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五年陽光

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發(fā)表于 2011-07-06 00:23:26 只看樓主

Turbo編碼：Turbo Coding

反饋迭代的類比
我們經(jīng)�？吹睫I車尾部有Turbo或T的標(biāo)識(shí)，表明這車采用的是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪增壓的主要原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快時(shí)，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，就可以壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，于是可以燃燒更多的燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率也就大幅增加。Turbo編碼的反饋迭代思路就是類似渦輪增加發(fā)動(dòng)器的原理。渦輪增壓器的缺點(diǎn)是滯后，瞬間不能及時(shí)反應(yīng)，這一點(diǎn)Turbo編碼也具備。

信息可靠傳送的類比
一個(gè)吵鬧的飯店里要讓服務(wù)員聽到你的要求，你就得提高嗓門（信噪比）或者反復(fù)呼喚（附加的冗余信號(hào)）或者你的幾個(gè)同伴在不同位置幫你呼喚一下。

信息可靠傳送的類比
你在一個(gè)沒有窗戶的屋里想判斷外面是否下雨，你好像聽到雷聲，但不確定；你又看到地面上有很多泥的腳印，你感覺確實(shí)下雨了；你看到旁邊有人帶著傘出去了。幾個(gè)情況綜合考慮，外面確實(shí)下雨了（幾個(gè)途徑綜合判斷，提高信息接收的準(zhǔn)確性。
在日內(nèi)瓦召開的1993年國際通信會(huì)議上，兩位當(dāng)時(shí)不知名的法國電機(jī)工程師聲稱他們發(fā)明了一種接近香農(nóng)極限的信道編碼方法。很多通信業(yè)界專家懶得去讀完這篇論文，就匆忙地下了結(jié)論，認(rèn)為這太不靠譜了，一定是計(jì)算或?qū)嶒?yàn)有什么錯(cuò)誤，就好比你看一個(gè)土老帽拿著一個(gè)大的黑色垃圾帶，你不相信里面有錢一樣�？墒菚r(shí)間再一次證明，權(quán)威的習(xí)慣視野常常會(huì)有很大的問題。

香農(nóng)極限定理告訴我們，要想在一個(gè)存在噪聲的確定帶寬的信道里可靠地傳送信號(hào)，有兩個(gè)途徑：加大信噪比或在信號(hào)編碼中加入附加的糾錯(cuò)碼，就像在餐館里提高嗓門喊服務(wù)員或者重復(fù)幾次呼喚一樣；要想提高信號(hào)編碼效率達(dá)到信道容量，就要使編碼的長度盡可能的長(約束長度要求至少達(dá)到1000位)而且盡可能的隨機(jī)，但實(shí)際不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算量太大；就像我們想準(zhǔn)確地知道一個(gè)城市百姓的消費(fèi)習(xí)慣，這個(gè)調(diào)查量太大了，以至于你一個(gè)人的力量肯定無法完成。多年來數(shù)學(xué)界和通信界很多復(fù)雜的編碼方案總是不斷涌現(xiàn)，編碼后的速率距離香農(nóng)極限容量還差3.5dB以上的距離，好像被無比寬大的鴻溝阻擋一樣，這個(gè)鴻溝就是計(jì)算復(fù)雜性問題。但這兩位法國兄弟并沒有從數(shù)學(xué)或者通信的角度出發(fā)去思考這個(gè)問題，而是從電子電路可靠性設(shè)計(jì)和放大器功率反饋的角度出發(fā)發(fā)明了Turbo編碼，因此目前為止Turbo編碼的有效性沒法從數(shù)學(xué)上得以證實(shí)，只能通過仿真實(shí)驗(yàn)的手段去驗(yàn)證。

理解Turbo編譯碼的關(guān)鍵詞是并行級(jí)聯(lián)編碼、反饋迭代。并行級(jí)聯(lián)編碼就像我們在沒有窗戶的屋里判斷是否下雨一樣，通過幾個(gè)不同角度判斷同一個(gè)事情，提高了判斷的準(zhǔn)確性。Turbo 編碼過程把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊通過三個(gè)途徑進(jìn)行傳送，如圖所示，一個(gè)途徑就是直接發(fā)送；另一個(gè)通過卷積編碼器發(fā)送；第三個(gè)按照一定規(guī)則打亂順序再發(fā)一次。最后把三個(gè)途徑來的數(shù)據(jù)信息合成一路。這樣就不需要太長編碼便可實(shí)現(xiàn)接近香農(nóng)極限的碼元速率。這三個(gè)途徑就好比在嘈雜的餐館里不同位置的人都幫你叫服務(wù)員一樣，增大了服務(wù)員正確接收的可能性。
[attach]176536[/attach]
圖 Turbo編碼的原理簡圖
在Turbo譯碼過程采用迭代反饋的方法，就像渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，不斷的把輸出的碼元反饋到輸入這里，和輸入比較增加譯碼的正確性。Turbo編譯碼的優(yōu)點(diǎn)就是提高編碼的性能，使編碼后的速率接近香農(nóng)容量極限，同時(shí)增強(qiáng)了編碼的可靠性，但缺點(diǎn)是時(shí)延較大。因此Turbo編碼適用于對(duì)誤塊率要求嚴(yán)格（可達(dá)到），但時(shí)延要求不嚴(yán)格的場合，如3G中高速下載類業(yè)務(wù)。

注：摘之《實(shí)戰(zhàn)無線通信應(yīng)知應(yīng)會(huì)—新手入門，老手溫故》

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mao_mao 專家指數(shù) +1 , 威望 +10 個(gè)
· 感謝分享！詳細(xì).. 發(fā)表與：2011-7-6 00:28:59

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發(fā)表于 2011-07-06 00:31:39

沙發(fā)了，哈哈

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zhangzhenshan

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#3

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發(fā)表于 2011-07-06 00:46:09

《實(shí)戰(zhàn)無線通信應(yīng)知應(yīng)會(huì)—新手入門，老手溫故》有電子版么？

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· 沒有電子版的。詳細(xì).. 發(fā)表與：2011-7-6 08:28:55

自由的精神是什么,一顆不羈的心,開放的心態(tài),開闊的視野...

basediary

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#4

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發(fā)表于 2011-07-06 02:15:12

學(xué)習(xí)了，原來還有這種典故的啊。

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lwhavl

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#5

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發(fā)表于 2011-07-06 08:51:29

感覺這書還挺不錯(cuò)的

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linqi_001

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#6

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發(fā)表于 2011-07-06 08:55:56

無線通信應(yīng)知應(yīng)會(huì)—新手入門

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讀萬卷書不如行千里路，行千里路不如閱人無數(shù)，閱人無數(shù)不如名師指路。經(jīng)師易得，人師難求。

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子蟲

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#7

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發(fā)表于 2011-07-06 08:56:14

頂一個(gè)，期待全書的電子版，哈哈

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五年陽光威望 +1 個(gè)
· 木有電子版的。詳細(xì).. 發(fā)表與：2011-7-6 09:00:13

sky1314

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#8

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發(fā)表于 2011-07-06 12:49:13

說的我是一頭霧水啊，看來還要繼續(xù)修行！

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wsat273

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#9

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發(fā)表于 2011-07-09 14:32:12

淺顯易懂，好文

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#10

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發(fā)表于 2011-07-12 17:31:29

真的很不錯(cuò)啊，想要這本書來看看了

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