卷积码编码和维特比译码

1、精选优质文档-倾情为你奉上卷积码编码维特比译码实验设计报告SUN一、实验目的掌握卷积码编码和维特比译码的基本原理，利用了卷积码的特性, 运用网格图和回溯以得到译码输出。二、实验原理1.卷积码是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。其编码器将k个信息码元编为n个码元时，这n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且与前面的（m-1）段信 息有关（m为编码的约束长度）。2.一般地，最小距离d表明了卷积码在连续m段以内的距离特性，该码可以在m个连续码流内纠正(d-1)/2个错误。卷积码的纠错能力不仅与约束长度有关，还与采用的译码方式有关。3. 维特比译码算法基本原理是将接收到的信号序列和所有可能

2、的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送序列。 卷积码的Viterbi 译码是根据接收码字序列寻找编码时通过网格图最佳路径的过程,找到最佳路径即完成了译码过程,并可以纠正接收码字中的错误比特。4.所谓“最佳”, 是指最大后验条件概率:P( C/ R) = max P ( Cj/ R) , 一般来说, 信道模型并不使用后验条件概率,因此利用Beyes 公式、根据信道特性出结论:max P ( Cj/ R) 与max P ( R/ Cj) 等价。考虑到在系统实现中往往采用对数形式的运算,以求降低运算量,并且为求运算值为整数加入了修正因子a1 、a2 。 令M ( R/ Cj)

3、= log P ( R/ Cj) =a1 (log P( Rm/ Cmj ) + a2) 。 其中, M 是组成序列的码字的个数。因此寻找最佳路径, 就变成寻找最大M( R/ Cj) , M( R/ Cj) 称为Cj 的分支路径量度,含义为发送Cj 而接收码元为R的似然度。5.卷积码的viterbi译码是根据接收码字序列寻找编码时通过网格图最佳路径的过程，找到最佳路径即完成了译码过程并可以纠正接收码字中的错误比特。三、实验代码#include<stdio.h> #include "Conio.h" #define N 7 #include "math.

4、h" #include <stdlib.h> #include<time.h> #define randomize() srand(unsigned)time(NULL) encode( unsigned int *symbols, /*编码输出*/ unsigned int *data, /*编码输入*/ unsigned int nbytes, /*nbytes=n/16,n为实际输入码字的数目*/ unsigned int startstate /*定义初始化状态*/ ) /卷积码编码/ unsigned int j; unsigned int inpu

5、t,a1=0,a2=0,a3=0,a4=0,a5=0,a6=0; for(j=0;j<nbytes;j+) input=*data; data+; *symbols = inputa1a2a3a6; /c1(171)symbols+; *symbols = inputa2a3a5a6; /c2(133)symbols+; a2=a1; a1=input; return 0; int trandistance(int m,int state1, int state2) /*符号m与从state1到state2时输出符号的汉明距离,如果state1无法到state2则输出度量值为100*/

6、int c; int sym,sym1,sym2; sym1=(state2>>1)&1)(state2&1)(state1&1); sym2=(state2>>1)&1)(state1&1); sym=(sym1<<1) | sym2; if ( (state1&2)>>1)=(state2&1) c=(m&1)(sym&1)+(m>> 1)&1)(sym >> 1)&1); else c=10000; return(c); int

7、traninput(int a,int b) /*状态从a到b时输入卷积码的符号*/ int c; c=(b&2)>>1); return(c); int tranoutput(int a,int b) /*状态从a到b时卷积码输出的符号*/ int c,s1,s2; s1=(a&1)(a&2)>>1)(b&2)>>1); s2=(a&1)(b&2)>>1); c=(s1<<1)|s2; return(c); /维特比译码/void viterbi( int initialstate,

8、/*定义解码器初始状态*/ int *viterbiinput, /*解码器输入码字序列*/ int *viterbioutput /*解码器输出码字序列*/ ) struct sta /*定义网格图中每一点为一个结构体,其元素包括*/ int met; /*转移到此状态累计的度量值*/ int value; /*输入符号 */ struct sta *last; /*及指向前一个状态的指针*/ ; struct sta state4N; struct sta *g,*head; int i,j,p,q,t,r,u,l; for(i=0;i<4;i+) /* 初始化每个状态的度量值*/

9、for(j=0;j<N;j+) stateij.met=0;for(l=0;l<4;l+) statel0.met=trandistance(*viterbiinput,initialstate,l); statel0.value=traninput(initialstate,l); statel0.last=NULL; viterbiinput+; /*扩展第一步幸存路径*/ for(t=1;t<N;t+) for(p=0;p<4;p+) statept.met=state0t-1.met+trandistance(*viterbiinput,0,p); statep

10、t.value=traninput(0,p); statept.last=&state0t-1; for(q=0;q<4;q+) if(stateqt-1.met+trandistance(*viterbiinput,q,p)<statept.met) statept.met=stateqt-1.met+trandistance(*viterbiinput,q,p); statept.value=traninput(q,p); statept.last=&stateqt-1; viterbiinput+; /*计算出剩余的幸存路径*/ r=state0N-1.met

11、; /*找出n步后度量值最小的状态准备回溯路由*/ g=&state0N-1; for(u=N;u>0;u-) /*向前递归的找出最大似然路径 */ *(viterbioutput+(u-1)=g->value; g=g->last; /* for(u=0;u<8;u+) *(viterbioutput+u)=stateu2.met; */ /*此行程序可用于检测第n列的 度量值*/ void decode(unsigned int *input, int *output,int n) int viterbiinput100; int j; for(j=0;j&

12、lt;n+2;j+) viterbiinputj=(inputj*2<<1)|inputj*2+1; viterbi(0,viterbiinput,output); void main() unsigned int encodeinput100,wrong10=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,encodeoutput100; int n=5,i,m,j=0,decodeinput100,decodeoutput100; randomize(); for(i=0; i<n; i+) encodeinputi=rand()%2; encodeinputn= encodei

13、nputn+1=0; encode(encodeoutput,encodeinput,n+2,0); printf("the input of encoder is :n"); /信息源输入的信息码（随机产生） for(i=0;i<n; i+) printf("%2d",encodeinputi); printf("n"); printf("the output of encoder is :n"); /编码之后产生的卷积码 for(i=0;i<(n+2)*2;i+) printf("%2d&

14、quot;,encodeoutputi); if(i%20=19) printf("n"); printf("n"); printf("please input the number of the wrong bitn"); /信道传输收到干扰而产生的错误码 scanf("%d",&m); printf("please input the positions of the wrong bit(0-9)n"); for(i=0;i<m;i+) scanf("%d"

15、,&wrongm); if(encodeoutputwrongm=0) encodeoutputwrongm=1; else encodeoutputwrongm=0; printf("the input of decoder is :n"); for(i=0;i<(n+2)*2;i+) printf("%2d",encodeoutputi); if(i%20=19) printf("n"); printf("n"); decode(encodeoutput,decodeoutput,n+2); printf("the output of decoder is :n"); for(i=0;i<n;i+) printf("%2d",