Turbo Codes: Desirable and Designable

پیشگفتار افزایش تقاضا برای نرخ بالای داده و کیفیت خدمات در ارتباطات بی سیم باید با پهنای باند محدود و منابع انرژی کنار بیاید. بیش از 50 سال پیش، شانون راه را برای استفاده بهینه از پهنای باند و منابع انرژی با محدود کردن بازده طیفی در مقابل نسبت سیگنال به نویز هموار کرده است. با این حال، مانند هر نظریه‌پرداز اطلاعات، شانون به ما گفت که بهترین کاری که می‌توانیم انجام دهیم چیست، اما نه چگونه آن را انجام دهیم [1]. در این دیدگاه، کدهای توربو مانند رویایی هستند که به حقیقت می پیوندند: آنها اجازه می دهند به محدودیت ظرفیت نظری شانون نزدیک شویم. با این حال، برای طراح که می‌خواهد این کدها را پیاده‌سازی کند، در نگاه اول آنها یک کابوس به نظر می‌رسند. ما در تلاش برای رسیدن به حد تئوریک گام بزرگی نزدیک‌تر شدیم، اما می‌بینیم که این اصل تاریخی در مقیاسی متفاوت تکرار می‌شود: می‌دانیم که می‌توانیم با کدهای توربو به عملکرد عالی برسیم، اما نه اینکه چگونه این را در دستگاه‌های واقعی درک کنیم.

PREFACE The increasing demand on high data rate and quality of service in wireless communication has to cope with limited bandwidth and energy resources. More than 50 years ago, Shannon has paved the way to optimal usage of bandwidth and energy resources by bounding the spectral efficiency vs. signal to noise ratio trade-off. However, as any information theorist, Shannon told us what is the best we can do but not how to do it [1]. In this view, turbo codes are like a dream come true: they allow approaching the theoretical Shannon capacity limit very closely. However, for the designer who wants to implement these codes, at first sight they appear to be a nightmare. We came a huge step closer in striving the theoretical limit, but see the historical axiom repeated on a different scale: we know we can achieve excellent performance with turbo codes, but not how to realize this in real devices.