MATLAB卷积码程序

1、卷积码编码

function[output]=cnv_encd(input)

%output=cnv_encd(g,k0,input)卷积码编码函数

%g生成矩阵

%k0输入码长

%input输入信源序列

%output输出卷积编码序列

g=[111;101];编码矩阵

k0=1;

input=[1101];

ifrem(length(input),k0)>0

input=[input,zeros(size(1:k0-rem(length(input),k0)))];

end

n=length(input)/k0;

ifrem(size(g,2),k0)>0

error('Error,gisnotoftherightsize.')

end

li=size(g,2)/k0;

n0=size(g,1);

u=[zeros(size(1:(li-1)*k0)),input,zeros(size(1:(li-1)*k0))];

u1=u(li*k0:-1:1);

fori=1:n+li-2

u1=[u1,u((i+li)*k0:-1:i*k0+1)];

end

uu=reshape(u1,li*k0,n+li-1);

output=reshape(rem(g*uu,2),1,n0*(n+li-1));

2、Viterbi译码程序

1）

functiony=bin2deci(x)

l=length(x);

y=(l-1:-1:0);

y=2.^y;

y=x*y';

2）

functiony=deci2bin(x,l)

y=zeros(1,l);i=1;

whilex>=0&i<=l

y(i)=rem(x,2);

x=(x-y(i))/2;

i=i+1;

end

y=y(l:-1:1);

3）

functiondistance=metric(x,y)

ifx==y

distance=0;

else

distance=1;

end

4）

function[next_state,memory_contents]=nxt_stat(current_state,input,L,k)

binary_state=deci2bin(current_state,k*(L-1));

binary_input=deci2bin(input,k);

next_state_binary=[binary_input,binary_state(1:(L-2)*k)];

next_state=bin2deci(next_state_binary);

memory_contents=[binary_input,binary_state];

5）

function[decoder_output,survivor_state,cumulated_metric]=viterbi(channel,snr_db)

G=[111;101];%G卷积编码矩阵，如（2,1,3)卷积码生成矩阵[111;101],可以根据

自己的需要输入编码矩阵k=1;%k信息源输入端口数k=1

channel=[110101001011];%信源编码

snr_db=6;%信噪比，可以通过调节信噪比大小观察viterbi译码的性能

%bpsk调制

channel_output=bpsk(channel,snr_db);%调用bpsk函数,得到信道编码

n=size(G,1);%n编码输出端口数量,(2,1,3)中n=2

ifrem(size(G,2),k)~=0%当G列数不是k的整数倍时

error('SizeofGandkdonotagree')%发出出错信息

end

ifrem(size(channel_output,2),n)~=0%当输出量元素个数不是输出端口的整数倍时

error('channeloutputnotoftherightsize')

end

N=size(G,2)/k;%得出移位数，即寄存器的个数

M=2^k;

number_of_states=2^(k*(N-1));%状态数

forj=0:number_of_states-1%j表示当前寄存器组的状态因为状态是从零

%开始的,所以循环从0到number_of_states-1

form=0:M-1%m为从k个输入端的信号组成的状态，总的状

%态数为2^k，所以循环从0到2^k-1%nxt_stat完成从当前的状态和输入的矢量得出下寄存器组的一个状态

[next_state,memory_contents]=nxt_stat(j,m,N,k);%调用nxt_stat函数

input(j+1,next_state+1)=m;

branch_output=rem(memory_contents*G',2);

nextstate(j+1,m+1)=next_state;

output(j+1,m+1)=bin2deci(branch_output);

end

end

%state_metric数组用于记录译码过程在每状态时的汉明距离

%state_metric大小为number_of_states2，（:,1）当前

%状态位置的汉明距离，为确定值，而（:,2）为当前状态加输入

%得到的下一个状态汉明距离，为临时值

state_metric=zeros(number_of_states,2);

depth_of_trellis=length(channel_output)/n;

channel_output_matrix=reshape(channel_output,n,depth_of_trellis);

survivor_state=zeros(number_of_states,depth_of_trellis+1);

fori=1:depth_of_trellis-N+1

flag=zeros(1,number_of_states);

if(i<=N)

step=2^(k*(N-i));

else

step=1;

end

forj=0:step:number_of_states-1

form=0:M-1

branch_metric=0;

binary_output=deci2bin(output(j+1,m+1),n);

forll=1:n

branch_metric=branch_metric+metric(channel_output_matrix(ll,i),binary_output(ll));

end

%选择码间距离较小的那条路径

%选择方法：

%当下一个状态没有被访问时就直接赋值，否则，用比它小的将其

覆盖if((state_metric(nextstate(j+1,m+1)+1,2)>state_metric(j+1,1)+branch_metric)|

flag(nextstate(j+1,m+1)+1)==0)

state_metric(nextstate(j+1,m+1)+1,2)=state_metric(j+1,1)+branch_metric;

survivor_state(nextstate(j+1,m+1)+1,i+1)=j;

flag(nextstate(j+1,m+1)+1)=1;

end

end

endstate_metric=state_metric(:,2:-1:1);

end

fori=depth_of_trellis-N+2:depth_of_trellis

flag=zeros(1,number_of_states);

%状态数从number_of_states→number_of_states/2→...→2→1

%程序说明同上，只不过输入矢量只为0

last_stop=number_of_states/(2^(k*(i-depth_of_trellis+N-2)));

forj=0:last_stop-1

branch_metric=0;

binary_output=deci2bin(output(j+1,1),n);

forll=1:n

branch_metric=branch_metric+metric(channel_output_matrix(ll,i),binary_output(ll));

end

if((state_metric(nextstate(j+1,1)+1,2)>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

end

state_metric=state_metric(:,2:-1:1);

end

%从最佳路径中产生解码

%译码过程可从数组survivor_state的最后一个位置向前逐级译码

state_sequence=zeros(1,depth_of_trellis+1);

state_sequence(1,depth_of_trellis)=survivor_state(1,depth_of_trellis+1);

fori=1:depth_of_trellis

state_sequence(1,depth_of_trellis-i+1)=survivor_state((state_sequence(1,depth_of_trellis+2-i)+1),

depth_of_trellis-i+2);

end

decoder_output_matrix=zeros(k,depth_of_trellis-N+1);

fori=1:depth_of_trellis-N+1

%根据数组input的定义来得出从当前状态到下一个状态的输入信号矢量

dec_output_deci=input(state_sequence(1,i)+1,state_sequence(1,i+1)+1);

dec_output_bin=deci2bin(dec_output_deci,k);

%将一次译码存入译码输出矩阵decoder_output_matrix相应的位置

decoder_output_matrix(:,i)=dec_output_bin(k:-1:1)';

end

decoder_output=reshape(decoder_output_matrix,1,k*(depth_of_trellis-N+1));

cumulated_metric=state_metric(1,1);