纠错编码的应用
抽象代数中的伽罗瓦理论应用案例

抽象代数中的伽罗瓦理论应用案例抽象代数是数学中的一个重要分支,它研究的是代数结构和它们之间的关系。
伽罗瓦理论是抽象代数的一部分,它主要研究的是有限扩域的自同态。
在数学和工程领域中,伽罗瓦理论有着广泛的应用。
它不仅为我们提供了一种理论框架和方法,而且还在密码学、编码理论、算法设计等方面具有重要的应用。
以下是一些抽象代数中的伽罗瓦理论应用案例:1. 密码学和网络安全在现代社会中,信息安全问题变得日益重要。
伽罗瓦理论为密码学提供了重要的理论基础。
通过利用伽罗瓦理论中的域扩展和同构的概念,可以设计出高效安全的加密算法。
例如,RSA加密算法就是基于伽罗瓦理论的。
RSA算法的安全性依赖于大素数分解的困难性,这与有限域的性质有关。
通过伽罗瓦理论的研究,可以对RSA算法进行分析和改进,提高其安全性。
2. 纠错编码在通信领域中,纠错编码是一种重要的技术,用于提高数据传输的可靠性。
伽罗瓦理论为纠错编码的设计和分析提供了重要的工具。
伽罗瓦理论中的有限域可以用来构造循环码和BCH码等纠错编码。
通过对有限域上线性代数运算的研究,可以设计出具有良好性质的纠错编码,提高数据传输的可靠性和效率。
3. 数值计算和符号计算伽罗瓦理论在数值计算和符号计算中也有广泛的应用。
在数值计算中,通过伽罗瓦理论中的域扩展和多项式的性质,可以设计出高效的求解方程和计算积分的算法。
在符号计算中,伽罗瓦理论提供了一种将代数问题转化为几何问题的方法。
通过对有限域上的多项式的研究,可以推导出多项式方程的根和解析解,从而解决一些复杂的代数问题。
4. 图论和组合数学伽罗瓦理论在图论和组合数学中也得到了广泛的应用。
通过伽罗瓦理论中的置换群和循环结构的研究,可以研究图的同构和自同态问题。
通过对有限域上的多项式的研究,可以推导出一些图的性质和组合数学中的结论。
伽罗瓦理论为图论和组合数学提供了一种抽象和统一的理论框架。
总结起来,抽象代数中的伽罗瓦理论具有广泛的应用。
高速通信系统中的前向纠错编码技术研究

高速通信系统中的前向纠错编码技术研究随着通信技术的不断发展和普及,高速通信成为了现代社会中不可或缺的一部分。
在高速通信系统中,前向纠错编码技术(Forward Error Correction,FEC)是一项非常重要的技术,被广泛应用于无线通信、卫星通信、光纤通信、存储系统等领域。
本文将从码率、纠错能力、计算复杂度这三个方面,介绍前向纠错编码技术的原理、应用和研究进展。
一、前向纠错编码技术的原理在通信过程中,信道噪声和干扰会导致数据传输错误,前向纠错编码技术就是利用一些编码方法,在发送端添加一些冗余信息,以便在接收端检测和纠正错误。
这些编码方法通常被称为编码方案或编码器,解码器则用于接收端进行数据纠错。
前向纠错编码技术可以分为两类:线性与非线性编码。
其中,线性编码包括海明码、循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check,CRC),其中以海明码为代表;非线性编码包括卷积码、订正输出码(Turbo Code)。
下面以海明码为例,展开阐述纠错编码技术的原理。
海明码是一种能够检测和纠正数据传输过程中错误的编码方法,其核心思想是在发送端添加一些冗余信息,以便在接收端检测和纠正错误。
海明码运用了二进制数码下的加法与减法,并插入一些错误检测码,用以对传递错误进行校验。
海明码是利用一个n元组(n为整数)代表某个消息数据,N 个k元有限区域编码成一个n元的码字,在传输时,每次将n元码字中的一个元素变换成另外一个k元码字,从而得到一个n元的发报码字。
接收方收到数据后,可先计算与接收到的码字最相近的海明码,进行匹配,最终确定数据是否正确。
二、前向纠错编码技术的应用前向纠错编码技术被广泛应用于无线通信、卫星通信、光纤通信、存储系统等领域。
下面介绍其中几个应用场景:1、无线通信在无线通信中,前向纠错编码技术可以用于最小化误操作,在无线传输中,数据包有时会在传输过程中丢失或发生错误,不到达目标设备。
通过添加恰当的前向纠错编码,可以检测并纠正数据正确性,从而增加通信的可靠性和性能。
差错控制编码的分类

差错控制编码的分类差错控制编码是一种通信中常用的技术,它通过添加特定的编码格式,来检测和纠正误码,使数据传输的可靠性得以提高。
在差错控制编码的使用中,通常会根据不同的应用需求和技术特点,将其分为不同类型,下面将围绕差错控制编码的分类进行详细阐述。
一、前向纠错编码前向纠错编码也称为FEC编码,它是最常用的差错控制编码之一。
该编码在传输数据前,会将原始数据转化为一定的编码序列,并添加冗余信息用于检测和纠正差错。
在传输过程中,可以根据接收端反馈的差错信息,对数据进行快速的差错纠正。
前向纠错编码常见的应用场景包括手机数据传输、卫星通信等。
二、循环冗余校验码循环冗余校验码也称作CRC码,它是一种针对数据传输差错控制高效的编码方式。
和前向纠错编码不同,CRC码是根据一定的多项式算法,对原始数据块进行编码,产生冗余校验码。
通过比对接收端根据校验码计算出来的生成码和发送端发送过来的校验码进行比较,判断是否存在差错。
CRC码常用于数据存储和传输领域,例如局域网通信、文件传输等。
三、哈希校验码哈希校验码是差错控制编码的一种,其运用了哈希函数的原理,将参考数据块按照一定的哈希算法转化为哈希值。
在传输过程中,接收端也将接收到的数据块用同样的哈希算法转化为哈希值,然后和发送端的哈希值进行比对判断差错情况。
哈希校验码广泛用于数字签名、数据完整性检查等场合。
四、海明编码海明编码是一种纠错码,也是前向纠错编码的具体形式之一。
该编码方式通过将原始数据划分成一定的字节块,并添加多组冗余信息。
冗余信息的添加方式是通过将每个字节表示为二进制数的形式,然后构成一个矩阵进行计算得出。
在传输过程中,接收端通过对接收到的数据块进行计算,根据校验码快速发现错误并进行纠正。
海明编码常用于CD、DVD等数字光盘以及RAM、Flash等内存存储领域。
以上是常见的几种差错控制编码,它们通过不同的方式来实现数据传输的高效和准确。
在实际应用中,需要根据具体情况和需求,选择合适的编码方式进行使用和优化。
汉明码纠错编码原理及应用

汉明码纠错编码原理及应用汉明码纠错编码是一种常用的纠错码技术,用于在传输或存储数据时检测和纠正错误。
它由理查德·汉明于1950年提出,被广泛应用于计算机通信和数据存储领域。
汉明码通过增加冗余信息的方式来提高数据传输的可靠性。
其核心思想是在数据位之间插入一些冗余位,以便能够检测和纠正出现的错误。
汉明码的生成原理是通过对原数据进行编码,生成冗余位,并将原数据和冗余位一起传输。
在接收端,利用汉明码的纠错算法检测和修复错误。
汉明码的编码过程如下:首先,将数据位根据位置编号从1开始,每个位置对应一个冗余位。
接着,为每个冗余位计算校验值,即该位置上二进制位的奇偶性。
对于编号为2n的冗余位,计算规则是将其前面的2n-1个数据位中值为1的位相加,并取奇偶性作为校验值。
而对于编号为2n+1的冗余位,计算规则是将其前面的2n个数据位中值为1的位相加,并取奇偶性作为校验值。
具体的编码过程可以用一个矩阵来表示,其中每一行代表一个冗余位的计算规则。
对于错误的检测和纠正,汉明码使用了海明距离的概念。
海明距离是指两个等长字符串之间相异的位置的总数。
通过计算接收到的数据与汉明码的差异,可以判断出出现错误的位置。
如果差异位于冗余位上,则可以确定出错的冗余位,进而修复。
如果差异位于数据位上,则可以通过纠错算法推算出错位置,并进行修复。
汉明码的应用广泛。
在计算机通信中,常用的以太网、无线局域网等通信协议中均使用了汉明码作为纠错编码方案。
此外,在数据存储领域,也使用了汉明码来纠正读取磁盘或内存中出现的错误。
总结来说,汉明码纠错编码采用了向原数据中插入冗余位的方式,通过校验位的计算来检测和修复错误。
它具有简单、高效、容错性好等特点,被广泛应用于计算机通信和数据存储领域,提高了数据传输和存储的可靠性。
编码理论与纠错码的设计

编码理论与纠错码的设计编码理论是信息论的重要分支领域,主要关注如何通过加入冗余信息来提高数据传输的可靠性和准确性。
纠错码作为编码理论的重要工具,具有在传输过程中检测和纠正错误的能力。
本文将介绍编码理论的基本概念,并探讨纠错码的设计原则和应用。
一、编码理论基础1. 信息论信息论是研究信息的传输、存储和处理的数学理论。
香农在20世纪40年代提出了信息熵的概念,用于度量信息的不确定性。
信息熵越低,表示传输的信息越准确可靠。
2. 编码与解码编码是将源信号转化为编码信号的过程,解码是将编码信号还原为源信号的过程。
编码旨在提高信号传输的可靠性和效率,常用的编码方式包括霍夫曼编码、差分编码等。
二、纠错码的设计原则1. 奇偶校验码奇偶校验码是最简单的纠错码,通过计算信号中的1的个数,将奇数个1的情况定义为偶校验,偶数个1的情况定义为奇校验。
校验位的加入可以检测出一位错误,并对单位错误进行纠正。
2. 海明码海明码是一种常用的纠错码,通过在数据中加入冗余位来检测和纠正错误。
海明码的设计基于汉明距离的概念,汉明距离是两个等长字符串之间对应位置不同字符的个数。
根据汉明距离的特性,海明码可以检测和纠正多个位的错误。
3. 卷积码卷积码是一种基于状态机的纠错码,具有良好的纠错性能和编码效率。
卷积码通过引入冗余信息和状态转移函数,对传输的数据进行编码和解码。
卷积码适用于信道噪声较大的环境,常用于无线通信和数字电视等领域。
三、纠错码的应用1. 通信系统中的纠错码在通信系统中,纠错码被广泛应用于数据传输和存储过程中。
通过引入冗余信息,纠错码可以检测和纠正传输过程中产生的错误,提高通信系统的可靠性。
2. 数字存储系统中的纠错码纠错码也被广泛应用于数字存储系统中,如硬盘、闪存等。
在数据存储过程中,可能会发生位错误或扇区损坏等情况,纠错码能够准确检测和修复这些错误,保证数据的可靠性和完整性。
3. 多媒体传输中的纠错码在多媒体传输中,如音频、视频等,对传输质量要求较高。
光纤通信系统中的误码分析与纠错编码研究

光纤通信系统中的误码分析与纠错编码研究光纤通信系统作为一种高速、高带宽的通信方式,已经广泛应用于现代通信领域。
然而,由于光纤通信系统受到各种噪声和干扰的影响,误码问题成为了系统性能的限制因素之一。
因此,研究光纤通信系统中的误码分析与纠错编码是非常重要的。
误码是光纤通信系统中不可避免的一个问题,它可以由多种因素引起,如光纤传输中的损耗、折射率突变、色散等。
误码率(BER)是衡量光纤通信系统性能的重要指标,它表示在特定时间内传输的比特中错误比特的比例。
因此,误码分析对于评估系统性能、诊断故障以及改善通信质量至关重要。
误码分析主要涉及对误码产生的原因进行分析,探索各种因素对系统性能的影响,并提供相关的解决方案。
首先,对于光纤传输系统,了解光纤衰减、折射率突变和色散等物理现象对误码率的影响至关重要。
这种分析需要充分考虑光纤传输的特性,包括波长、速度、传输距离等,以便找到合适的优化方法。
此外,误码分析还需要考虑噪声和干扰的影响。
比如,由于光纤传输中会受到散射、多径效应和其他信号间的相互干扰等因素,误码率会不可避免地增加。
因此,需要通过合理的设计和优化来降低噪声和干扰,并改善系统的性能。
纠错编码是一种常用的技术,用于在光纤通信系统中检测和纠正误码。
纠错编码主要通过在发送端添加冗余信息,并在接收端利用这些信息对误码进行检测和纠正。
在纠错编码的选择方面,需要根据具体的传输需求和系统要求进行权衡。
常用的纠错编码技术包括海明码、RS码和卷积码等。
海明码是一种常见的纠错编码技术,它通过将原始数据划分为块,并在每个块中添加冗余码字,来实现差错检测和纠正。
RS码是一种广泛应用于光纤通信系统中的纠错编码技术,它采用的是在数据中添加一定数量的冗余信息,以提高系统的可靠性。
卷积码也是一种常用的纠错编码技术,它具有较好的纠错能力,适用于高速光纤通信系统。
在光纤通信系统中,误码分析与纠错编码研究之间存在密切的关系。
误码分析提供了对系统性能的全面认识,为纠错编码提供了理论基础和技术依据。
rs的原理与应用

RS的原理与应用1. 总览RS是一种冗余校验码,全称为Reed-Solomon码。
它是一种纠错编码技术,能够通过添加冗余数据来检测和纠正数据传输过程中产生的错误。
本文将介绍RS码的原理及其在通信领域的应用。
2. RS码的原理RS码是一种线性块码,它通过将数据扩展为一个有限域上的多项式来进行编码和解码。
RS码采用的是GF(q)有限域,其中q是素数的幂。
RS码的主要原理包括生成多项式、生成矩阵、编码和解码等步骤。
2.1 生成多项式RS码的生成多项式是通过错误的位置多项式和错误的位置根据Lagrange插值公式计算得出的。
生成多项式的次数由纠错能力决定。
2.2 生成矩阵生成矩阵是用来进行编码和解码的基础。
它通过生成多项式和单位矩阵进行计算得出。
生成矩阵的维度由码字长度决定。
2.3 编码编码过程将待发送的数据转化为RS码字。
RS码字由数据和冗余码组成,冗余码用于纠错。
2.4 解码解码过程将接收到的RS码字恢复为原始数据。
解码采用的是欧几里得算法,通过计算伴随多项式的根来确定错误的位置和数量。
3. RS码的应用RS码具有良好的纠错性能和通用性,在通信领域有着广泛的应用。
3.1 数据存储RS码可以应用于数据存储系统中,如硬盘、光盘等介质。
通过添加冗余数据,RS码能够检测并纠正存储介质上的数据损坏和错误。
3.2 无线通信RS码在无线通信系统中也有重要的应用。
在无线信道中,数据传输容易受到噪声和干扰的影响,RS码可以对传输过程中的错误进行纠正,保证数据的可靠性。
3.3 数字电视数字电视广播中采用的DTMB(Digital Terrestrial Multimedia Broadcast)标准中,也使用了RS码来保证信号的质量。
RS码能够提高数字电视信号的抗干扰性能,降低数据丢失和误码率。
3.4 光通信RS码在光通信系统中也有应用,特别是在长距离光纤传输中。
光纤传输受到损耗和噪声的影响,RS码能够通过添加冗余数据来纠正传输过程中产生的错误。
纠错码原理

纠错码原理一、引言在数字通信中,由于噪声、干扰等因素的存在,信息传输时往往会出现错误。
为了解决这个问题,人们发明了纠错码。
纠错码是一种编码技术,通过在原始数据中添加冗余信息,使接收端能够检测错误并进行纠正。
本文将介绍纠错码的原理及其应用。
二、纠错码的原理1. 信息编码纠错码的基本原理是在发送的数据中添加冗余信息,以便接收端能够检测并纠正错误。
在信息编码过程中,发送端将原始数据进行处理,生成纠错码,并将纠错码与原始数据一起发送。
2. 冗余信息冗余信息是纠错码中的重要部分,它包含了对原始数据的冗余校验位。
冗余信息的生成方法有很多种,如奇偶校验码、循环冗余校验码(CRC)等。
奇偶校验码是最简单的纠错码之一,它通过在原始数据中添加一个校验位,使得整个数据的1的个数为偶数或奇数。
当数据传输到接收端时,接收端会重新计算数据中1的个数,并与校验位进行比较,从而检测出错误。
循环冗余校验码是一种更强大的纠错码,它通过对发送的数据进行多项式运算,生成一个校验值。
接收端在接收到数据后,也进行同样的多项式运算,并将运算结果与发送端的校验值进行比较,从而判断是否存在错误。
3. 错误检测与纠正在接收端,通过对接收到的数据进行解码,可以检测出错误的位置和数量。
如果错误的数量在纠错能力范围内,接收端可以根据冗余信息进行纠正,恢复原始数据。
否则,接收端只能检测出错误,而无法纠正。
三、纠错码的应用1. 数字通信纠错码在数字通信中得到广泛应用。
无论是有线通信还是无线通信,都存在着各种噪声和干扰,容易导致数据传输错误。
通过使用纠错码,可以有效地提高数据传输的可靠性。
2. 存储系统在存储系统中,纠错码也发挥着重要的作用。
例如,在硬盘驱动器中,为了保证数据的可靠性,通常会使用纠错码对数据进行编码。
这样,即使硬盘上存在一些坏道或数据错误,也可以通过纠错码进行恢复。
3. 数字音视频传输在数字音视频传输中,为了保证音视频的质量,常常会使用纠错码进行错误检测和纠正。
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移动通信的发展日新月异,从1978年第一代模拟蜂窝通信系统诞生至今,不过20多年的时间,就已经过三代的演变,成为拥有10亿多用户的全球电信业最活跃、最具发展潜力的业务。
尤其是进几年来,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。
移动通信的强大魅力之所在就是它能为人们提供了固话所不及的灵活、机动、高效的通信方式,非常适合信息社会发展的需要。
但同时,这也使移动通信系统的研究、开发和实现比有线通信系统更复杂、更困难。
实际上,移动无线信道是通信中最恶劣、最难预测的通信信道之一。
由于无线电波传输不仅会随着传播距离的增加而造成能量损耗,并且会因为多径效应、多普勒频移和阴影效应等的影响而使信号快速衰落,码间干扰和信号失真严重,从而极大地影响了通信质量。
为了解决这些问题,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、纠错编码、分集技术、智能天线、软件无线电等的发展。
本文将主要关注在几代移动通信系统中所使用的不同的纠错编码技术,以展示纠错编码在现代数字通信中的重要作用。
二、纠错编码基础知识
1948年,香农(Shannon)在他那篇著名的论文《通信的数学理论》中提出并证明了:对于一个信道容量为C的有扰信道,消息源产生信息的速率为R,只要R≤C,则总可以找到一种信道编码和译码方式使编码错误概率P随着码长n的增加,按指数下降到任意小的值,表示为,这里E( R )称为误差指数;若R>C,则不存在编译码方式来实现无误传输。
这一结论为信道编码指出了方向,但它仅是一个存在性定理,并未给出怎样
去寻找这种性能优良的码。
近50年来,在信息技术发展和实际需要的不断推动下,人们一直在寻求实现复杂度合理的更优秀的编译码方法,去逼近Shannon理论的理想界限。
令人鼓舞的是,在这个过程中,已经取得了许多伟大的进展,从早期的分组码、代数码,到RS码,到后来的卷积码,以及今天的Turbo ,LDPC码,所能达到的性能和Shannon限间的距离被不断缩小。
这些方法也已经投入到多个领域的商用中,如卫星通信和深空通信,数据存储,数据传输,移动通信,数字音频和视频传输等。
下面,我们将着重关注移动通信系统,特别是数字移动通信系统中,纠错编码技术的应用情况。
三、移动通信中纠错编码的应用和发展
如前所述,移动信道的恶劣性使接收信号展现出非常差的错误率(5-10%),迫使译码器在非常低的信噪比下工作。
另一方面,“频带”是移动通信系统宝贵而紧张的资源,尤其是在用户密集的闹市区和室内通信系统里。
为此,对编译码器的设计就提出了较高要求,驱使译码要充分用到所有已知的信号特点,如信道状态信息、级联、交织和软判决等;而且,会占用带宽的信息“冗余”必须谨慎使用。
但同时,数字电路技术的快速发展也提高了复杂度较高的纠错编码的可行性。
1.模拟移动通信系统中数字信令的BCH编码
模拟蜂窝系统中,业务信道主要是传输模拟FM电话以及少量模拟信令,因此未应用数字处理技术。
而控制信道均传输数字信令,并进行了数字调制和纠错编码。
以英国系统为例,采用FSK调制,传输速率为8kb/s。
基站采用的是BCH(40,28)编码,汉明距离d =5, 具有纠正2位随机错码的能力。
之后重发5次,以提高抗衰落、抗干扰能力;移动台采用了BCH(48,36)进行纠错编码,汉明距离d =5,可纠正2个随机差错或纠正1个及检测2个差错,然后也是重复5次发送。
上述纠错编码是提高数字信令传输可靠性必需的,也是行之有效的。
2.GSM的FEC编码
GSM系统仍是目前使用最广泛的移动通信系统,也是纠错编码最重要的应用之一。
GSM标准的语音和数据业务使用多种FEC编码,包括BCH编码,FIRE码,CRC码(错误检测,码同步和接入,数据信道)。
这些码都作为级联码的外码,我们这里主要侧重于级联码的内码方案,最初用于全速率语音业务信道。
语音编码后的13kb/s信息,一个时隙20ms包括260bit,分成三个敏感类:78bit对错误不敏感类不加编码保护;50bit 特别敏感类加3bit奇偶校验,4bit格图终结尾比特,与其余的132bit,一共189bit用(2,1,5)的非系统卷积码进行编码。
所以一共有378bit,加上未编码78bit,一共456bit,每20ms,总的速率为22.8。
再加上相邻另外1个语音编码块的456bit一起,每组各占57bit*2进行(8*114)交织,分布到TDMA的8个突发中,在移动信道中使用GMSK调制。
这些突发里还包括2bit业务/控制标识比特, 6bit尾比特,8.25bit 保护比特,还有26bit训练序列,提供给接收端的使用Viterbi算法的MMSE均衡器输出每块456软或硬判决值。
如果按GSM标准规定使用了跳频,那么我们可合理将信道视为统计独立的Rayleigh信道。
这种情况下,如果使用CSI和软值,r=1/2的编码可得到3.1dB的增益。
3.窄带CDMA系统(IS-95)中的FEC编码
CDMA系统是个自干扰的系统,因此FEC编码在对抗多用户干扰(MUI)和多径衰落非常重要。
CDMA(IS-95)系统的纠错编码是分别按反向链路和前向链路来进行设计的,主要包括卷积编码、交织、CRC校验等。
现分述如下:
前向链路中除导频信道外,同步信道、寻呼信道和前向业务信道中的信息在传输前都要先进行(2,1,9)的卷积编码,卷积码的生成函数为go=(111101011)和g1=(101110001);接着,同步信道的符号流要经过1次重发,然后进行16*8的块交织;
业务和寻呼信道的速率为4.8kbps/2.4kbps/1.2kbps符号流,分别进行1/3/7次重发(9.6kbps数据流不必重发),然后再进行24*16的块交织。
反向链路包括业务信道和接入信道,考虑到移动台的信号传播环境,增加编码长度,对信息进行(3,1,9)的卷积码。
其生成函数为:g0=(101101111),g1=(110110011)和g2=(111001001)。
然后,接入信道经过一次重发后,进行32*18交织;反向业务信道以同前向一样的方式进行重发,再进行32*18的交织。
如果整体考虑纠错编码和扩频调制,则可把扩频看作内码,而信道编码视作外码。
以后向链路为例,编码交织后是64阶正交Walsh函数扩频,然后是被周期为2 -1的长码直接序列扩频。
接收端经相干或不相干Rake接受机进行分集接收后,系统码字(信息比特)就可以用相关的最大值或相关矢量的最大值表示。
接着送到解交织器和外部SOVA Viterbi 译码器。
4.3G中的Turbo码
3G与2G最重要的不同是要提供更高速率、更多形式的数据业务,所以对其中的纠错编码体制提出了更高的要求(数据业务的差错率要小于10 )。
语音和短消息等业务仍然采用与GSM 和CDMA相似的卷积码,而对数据业务3GPP协议中已经确定Turbo 码为其纠错编码方案。
Turbo码又叫并行级联卷积码,由Berrou,Glavieux 和Thtimajshima 1993年首次提出。
Turbo码编码器通过交织器把两个递归系统卷积码并行级联,译码器在两个分量码译码器之间进行迭代译码,译码之间传递去掉正反馈的外信息,整个译码过程类似涡轮(turbo)工作,所以又形象的称为Turbo码。
编码器的输出端包括信息位和两个校验位,这样代表编码速率1/3。
轮流删除两个校验位就可以得到码率是1/2的码。
用不同的校验位生成器或者不同的删除方式就可以得到各种不同速率的Turbo码。
伪随机交织器对信息系列进入第二个校验位生成器之前
进行了重排列。
迭代译码是Turbo码性能优异的一个关键因素,如上图所示,DEC1和DEC2分量译码器分别采用MAP或者SOVA算法。
MAP(最大后验概率)算法比Viterbi 算法在复杂度上多3倍,对于传统卷积码只有0.5dB的增益,但是在Turbo码译码器中,它对每一比特给出了最大的MAP估计,这一点在低SNR情况下的迭代译码是至关重要的因素。
一般在应用中,都采用对数化的MAP算法,即LOG-MAP算法,将大部分的乘法运算转化为加法运算,既减小了运算复杂度,又便于硬件实现。