卷积码+交织+维特比译码+解交织.docx

1、卷积码+交织+维特比译码+解交织1.实验摘要实验1 卷积码编码实验2 交织编码实验3 解交织实验4 维特比译码2.实验12.1 实验1概要 在实验1中，首先给出了卷积码编码的流程，然后给出了实现卷积码编码的源程序。2.2程序的具体过程2.2.1程序流程2.2.2MATLAB源程序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=1 1 1;1 0 1;%编码矩阵k0=1;input=1 1 0 1;if rem(leng

2、th(input),k0)0 input=input,zeros(size(1:k0-rem(length(input),k0);endn=length(input)/k0;if rem(size(g,2),k0)0 error(Error,g is not of the right size.)endli=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);for i=1:n+li-2 u1=u1,u(i+li)*k0:-1:i*k0+1);end

3、uu=reshape(u1,li*k0,n+li-1);output=reshape(rem(g*uu,2),1,n0*(n+li-1);3.实验23.1 实验2概要 在实验2中，给出了两种交织编码的过程卷积交织和循环等差交织，然后给出了实现这两种交织编码的源程序。3.2程序的具体过程3.2.1程序流程3.2.2MATLAB源程序（1）卷积交织function aa=jiaozhi(bb,n)%jiaozhi.m 卷积交织函数n=28; %分组长度%bb 卷积交织前原分组序列%aa 卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc= 1 23 17 11 5 17 21; 8 2 24 18 12 6

4、28; 15 9 3 25 19 13 7; 22 16 10 4 26 20 14 ;%交织矩阵bb= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28;for i=1:n aa(i)=bb(cc(i);end（2）循环等差交织function aa=jiaozhi_nocnv(bb,n)%jiaozhi_nocnv.m 循环等差交织函数n=28; %分组长度%bb 循环等差交织前原分组序列%aa 循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：bb= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

5、 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 ;j=1;for i=1:n j=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法 aa(n+1-i)=bb(j);end3.2.3程序说明 交织码通常表示为（M，N），分组长度L=MN，交织方式用M行N列的交织矩阵表示。一般，交织方式分为分组交织和卷积交织。分组交织的交织矩阵按列写入，按行读出；去交织矩阵按行写入按列读出。卷积交织的交织矩阵和去交织矩阵的写入与读出均按行进行。 注意本次仿真采用（7，4）卷积交织编码和循环等差交织编码。所谓循环等差，是指将序号从大到小顺时针排成一圈，从

6、1开始等间隔逆时针取28个数，间隔为4，这样依次取的28个数即序号重排方式。4.实验34.1 实验3概要 与实验2对应的，在实验3中，也给出了与实验2对应的两种解交织的的流程，然后给出了实现这两种解交织操作的源程序。4.2程序的具体过程4.2.1程序流程4.2.2MATLAB源程序（1）解卷积交织function bb=jiejiaozhi(aa,n)%jiejiaozhi.m 解卷积交织函数n=28;% 分组长度%aa 解卷积交织前原分组序列%bb 解卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc= 1 23 17 11 5 27 21; 8 2 24 18 12 6 28; 15 9 3 25 1

7、9 13 7 ;22 16 10 4 26 20 14 ;aa= 1 8 15 22 23 2 9 16 17 24 3 10 11 18 25 4 5 12 19 26 27 6 13 20 21 28 7 14 ;for i=1:n bb(cc(i)=aa(i);end（2）解循环等差交织function bb=jiejiaozhi_nocnv(aa,n)%jiaozhi_nocnv.m 解循环等差交织函数n=28;% 分组长度%aa 解循环等差交织前原分组序列%bb 解循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：aa= 1 24 19 14 9 4 27 22 17 12 7 2 25 2

8、0 15 10 5 28 23 18 13 8 3 26 21 16 11 6;j=1;for i=1:n j=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法 bb(j)=aa(n+1-i);end5.实验45.1 实验4概要 由于维特比译码算法是卷积码译码的最常用算法，因此在实验5中，首先给出了维特比译码的流程，然后给出了实现维特比译码的源程序。5.2程序的具体过程5.2.1程序流程5.2.2 MATLAB源程序1）function y=bin2deci(x)l=length(x);y=(l-1:-1:0);y=2.y;y=x*y;2）function y=deci2bin(x,l)

9、y=zeros(1,l);i=1;while x=0 & i=l y(i)=rem(x,2); x=(x-y(i)/2; i=i+1;endy=y(l:-1:1);3）function distance=metric(x,y)if x=y distance=0;else distance=1;end4）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

10、_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=1 1 1;1 0 1; % G 卷积编码矩阵，如（2,1,3)卷积码生成矩阵1 1 1;1 0 1,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

11、=1channel=1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 ; %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channel_output=channel;n=size(G,1); % n 编码输出端口数量,(2,1,3)中n=2if rem(size(G,2),k)=0 %当G列数不是k的整数倍时 error(Size of G and k do not agree) %发出出错信息endif rem(size(channe

12、l_output,2),n)=0 %当输出量元素个数不是输出端口的整数倍时 error(channel output not of the right size)endN=size(G,2)/k; %得出移位数，即寄存器的个数M=2k;number_of_states=2(k*(N-1); %状态数for j=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 for m=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2k，所以循环从0到2k-1 % nxt_stat完成从当前的状态

13、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); endend% 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_states 2，（:,1）当前

14、% 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);for i=1:depth_of_trellis-N+1 flag=zeros(1,numb

15、er_of_states); if(istate_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 end state_metric=state_metric(:,2:-1:1);endfor i=depth_of_t

16、rellis-N+2:depth_of_trellis flag=zeros(1,number_of_states); % 状态数从number_of_statesnumber_of_states/2.21 %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); for j=0:last_stop-1 branch_metric=0; binary_output=deci2bin(output(j+1,1),n); for ll=1:n branch_metric=branch_metric+me

17、tric(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;

18、 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);for i=1:depth_of_trellis state_sequence(1,depth_of_trellis-i+1)=survivor_state(state_seq

19、uence(1,depth_of_trellis+2-i)+1),depth_of_trellis-i+2);enddecoder_output_matrix=zeros(k,depth_of_trellis-N+1);for i=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);enddecoder_output=reshape(decoder_output_matrix,1,k*(depth_of_trellis-N+1);cumulated_metric=state_metric(1,1);