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  • turbo码

    2011-02-24 16:39:00
    turbo码间间断断打了一年的交道,至今还是云里雾里,老板很生气,我也很无奈。 最后期限将近,期待硬件代码能尽快出来。。。。

    跟turbo码间间断断打了一年的交道,至今还是云里雾里,老板很生气,我也很无奈。

    最后期限将近,期待硬件代码能尽快出来。。。。

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  • Turbo码

    2009-07-11 13:10:10
    无论是从信息论还是从编码理论来看,要想尽量提高编码的性能,就必须要加大编码中具有约束关系的序列长度。但是直接提高分组码编码长度...级联码方面的大量研究最终结出了Turbo码这样一个硕果。C.Berrou等人在1993年...

        无论是从信息论还是从编码理论来看,要想尽量提高编码的性能,就必须要加大编码中具有约束关系的序列长度。但是直接提高分组码编码长度或卷积码约束长度都使得系统的负责性急剧上升。在这种情况下,Forney提出了级联码的概念,即以多个短码来构造长码的方法,这样既可以减少译码的复杂性,同时又可以得到等效长码的性能。级联码方面的大量研究最终结出了Turbo码这样一个硕果。C.Berrou等人在1993年首次提出了Turbo码的概念。Turbo码将相对简单的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Turbo码用软输出迭代译码来逼近最大似然译码,就能得到接近香农极限的纠错性能。C.Berrou发表的仿真结果是,编译速率R=1/2、交织长度为64kbit时只需0.7dB便能得到10e-5的比特误码率,而对应R=1/2的香农极限是0.18dB,只差约0.5dB。Turbo码的性能有二个特点,一是随着迭代次数增加,误码率迅速下降,二是随着信躁比增加,误码率逐渐减少,当信躁比增加到一定程度,误码率下降变得缓慢,即所谓的地板效应。Turbo码的纠错能力优于卷积码,但解码复杂度高,适用于时延要求不高、误码率为10e-3~10e-6级别的业务,已应用在3G的高速数据业务中。

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  • Turbo码简介

    2018-08-19 17:32:17
    内容主要包括: 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 Turbo码译码器 软输入软输出译码器 迭代译码算法
  • 有关turbo码的 ,初学者可以看下,希望对你有帮助
  • Turbo码(Turbo Codes)作者:途次客==============================================================目录结构:1、分量码2、交织器3、归零处理4、删余处理5、LTE协议中的Turbo码编码器6、总结======================...

    Turbo码(Turbo Codes)

    作者:途次客

    ==============================================================

    目录结构:

    1、分量码

    2、交织器

    3、归零处理

    4、删余处理

    5、LTE协议中的Turbo码编码器

    6、总结

    ==============================================================

    Turbo码由Berrou,Glavieux和Thitimajshima在1993年提出,是一种并行级联卷积码。Turbo码将分量码和随机交织器巧妙结合起来,采用并行级联的结构,实现了随机编码的思想,采用软输入软输出的迭代译码方法,达到了接近香农限的性能。在Turbo码的发明之后,有学者重新发现60年代提出的LDPC码有更接近香农限的性能,这是后来的事,本文主要结合LTE系统介绍Turbo码。

    1、分量码

    在Turbo码中,分量码编码器是重要的组成部分,该部分产生系统信息和校验信息。在Turbo码最先提出时有分组码和卷积码两种类型,在后来研究中发现,卷积码性能更优。而卷积码的类型多样,如非递归卷积码(NRC)、非系统卷积码(NSC)、递归系统卷积码(RSC)。在实际的系统中,由于递归系统卷积码(RSC)有突出的优点而被广泛采用。

    RSC码在具有良好的译码性能,且存在较高的交织增益,译码性能也会随着交织长度增加而提高。影响译码性能的因素很多,如卷积码的约束长度、生成多项式以及生成多项式的顺序等,所以,在实际中具有种类不同的分量码构造的Turbo码,这需要根据不同的场景,根据用户的需求,经过仿真和验证才能得出。

    2、交织器

    交织器也是Turbo码的重要组成部分。通信系统的交织器是为了对抗信道的突发错误而设计的。Turbo码的交织器更主要的功能是使码重分布合理,降低数据序列的相关性,增大输出码字的最小汉明距,实现随机编码。

    交织器即将原始数据顺序按照给定的规则重新排序输出。解交织即是交织的逆过程。交织器的选择对Turbo码的性能具有重大影响。根据香农理论,码长越长,编码增益越大。所以交织器的长度越长,Turbo码的码长越长,性能越好。另外,交织器的交织规则也是影响因素。最简单的交织器即行列交织器,数据按行写入,按列读出。

    在选用交织器时需要根据交织器长度、交织规则、系统复杂度等因素综合考虑。

    3、归零处理

    在数据序列编码完成后,归零处理使分量编码器RSC中的移位寄存器恢复成编码前的零状态,从而使编译码变得简单易于控制。

    Turbo码的归零处理如下:

    (1)输入所有的编码序列,完成编码

    (2)分量码开关切换至虚线处,各个寄存器中的遗留状态值和反馈结构生成某些编码序列的尾部比特,这些尾比特与自身异或,使新进入寄存器的值为0。尾比特添加至编码序列系统部位,RSC计算出的比特添加到校验序列后。

    (3)该过程直到所有移位寄存器中值全部为0。如寄存器有K个,则经过K次后寄存器将全为0。

    4、删余处理

    现代通信系统中,为了实现高速数据传输,系统对频带利用率要求较高,一般Turbo码的码率只有1/3,所以,频带利用率不高,为了解决这一问题,在编码器中加入了删余处理。

    删余处理的具体操作即在编码完成后,将分量码输出的两路校验信息输入删余器,按照一定的规则删除一部分校验信息,减小信息的冗余度,从而提高编码效率。删余处理根据各系统自定。

    5、LTE协议中的Turbo码编码器

    以LTE协议中的Turbo码编码器为例,介绍Turbo码的几个重要部件。该Turbo码的编码器实现框图如下图所示。

    0818b9ca8b590ca3270a3433284dd417.png

    图1. LTE中Turbo码编码器实现框图

    图中参数如下:

    ck:输入待编码数据序列

    ck’:ck经过内交织器处理后的数据序列

    xk:经过分量编码器1后的系统信息序列

    zk:经过分量编码器1后的校验信息序列

    zk’:经过分量编码器2后的校验信息序列

    该编码器,码率为1/3,输出dk如下:

    0818b9ca8b590ca3270a3433284dd417.png

    分量码1和分量码2均为循环递归卷积码(RSC)。其生成多项式为

    G(D) = [1, g1(D)/g0(D)]

    其中g0(D) = 1+ D^2 + D^3,g1(D) = 1 + D + D^3。

    LTE中的交织器为二次置换多项式交织器(Quadratic Permutation Polynomial, QPP),长度为K的QPP交织器定义为

    0818b9ca8b590ca3270a3433284dd417.png

    其中,i为交织前序列的地址;f1为一次系数,在LTE中为奇数;f2为二次系数,在LTE中为偶数;K为交织器长度。

    LTE支持188种不同的K值,最小的40,最大的6144。这些块的f1和f2值参考文件Evolved Universal Terrestrial Radio Acess (E-UTRA); Multiplexing andchannel coding (release 9)" 2009-12.或者matlab函数getf1f2,[f1, f2] = getf1f2(K),可根据交织长度K得到f1和f2。

    6、总结

    本文主要简介了Turbo码的基本原理以及各个编码部件,以LTE协议中的Turbo码为例,介绍了其编码框图,分量码和交织器。

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  • Turbo码讲解

    2018-05-10 00:36:16
    这是一个Turbo的基本介绍文档,里面主要介绍了Turbo码的基本概念
  • 1.Turbo码:信道编码的初期:分组码实现编码,缺点有二:只有当码字全部接收才可以开始译码,需要精确的帧同步时延大,增益损失多解决方案:卷积码:充分利用前一时刻和后一时刻的码组,延时小,缺点:计算复杂度高...

    1.Turbo码:

    信道编码的初期:分组码实现编码,缺点有二:只有当码字全部接收才可以开始译码,需要精确的帧同步时延大,增益损失多

    解决方案:卷积码:充分利用前一时刻和后一时刻的码组,延时小,缺点:计算复杂度高

    Turbo码,依靠迭代译码解决计算复杂性问题,通过在编译码器中交织器和解交织器的使用,有效实现随机性编译码的思想,通过短码的有效结合实现长码,达到了接近Shannon理论极限的性能(在两个分量译码器之间迭代译码)

    缺点:时延问题。

    百科结论:Turbo码采用 反馈 卷积码 是为了获得更大的交织增益;Turbo码的性能主要取决于它的有效自由距离;Turbo码在低信噪比下具有近Shannon界纠错能力的原因;自由距离较低引起Turbo码在中信噪比下出现纠错平台现象等等。

    在信噪比较低的高噪声环境下性能优越(信道条件差的 移动通信系统 中有很大的应用潜力),而且具有很强的抗衰落、抗干扰能力

    Turbo码引起超乎寻常的优异译码性能,可以纠正高速率数据传输时发生的误码。在直扩(CDMA) 系统中采用Turbo 码技术可以进一步提高系统的容量。

    在短帧情况下的仿真结果表明短交织Turbo码在AWGN信道和Rayleigh衰落下仍然具有接近信道容量的纠错能力

    提出背景:在加性白高斯噪声的环境下, 采用编码效率R=1/2、 交织长度 为 65536的Turbo码,经过18次 迭代译码 后,在 Eb/N0=0.7dB时, 其误码率到达10-5,与香农极限只相差0.5dB。

    2.Turbo码理解:

    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。

    交织:在实际应用中,比特差错经常成串发生,这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特,而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才最有效(如RS只能纠正8个字节的错误)。

    为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误,可以运用交织技术来分散这些误差,使长串的比特差错变成短串差错,从而可以用前向码对其纠错。

    伪随机特性:频谱会因数据出现连“1”和连“0”而包含大的低频成分,不适应信道的传输特性,也不利于从中提取出时钟信息。解决办法之一是采用扰码技术,使信号受到随机化处理,变为伪随机序列

    扰码不但能改善位定时的恢复质量,还可以使信号频谱平滑,使帧同步和自适应同步和自适应时域均衡等系统的性能得到改善。

    3.Turbo码的编码结构:

    三种:并行级联卷积码PCCC,串行级联卷积码S CCC,混合级联卷积码结构HCCC。

    3.1并行级联卷积码结构:

    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。

    03daf8d5bcd006e39e864837526a6797.png

    分量编码器:分量码的最佳选择是递归系统卷积码:

    Turbo码编码器一般包括两个结构相同的递归系统卷积编码器和一个随机交织器。长度为 N 的信息序列 u 一方面直接进入第1个分量编码器RSC1,另一方面经过随机交织器处理后送入第2个分量编码器RSC2。随机交织器的处理是输入序号至输出序号的一映射,它的输出为长度相同,但比特位置经随机排列的交织序列。两个分量编码器RSC1和RSC2分别产生两个不同的校验比特序列 xx 。为了提高Turbo码的码率,除可以选用高码率的分量码外,还可以采用打孔(Puncturing)技术从这两个校验序列中删除一些校验位,然后再与信息序列 x 复用在一起输出。

    递归系统卷积码:BER性能在高信噪比好,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非系统卷积码NSC要好,

    递归系统卷积码(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:

    0323d73b00b2f57648272d1c89917257.png

    RSC 编码器一般有2-5 级 移位寄存器 ,

    Turbo 码在高信噪比下的性能主要由它的自由距离所决定。因为Turbo码的自由距离主要由重量为2的输入信息序列所产生的码字间的最小距离所决定,用 本原多项式 作为 反馈 连接多项式的分量编码器所产生的码字的最小重量为最大,因此当Turbo码交织器的大小给定后,如果分量码的反馈连接多项式采用本原多项式,则Turbo码的自由距离会增加,从而Turbo码在 高斯 信噪比情况下的“错误平层(errorfloor)”会降低。错误平层效应指的是在中高信噪比情况下,误码 曲线 变平。

    3.2交织器的设计

    作用:可以使得Turbo码的距离谱细化,即 码重 分布更为集中。

    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。

    交织:交织是对信息序列加以重新排列的一个过程。如果定义一个集合A , A={1,2,…,N}。则交织器可以定义为一个一一对应的映射函数π(A-->A):J=π(i),(i,j属于A) 这里的i ,j 分别是未交织序列C 和交织序列C' 中的元素标号。映射函数可以表示为πN = (π⑴,π⑵,π⑶,…,π(N))。

    有三原则:

    最大程度的 置乱 原来的数据排列顺序,避免置换前相距较近的数据在置换后仍然相距较近,特别是要避免相邻的数据在置换后仍然相邻

    尽量提高最小 码重 码字的重量和减小低码重码字的数量;尽可能避免与同一信息位直接相关的两个分量编码器中的 校验位 均被删除

    对于不归零的编码器,交织器设计时要避兔出现"尾效应" 图案。

    交织器和分量码的结合可以确保Turbo码编码输出码字都具有较高的 汉明重量 。在Turbo编码器中交织器的作用是将信息序列中的比特顺序重置。当信息序列经过第一个分量编码器后输出的码字重量较低时,交织器可以使交织后的信息序列经过第二个分量编码器编码后以很大的概率输出较高重码字,从而提高码字的汉明重量:同时好的交织器还可以奇效地降低校验序列间的相关性

    内置交织器:

    Turbo码内置的交织器是在第2个分量编码器RSC2编码处理之前将信息序列的 N 个比特的位置进行随机排列,它起着关键的作用,很大程度上影响着Turbo码的性能。通过随机交织,使得编码由简单的短码得到了近似长码。当交织器充分大时,Turbo码就具有近似于随机长码的特性。

    4.迭代译码

    Turbo码译码器采用迭代译码方法,其中使用两个分量译码器,并在第一分量译码器与第二分量译码器之间传递软译码信息,如图3-35所示。无冲突交织器支持并行译码的主要原理是:在进行迭代译码时,第一分量译码器将信息序列进行分段,每个分段使用单独的一个专用的译码处理单元独立地进行译码,各分段译码过程可以并行进行,提高译码速度。但是第二分量译码器也需要采用相同的、并行的分段译码方法,这就要求第二分量译码器的每个独立专用的译码处理单元同一时刻访问不同的分段,这样才能避免信息序列分段地访问冲突,从而实现第二分量译码器的并行分段译码,提高整个迭代译码的速度。

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    图3-36所示为无冲突交织器的示意图,4个窗口(Windows)A、B、C、D分别代表独立的分段译码,它们需要通过交织器获取各自的原始数据,此时4个窗口A、B、C、D在读取原始数据时,不会出现在同一时刻访问同一分段,不会发生资源访问冲突的问题,这样保证了4个窗口A、B、C、D可以并行地分段译码。

    04623ec6e345418ec4ea5e7606e55501.png

    5.译码原理

    Turbo码的译码算法采用了最大后验概率算法: 译码 时首先对接收信息进行处理,两个成员 译码器 之间外部信息的传递就形成了一个循环 迭代 的结构。由于外部信息的作用,一定信噪比下的误 比特率 将随着循环次数的增加而降低。但同时外部信息与接受序列间的相关性也随着 译码 次数的增加而逐渐增加,外部信息所提供的纠错能力也随之减弱,在一定的循环次数之后,译码性能将不再提高。

    在译码的结构上又做了改进,再次引入 反馈 的概念,取得了性能和复杂度之间的折衷。

    译码算法:MAP-Log-MAP算法、Max-Log-MAP以及软输入软输出(SOVA)算法。

    ab7fc3cba58fed9d542057914a646679.png

    特点:串行级联、 迭代译码 、在 迭代 译码 过程中交换的是外部信息

    5.1译码算法

    软输入软输出的译码算法。软输出译码器的输出不仅应包含硬判决值

    标准MAP算法

    是对bahl软输出算法做一定修正后,通过除以先验分布来消除正 反馈 的算法。对于约束长度为M 1的 卷积码 ,其运算量为每比特6x3^M次乘法和5x2^M次加法。由于乘法运算量大,限制了

    译码的规模和速度

    Log-MAP算法

    实际上就是对标准MAP算法中的似然全部用对数似然度来表示,这样,乘法运算变成了加法运算。总的运算量成为6x2^M次加法,5x2^M次求最大运算和5x2^M次查表。

    Max-Log-MAP算法

    是在上述对数域的算法中,将似然值加法表示式中的对数分量忽略,似然加法完全变成求最大值运算,这样除了省去大部分的加法运算外,最大的好处是省去了对信噪比的估计,使得算法更 稳健 。

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  • turbo码译码过程

    2018-07-19 08:58:29
    个人关于turbo码译码过程的详细推导,以及turbo编码过程的简介。 个人关于turbo码译码过程的详细推导,以及turbo编码过程的简介。
  • Turbo码编译码程序

    2013-02-19 21:25:09
    给出了Turbo码编码和译码的MatlaB代码,以及Turbo码编译码需参考的文献。
  • 一种Turbo码的编码算法-一种Turbo码的编码算法在CDMA2000系统中的仿真实现.rar 附件中是一种一种Turbo码的编码算法,欢迎参考哦
  • Turbo码matlab

    2015-01-22 11:32:19
    详尽的注释与完整的代码,希望对于研究turbo码的同学有所帮助。
  • turbo码编码

    2014-11-14 14:35:01
    turbo码编码流程的介绍,在WCDMA中具体的实现过程和改进方法
  • 卷积码和Turbo码

    千次阅读 2019-07-29 23:18:09
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    2017-08-23 22:26:51
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  • 超越turbo码:速率兼容的穿Kong极码
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    2012-06-22 12:15:57
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  • TurBo码的仿真.doc

    2021-02-22 18:13:09
    通信工程课程设计,基于matlab的TurBo码的仿真
  • TURBO码仿真

    2012-12-28 21:13:12
    turbo码的通信仿真,基于MATLAB平台开发,分析不同码因素时性性能的不同
  • Turbo码自1993年提出以来,由于其独特的编译码结构和逼近Shannon极限的译码性能及良好的纠错性能[1],引起了广泛的关注。目前,Turbo码已被第四代移动通信系统所采用[2-3],并广泛应用于能量受限的深空通信和工业...
  • turbo码编码 verilog

    2014-05-24 09:13:18
    turbo码编码程序 用verilog编写
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    千次阅读 2019-03-26 16:15:56
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    2018-07-24 19:47:26
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  • Turbo码(Turbo Codes)

    万次阅读 2017-10-28 21:08:23
    Turbo码(Turbo Codes) 作者:途次客  ==============================================================   目录结构:  1、分量码  2、交织器  3、归零处理  4、删余处理  5、LTE协议中的Turbo码...
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  • turbo码 ldpc码的编译码

    2009-09-17 19:30:43
    本文首先介绍了一些Turbo码的基础理论知识,在此基础上对Turbo码编解 码进行了研究,并对影响Turbo码性能的参数进行了分析和仿真,得到了一些 有益的结论。然后本文对LDPC码编码和译码的进行了系统的分析和研究,在...
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  • turbo 的各种资料

    2017-06-11 21:36:55
    turbo 的各种资料,有可运行的仿真程序,还有一些论文
  • turbo码知识

    2011-09-19 23:19:12
    强烈推荐想学turbo码的人看,如果你感兴趣的话,可以深入了解

空空如也

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