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。

一、wcdma系统中数据业务采用Turbo和卷积码信道编码

二、Turbo码是Claude.Berrou等人在1993年首次提出的一种级联码。基本原理是编码器通过交织器把两个分量编码器进行并行级联，两个分量编码器分别输出相应的校验位比特；译码器在两个分量译码器之间进行迭代译码，分量译码器之间传递去掉正反馈的外信息，这样整个译码过程类似涡轮（Turbo）工作。因此，这个编码方法又被形象地称为Turbo码。

三、卷积码将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。

四、Turbo码具有卓越的纠错性能，性能接近香农限，而且编译码的复杂度不高。Turbo码有一重要特点是其译码较为复杂，比常规的卷积码要复杂的多，这种复杂不仅在于其译码要Turbo码采用迭代的过程，而且采用的算法本身也比较复杂。这些算法的关键是不但要能够对每比特进行译码，而且还要伴随着译码给出每比特译出的可靠性信息，有了这些信息，迭代才能进行下去。用于Turbo码译码的具体算法有：MAP(Maximum A Posterior)

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