详谈Turbo码特点及应用分析

法

实际上就是对标准MAP算法中的似然全部用对数似然度来表示，这样，乘法运算变成了加法运算。总的运算量成为6x2^M次加法，5x2^M次求最大运算和5x2^M次查表。

3. Max-Log-MAP算法

是在上述对数域的算法中，将似然值加法表示式中的对数分量忽略，是似然加法完全变成求最大值运算，这样除了省去大部分的加法运算外，最大的好处是省去了对信噪比的估计，使得算法更稳健。

4. 软输出维特比译码(SOVA)

其运算量为标准维特比算法的两倍。维特比算法是最大似然序列估计算法，但由于在它的每一步都要删除

Turbo码一些低似然路径，为每一状态只保留一条最优路径，它无法提供软输出。为了给他输出的每个比特赋予一个可信度，需要在删除低似然路径是做一些修正，以保留必要的信息。其基本思想是利用最优留存路径和被删路径的度量差，这个差越小意味着这次算去的可靠性越好。然后用这个差去修正这条路径上各个比特的可信度。

性能仿真比较

目前Turbo 码的大部分研究致力于在获得次优性能的情况下减小译码复杂度和时延，从而得到可实现的Turbo码系统。

1. 几种主要译码算法的性能比较

Turbo码　　译码算法对Turbo码的影晌

对MAP算法、Log-MAP算法、Max-Log-MAP算法和SOVA算法在加性高斯白噪声信道(AWGN)环境下进行仿真比较，系统采用的是BPSK调制方式，Turbo 码的交织长度是1024 ， RSC子码的生成多项式为(37，21) ，系统编码率为R=1/2，译码时迭代5次，结果以曲线图给出如图。 仿真结果表明，四种算法中，MAP算法性能最好，Log-MAP 算法的性能跟MAP 算法在较低的SNRq时比较接近， 高信噪比时差别则较大。Max-Log-MAP算法和SOVA算法的性能十分接近，一般情况下，Max-Log-MAP算法的性能，总是稍优于SOVA算法。它们跟MAP和Log-MAP相比，性能下降十分明显。从算法复杂度而言，MAP算法最为复杂，Log-MAP 其次，之后是Max- Log-MAP ，SOYA算法最简单。由此可以看出，性能优异的Turbo码译码算法十分复杂，如果要使得译码容易实现而对算法进行简化或者是采用简单的算法，往往需以性能的降低为代价。

2. 不同迭代次数对Turbo 码性能的影响

迭代次数对Turbo码的影响

Turbo码　　左图给出了在不同解码迭代次数下，码率为1/ 2的Turbo码的BER与Eb/N0的关系曲线。Turbo 码的交织长度是1024 ，RSC 子码的生成多项式为(37，21) ，系统编码率为R=1/2。如Turbo码译码原理中所述，两个译码器之间互相交外部信息进行迭代。

Turbo码可以得到，迭代译码次数增大，译码性能增加。在第一次迭代的误比特性能都比较差，这是因为两个分量译码器之间的信息还没有被很好的相互利用。随着迭代次数的增加，两个分量译码器之间的外信息被更好的利用，对信息比特的估计更接近最大似然比，判决输出的正确性就越高。迭代次数达到一定数值时，译码性能趋于稳定，再增加新的迭代对性能的改善非常小。迭代增加了译码时延，在大帧编码时尤其如此。仿真中迭代次数增大时运行时间显著增加。

由于达到一定迭代次数后，新增加的迭代对性能改善不大，而法代又极大地增加译码时延，所以在实际设计Turbo码系统时，需要选择适当的迭代次数，在允许的译码时延内，达到最佳的译码性能。这种预先规定迭代次数的方式是终止译码迭代次数的方法之一.当要求的信噪比比较大，误码率要求不太高的情况，往往经过很少的几次迭代就能达到译码要求正确译码。此时，如果预设迭代次数比较大，那么译码器会继续译码，一直进行到预设次数的迭代为止.后边的几次送代并没有明显地提高性能，是完全不必要的，而且多余的法代食给译码带来了额外的时延。

3. 不同编码约束度K 对Turbo 码性能的影响

不同的约束度对Turbo 码性能的影响

采用不同子码的Turbo码的性能也有很大差别。Turbo 码的设计中首先就是选择好的RSC子码。这里只对几种常用的、较好的采用不同约束长度的RSC 做子码的Turbo 码进行仿真，以分析约束长度对Turbo 码性能的影响。可以看出，随着约束长度K增大，编码后的码元与更多个信息比特相关，因此译码纠错能力越强误比特率HER就越小.当BER10-2e 时，增加卷积码的约束度将会改善Turbo 码HER性能。在交织器长度和码率一定时，约束度越大，Turbo 码的HER 性能越好。

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