卷积交织如何去除信息损失

❶ Turbo码的在3G中的应用

信道编码技术可改善数字信息在传输过程中噪声和干扰造成的误差，提高系统可靠性。因而挺供高效的信道编译码技术成为3G移动通信系统中的关键技术之一。3G移动通信系统所提供的业务种类的多样性、灵活性，对差错控制编译码提出了更高的要求。WCDMA 和cdma2000方案都建议采用除与IS-95 CDMA系统类似的卷积编码技术和交织技术之外，采用Turbo编码技术。
⒈ RSC 编码器的设计
cdma2000 方案中，Turbo 码被用在CDMA系统前向、反向链路信道中。反向链路信道中，子编码器（3，1，3)RSC 的生成矩阵为：
Turbo码
RSC编码器基于8状态的并行级联卷积码（8PCCC）。交织采用了比特翻转技术。通过删余处理，码率为1/4，1/2，1/3的Turbo码被采用。分别对两个子编码器的输出奇偶位V2和V2‘交替删余，可得到码率为1/4的Turbo码；对V1，V1' 删余，可得码率为1/3；对V2、V2’间隔几V1，V1‘删余，可得码率1/2。
WCDMA中，对于收务服务质量需求BER介于10-3e和10-6e之间。并且允许时延较长的数据业务，RSC子编码器使用8态并行级联卷积码8-PCCι。生成矩阵为：
WCDMA中的turbo编码器
⒉ 交织长度的选择
在3G移动通信中，业务速率由32kbit/s到2Mbit/s。10ms一帧，帧长由20 到20000。为了提高译码器性能，在一些低速业务中，可采用多帧组成一个数据块，加大交织深度。
在WCDMA中，Turbo 码交织器是可截短型块交织器。交织行数为5、10或20行，在行数确定的基础上选择列数。数据按行读入交织器，按固定模式进行行间转换，不同输入序列长度对应不同的行数和行间转换模式。行转换完成后，近行列转换。不同行对应不同列间转换参数，采取的是接近随机化的素数取模算法。数据在完成行列转换后，按列读出。
cdma2000 也是基于块交织。交织行数为25=32行，列数N=2n，n为满足使32N大于或等于帧长度的最小值。数据按行读人。行间转换的依据是比特翻转原则。列问转换的置换公式是：x(i+1) = [x(i) + c] mod N，即为同模取余法，为了更接近随机化，使每列的偏置取不同值。数据经过行列转换后，按列输出。
⒊ 译码器的设计
由于Turbo码译码算法复杂，译码延时长，所以对于时延要求高的数据业务应用受限。因而低复杂度译码器的设计成为Turbo码译码算法设计的焦点。为了换取复杂度的简化，允许次优性能译码的存在。例如3GPP中允许Turbo码的译间比标准MAP算法有1dB的增益损失。结合CRC校验来减少迭代次数，在SNR 较大时可以减少译码复杂度和译码延时。

❷ Turbo码编码原理

Turbo码，最初由C. Beηou等人提出，是一种并行级联卷积码结构。编码过程涉及两个反馈的系统卷积编码器通过交织器连接，信息序列u={u1,u2,……，uN}经过交织形成u'={u1',u2',……，uN'}，分别输入两个分量编码器RSC1和RSC2，通常这两个编码器结构相同。为了提高码率，通过删余（puncturing）技术从校验序列中周期性地删除部分位，生成不同的码率码字。

Turbo码的关键特性之一是其采用递归系统卷积码(RSC)作为分量码。RSC作为子码的优势在于，它具有系统码的简洁译码特性，对高信噪比性能有利。RSC的结构包含向前和向后反馈，利用生成多项式表示，其码率由构成Turbo码的两个子码R1和R2决定。

性能分析显示，Turbo码的高信噪比性能主要由自由距离决定，采用本原多项式作为反馈连接多项式可提升自由距离，降低错误平层。交织器设计至关重要，它能细化距离谱，优化码重分布。一个好的交织器应尽可能置乱数据，提高重码字的重量，避免特定模式的出现，同时考虑数据大小和时延需求。

删余技术在Turbo码中用于提升码率，通过周期性地从两个分量编码器的校验序列中删除部分位，确保带宽效率。删余应遵循不删除信息位、均匀时间分布和均匀对各分量码进行的原则，以避免信息损失不均衡导致性能下降。

Turbo 码。它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，并通过在两个软入/软出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。他的性能远远超过了其他的编码方式，得到了广泛的关注和发展，并对当今的编码理论和研究方法产生了深远的影响，信道编码学也随之进入了一个新的阶段。