Kod Turbo

Kod Turbo to ogólna nazwa kodu korekcyjnego z lat 90. XX wieku, który pozwala zbliy si do limitu Shannona tak blisko, jak tylko chcesz . Kody Turbo stanowi znaczcy przeom w komunikacji cyfrowej. Wykorzystywane s w wielu standardach telefonii komórkowej ( UMTS , LTE ), cznoci przez satelity (Inmarsat, DVB-RCS) czy linii wysokiego napicia. Ich wynalazca Claude Berrou kto opatentowany ( patent europejski , patent amerykaski ) technologii na rzecz France Télécom i TDF.

Pochodzenie

Kody Turbo narodziy si w Télécom Bretagne (obecnie IMT ATLANTIQUE ), po pracy Claude'a Berrou . Zostay one przedstawione w komunikacie podpisany przez Alain Glavieux i punya Thitimajshima podczas Midzynarodowej Konferencji na temat komunikacji zCzerwiec 1993w Genewie , w Szwajcarii . Kiedy Shannon wypowiedzia swoje synne twierdzenie w 1948 roku, wykaza istnienie teoretycznej granicy, poza któr komunikacja jest skaona bdami, ale nie poda przykadu dziaajcego kodu, który pozwoliby na osignicie tego limitu. Robert G. Gallager opracowa kody LDPC (Low Density Parity Check) w swojej pracy magisterskiej na MIT w 1960 roku, co umoliwio osignicie tego limitu, ale w tamtym czasie ich praktyczna realizacja bya niemoliwa i popadli w zapomnienie. We wczesnych latach 90-tych Claude Berrou opracowa kody turbo, które byy pierwszymi kodami zbliajcymi si do limitu Shannon, dla których pomylnie wdroono sprztow implementacj. Kluczem do tego odkrycia byoby wykorzystanie rekurencyjnych kodów splotowych i rozwój informacji zewntrznych, wynik odejmowania informacji a priori (dane wejciowe) od informacji a posteriori (dane wyjciowe). Jest to midzy innymi takie odejmowanie, które pozwolio unikn zjawisk propagacji bdów w trudnej do wywoania ptli turbo.

Zasada

Zasada kodów turbo, podobnie jak kadego kodu korygujcego bdy, polega na wprowadzeniu redundancji w komunikacie, aby uczyni go mniej wraliwym na szum i zakócenia wystpujce podczas transmisji. Kodowanie polega na zastosowaniu dwóch prostych koderów, których wejcia zostay przeplecione; w ten sposób kady koder widzi szereg rónych informacji na swoim wejciu.

Dekodowanie to wspópraca midzy dekoderami, z których kady wydaje swoj opini (pojcie zaufania) na temat kadego dekodowanego bitu. Ta informacja jest nastpnie dostarczana na wejcie nastpnego dekodera i tak dalej. Std nazwa turbo.

Kodowanie

Klasyczny enkoder turbo jest wynikiem poczenia dwóch (lub wicej) enkoderów. Czsto s to systematyczne rekurencyjne kodery splotowe (RSC: Recursive Systematic Coder ), poniewa ich rekurencja zapewnia interesujce waciwoci pseudolosowe.

Mówic konkretnie, koder turbo zazwyczaj generuje trzy wyjcia do wysania w kanale transmisyjnym (po ewentualnej modulacji ):

1. tzw. wyjcie systematyczne, czyli aktualne wejcie enkodera (sekwencja )${\ displaystyle y_ {s}}$${\ displaystyle u}$
2. wyjcie parzystoci 1  : wyjcie pierwszego enkodera${\ displaystyle x_ {p} ^ {1}}$
3. wyjcie parzystoci 2  : wyjcie drugiego enkodera. Rónica midzy tymi dwoma wyjciami polega na tym, e ramka jest przeplatana przed wejciem do drugiego kodera. Jest mieszany.${\ displaystyle x_ {p} ^ {2}}$${\ displaystyle u}$