Turbo码详解：逼近Shannon极限的优异性能

"该资源主要介绍了 Turbo 码的基础知识及其在加性高斯白噪声信道中的优秀性能。通过仿真，展示了采用长度为65536的随机交织器、BPSK调制和18次译码迭代的 Turbo 码在信噪比 Eb/N0 大于等于0.7dB时，码率为1/2的误比特率可达到BER≤10-5，这一表现接近Shannon极限。" 详细内容: Turbo 码是一种高效纠错编码技术，其设计灵感来源于Shannon的信道编码定理。1948年，Claude Shannon提出了这一理论，指出存在一种编码方法，当码率R低于信道容量C时，随着码长n的增加，采用最大似然译码，信息传输的错误概率可以趋近于零。然而，实际中由于长码的复杂性和短码的性能限制，实现这一理论面临挑战。 Turbo 码的出现解决了这一问题，它采用了并行级联的结构，由两个反馈系统卷积码和一个随机交织器组成。这种结构使得 Turbo 码在保持较低译码复杂度的同时，实现了接近Shannon极限的性能。在本例中，仿真结果表明，在65536的随机交织器下，码率为1/2的 Turbo 码经过18次迭代译码，即便在较高的信噪比（Eb/N0 ≥ 0.7dB）环境下，误比特率仍能保持在非常低的水平（BER ≤ 10-5），这与Shannon极限仅相差0.7dB，体现了 Turbo 码的卓越性能。 Turbo 码的译码器通常采用软输入软输出（SISO）算法，如BCJR算法，进行迭代译码。这种方法允许译码器利用来自信道的“软”信息，即概率信息，来改进解码决策，从而提高纠错能力。在加性高斯白噪声信道（AWGN）中，BPSK调制是常见的选择，因其简单且抗干扰性强。 在纠错编码的发展历程中，分组码如Hamming码是早期的重要成果。Hamming码能够在数据传输过程中检测并纠正一定数量的错误，但其码率和性能限制了其在高速通信中的应用。而 Turbo 码的出现，标志着编码理论的一个重大突破，它通过级联编码和迭代译码的方式，实现了接近Shannon限的性能，为现代通信系统提供了强有力的错误控制手段。