能很好地降低误码率。交织器是影响Turbo码性 能的另一个关键因素。通常采用的交织器有分组交
（Guilin University Of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China）
【Abstract】The code/decode principle of Turbo code is given, various parameters having significant influence on the performance on Turbo code, such as component code, code length, iteration times, code rate and decoding algorithm, etc, are studied, and the simulation on Turbo code with Matlab is analyzed in detail. Simulation results indicate that, with the same SNR value, the longer the code length, the more the iteration times and the better the decoding algorithm, the better the Turbo code performance would be, but the system would be more complex and require more hardware resources. Therefore, the system parameters should be properly established according to the different requirements, thus to achieve the best performance.
织器和伪随机交织器。
2 Turbo码译码原理
香农定理指出，最优的译码算法是概率译码算 法，即最大后验概率算法(MAP)。MAP算法性能最 佳，但是复杂度也最高。为了降低复杂度，后来又
有了Log-MAP、MAX-Log-MAP及SOVA（软输入软
输出算法）等算法。
L2e (xk )
解交织
L2e (xk' )
y 1pk
L1e (xk )
译码器 I
交织
L1e (xk' )
y2pk
译码器Ⅱ
交织
y
s k
yks '
解交织
图 2 Turbo 码译码器原理
无论采用以上提到的哪种算法，Turbo 码译码器 的总体结构都是大致相同的，如图表 2 中所示。译 码器由 2 个独立的分量译码器窜行级联组成，如果 编码时 2 个编码器是相同的，这里的译码器就必须 相同。交织器也与编码器中的相同，它与解交织器 必须配套使用。每个分量译码器都有 3 路输入信息： ①信息码 yks 或经过交织的 yks ' ；②校验码 y1pk 或 y2pk ； ③外信息 L1e (xk ) 或 L2e (xk ) 。译码器 1 对编码器 1 进 行最佳译码，产生关于信息序列中每一比特的外信 息 L1e (xk ) ，将其交织后产生的 L2e (xk' ) 送给译码器 2。译码器 2 接收三路输入，对编码器 2 进行最佳译 码，译码的结果经过解交织作为外信息再送给译码 器 1，这样就形成了反复迭代。每一次迭代都会减 少一定的误码，经过一定的迭代次数后，2 个译码 器的外信息趋于稳定，就可以得到最佳译码信息[5]。
【Key words】Turbo code; interleaver; iteration times; decoding algorithm
0 引言
Turbo 码，又称并行级联卷积码，最早由法国不 列颠通信大学的教授 C.Berrou 等人在 1993 的国际通 信会议上提出。Turbo 是一种非常优秀的编码方案， 它几乎满足了无差错传输的三个基本条件，从而获 得了接近香农极限的性能[1]。它将卷积码并行级联， 用短码构造出长码，利用随机交织器实现了随机编 码，通过在两个软入软出(SISO)译码器之间进行多 次迭代实现了最大似然译码。它的性能远远超过了 其他的编码方式，对当今的编码理论和研究方法产 生了深远的影响[2]。
1 Turbo码编码原理
一般Turbo码编码器由两个循环系统卷积编码 器（RSC编码器）和交织器并行级联构成，原理如 图1所示[4]。编码器1、编码器2又称为分量码编码器， 通常2个分量编码器具有完全相同的结构。交织器实 际上是一个映射函数，其作用是将输入信息序列中 的比特位置进行重置，从而使两个分量编码器输出 的信息尽量不相关。编码器1、编码器2输出编码的
收稿日期：2011-11-17。 作者简介：王 宁（1985-），男，硕士研究生，主要研究方
向为 OFDM 通信系统；陈名松（1972-），男，教 授，硕士生导师，主要研究方向为水下通信系统 的研究；杜晓萍（1986-），硕士研究生，主要研 究方向为全光交换技术。
由于 Turbo 码性能受到多个参数的影响，且传 输时延较大[3]。在实际应用中，应该根据具体的系 统需求选择相应的参数，否则会浪费有限的系统资 源。因此，有必要对 Turbo 码的译码算法、迭代次 数等几种重要参数做深入研究，并基于 Matlab 对其 软件仿真，总结出设置参数的原则，为系统的实际 设计提供参考。