Mã hóa turbo gần đây đã đợc sử dụng thành công trong rất nhiều hệ thống thông tin. Mã hóa turbo tổng quát bao gồm hai hay nhiều mã chuỗi hoặc mã song song. Một bộ mã turbo điển hình gồm nhiều chuỗi mã vòng xoắn song song nh hình dới đây. Khi đó các bit thông tin đợc mã hóa bởi hai hay nhiều bộ mã vòng xoắn đệ quy, chúng còn đợc sử dụng để hoán vị chuỗi thông tin. Tuy nhiên, bộ giải mã turbo lại có thể dùng các bộ mã vòng xoắn song song hay phân cấp. Khả năng sửa lỗi cao của mã hóa turbo có đợc bắt nguồn sự ngẫu nhiên giống nh sử dụng cài xen kết hợp với mã vòng xoắn và bộ giải mã sử dụng hầu hết các thông tin ngoại lai không tơng quan.
Trễ Cài xen 1 Cài xen N Mã hóa 0 Mã hóa 1 Mã hóa N Multiplexing Hình 4-9 Bộ lập mã Turbo
Việc thiết kế cấu trúc và độ phức tạp của mã hóa turbo bị giới hạn bởi các thông số hệ thống khác. Chúng ta sẽ đề cập đến một vài thông số ảnh h- ởng trực tiếp đến cấu trúc bộ mã. Trễ giải mã ảnh hởng rất lớn tới thiết kế máy thu. Bởi vì cấu trúc bộ giải mã turbo là lặp và bao gồm khối giải cài xen/giải cài xen cho mỗi lần lặp lại, nếu trễ quá lớn sẽ ảnh hởng tới chất lợng toàn bộ hệ thống. Một vấn đề quan trọng khác mà hệ thống yêu cầu là tăng ích mã hóa. Khi mà tốc độ lỗi bit BER của mã hóa turbo đợc cải thiện rõ rệt thì hệ thống có thể làm việc ở tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N nhỏ. Tuy nhiên nhiều chức năng khác của máy thu lại yêu cầu một tỷ số S/N tối thiểu nào đó, điều này cũng cần đợc tính toán kỹ lỡng khi thiết kế hệ thống OFDM.
De- interleaver Interleaver Soft input Soft output Decoder Soft input Soft output Decoder Extrinsic Information
Information bits Channel Information
Extrinsic Information
Hình 4-10 Cấu trúc bộ giải mã Turbo
Có hai kỹ thuật giải mã lặp là: Xác suất sau cực đại MAP (Maximum a
posteriori Probability) và Giải thuật Viterbi cải tiến SOVA (Soft input Soft
Output Viterbi Algorithm). Có 3 dạng khác nhau của đầu vào ‘mềm’ (Soft input) cho mỗi bộ giải mã là ký tự thông tin không mã hóa, thông tin d thừa từ mã đối xứng đệ quy RSC (Recursive Symmetric Code) đầu tiên, và các thông tin ngoại lai. Đầu ra là các trọng số thông tin không mã hóa, thông tin u tiên (priori information) và thông tin ngoại lai tơng ứng.
Nói chung, thuật toán MAP là tối u cho đánh giá trạng thái của một quá trình Markov. Trong giải mã turbo, thuật toán MAP tính logarit của tỷ số giữa xác suất sau APP (a posteriori probability) của mỗi bit thông tin trở thành ‘1’ với xác suất APP của bit trở thành ‘0’. Kỹ thuật MAP rất phức tạp và yêu cầu số phép toán thay đổi nên ít đợc áp dụng trong thực tế. Còn kỹ thuật SOVA sử dụng thuật toán đơn giản hóa của thuật toán MAP đợc ứng dụng nhiều trong thực tế vì mặc dù không tối u nh thuật toán MAP nhng cấu trúc lại đơn giản hơn nhiều. Thuật toán MAP xét tất cả các đờng bằng cách chia chúng thành 2 tập hợp là các đờng có bit ‘1’ tại những bớc riêng biệt và các đờng có bit ‘0’ tại nhừng bớc đó, và trả về log tỷ số tơng quan giữa chúng. Còn SOVA chỉ xét những đờng có triển vọng (survivor path) của thuật toán Viterbi.
Nh đã nói ở trên, mã hóa trong hệ thống OFDM có u thế của mã hóa trong cả miền thời gian và tần số với việc cài xen thích hợp. Mã hóa cung cấp thêm sự bảo vệ chống lại pha đinh chọn lọc thời gian và tần số. Sử dụng mã hóa Turbo đang đợc quan tâm đặc biệt cho một vài chuẩn vô tuyến.
