卷积码编码和维特比译码

1、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，利用了卷枳码的特性，运用网格图和回溯以 得到译码输出。二、实验原理1. 卷枳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. 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-l)/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的发送信号序列比较

2、，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) = maxP(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 al、a2。令 M ( R/ Cj) = log P ( R/ Cj) =

3、 S al (log P( Rm/ Cmj) + a2) o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. 卷枳码的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#in cludeoinclude “"#define N 7include “"#inelude <>#in cludeo#define randomize() srand(unsi

4、gned)time(NULL)encode(unsigned int * symbols, /* 编码输出沐/unsigned int *data,厂编码输入*/unsigned int nbytes, /*nbytes=n/16,n 为实际输入码字的数目 */unsigned int startstate厂定义初始化状态沐/et=O;for(l=0;l<4;l+)statelO.met=trandista nce(*viterbiinputj nitialstatej);statelO.value=tra nin put(i nitialstatej);statelO.last=NUL

5、L;viterbiinput+;厂扩展第一步幸存路径审for(t=l;t<N;t+)for(p=0;p<4;p+)statep t. met=state 0 t-1 .met+tra ndistance(*viterbiinput/O/p);statept.value=tra ninput(0,p);statept.last=&state0t-l;for(q=0;q<4;q+)if(stateq t-1.met+tra ndista nce( * viterbiinput/qzp)<statep t .met)statept.met=stateq t-1.met

6、+tra ndista nce(Witerbiinputq,p);statept.value=tra ninput(q,p);statept.last=&stateqt-l;viterbii nput+;/*计算出剩余的幸存路径*/r=stateON-l.met;/*找出n步后度量值最小的状态准备回溯路由*/g=&stateON-l;for(u=N;u>0;u-)/*向前递归的找出最人似然路径*/*(viterbioutput+(u-l)=g->value;g=g->last;/* for(u=0;u<&u+)*(viterbioutput+u)

7、=stateu2.met; */*此行程序可用于检测第 n 列的度量值*7void decode(unsigned int *input, int *output,int n)int viterbiinput100);int j;for(j=0;j<n+2;j+)viterbiinputj=(inputj*2«l) | inputj*2+l; viterbi(Ozviterbiinput,output);void main()unsigned intencodeinput100,wrong10=OQO,0000000,encodeoutput100;int n=5/i/m,j=

8、0/decodeinput100/decodeoutput100;ran domize();for(i=0; i<n; i+)encodeinputi=ra nd()%2;en codei nput n= en codei nputn+l=0;en code(encodeoutput,e ncodei nputn+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);printfCV)；printf("t

9、he 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,encodeoutputi);if(i%20=19)printf(S);printfC'Xn")；而产生的错误码printf(Mplease input the number of the wrong bitnH)； /信道传输收到干扰scanf(”d",&m);printf(Mplease input the positions of the wrong bit(0-9)nH)；for(i=0;

10、i<m;i+) scanf(,%d"/&wrongm);if(e ncodeoutputwro ngm=0)encodeoutputwr on gm=l;elseencodeoutputwr on gm=0;prin tf(Hthe in put of decoder is :n”)；for(i=0;i<(n+2)*2;i+) printf(,%2d"/encodeoutputi);if(i%20=19)printf(”n”)；printfCVT);decode(encodeoutput,decodeoutput, n+2);printf(nthe output of decoder is :nH)；for(i=0;i< n;i+)printf(,%2d',/decodeoutputi);printfCV')；for(i=0;i< n;i+)if(en