Turbo码研究背景意义及现状1数字通信与信道编码2Turbo码编译码方案的提出3Turbo码的研究现状4研究目的及意义随着社会的发展，信息的传播起着越来越重要的作用。现代通信朝着宽带化、智能化、综合化以及个人化的方向发展，传播手段不断更新，但它们都面临着一个不可避免的问题，即如何不断降低误码率，提高通信质量。纠错编码是用来改善数字信号可靠性的一种信号处理技术，随着数字通信的发展，纠错编码技术得到迅速发展，更重要的是电子技术，特别是半导体和集成电路的发展为纠错码的研究和应用提供的物质基础。Turbo码作为一种高性能的信道编码，为纠错码的研究带来的新的突破。1数字通信与信道编码通信的目的是要把对方不知道的消息及时可靠地传送给对方，因此，要求一个通信系统传输消息必须有效与可靠，在数字通信中有效与可靠往往是一对矛盾。一个典型的数字通信系统模型如图1所示。图1种上方发送端的任务是将信源产生的信息转变成适合于信道传输的信息发送出去，而下方接收端的任务则是尽可能无差错的恢复发送端信源的信息。图1数字通信系统模型信源生成的信号是模拟信号或数字信号。如果是模拟信号，则在送入数字系统传输之前需要进行采样和量化等数字化处理。经过信源编码后得到的数字序列即为信息序列。信道编码也就是纠错编码，它是为了降低信息码元的传输误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码。由于信道中存在各种噪声和干扰，不可避免的引起信号在信道中的传输失真。对于数字信号来说，失真的信号会导致码元被错误判决，进而产生差错。对信源数据加以适当的保护措施可以避免或减少这种误判的发生，这种保护措施被称为差错控制技术，纠错编码是目前应用最广泛的差错控制技术。采用纠错编码以后，对传输中可能或已经出现的差错进行控制，可以使误码率降低到用户允许的程度。信道编码将无规律性或规律性较弱的数据变换为有规律性或规律性较强的数据，信道译码利用这种外加的规律来鉴别并纠正错误。2Turbo码编译码方案的提出随着用户对通信质量和数据传输速率要求的不断提高，通信技术和计算机技术在不断的迅速发展，作为消除或降低信息传输错误有效手段之一的信道编码也在不断发展。在过去的50多年里，有关纠错码技术的研究已经取得了许多骄人的成果。随着信息时代的到来以及微电子技术的飞速发展，今天的纠错码己不再单纯是一个理论上探讨的问题。它已成为现代通信领域中不可或缺的一项标准技术。现代通信系统的复杂化以及通信业务的多样化，要求通信系统能够对话音、数据、图像等大数据量信息实现高速实时传输，而且用户对通信质量的要求也在不断提高。另外，移动通信的快速发展以及个人通信的全球化，使得对高数据率数字移动通信等领域所采用纠错编码技术的要求也越来越高。近年来，依据信道编码定理，人们一直致力于寻找能满足现代通信业务要求，结构简单、性能优越的好码，并在分组码、卷积码等基本编码方法和最大似然译码算法的基础上提出了许多构造好码及简化译码复杂性的方法，提出了乘积码、代数几何码、低密度校验码、分组-卷积级联码等编码方法和序列译码、逐组最佳译码、软判决译码等译码方法以及编码与调制技术相结合的网格编码调制技术。虽然软判决译码、级联码和编码调制技术都对信道码的设计和发展产生了重大影响，但是其增益与Shannon理论极限始终都存在2~3dB的差距。直到1993年日内瓦国际通信会议上，C.Berrou、A.Glavieux和他们的学生P.Thitimajshima首次提出一种新型的信道编码方案---Turbo码[4]。由于它很好地应用了Shannon信道编码定理中的随机性编、译码条件，从而获得了几乎接近Shannon理论极限的译码性能。Turbo码一出现，就在编码理论界引起了轰动，成为自信息论提出以来最重大的研究进展。但由于几位发明者仅给出了一定参数下的计算机仿真结果，而没有严格的理论分析和解释，所以近些年来在编码界掀起了Turbo码的研究热潮。3Turbo码的研究现状Turbo码在提出伊始，就受到各国学者和科学家的重视。从1997年开始国际上每隔三年便举办一次Turbo码及其相关主题的会议，提出了当时最新的理论与技术研究成果。国内外很多大学、研究所、大型通信...