什么是turbo码? 如何构造Turbo码？

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什么是turbo码

Shannon 编码定理指出：如果采用足够长的随机编码，就能逼近Shannon 信道容量。但
是传统的编码都有规则的代数结构，远远谈不上“随机”；同时，出于译码复杂度的考虑，
码长也不可能太长。所以传统的信道编码性能与信道容量之间都有较大的差距。事实上，长
期以来信道容量仅作为一个理论极限存在，实际的编码方案设计和评估都没有以Shannon
限为依据。
1993 年两位法国教授Berrou、Glavieux 和他们的缅甸籍博士生Thitimajshima 在ICC 会
议上发表的“Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo codes”，提出了一
种全新的编码方式——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。

 
其他的编码方式，一时在信息和编码理论界引起了轰动。
从此以后，Turbo 码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。
如何构造Turbo码？

Turbo 码的交织器通常选择伪随机矩阵交织器，它在Turbo 码构成中起着非常重要的作
用。决定Turbo 码译码的性能的一个重要因素是交织器的长度，有时也称为交织增益。当交
织器充分大时，交织前后的码序列间相关性很小，使Turbo 码具有近似于随机长码的特性；
也避免了在迭代译码时由于相关性强而形成正反馈。同时，交织器完成了一个对编码性能十
分重要的工作——改变码字的重量分布，使编码输出序列中码字重量的分布尽可能均匀，尽
量减少重量很轻或很重的码字。研究表明，这种结构产生的码字具有相对来说非常少的近邻，
也即是说产生的码字非常分散，这是Turbo 码获得编码增益的部分原因。同时，也有文献认
为交织器具有使信息比特间具有尽可能长的关联的作用。目前对Turbo 码的理论研究还很不
完全，交织器对码本身的性能影响以及交织器对分量码编码器的要求都还没有得到精确的分
析。
与乘积码相比，我们会发现两者有相同的结构，只不过乘积码是以分组码作为分量码的。
如果把乘积码的行编码看作与 Turbo 码的分量编码器RSC1 等同，那么乘积码的列编码就
相当于将信息序列经过一个矩阵交织器后在进入分量编码器RSC2。

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