卷积码编译码程序.docx
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卷积码编译码程序
这是我搜集整理的一个关于卷积编码和Viterbi译码的Matlab程序，现在把它们放在这里，希望对需要的人有些帮助。
卷积编码程序：
function[output,len_tal]=cnv_encd（secrettext,encodetext）
g=[00100100;00000001;10000001;01001101];
k0=1;
%读入文本文件并计算文件长度
frr=fopen（secrettext,'r'）;
[msg,len]=fread（frr,'ubit1'）;
msg=msg';
%checktoseeifextrazeropaddingisnecessary
ifrem（length（msg）,k0）>0
msg=[msg,zeros（size（1:
k0-rem（length（msg）,k0）））];
end
n=length（msg）/k0; %把输入比特按k0分组，n为所得的组数。
%checkthesizeofmatrixg
ifrem（size（g,2）,k0）>0
error（'Error,gisnotoftherightsize.'）;
end
%determineLandn0
L=size（g,2）/k0;
n0=size（g,1）;
%addextrazeros，以保证编码器是从全0开始，并回到全0状态。
u=[zeros（size（1:
（L-1）*k0））,msg,zeros（size（1:
（L-1）*k0））];
%generateuu,amatrixwhosecolumnsarethecontentsofconv.encoderat
%variousclockcycles.
u1=u（L*k0:
-1:
1）;
fori=1:
n+L-2
u1=[u1,u（（i+L）*k0:
-1:
i*k0+1）];
end
uu=reshape（u1,L*k0,n+L-1）;
%determinetheoutput
output=reshape（rem（g*uu,2）,1,n0*（L+n-1））;
len_tal=n0*（L+n-1）;
%writetheoutputtotheencodetext
result=fopen（encodetext,'w'）;
fori=1:
n0*（L+n-1）
fwrite（result,output（i）,'bit1'）;
end
fclose（result）;
Viterbi译码程序：
function[decoder_output,survivor_state,cumulated_metric]=viterbi（channel_output,decodetext）
tic
G=[00100100;00000001;10000001;01001101];
k=1;
frr=fopen（channel_output,'r'）;
[msg,len]=fread（frr,'ubit1'）;
channel_output=msg';
n=size（G,1）;
%checkthesizes
ifrem（size（G,2）,k）~=0
error（'channel_outputnotoftherightsize'）;
end
L=size（G,2）/k;
number_of_states=2^（（L-1）*k）;
%generatestatetransitionmatrix,outputmatrix,andinputmatrix
forj=0:
number_of_states-1
fori=0:
2^k-1
[next_state,memory_contents]=nxt_stat（j,i,L,k）;
input（j+1,next_state+1）=i;
branch_output=rem（memory_contents*G',2）;
nextstate（j+1,i+1）=next_state;
output（j+1,i+1）=bin2deci（branch_output）;
end
end
%addtheextrazero,ensurethelengthofchannel_outputisintegral
%timeston.
ifrem（len,n）>0
channel_output=[channel_output,zeros（size（n-rem（len,n）:
-1:
1））];
end
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）;
%startdecodingofnon-tailchanneloutputs
fori=1:
depth_of_trellis-L+1
flag=zeros（1,number_of_states）;
ifi<=L
step=2^（（L-i）*k）;
else
step=1;
end
forj=0:
step:
number_of_states-1
forl=0:
2^k-1
branch_metric=0;
binary_output=deci2bin（output（j+1,l+1）,n）;
forr=1:
n
branch_metric=branch_metric+metric（channel_output_matrix（r,i）,binary_output（r））;
end
if（（state_metric（nextstate（j+1,l+1）+1,2）>state_metric（j+1,1）...
+branch_metric）|flag（nextstate（j+1,l+1）+1）==0）
state_metric（nextstate（j+1,l+1）+1,2）=state_metric（j+1,1）+branch_metric;
suvivor_state（nextstate（j+1,l+1）+1,i+1）=j;
flag（nextstate（j+1,l+1）+1）=1;
end
end
end
state_metric=state_metric（:
2:
-1:
1）;
end
%startdecodingofthetailchannel-outputs
fori=depth_of_trellis-L+2:
depth_of_trellis
flag=zeros（1,number_of_states）;
last_stop=number_of_states/（2^（（i-depth_of_trellis+L-2）*k））;
forj=0:
last_stop-1
branch_metric=0;
binary_output=deci2bin（output（j+1,1）,n）;
forr=1:
n
branch_metric=branch_metric+metric（channel_output_matrix（r,i）,binary_output（r））;
end
if（（state_metric（nextstate（j+1,l+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;
suvivor_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
%generatethedecodeoutputfromtheoptimalpath
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）=suvivor_state（（state_sequence（1,depth_of_trellis+2-i）...
+1）,depth_of_trellis-i+2）;
end
decoder_output_matrix=zeros（k,depth_of_trellis-L+1）;
fori=1:
depth_of_trellis-L+1
dec_output_deci=input（state_sequence（1,i）+1,state_sequence（1,i+1）+1）;
dec_output_bin=deci2bin（dec_output_deci,k）;
decoder_output_matrix（:
i）=dec_output_bin（k:
-1:
1）';
end
decoder_output=reshape（decoder_output_matrix,1,k*（depth_of_trellis-L+1））;
cumulated_metric=state_metric（1,1）;
%writetheoutputtotheencodetext
result=fopen（decodetext,'w'）;
fori=1:
k*（depth_of_trellis-L+1）
fwrite（result,decoder_output（i）,'bit1'）;
end
fclose（result）;
toc
%*************************************************************************%
functiondistance=metric（x,y）
ifx==y
distance=0;
else
distance=1;
end
%************************************************************************%
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];
%************************************************************************%
functiony=bin2deci（x）
l=length（x）;
y=（l-1:
-1:
0）;
y=2.^y;
y=x*y';
%************************************************************************%
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
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