Turbo编码原理及基本概念

1、基本概念理解

       传统编码中，人们将信道编码着重于短码构造上面，即寻找一种译码结构，使其具有尽可能大的最小距离。但是，Turbo码中使用了两个递归系统卷积码并行级联（RSC-PCCC），编译码器中使用了交织器和解交织器，有效地实现了随机性编译码的思想，通过对短码有效结合取得了长码的效果，从而达到了接近Shannon理论极限的性能。    

       编码由3部分组成：直接输入复接口，经水平编码器1、再经开关电路送入复接器，以及经垂直编码器2、再经开关电路送入复接器。经水平编码器1的水平码与经垂直编码器2的垂直码称为Turbo Codes的分量码。

       原则上，分量码既可以采用系统码形式，也可以采用非系统码形式。但考虑到码的整体速率，我们研究更多的是系统码作为分量码。

1.1  LTE中Turbo编码方案

图2  Turbo RSC编码结构图

LTE中规定的RSC编码器采用系数为[13,15]的8状态递归系统卷积码作为分量码。分量码编码器传输函数采用如下：

前馈生成多项式：   ，反馈多项式  

1.2  LTE中交织器实现

       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对一的映射函数，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并且提高码重。

图3  Turbo 交织器原理示意图

        LTE中采用QPP交织器作为标准的交织器，只需要进行多项式计算或者递推计算，不需要大量的查表操作，节省了运算时间和运算复杂度。输入序号i和输出符合x(i)的关系满足如下公式： 

      决定于K的取值，与K的关系可参考下表：

表1.2    的对应参数表格

●  若编码序列的长度为1024，根据查表得到： 。MATALB仿真得到地址生成模块输入输出序列如下表所示：

表1.3 模块输入输出序列