卷积码的编译码MATLAB程序

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%survivor state是一个矩阵,它显T了通过网格的最优路径,这个矩阵通过一个单独的函数metric(x,y)给出。

%其中G是一个矩阵,它的任一行决定了从移位寄存器到模2加法器的连接方式.为生成矩阵

%这里,我们做了一个简单的(2,1,7)卷积码编码器。

k=1;

G=[1 0 1 1 0 1 1;1 1 1 1 0 0 1];%G1=133,G2=171

%以下3种输入序列,可任选一种%

%input=[0 0 0 0 0 0 0];%全0输入

%input=[1 1 1 1 1 1 1];%全1输入

input=[round(rand(1,7)*1)];%随机系列输入,也可用 randint(1,7,[0 1])

figure;plot(input,'*r') %figure1:画图:目标input,红色(red,r),形状为*

s=input;

g1=G(1,:);

g2=G(2,:);

c1=conv(s,g1);%作卷积

%disp(c1);

c2=conv(s,g2);

%disp(c2);

n=length(c1);%7位输入时n=13

c=zeros(1,2*n);%生成全0矩阵,1*26

%disp(c);

for i=1:n

c(2*i-1)=c1(i);c(2*i)=c2(i);%两个模2加法器分别输出卷积结果序列后,由旋转开关读取的结果(此时仅为卷积结果,非2进制0/1)

end

for i=1:2*n

if(mod(c(i),2)==0)% mod(c(i),2)==0意思:c(i)除以2,余数为0

c(i)=0;

else c(i)=1;

end

end

output=c;

channel_output=output;%输出矩阵

%disp(channel_output);

@

figure;plot(output,'*b') %画图:目标:卷积码编码输出,蓝色(blue,b)* %————————————————以上为编码部分,以下为维特比译码————————————————

n=size(G,1);%取矩阵G的行数,故n=2。即得到输出端口,即2个模2加法器

%检验G的维数

if rem(size(G,2),k)~=0 %当矩阵G的列数不为k的整数倍时,rem为求余函数

error('Size of G and k do not agree')%报错

end

if rem(size(channel_output,2),n)~=0 %当输出矩阵的列数不是输出端口n的整数倍时。(注:size(channel_output,2)=26,2个模2加法器合成的输出)

]

error('channle output not of the right size')

end

L=size(G,2)/k;%得出移位数,即寄存器个数,此例程为7

%由于L-1个寄存器的状态即可表示出输出状态,所以总的状态数number_of_states可由前L-1个寄存器的状态组合来确定

number_of_states=2^((L-1)*k);%此例程中2^6,移位寄存器组的状态数为64个

%产生状态转移矩阵,输出矩阵和输入矩阵

for j=0:number_of_states-1 %表示当前寄存器组的状态。因状态从0开始,所以循环为从0

到number_of_states-1

for t=0:2^k-1 %k位输入端的信号组成的状态,总的状态数为2^k,所以循环为从0到2^k-1 !

[next_state,memory_contents]=nxt_stat(j,t,L,k);%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

input(j+1,next_state+1)=t;%input数组值是用于记录当前状态到下一个状态所要的输入信号矢量

%input数组的维数:一维坐标x=j+1指当前状态的值,二维坐标y=next_state+1指下一个状态的值

%由于Matlab中数组的下标是从1开始的,而状态值是从0

开始的,所以以上坐标值为:状态值+1

branch_output=rem(memory_contents*G',2);%branch_output用于记录在状态j下输入1时的输出

nextstate(j+1,t+1)=next_state;%nextstate状态转移矩阵,记录了当前状态j下输入1时的下一个状态

output(j+1,t+1)=bin2deci(branch_output);%output记录了当前状态j下输入1时的输出(十进制)

end

%

end

input;

state_metric=zeros(number_of_states,2);%state_metric数组用于记录译码过程在每个状态时的汉明距离,大小为number_of_states,2

%(:,1)为当前状态位置的汉明距离,为确定值;(:,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

depth_of_trellis=length(channel_output)/n;%depth_of_trellis用于记录网格图的深度channel_output_matrix=reshape(channel_output,n,depth_of_trellis);%channel_output_ma trix为输出矩阵,每一列为一个输出状态

%reshape改变原矩

阵形状,将channel_output矩阵变为n行depth_of_trellis列矩阵