卷積碼的編譯碼MATLAB程序(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上%survivor state是一個矩陣，它顯T了通過網格的最優(yōu)路徑，這個矩陣通過一個單獨的函數metric(x,y)給出。%其中G是一個矩陣，它的任一行決定了從移位寄存器到模2加法器的連接方式.為生成矩陣%這里，我們做了一個簡單的(2,1,7)卷積碼編碼器。k=1;G=1 0 1 1 0 1 1;1 1 1 1 0 0 1;%G1=133,G2=171%以下3種輸入序列，可任選一種%input=0 0 0 0 0 0 0;%全0輸入%input=1 1 1 1 1 1 1;%全1輸入input=round(rand(1,7)*1);%隨機系列輸入，也可用 randi

2、nt(1,7,0 1)figure;plot(input,'*r') %figure1：畫圖：目標input，紅色（red，r），形狀為*s=input;g1=G(1,:);g2=G(2,:);c1=conv(s,g1);%作卷積%disp(c1);c2=conv(s,g2);%disp(c2);n=length(c1);%7位輸入時n=13c=zeros(1,2*n);%生成全0矩陣，1*26%disp(c);for i=1:n c(2*i-1)=c1(i);c(2*i)=c2(i);%兩個模2加法器分別輸出卷積結果序列后，由旋轉開關讀取的結果（此時僅為卷積結果，非2進制0/

3、1）endfor i=1:2*n if(mod(c(i),2)=0)% mod(c(i),2)=0意思：c(i)除以2，余數為0 c(i)=0; else c(i)=1; endendoutput=c;channel_output=output;%輸出矩陣%disp(channel_output);figure;plot(output,'*b') %畫圖：目標：卷積碼編碼輸出，藍色（blue，b）*%以上為編碼部分，以下為維特比譯碼n=size(G,1);%取矩陣G的行數，故n=2。即得到輸出端口，即2個模2加法器%檢驗G的維數if rem(size(G,2),k)=0 %當矩

4、陣G的列數不為k的整數倍時，rem為求余函數 error('Size of G and k do not agree')%報錯endif rem(size(channel_output,2),n)=0 %當輸出矩陣的列數不是輸出端口n的整數倍時。（注：size(channel_output,2)=26，2個模2加法器合成的輸出） error('channle output not of the right size')endL=size(G,2)/k;%得出移位數，即寄存器個數，此例程為7%由于L-1個寄存器的狀態(tài)即可表示出輸出狀態(tài)，所以總的狀態(tài)數number_

5、of_states可由前L-1個寄存器的狀態(tài)組合來確定number_of_states=2(L-1)*k);%此例程中26，移位寄存器組的狀態(tài)數為64個%產生狀態(tài)轉移矩陣，輸出矩陣和輸入矩陣for j=0:number_of_states-1 %表示當前寄存器組的狀態(tài)。因狀態(tài)從0開始，所以循環(huán)為從0到number_of_states-1 for t=0:2k-1 %k位輸入端的信號組成的狀態(tài)，總的狀態(tài)數為2k，所以循環(huán)為從0到2k-1 next_state,memory_contents=nxt_stat(j,t,L,k);%nxt_stat完成從當前的狀態(tài)和輸入的矢量得出下寄存器組的一個狀態(tài)

6、 input(j+1,next_state+1)=t;%input數組值是用于記錄當前狀態(tài)到下一個狀態(tài)所要的輸入信號矢量 %input數組的維數：一維坐標x=j+1指當前狀態(tài)的值，二維坐標y=next_state+1指下一個狀態(tài)的值 %由于Matlab中數組的下標是從1開始的，而狀態(tài)值是從0開始的，所以以上坐標值為：狀態(tài)值+1 branch_output=rem(memory_contents*G',2);%branch_output用于記錄在狀態(tài)j下輸入1時的輸出 nextstate(j+1,t+1)=next_state;%nextstate狀態(tài)轉移矩陣，記錄了當前狀態(tài)j下輸入1時

7、的下一個狀態(tài) output(j+1,t+1)=bin2deci(branch_output);%output記錄了當前狀態(tài)j下輸入1時的輸出（十進制） endendinput;state_metric=zeros(number_of_states,2);%state_metric數組用于記錄譯碼過程在每個狀態(tài)時的漢明距離，大小為number_of_states,2 %（：，1）為當前狀態(tài)位置的漢明距離，為確定值；（：，2）為當前狀態(tài)加輸入得到的下一個狀態(tài)漢明距離，為臨時值depth_of_trellis=length(channel_output)/n;%depth_of_trellis用于記

8、錄網格圖的深度channel_output_matrix=reshape(channel_output,n,depth_of_trellis);%channel_output_matrix為輸出矩陣，每一列為一個輸出狀態(tài) %reshape改變原矩陣形狀，將channel_output矩陣變?yōu)閚行depth_of_trellis列矩陣survivor_state=zeros(number_of_states,depth_of_trellis+1);%survivor_state描述譯碼過程中在網格圖中的路徑row_survivor col_survivor=size(survivor_state

9、);%開始非尾信道輸出的解碼%i為段，j為何一階段的狀態(tài)，t為輸入for i=1:depth_of_trellis-L+1 %i指示網格圖的深度 flag=zeros(1,number_of_states);%flag矩陣用于記錄網格圖中的某一列是否被訪問過 if i<=L step=2(L-i)*k);%在網格圖的開始處，并非所有的狀態(tài)都取到 else %用step來說明這個變化 step=1; %狀態(tài)數從1到2到4，直到number_of_states end for j=0:step:number_of_states-1 %j表示寄存器的當前狀態(tài) for t=0:2k-1 %t為當

10、前的輸入 branch_metric=0; %用于記錄碼間距離 binary_output=deci2bin(output(j+1,t+1),n);%將當前狀態(tài)下輸入狀態(tài)t時的輸出output轉為n位2進制，以便計算碼間距離。（說明：數組坐標大小變化同上） for tt=1:n %計算實際的輸出碼同網格圖中此格某種輸出的碼間距離 branch_metric=branch_metric+metric(channel_output_matrix(tt,i),binary_output(tt); end %選擇碼間距離較小的路徑，即當下一個狀態(tài)沒有被訪問時就直接賦值，否則，用比它小的將其覆蓋 if

11、(state_metric(nextstate(j+1,t+1)+1,2)>state_metric(j+1,1)+branch_metric)|flag(nextstate(j+1,t+1)+1)=0) state_metric(nextstate(j+1,t+1)+1,2)=state_metric(j+1,1)+branch_metric;%下一狀態(tài)的漢明距離（臨時值）=當前狀態(tài)的漢明距離（確定值）+碼間距離 survivor_state(nextstate(j+1,t+1)+1,i+1)=j;%survivor_state數組的一維坐標為下一個狀態(tài)值，二維坐標為此狀態(tài) %在網格圖

12、中的列位置，記錄的數值為當前狀態(tài)，這樣就可以從網格中某位置的 %某個狀態(tài)得出其對應上一個列位置的狀態(tài),從而能很方便的完成譯碼過程。 flag(nextstate(j+1,t+1)+1)=1;%指示該狀態(tài)已被訪問過 end end endstate_metric=state_metric(:,2:-1:1);%移動state_metric，將臨時值移為確定值end%開始尾信道輸出的解碼for i=depth_of_trellis-L+2:depth_of_trellis flag=zeros(1,number_of_states); %狀態(tài)數從number_of_statesnumber_of_

13、states/221 %程序說明同上，只不過輸入矢量只為0 last_stop=number_of_states/(2(i-depth_of_trellis+L-2)*k); for j=0:last_stop-1 branch_metric=0; binary_output=deci2bin(output(j+1,1),n); for tt=1:n branch_metric=branch_metric+metric(channel_output_matrix(tt,i),binary_output(tt); end if (state_metric(nextstate(j+1,1)+1,2

14、)>state_metric(j+1,1)+branch_metric)|flag(nextstate(j+1,1)+1)=0) state_metric(nextstate(j+1,1)+1,2)=state_metric(j+1,1)+branch_metric; survivor_state(nextstate(j+1,1)+1,i+1)=j; flag(nextstate(j+1,1)+1)=1; end endstate_metric=state_metric(:,2:-1:1);end%從最優(yōu)路徑產生解碼輸出 %譯碼過程可從數組survivor_state的最后一個位置逐級向

15、前譯碼%由段得到狀態(tài)序列，再由狀序列從input矩陣中得到該段的輸出%數組survivor_state的最后的輸出狀態(tài)肯定為“0”state_sequence=zeros(1,depth_of_trellis+1);size(state_sequence);state_sequence(1,depth_of_trellis)=survivor_state(1,depth_of_trellis+1);%逐級譯碼過程for i=1:depth_of_trellisstate_sequence(1,depth_of_trellis-i+1)=survivor_state(state_sequence

16、(1,depth_of_trellis+2-i)+1),depth_of_trellis-i+2);%由后向前endstate_sequence;decoder_output_matrix=zeros(k,depth_of_trellis-L+1);for i=1:depth_of_trellis-L+1 dec_output_deci=input(state_sequence(1,i)+1,state_sequence(1,i+1)+1);%根據數組input的定義來得出從當前狀態(tài)到下一個狀態(tài)的輸入信號矢量 dec_output_bin=deci2bin(dec_output_deci,k);%轉換成2進制信號 decoder_output_matrix(:,i)=dec_output_bin(k:-1:1)'%將每一次譯碼存入譯碼輸出矩陣decoder_output_mat