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Turbo-Codes sind Codes zur Kanalkodierung auf störanfälligen Übertragungssystemen (z.B. Funksystemen) und ermöglichen dem Empfänger, eine gewisse Anzahl von Übertragungsfehlern zu korrigieren.
Ein Turbo-Kodierer besteht aus mindestens 2 parallel geschalteten Faltungs-Kodierern. Während der erste Faltungskodierer die Nutzdaten in unveränderter Form faltet, bekommen die anderen Faltungskodierer als Eingangssignal die Nutzdaten in veränderter Reihenfolge (Interleaving). Entsprechend werden auf Empfängerseite auch mehrere Faltungs-Dekodierer parallel betrieben. Diese Dekodierer tauschen untereinander Informationen zur Fehlerkorrektur aus, wodurch sich für einen vergleichsweise geringen algorithmischen Aufwand eine sehr leistungsstarke Fehlerkorrektur ergibt.
Beschreibung
Turbo-Codes sind parallel verkettete systematische Faltungs-Codes. Die Verkettung erfolgt senderseitig durch mehrfache Kodierung der jeweils verwürfelten Nutzdaten. Durch diesen Prozess werden die Paritäten der verschiedenen Faltungscodes (Komponentencodes) voneinander dekorreliert (geringe statistische Abhängigkeit).
Die Verwürfelung der zu sendenden Informationsbitfolge entsteht in einem Prozess, der Interleaving genannt wird. In der Praxis werden häufig Zufallsinterleaver eingesetzt, um einen grossen Abstand vormals benachbarter Bits, und somit eine Dekorrelation, zu erzielen.
Um höhere Coderaten zu ermöglichen, werden - meist periodisch - Paritätsbits der Komponentencodes punktiert. Punktieren heißt, dass ein Codebit nicht gesendet wird. Dies muss folglicherweise auf Empfängerseite als Auslöschung berücksichtigt werden (alle möglichen Empfangswerte haben für den Dekodierer die gleiche Auftrittswahrscheinlichkeit).
Mithilfe einer iterativen Dekodierung (hier: abwechselndes Dekodieren der Komponentencodes, z. B. mittels BCJR-Algorithmus, unter Austausch von extrinsischer Information) werden Ergebnisse nahe der Kanalkapazität erzielt.
Werden die Komponentencodes nicht parallel sondern seriell verkettet, so spricht man von Woven-Codes. Die iterative Dekodierung, mit welcher zur Zeit die besten Ergebnisse erzielt werden, findet beispielsweise auch bei den Low-Density-Parity-Check-Codes (LDPC) Anwendung.
Bei einer Implementation sollte man darauf achten, dass eine Vielzahl von Turbo Codes durch Patente der France Telecom unter dem U.S. Patent 5,446,747 geschützt sind.
Anwendungsbeispiele
Siehe auch
Weitere fehlerkorrigierende Codes finden sich auf der Liste fehlerkorrigierender Codes.
Kompressionsalgorithmus Telekommunikation Funktechnik | Kodierungstheorie
"Turbo-Code"