viterbi.m

强烈推荐好用的卷积码编码

%function [decoder_output,survivor_state,cumulated_metric]=viterbi(G,k,channel_output)
G=[1 0 0;1 0 1;1 1 1];
k=1;
channel_output=[1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0];
n=size(G,1);
if rem(size(G,2),k)~=0
    error('size of G and k do not agree');
end
if rem(size(channel_output,2),n)~=0
    error('shannel output not of the right size');
end
L=size(G,2)/k;
number_of_states=2^((L-1)*k);
for j=0:number_of_states-1
    for l=0:2^k-1
        [next_state,memory_contents]=nxt_stat(j,l,L,k);
        input(j+1,next_state+1)=l;
        branch_output=rem(memory_contents*G',2);
        nextstate(j+1,l+1)=next_state;
        output(j+1,l+1)=bin2deci(branch_output);
    end
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);
%对接收序列的前一部分进行解码，如给出的接收序列长度为21，则每三个进行分组后，为了保证最后两级能正确译码，这一部分程序进行到第五级。
for i=1:depth_of_trellis-L+1        %对每一级编码器，在网格图中仅搜索5级。
    flag=zeros(1,number_of_states); %留存标志：flag=1,保留该支路。
    if i<=L                         %由于前三级只有一条支路进入每个状态，不存在任何比较，故设置step，直至第四级开始第一次有两条支路进入每个状态，step=1.
        step=2^((L-i)*k);
    else
        step=1;
    end
    for j=0:step:number_of_states-1
        for l=0:2^k-1
            branch_metric=0;
            binary_output=deci2bin(output(j+1,l+1),n);%将输出矩阵中的元素转换为二进制形式。
            for ll=1:n
                branch_metric=branch_metric+metric(channel_output_matrix(ll,i),binary_output(ll));%每一级将接收序列和之路序列进行比较，计算出汉明距。
            end
            if((state_metric(nextstate(j+1,l+1)+1,2)>state_metric(j+1,1)+branch_metric)...%留存进入该节点的两条支路中汉明距较小的支路，并将flag=1.
                    |flag(nextstate(j+1,l+1)+1)==0)
                 state_metric(nextstate(j+1,l+1)+1,2)=state_metric(j+1,1)+branch_metric;
                 survivor_state(nextstate(j+1,l+1)+1,i+1)=j;%保留存活状态。
                 flag(nextstate(j+1,l+1)+1)=1;
            end
        end
    end
    state_metric=state_metric(:,2:-1:1);
end
%对接收序列的结束部分（即后两级，假设同前）进行解码。
for i=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));%计算收敛时的状态数（第六级为0-4，第七级为0-2）。
    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+metric(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;
        end
    end
    state_metric=state_metric(:,2:-1:1);
end
%从留存之路中生成译码序列。
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_sequence(1,depth_of_trellis-i+2)+1),depth_of_trellis-i+2);
end
decoder_output_metrix=zeros(k,depth_of_trellis-L+1);
for i=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_metrix(:,i)=dec_output_bin(k:-1:1)';
end
decoder_output=reshape(decoder_output_metrix,1,k*(depth_of_trellis-L+1));
cumulated_metric=state_metric(1,1);