poly2trellis
Преобразуйте полиномы сверточного кода в описание решетки
Синтаксис
trellis = poly2trellis(ConstraintLength,CodeGenerator)trellis = poly2trellis(ConstraintLength,CodeGenerator,FeedbackConnection)Описание
trellis = poly2trellis(ConstraintLength,CodeGenerator)ConstraintLength задает задержку входных потоков битов к энкодеру. CodeGenerator задает выходные связи для входных потоков битов к энкодеру.
Функция poly2trellis принимает полиномиальное описание сверточного энкодера и возвращает соответствующее описание структуры решетки. Этот вывод может использоваться в качестве входа к функциям vitdec и convenc. Это может также использоваться в качестве значения параметров маски для Сверточного Энкодера, Декодера Витерби и блоков Декодера APP.
Примечание
Когда используется с полиномом обратной связи, poly2trellis устанавливает связь обратной связи с входом решетки.
trellis = poly2trellis(ConstraintLength,CodeGenerator,FeedbackConnection)ConstraintLength задает задержку входных потоков битов к энкодеру. CodeGenerator задает выходные связи для входных потоков битов к энкодеру. FeedbackConnection задает связь обратной связи для каждого из потоков битов входа K к энкодеру.
Примеры
Структура решетки для 1/2 Обратной связи Сверточный Энкодер
Создайте структуру решетки для уровня 1/2 систематический сверточный энкодер с обратной связью, которую показывают. Используйте решетку, чтобы закодировать и декодировать случайный поток битов.
Этот энкодер имеет продолжительность ограничения 5, матрицу полинома генератора [37 33], и полином связи обратной связи 37.
Первый полином генератора совпадает с полиномом связи обратной связи, потому что первый вывод соответствует систематическим битам. Полином обратной связи представлен бинарным вектором [1 1 1 1 1], соответствуя верхней строке двоичных цифр в схеме. Эти цифры указывают на связи от выходных параметров регистров к сумматору. Начальный 1 соответствует входному биту. Восьмеричное представление двоичного числа 11111 равняется 37.
Второй полином генератора представлен бинарным вектором [1 1 0 1 1], соответствуя более низкой строке двоичных цифр в схеме. Восьмеричное число, соответствующее двоичному числу 11011, равняется 33.
Используйте poly2trellis, чтобы преобразовать полином в структуру решетки. Когда используется с полиномом обратной связи, poly2trellis устанавливает связь обратной связи с входом решетки.
trellis = poly2trellis(5, [37 33], 37)
trellis = struct with fields:
numInputSymbols: 2
numOutputSymbols: 4
numStates: 16
nextStates: [16x2 double]
outputs: [16x2 double]
Сгенерируйте случайные двоичные данные, convolutionally закодируйте данные и декодируйте данные с помощью алгоритма Viterbi.
data = randi([0 1],70,1); codedData = convenc(data,trellis); decodedData = vitdec(codedData,trellis,34,'trunc','hard');
Проверьте, что декодируемые данные не имеют никаких битовых ошибок.
biterr(data,decodedData)
ans = 0
Структура решетки для 2/3 Feedforward Сверточный Энкодер
Создайте структуру решетки для уровня 2/3 feedforward сверточный код и отобразите фрагмент следующих состояний решетки. Смотрите convenc для примера с помощью этого энкодера.
Схема показывает уровень 2/3 энкодер с двумя входными потоками, тремя потоками вывода и семью сдвиговыми регистрами.
Создайте структуру решетки. Установите продолжительность ограничения верхнего пути к 5 и продолжительность ограничения более низкого пути к 4. Восьмеричное представление матрицы генератора кода соответствует касаниям от верхних и более низких сдвиговых регистров.
trellis = poly2trellis([5 4],[23 35 0; 0 5 13])
trellis = struct with fields:
numInputSymbols: 4
numOutputSymbols: 8
numStates: 128
nextStates: [128x4 double]
outputs: [128x4 double]
Поле numInputSymbols структуры равняется 4, потому что двухбитовые потоки могут произвести четыре различных вводимых символа. Поле numOutputSymbols структуры равняется 8, потому что три потока битов производят восемь различных выходных символов. Поскольку энкодер имеет семь общих сдвиговых регистров, количество возможных состояний , как показано полем nextStates.
Отобразите первые пять строк 128 4 матрица trellis.nextStates.
trellis.nextStates(1:5,:)
ans = 5×4
0 64 8 72
0 64 8 72
1 65 9 73
1 65 9 73
2 66 10 74
Структура решетки для 1/2 Feedforward Сверточный Энкодер
Создайте структуру решетки для уровня 1/2 feedforward сверточный код. Используйте решетку, чтобы закодировать и декодировать случайный поток битов.
Создайте структуру решетки. Установите продолжительность ограничения на 7 и задайте генератор кода как массив ячеек полиномиальных векторов символов.
trellis = poly2trellis(7,{'1 + x^3 + x^4 + x^5 + x^6', ...
'1 + x + x^3 + x^4 + x^6'})trellis = struct with fields:
numInputSymbols: 2
numOutputSymbols: 4
numStates: 64
nextStates: [64x2 double]
outputs: [64x2 double]
Сгенерируйте случайные двоичные данные, convolutionally закодируйте данные и декодируйте данные с помощью алгоритма Viterbi.
data = randi([0 1],70,1); codedData = convenc(data,trellis); decodedData = vitdec(codedData,trellis,34,'trunc','hard');
Проверьте, что декодируемые данные не имеют никаких битовых ошибок.
biterr(data,decodedData)
ans = 0
Создайте определяемую пользователем структуру решетки
Этот пример демонстрирует создание нестандартной структуры решетки для сверточного энкодера с незакодированными битами и обратной связью. Энкодер не может быть создан с помощью poly2trellis, потому что специфические спецификации для энкодера не совпадают с входными требованиями poly2trellis.
Даже при том, что poly2trellis не используется, чтобы создать структуру решетки, можно вручную создать структуру, затем использовать ту структуру решетки в качестве входной структуры решетки для энкодера и декодера. Сверточные блоки Энкодера и Декодера Витерби, используемые в модели Convolutional Encoder with Uncoded Bits и Feedback, загружают структуру решетки, созданную здесь с помощью коллбэка PreLoadFcn.
Сверточный энкодер
Создайте уровень 3/4 сверточный энкодер со связью обратной связи, бит MSB которой остается незакодированным.
Объявите переменные согласно спецификациям.
k = 3; n = 4; constraintLength = 4;
Создайте структуру решетки
Решетка представлена структурой со следующими полями:
numInputSymbols– Количество вводимых символовnumOutputSymbols– Количество выходных символовnumStates– Количество состоянийnextStates– Следующая матрица состояниявыходные параметрыВыходная матрица
Для получения дополнительной информации об этих полях структуры, смотрите istrellis.
Сбросьте любое предыдущее вхождение структуры myTrellis.
clear myTrellis;Задайте поля структуры решетки.
myTrellis.numInputSymbols = 2^k; myTrellis.numOutputSymbols = 2^n; myTrellis.numStates = 2^(constraintLength-1);
Создайте матрицу nextStates
Матрица nextStates [numStates x numInputSymbols] матрица. (I, j) элемент следующей матрицы состояния является получившимся индексом конечного состояния, который соответствует переходу от начального состояния i для входа, равного j.
myTrellis.nextStates = [0 1 2 3 0 1 2 3; ... 6 7 4 5 6 7 4 5; ... 1 0 3 2 1 0 3 2; ... 7 6 5 4 7 6 5 4; ... 2 3 0 1 2 3 0 1; ... 4 5 6 7 4 5 6 7; ... 3 2 1 0 3 2 1 0; ... 5 4 7 6 5 4 7 6]
myTrellis = struct with fields:
numInputSymbols: 8
numOutputSymbols: 16
numStates: 8
nextStates: [8x8 double]
Постройте матрицу nextStates
Используйте функцию помощника commcnv_plotnextstates, чтобы построить матрицу nextStates, чтобы проиллюстрировать переходы ответвления между различными состояниями для данного входа.
commcnv_plotnextstates(myTrellis.nextStates);
Create outputs Matrix
Матрица outputs [numStates x numInputSymbols] матрица. (I, j) элемент выходной матрицы является выходным символом в восьмеричном формате, учитывая текущее состояние i для входа, равного j.
outputs = [0 2 4 6 10 12 14 16; ... 1 3 5 7 11 13 15 17; ... 0 2 4 6 10 12 14 16; ... 1 3 5 7 11 13 15 17; ... 0 2 4 6 10 12 14 16; ... 1 3 5 7 11 13 15 17; ... 0 2 4 6 10 12 14 16; ... 1 3 5 7 11 13 15 17]
outputs = 8×8
0 2 4 6 10 12 14 16
1 3 5 7 11 13 15 17
0 2 4 6 10 12 14 16
1 3 5 7 11 13 15 17
0 2 4 6 10 12 14 16
1 3 5 7 11 13 15 17
0 2 4 6 10 12 14 16
1 3 5 7 11 13 15 17
Используйте oct2dec, чтобы отобразить эти значения в десятичном формате.
outputs_dec = oct2dec(outputs)
outputs_dec = 8×8
0 2 4 6 8 10 12 14
1 3 5 7 9 11 13 15
0 2 4 6 8 10 12 14
1 3 5 7 9 11 13 15
0 2 4 6 8 10 12 14
1 3 5 7 9 11 13 15
0 2 4 6 8 10 12 14
1 3 5 7 9 11 13 15
Скопируйте выходную матрицу в структуру myTrellis.
myTrellis.outputs = outputs
myTrellis = struct with fields:
numInputSymbols: 8
numOutputSymbols: 16
numStates: 8
nextStates: [8x8 double]
outputs: [8x8 double]
Постройте матрицу outputs
Используйте функцию помощника commcnv_plotoutputs, чтобы построить матрицу outputs, чтобы проиллюстрировать возможные выходные символы для данного состояния в зависимости от вводимого символа.
commcnv_plotoutputs(myTrellis.outputs, myTrellis.numOutputSymbols);
Проверяйте получившуюся структуру решетки
istrellis(myTrellis)
ans = logical
1
Возвращаемое значение 1 подтверждает, что структура решетки допустима.
Реализуйте декодирование Мягкого Решения
Декодируйте с 3-битными мягкими решениями, разделенными так, чтобы значения около 0 карт к 0 и значения около 1 карты к 7. Если ваше приложение требует лучшей производительности декодирования, совершенствуйте раздел, чтобы получить более прекрасное квантование.
Пример декодирует код и вычисляет частоту ошибок по битам. При сравнении декодируемых данных с исходным сообщением пример должен принять задержку декодирования во внимание. Непрерывный режим работы Декодера Витерби вызывает задержку, равную traceback длине, таким образом, msg(1) соответствует decoded(tblen+1), а не decoded(1).
Системный Setup
Инициализируйте динамические переменные для данных о сообщении, решетки, вычислений частоты ошибок по битам и traceback длины.
stream = RandStream.create('mt19937ar', 'seed',94384); prevStream = RandStream.setGlobalStream(stream); msg = randi([0 1],4000,1); % Random data trellis = poly2trellis(7,[171 133]); % Define trellis ber = zeros(3,1); % Store BER values tblen = 48; % Traceback length
Создайте Системный объект канала AWGN, Системный объект Декодера Витерби и Системный объект калькулятора коэффициента ошибок. Объясните получить задержку, вызванную traceback длиной Декодера Витерби.
awgnChan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Signal to noise ratio (SNR)','SNR',6); vitDec = comm.ViterbiDecoder(trellis,'InputFormat','Soft', ... 'SoftInputWordLength',3,'TracebackDepth',tblen,'TerminationMethod','Continuous'); errorCalc = comm.ErrorRate('ReceiveDelay', tblen);
Запустите кодирование и декодирование
Convolutionally кодируют сообщение, передачу в через фильтр AWGN, квантуют шумное сообщение для декодирования мягкого решения. Выполните Viterbi, декодирующий использование решетки, сгенерированной с помощью poly2trellis.
code = convenc(msg,trellis); awgnChan.SignalPower = (code'*code)/length(code); ncode = awgnChan(code);
Используйте quantiz, чтобы сопоставить шумные значения данных с соответствующими целыми числами значения решения между 0 и 7. Второй аргумент в quantiz является вектором раздела, который определяет, который значения данных сопоставляют с 0, 1, 2, и т.д.
qcode = quantiz(ncode,[0.001,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,0.999]); decoded = vitDec(qcode);
Вычислите частоту ошибок по битам.
ber = errorCalc(msg,decoded); ratio = ber(1)
ratio = 0.0013
number = ber(2)
number = 5
RandStream.setGlobalStream(prevStream);