7月6日：Turbo编码——涡轮增压发动机 - MSCBSC 移动通信论坛

五年阳光

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发表于 2011-07-06 00:23:26 只看楼主

Turbo编码：Turbo Coding

反馈迭代的类比
我们经常看到轿车尾部有Turbo或T的标识，表明这车采用的是涡轮增压发动机。涡轮增压的主要原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮；发动机转速增快时，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，就可以压缩更多的空气进入气缸，于是可以燃烧更多的燃料，发动机的输出功率也就大幅增加。Turbo编码的反馈迭代思路就是类似涡轮增加发动器的原理。涡轮增压器的缺点是滞后，瞬间不能及时反应，这一点Turbo编码也具备。

信息可靠传送的类比
一个吵闹的饭店里要让服务员听到你的要求，你就得提高嗓门（信噪比）或者反复呼唤（附加的冗余信号）或者你的几个同伴在不同位置帮你呼唤一下。

信息可靠传送的类比
你在一个没有窗户的屋里想判断外面是否下雨，你好像听到雷声，但不确定；你又看到地面上有很多泥的脚印，你感觉确实下雨了；你看到旁边有人带着伞出去了。几个情况综合考虑，外面确实下雨了（几个途径综合判断，提高信息接收的准确性。
在日内瓦召开的1993年国际通信会议上，两位当时不知名的法国电机工程师声称他们发明了一种接近香农极限的信道编码方法。很多通信业界专家懒得去读完这篇论文，就匆忙地下了结论，认为这太不靠谱了，一定是计算或实验有什么错误，就好比你看一个土老帽拿着一个大的黑色垃圾带，你不相信里面有钱一样。可是时间再一次证明，权威的习惯视野常常会有很大的问题。

香农极限定理告诉我们，要想在一个存在噪声的确定带宽的信道里可靠地传送信号，有两个途径：加大信噪比或在信号编码中加入附加的纠错码，就像在餐馆里提高嗓门喊服务员或者重复几次呼唤一样；要想提高信号编码效率达到信道容量，就要使编码的长度尽可能的长(约束长度要求至少达到1000位)而且尽可能的随机，但实际不可能实现，因为计算量太大；就像我们想准确地知道一个城市百姓的消费习惯，这个调查量太大了，以至于你一个人的力量肯定无法完成。多年来数学界和通信界很多复杂的编码方案总是不断涌现，编码后的速率距离香农极限容量还差3.5dB以上的距离，好像被无比宽大的鸿沟阻挡一样，这个鸿沟就是计算复杂性问题。但这两位法国兄弟并没有从数学或者通信的角度出发去思考这个问题，而是从电子电路可靠性设计和放大器功率反馈的角度出发发明了Turbo编码，因此目前为止Turbo编码的有效性没法从数学上得以证实，只能通过仿真实验的手段去验证。

理解Turbo编译码的关键词是并行级联编码、反馈迭代。并行级联编码就像我们在没有窗户的屋里判断是否下雨一样，通过几个不同角度判断同一个事情，提高了判断的准确性。Turbo 编码过程把要传输的数据块通过三个途径进行传送，如图所示，一个途径就是直接发送；另一个通过卷积编码器发送；第三个按照一定规则打乱顺序再发一次。最后把三个途径来的数据信息合成一路。这样就不需要太长编码便可实现接近香农极限的码元速率。这三个途径就好比在嘈杂的餐馆里不同位置的人都帮你叫服务员一样，增大了服务员正确接收的可能性。
[attach]176536[/attach]
图 Turbo编码的原理简图
在Turbo译码过程采用迭代反馈的方法，就像涡轮发动机一样，不断的把输出的码元反馈到输入这里，和输入比较增加译码的正确性。Turbo编译码的优点就是提高编码的性能，使编码后的速率接近香农容量极限，同时增强了编码的可靠性，但缺点是时延较大。因此Turbo编码适用于对误块率要求严格（可达到），但时延要求不严格的场合，如3G中高速下载类业务。

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mao_mao 专家指数 +1 , 威望 +10 个
· 感谢分享！详细.. 发表与：2011-7-6 00:28:59

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#2

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发表于 2011-07-06 00:31:39

沙发了，哈哈

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zhangzhenshan

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#3

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发表于 2011-07-06 00:46:09

《实战无线通信应知应会—新手入门，老手温故》有电子版么？

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五年阳光威望 +1 个
· 没有电子版的。详细.. 发表与：2011-7-6 08:28:55

自由的精神是什么,一颗不羁的心,开放的心态,开阔的视野...

basediary

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#4

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发表于 2011-07-06 02:15:12

学习了，原来还有这种典故的啊。

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lwhavl

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#5

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发表于 2011-07-06 08:51:29

感觉这书还挺不错的

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linqi_001

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#6

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发表于 2011-07-06 08:55:56

无线通信应知应会—新手入门

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读万卷书不如行千里路，行千里路不如阅人无数，阅人无数不如名师指路。经师易得，人师难求。

子虫

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#7

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发表于 2011-07-06 08:56:14

顶一个，期待全书的电子版，哈哈

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五年阳光威望 +1 个
· 木有电子版的。详细.. 发表与：2011-7-6 09:00:13

sky1314

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#8

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发表于 2011-07-06 12:49:13

说的我是一头雾水啊，看来还要继续修行！

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wsat273

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#9

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发表于 2011-07-09 14:32:12

浅显易懂，好文

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#10

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发表于 2011-07-12 17:31:29

真的很不错啊，想要这本书来看看了

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