коммуникация. ViterbiDecoder

Декодировать сверточно закодированные данные с помощью алгоритма Витерби

Описание

ViterbiDecoder объект декодирует входные символы для получения двоичных выходных символов. Этот объект может обрабатывать несколько символов одновременно для повышения производительности. Этот объект обрабатывает сигналы переменного размера; однако сигналы переменного размера не могут применяться для входных сигналов стирания.

Для декодирования входных символов и получения двоичных выходных символов:

Определите и настройте объект-декодер Витерби. См. раздел Строительство.
Звонить step для декодирования входных символов в соответствии со свойствами comm.ViterbiDecoder. Поведение step относится к каждому объекту на панели инструментов.

Примечание

Начиная с R2016b, вместо использования step для выполнения операции, определенной системным object™, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.

Строительство

H = comm.ViterbiDecoder создает системный объект декодера Витерби, H. Этот объект использует алгоритм Витерби для декодирования сверточно закодированных входных данных.

H = comm.ViterbiDecoder(Name,Value) создает объект-декодер Витерби, H, каждое указанное свойство имеет заданное значение. Можно указать дополнительные аргументы пары имя-значение в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).

H = comm.ViterbiDecoder(TRELLIS,Name,Value) создает объект-декодер Витерби, H. Этот объект имеет TrellisStructure свойство имеет значение TRELLIS и другие указанные свойства имеют указанные значения.

Свойства

`TrellisStructure`	Решетчатая структура сверточного кода Укажите решетку как структуру MATLAB ®, содержащую описание решетки сверточного кода. Значение по умолчанию является результатом `poly2trellis(7, [171 133])`. Используйте `istrellis` для проверки того, является ли структура допустимой решеткой.
`InputFormat`	Формат ввода Укажите формат входа в декодер как `Unquantized` \| `Hard` \| `Soft`. Значение по умолчанию: `Unquantized`. При установке для этого свойства значения `Unquantized`, вход должен быть действительным вектором мягких значений двойной или одинарной точности, которые не квантуются. Объект считает отрицательные числа `1`s и положительные числа должны быть `0`s. При установке для этого свойства значения `Hard`, вход должен быть вектором значений жесткого решения, которые являются `0`s или `1`s. Тип данных входов может быть двойная точность, одинарная точность, логический, 8-, 16- и 32-битные целые числа со знаком. Можно также использовать 8-, 16- и 32-разрядные беззнаковые целые числа. При установке для этого свойства значения `Soft`, ввод требует вектора квантованных мягких значений, представленных в виде целых чисел между 0 и. Тип данных входов может быть двойная точность, одинарная точность, логический, 8-, 16- и 32-битные целые числа со знаком. Можно также использовать 8-, 16- и 32-разрядные беззнаковые целые числа. В качестве альтернативы можно указать тип данных как неназначенный и немасштабированный объект фиксированной точки (fi) с длиной слова, равной длине слова, указанной в `SoftInputWordLength` собственность. Объект считает отрицательные числа `0`s и положительные числа должны быть `1`s.
`SoftInputWordLength`	Длина слова мягкого ввода Укажите количество битов для представления каждого квантованного значения мягкого ввода как положительного, целого скалярного значения. Значение по умолчанию: `4` биты. Это свойство применяется при установке `InputFormat` свойство для `Soft`.
`InvalidQuantizedInputAction`	Действие, когда входные значения выходят за пределы диапазона Укажите действие, выполняемое объектом, когда входные значения выходят за пределы диапазона `Ignore` \| `Error`. Значение по умолчанию: `Ignore`. Установить для этого свойства значение `Error` так что объект генерирует ошибку, когда квантованные входные значения находятся вне диапазона. Это свойство применяется при установке `InputFormat` свойство для `Hard` или `Soft`.
`TracebackDepth`	Глубина отслеживания Укажите количество ветвей решетки для построения каждого пути отслеживания в виде числового, целого скалярного значения. Значение по умолчанию: `34`. Глубина отслеживания влияет на точность декодирования и задержку. Количество нулевых символов, которые предшествуют первому декодированному символу на выходе, представляют задержку декодирования. При установке `TerminationMethod` свойство для `Continuous`, задержка декодирования состоит из `TracebackDepth`× K нулевых битов для сверточного кода скорости K/N. При установке `TerminationMethod` свойство для `Truncated` или `Terminated`, задержка на выходе отсутствует. Дополнительные сведения см. в разделах Задержки трассировки и декодирования и Оценки глубины трассировки.
`TerminationMethod`	Метод завершения кодированного кадра Укажите метод завершения как `Continuous` \| `Truncated` \| `Terminated`. Значение по умолчанию: `Continuous`. В `Continuous` В режиме объект сохраняет метрику внутреннего состояния в конце каждого кадра для использования со следующим кадром. Каждый путь отслеживания обрабатывается объектом независимо. В `Truncated` , объект обрабатывает каждый кадр независимо. Путь отслеживания начинается в состоянии с лучшей метрикой и всегда заканчивается в состоянии всех нулей. В `Terminated` в режиме объект обрабатывает каждый кадр независимо, и путь отслеживания всегда начинается и заканчивается в состоянии «все нули».
`ResetInputPort`	Включить вход сброса декодера Установите для этого свойства значение true, чтобы включить дополнительный `step` ввод способа. Значение по умолчанию: `false`. Когда входной сигнал сброса является ненулевым значением, объект сбрасывает внутренние состояния декодера в исходное состояние. Это свойство применяется при установке `TerminationMethod` свойство для `Continuous`.
`DelayedResetAction`	Сброс на ненулевом входе через порт Установите для этого свойства значение true, чтобы отложить сброс вывода объекта. Значение по умолчанию - false. Если для этого свойства задано значение true, сброс внутренних состояний декодера происходит после того, как объект вычисляет декодированные данные. Если для этого свойства задано значение false, сброс внутренних состояний декодера происходит до того, как объект вычислит декодированные данные. Это свойство применяется при установке `ResetInputPort` свойство имеет значение true.
`PuncturePatternSource`	Источник прокола Укажите источник образца прокола как `None` \| `Property`. Значение по умолчанию: `None`. При установке для этого свойства значения `None`, объект не предполагает прокалывания. Установить для этого свойства значение `Property` для декодирования проколотых кодовых слов на основе вектора шаблона прокола, заданного посредством `PuncturePattern` собственность.
`PuncturePattern`	Вектор прокола Укажите шаблон прокола для прокола закодированных данных. Значение по умолчанию: `[1; 1; 0; 1; 0; 1]`. Рисунок прокола является вектором столбца `1`s и `0`с. `0`s указывает положение для вставки фиктивных битов. Шаблон прокола должен соответствовать шаблону прокола, используемому кодером. Это свойство применяется при установке `PuncturePatternSource` свойство для `Property`.
`ErasuresInputPort`	Включить ввод стираний Установить для этого свойства значение `true` для указания вектора стираний как `step` ввод способа. Значение по умолчанию: `false`. Входной сигнал стирания должен быть вектором столбца с двойной точностью или логическим, двоичным. Этот вектор указывает, какие символы входных кодовых слов следует стереть. Значения `1` указать стертые биты. Декодер не обновляет метрику ветви для стираний во входящем потоке данных. Длины `step` входной сигнал стирания метода и `step` ввод данных метода должен быть одинаковым. При установке для этого свойства значения `false`, объект не предполагает стирание.
`OutputDataType`	Тип данных вывода Укажите тип данных вывода как `Full precision` \| `Smallest unsigned integer` \| `double` \| `single` \| `int8` \| `uint8` \| `int16` \| `uint16` \| `int32` \| `uint32` \| `logical`. Значение по умолчанию: `Full precision`. Если входной сигнал является целочисленным типом данных, для использования этого свойства в необходимо иметь лицензию пользователя Fixed-Point Designer™. `Smallest unsigned integer` или `Full precision` режим.

Свойства с фиксированной точкой

StateMetricDataType

Тип данных метрики состояния

Укажите тип данных метрики состояния как Full precision | Custom. Значение по умолчанию: Full precision.

При установке для этого свойства значения Full precision, объект устанавливает тип фиксированной точки метрики состояния в numerictype([],16). Это свойство применяется при установке InputFormat свойство для Hard или Soft.

При установке InputFormat свойство для Hard, step ввод данных метода должен быть вектором столбца. Этот вектор содержит беззнаковые, фиксированные точечные числа (объекты fi) длины слова 1 для включения декодирования Витерби с фиксированной точкой. На основе этого входного сигнала (либо 0 или 1), объект вычисляет метрики внутренней ветви, используя целое число без знака длины слова L. В этом случае L указывает количество выходных битов, как определено решетчатой структурой.

При установке InputFormat свойство для Soft, step ввод данных метода должен быть вектором столбца. Этот вектор содержит беззнаковые, фиксированные точечные числа (объекты fi) длины слова N. N указывает количество битов мягкого решения, указанных в SoftInputWordLength собственность.

step входные данные метода должны быть целыми числами в диапазоне от 0 до ^2N-1. Объект вычисляет метрики внутренней ветви, используя целое число без знака длины слова L = (N + Nout - 1). В этом случае Nout представляет количество выходных битов, определенное решетчатой структурой.

CustomStateMetricDataType

Тип данных метрики состояния с фиксированной точкой

Укажите тип метрики состояния с фиксированной точкой как не масштабированный, numerictype (Конструктор фиксированных точек) объект с подписью Auto. значение по умолчанию: numerictype([],16). Это свойство применяется при установке StateMetricDataType свойство для Custom.

Методы

шаг	Декодировать сверточно закодированные данные с помощью алгоритма Витерби

Общие для всех системных объектов
`release`	Разрешить изменение значения свойства объекта системы
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Закодируйте и расшифруйте 8-DPSK смодулированные данные

Открыть сценарий в реальном времени

Передавать сверточно кодированный 8-DPSK модулированный битовый поток через канал AWGN. Затем демодулируют и декодируют с помощью декодера Витерби.

Создайте необходимые системные объекты.

hConEnc = comm.ConvolutionalEncoder;
hMod = comm.DPSKModulator('BitInput',true);
hChan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod', ...
    'Signal to noise ratio (SNR)',...
    'SNR',10);
hDemod = comm.DPSKDemodulator('BitOutput',true);
hDec = comm.ViterbiDecoder('InputFormat','Hard');
hError = comm.ErrorRate('ComputationDelay',3,'ReceiveDelay', 34);

Обработка данных выполняется с помощью следующих шагов:

Генерировать случайные биты
Сверточное кодирование данных
Применение модуляции DPSK
Пропустить модулированный сигнал через AWGN
Демодуляция шумного сигнала
Декодирование данных с помощью алгоритма Витерби
Сбор статистики об ошибках

for counter = 1:20
    data = randi([0 1],30,1);
    encodedData = step(hConEnc, data);
    modSignal = step(hMod, encodedData);
    receivedSignal = step(hChan, modSignal);
    demodSignal = step(hDemod, receivedSignal);
    receivedBits = step(hDec, demodSignal);
    errors = step(hError, data, receivedBits);
end

Отображение количества ошибок.

errors(2)

ans = 3

Сверточное кодирование и декодирование Витерби с матрицей шаблона прокола

Открыть сценарий в реальном времени

Кодирование и декодирование последовательности битов с использованием сверточного кодера и декодера Витерби с определенной комбинацией проколов. Убедитесь, что входные и выходные биты идентичны

Определите матрицу шаблона прокола и преобразуйте ее в векторную форму для использования с объектами Encoder и Decoder.

pPatternMat = [1 0 1;1 1 0];
pPatternVec = reshape(pPatternMat,6,1);

Создание сверточного кодера и декодера Витерби, в котором шаблон прокола определяется pPatternVec.

ENC = comm.ConvolutionalEncoder(...
    'PuncturePatternSource','Property', ...
    'PuncturePattern',pPatternVec);

DEC = comm.ViterbiDecoder('InputFormat','Hard', ...
    'PuncturePatternSource','Property',...
    'PuncturePattern',pPatternVec);

Создайте счетчик частоты ошибок с соответствующей задержкой приема.

ERR = comm.ErrorRate('ReceiveDelay',DEC.TracebackDepth);

Кодирование и декодирование последовательности случайных битов.

dataIn = randi([0 1],600,1);

dataEncoded = step(ENC,dataIn);

dataOut = step(DEC,dataEncoded);

Убедитесь в отсутствии ошибок в выходных данных.

errStats = step(ERR,dataIn,dataOut);
errStats(2)

ans = 0

Подробнее

развернуть все

Задержка отслеживания и декодирования

Глубина отслеживания влияет на задержку декодирования. Задержка декодирования представляет собой количество нулевых символов, которые предшествуют первому декодированному символу на выходе.

Для непрерывного режима работы задержка декодирования равна количеству символов глубины отслеживания.
Для усеченного или завершенного режима работы задержка декодирования равна нулю. В этом случае глубина отслеживания должна быть меньше или равна количеству символов на каждом входе.

Оценки глубины отслеживания

Как общая оценка, типичное значение глубины отслеживания составляет приблизительно два-три раза (ConstraintLength - 1 )/( 1 - кодерат). Длина ограничения кода ConstraintLength равна (log2 (trellis.numStates) + 1). Кодерат равен (K/N) × (длина (PuncurePattern )/сумма (PuncurePattern).

K - количество входных символов, N - количество выходных символов, а PuncurePattern - вектор прокола.

Например, применение этой общей оценки приводит к этим приблизительным глубинам трассировки.

Код скорости 1/2 имеет глубину отслеживания 5 (ConstraintLength - 1).
Код скорости 2/3 имеет глубину отслеживания 7,5 (ConstraintLength - 1).
Код скорости 3/4 имеет глубину отслеживания 10 (ConstraintLength - 1).
Код скорости 5/6 имеет глубину отслеживания 15 (ConstraintLength - 1).

Алгоритмы

Этот объект реализует алгоритм, входы и выходы, описанные на справочной странице блока декодера Витерби. Свойства объекта соответствуют параметрам блока, за исключением:

Параметр Тип решения соответствует InputFormat собственность.
Параметр Operation mode соответствует TerminationMethod собственность.

Ссылки

[1] Moision, B. «Правило глубины усечения большого пальца для сверточных кодов». В информационной теории и прикладном семинаре (27 января 2008 - 1 февраля 2008, Сан-Диего, Калифорния), 555-557. Нью-Йорк: IEEE, 2008.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

Примечания и ограничения по использованию:

См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).

См. также

comm.APPDecoder | comm.ConvolutionalEncoder

Темы

Демодуляция логарифмического отношения правдоподобия (LLR)

Представлен в R2012a

Документация

коммуникация. ViterbiDecoder

Описание

Строительство

Свойства

Методы

Примеры

Закодируйте и расшифруйте 8-DPSK смодулированные данные

Сверточное кодирование и декодирование Витерби с матрицей шаблона прокола

Подробнее

Задержка отслеживания и декодирования

Оценки глубины отслеживания

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Темы

Документация по инструментам связи

Поддержка

Документация

коммуникация. ViterbiDecoder

Описание

Строительство

Свойства

Методы

Примеры

Закодируйте и расшифруйте 8-DPSK смодулированные данные

Сверточное кодирование и декодирование Витерби с матрицей шаблона прокола

Подробнее

Задержка отслеживания и декодирования

Оценки глубины отслеживания

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Темы

Документация по инструментам связи

Поддержка

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™