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10级电子信息工程《信息论与编码技术》学习报告 基于Turbo码信道编码在移动数字通信系统中的应用 姓 名 李斌 学 号 08101100219 班 级 10级2班 成 绩 学 院 西安文理学院 2012年11月 一、引言 当今社会，随着科学技术的进步、经济的快速发展，在社会的各个不同领域，通信技术都显得尤为重要。移动通信是当今通信领域最为活跃的一个分支。移动通信满足了人们随时随地的个人通信要求，因此它的发展更显得尤为重要。 移动通信从产生到现在的历史并不长，然而移动通信的发展速度却远远超出了人们的预料，尤其是近十几年来，随着微电子技术、计算机和软件工程的发展，移动通信设备在质量、使用方便和可靠性方面都达到了日新月异的境地。尤其是近几年来，随着第三代移动通信系统(3G)的渐行渐近，以及各国政府、运营商和制造商等各方面为之而投入的大量人力物力，移动通信又一次地在电信业乃至全社会掀起了滚滚热潮。虽然目前由于全球电信业的低迷以及3G系统自身存在的一些问题尚未完全解决等因素，3G业务的全面推行并不象计划中的那样顺利，但新一代移动通信网的到来必是大势所趋。因此，人们对新的移动通信技术的研究的热情始终未减。 最近几年，移动通信业务得到了迅速发展，移动用户也在迅猛增加。为了提高移动通信系统的性能，人们不断地研究和寻找多种先进的通信技术以提高移动通信的性能。特别是数字移动通信系统出现后，促进了各种数字信号处理技术如多址技术、调制技术、信道编码、分集术、智能天线、软件无线电等的发展。而其中信道编码在整个移动通信系统的发展过程中起到非常重要的作用。由此，保证通信中数据的准确传输、提高通信的有效性和可靠性显得更为重要。其中关键技术之一就是差错控制技术，实现方式是对信道传输数据进行纠错编码。在移动通信领域中，信道编码起着举足轻重的作用。 二、移动通信中的信道编码的主要方法种类 1.分组码 分组码是最早应用的信道编码技术，在分组码的每个码字中，监督元仅与本组的信息元有关，而与别组的信息元无关。汉明码是汉明于1950年提出的分组码，这也是第一种纠错码。1957年，普朗格首先开始研究循环码，循环码是线性分组码的一个重要子类，由于它具有循环特性和优良的代数结构，所以可以用简单的反馈寄存器实现其编码和伴随式计算，并可使用多种简单而有效的方法进行译码。 卷积码 卷积码是由麻省理工学院的埃里亚斯(Elias)提出的，卷积码不同于分组码之处在于：在任意给定时刻，编码器输出的，z个码元中，每一码元不仅和此时刻输入的k个信息元有关，还与前连续v个时刻输入的信息元有关。除了在构造上的不同之外，在同样的编码效率下，卷积码的性能优于分组码，至少不低于分组码，当编码存储v较大时，可以得到较低的译码错误概率。 卷积码是一种非线性码，其编码器中有记忆器件存在。在任意给定的时段，编码器的以个输出不仅与同时段的b个输入信息有关，而且与前k个输入有关(七为存储器级数)。一般的卷积码选取较小的以，b和较大的k，可以获得既简单又有高性能的信道编码。 卷积码和分组码是两种最基本的信道编码方案，在同等码率和纠错能力下，卷积码的实现往往比分组码简单，因此在第二代移动通信系统中，卷积码是普遍应用的信道编码方式。 Turbo码 香农第二编码定理的核心之一就是他的随机的编译码思想。但是，由于随机构造的方法是难以产生和控制的构造方法，因此人们认为随机的编译码思想只不过是为了证明Shannon的信道编译码定理的存在性而引入的一种数学方法和手段，并没有将其作为构造性能优良长码的主要方向和手段给予足够的重视。虽然 随机码是理论上的好码，是理想信道编码的方向，但其复杂性使之几乎无法实现，因而在传统的信道编码技术中，代数编码理论和技术占据了主导地位，并受到了截止速率(cutoff rate))R0 的限制。这种现象一直延续到1993年Turbo码的出现。 Turbo码，是由1993年由C．Berrou等一种并联的卷积码编码方案。它巧妙地将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，采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。这一超乎寻常的优异编码性能，立即引起信息与编码理论界的轰动。 由于充分利用了码间的附加信息，Turbo码获得了很好的编码增益。由于Turbo码接近于随机码，有很好的距离特性，因而有很强的抗衰落和抗干扰能力。Turbo码比较明确地揭示了用短码构造有优良特性的长码的方法 ，而且把人们的眼光从码的最小距离引向了总的距离，更接近于随机码的概率特性。而在实践中，只要时延和复杂度允许，Turbo码可在各种恶劣条件下提供接近极限的