维特比译码器

利用维特比算法解码卷积编码的数据

扩展所有的页面

库:
通信工具箱/错误检测和校正/卷积
通信工具箱HDL支持/错误检测和校正/卷积金宝app

描述

维特比译码器块解码卷积编码的输入符号产生二进制输出符号利用维特比算法。一个格子结构指定了卷积编码方案。有关更多信息,请参见格子卷积编码的描述。

这一块可以处理一些符号在时间更快的性能和仿真期间接受输入,可以具有不同的长度。关于适应信号的更多信息,请参阅适应信号基础知识(金宝app模型)。

这个图标显示所有可选块端口启用。

港口

输入

全部展开

`在`-卷积编码码字
列向量

卷积编码的码字,指定为一个列向量。如果解码器N输入比特流(也就是说,它可以接收2^N可能的输入符号),块的输入向量长度l×N对于一些正整数l。有关更多信息,请参见输入和输出大小,输入值和决策类型,操作模式参数。

这个端口是不知名的,直到第二个输入端口启用。

数据类型:双|单|布尔|int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|ufixn

`时代`——擦除码字比特
binary-valued向量

擦除码字比特,指定为一个binary-valued向量。的值1向量对应的抹去,和价值观0对应于nonerased碎片。

对于这些“抹除”的输入数据流,解码器不更新分支度量。擦除的宽度和样品时间和输入数据端口必须相同。

依赖关系

要启用这个端口,选择启用“抹除”输入端口。

数据类型:双|布尔

`Rst`——选择重置解码器状态寄存器
`标量`

选项重置译码器的状态寄存器,指定为标量值。这个端口接收到非零输入值时,其内存块设置初始状态前处理输入数据。重置解码器寄存器初始状态设置:

全0状态指标为零
所有其他国家指标最大值
回溯记忆为零

使用复位端口在这个块类似于设置操作模式为卷积编码器块重置零输入通过端口。

依赖关系

要启用这个端口,设置操作模式参数连续并选择启用复位输入端口。

数据类型:双|布尔

输出

全部展开

`出`——输出消息
二进制列向量

输出消息,作为一个二进制返回列向量。如果解码器产生K输出比特流(也就是说,它可以产生2^K可能的输出符号),块的输出向量长度l×K对于一些正整数l。有关更多信息,请参见输入和输出大小。

这个港口是匿名块图标。

数据类型:双|单|布尔|int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|ufix1

参数

全部展开

主要

`框架结构`——格子卷积码的描述
`poly2trellis(7, 133年[171])`(默认)

卷积码的框架描述,指定为一个结构,其中包含的格子描述率K∕N代码。K输入比特流的数量,N数量的输出流。

您可以使用poly2trellis函数创建框架结构或手动创建它。更多关于这个结构,请参阅格子卷积编码的描述和istrellis函数。

格子结构包含这些字段。

`numInputSymbols`——数量的符号编码器的输入
2^K

符号编码器的输入数量,指定为一个整数等于2^K,在那里K是输入比特流的数量。

数据类型:双

`numOutputSymbols`——数量的符号编码器的输出
2^N

符号编码器的输出数量,指定为一个整数等于2^N,在那里N数量的输出流。

数据类型:双

`numStates`——在编码器的状态数
2的幂

许多州在编码器中,指定为2的幂。

数据类型:双

`nextStates`——下一个状态
矩阵的整数

下一个状态的所有组合的当前状态和当前输入,指定为一个整数矩阵。矩阵大小必须numStates2^K。

数据类型:双

`输出`——输出
矩阵的八进制数字

输出所有组合的当前状态和当前输入,指定为一个矩阵的八进制数字。矩阵大小必须numStates2^K。

数据类型:双

`戳破了代码`-选项来启用规范代码刺穿
`从`(默认)|`在`

选择视图和启用该参数穿刺向量参数。

`穿刺向量`——穿刺模式向量
`(1;1;0;1;0;1]`(默认)|列向量

穿刺模式向量穿刺解码数据,指定为一个列向量。向量必须包含1年代和0年代,0表明刺破位的位置。这种击穿模式必须与穿刺卷积编码器使用的模式。

对于一些常用的穿刺模式特定的利率和多项式,看到Yasuda[4],Haccoun[5],开始[6]引用。

依赖关系

这个参数只出现当你选择戳破了代码参数。

`启用“抹除”输入端口`——选项来启用“抹除”的输入端口
`从`(默认)|`在`

选择要添加这个参数时代输入端口。

`决策类型`——解码器决策类型
`Unquantized`(默认)|`艰难的决定`|`软的决定`

译码器决定类型,指定为Unquantized,艰难的决定,或软的决定。

Unquantized——解码器使用欧氏距离计算分支度量。输入数据必须是实值向量双或单精度unquantized软值。逻辑的对象映射积极的价值观1年代和负逻辑0年代
艰难的决定——解码器使用汉明距离来计算分支度量。输入必须是一个艰难的决定值的向量,它们0年代或1年代。输入的数据类型必须是双精度,单精度、逻辑或数字。
软的决定——解码器使用汉明距离来计算分支度量。输入需要矢量量化软值表示为0和之间的整数2^{SoftInputWordLength}- 1。输入的数据类型必须是双精度,单精度、逻辑或数字。此外,您可以指定数据类型作为一个无符号和任何范围定点对象使用fi(定点设计师)对象与一个字长(SoftInputWordLength)等于你指定的单词长度数量的比特软决定参数。0被认为是最自信0和2^{SoftInputWordLength}- 1最自信的1。

`数量的比特软决定`——软输入单词长度
`4`(默认)|正整数

软输入单词长度表示为每个量子化的软输入值的比特数,指定为一个整数。

依赖关系

这个参数只出现当你设置决策类型参数软的决定。

`错误如果量化输入值的范围`-选项错误如果量化输入值的范围
`从`(默认)|`在`

选择该参数错误如果量化输入值的范围。如果你不选择这个参数,输入值的范围将被忽略。

依赖关系

这个参数只出现当你设置决策类型参数艰难的决定或软的决定。

`回溯深度`——回溯深度
`34`(默认)|正整数

回溯深度,指定为一个整数,表示数量的格子分支用于构造每个回溯路径。

回溯深度影响解码延迟。解码延迟是零的数量符号之前第一个解码符号输出。

连续操作模式下,解码延迟等于回溯深度符号的数量。
截断或终止操作模式下,解码延迟是零。在这种情况下,回溯深度必须小于或等于符号在每个输入的数量。

一般估计,一个典型的回溯深度值大约是两到三倍(ConstraintLength- 1)/ (1 -coderate)。约束长度的代码,ConstraintLength,等于(log2 (格子。numStates)+ 1)。的coderate等于(K/N)×(长度(PuncturePattern)/笔(PuncturePattern)。

K输入符号的数量,N是输出符号的数量,和PuncturePattern是穿刺模式向量。

例如,应用这种一般估计,在这些近似结果回溯深度。

1/2码率有回溯的深度5 (ConstraintLength- 1)。
2/3的代码有回溯深度7.5 (ConstraintLength- 1)。
3/4的代码有回溯深度10 (ConstraintLength- 1)。
率5/6的代码有一个回溯的深度15 (ConstraintLength- 1)。

有关更多信息,请参见[7]。

`操作模式`- - - - - -终止帧编码的方法
`连续`(默认)|`截断`|`终止`

方法连续输入帧之间的过渡,指定为一个模式值。

连续——块保存其内部状态指标的每个输入,用于下一帧。每个回溯路径独立处理。这种模式导致解码延迟回溯深度×K零比特率K/N卷积码。K信息符号的数量,N是编码符号的数量。如果启用复位输入端口被选中时,解码器状态重置如果Rst端口接收到一个非零值。
截断——块独立对每个输入。回溯路径开始在州最好的指标,总是以全0状态。当相应的这种模式是合适的卷积编码器块有其操作模式设置为截断(重置每一帧)。这个模式没有输出延迟。
终止——块独立对每个输入,和回溯路径总是在全0开始和结束状态。这种模式是合适的,当未编码的消息信号(即相应的输入卷积编码器块)有足够的0年底每个输入前馈编码器的填补所有的内存寄存器。具体地说,至少有k *马克斯(constr-1)零输入,年底的编码器k输入流和约束长度的向量若干(使用多项式描述)。编码器反馈,如果相应的这种模式是合适的卷积编码器块有操作模式设置为通过附加位终止格子。

请注意

解码器状态重置在每一个时间步当块输入输出序列期间不同长度的模拟和设置操作模式来截断或终止。

当输入信号只包含一个符号,使用连续操作模式。

`启用复位输入端口`——添加复位输入端口选项
`从`(默认)|`在`

选择要添加这个参数Rst输入端口。

依赖关系

这个参数只出现当你设置操作模式参数连续。

`下一个时间步延迟复位动作`——选择推迟复位动作,直到下一个时间步
`从`(默认)|`在`

选择延迟重置该参数编码的译码器,直到计算接收到的数据在当前时间步。你必须为高密度脂蛋白支持启用该选项。金宝app生成需要高密度脂蛋白HDL代码编码器™软件。

依赖关系

这个参数只出现当你设置操作模式参数连续并选择启用复位输入端口。

数据类型

`国家标准字长`——国家规字长
`16`(默认)|正整数

状态度量词长度指定为一个正整数。

`输出数据类型`——输出数据类型
`通过内部继承规则`(默认)|`最小的无符号整数`|`双`|`单`|`int8`|`uint8`|`int16`|`uint16`|`int32`|`uint32`|`布尔`

输出数据类型,指定为双,单,布尔,int8,uint8,int16,uint16,int32,或uint32,或一组“通过内部继承规则”或的最小的无符号整数。

当设置为的最小的无符号整数选择,输出数据类型是基于使用的设置硬件实现面板模型的配置参数对话框。如果ASIC / FPGA被选中的硬件实现窗格中,输出数据类型ufix (1)。所有其他选项,它是一个无符号整数最小的字长对应字符指定的值(例如,uint8)。
当设置为“通过内部继承规则”块:
- 为双输入双输出数据类型
- 单对单的输入输出数据类型
- 的行为类似于的最小的无符号整数选择所有其他数据类型的输入

模型的例子

比较定点维特比解码理论计算

使用定点的维特比译码器块硬盘,不痒的决定卷积解码。比较结果理论上界与比特误码率计算分析程序。

开放模式

计算SER的卷积编码的信号

应用卷积编码和二进制信号BPSK调制,调制信号通过一个AWGN信道。计算符号错误率(SER)应用BSPK解调和维特比解码后的信号。

开放模式

Tail-Biting卷积编码

如何使用卷积编码器和维特比译码器块来模拟tail-biting卷积码。终止卷积码的格子是一个关键参数分组通信代码的性能。Tail-biting卷积编码的格子终止技术避免了汇率损失由上终止的一个更复杂的译码器[1]。

打开脚本

块特征

数据类型	`布尔`\|`双`\|`不动点^一个`\|`整数`\|`单`
多维信号	`没有`
适应信号	`是的`
^一个输入可以ufix(1)艰难的决定,和ufix (N)为软决策;只输出可以ufix (1)。

港口	金宝app支持的数据类型
输入	双精度浮点单精度浮点布尔的`艰难的决定`模式 8、16、32位整数(签署`艰难的决定`和`软的决定`模式) 8、16、32位无符号整数(`艰难的决定`和`软的决定`模式) ufix (n),其中n代表数量的比特软决定
输出	双精度浮点单精度浮点布尔 8、16、32位有符号整数 8、16、32位无符号整数 ufix (1)`ASIC / FPGA`模式

决策类型参数	在译码器输入可能的条目	解释的价值观	分支度量计算
`Unquantized`	实数输入值范围之外的[-10¹²,10¹²剪到-10¹²和10¹²,分别。	积极的现实:逻辑零负实际:逻辑	欧氏距离
`艰难的决定`	0 1	0:逻辑零 1:逻辑	汉明距离
`软的决定`	0和2之间的整数^b1,b是数量的比特软决定参数。	逻辑0 0:最自信的决定 2^b1:最自信的决策逻辑其他值代表缺乏自信的决定。	汉明距离

输入值	解释
0	最自信的零
1	第二个最自信的零
2	第三个最自信的零
3	至少有信心零
4	自信的一个
5	第三个最自信的人
6	第二个最自信的人
7	最自信的人

引用

[1]克拉克,乔治·C。,和J. Bibb Cain.纠错编码为数字通信。通信理论的应用。纽约:充气出版社,1981年。

[2]Gitlin,理查德·D。,Jeremiah F. Hayes, and Stephen B. Weinstein.数据通信原理。通信理论的应用。纽约:充气出版社,1992年。

[3]海勒,J。,和I. Jacobs. “Viterbi Decoding for Satellite and Space Communication.”IEEE通信技术19日,没有。5(1971年10月):835 - 48。https://doi.org/10.1109/TCOM.1971.1090711。

[4]Yasuda Y。,K。K一个年代hiki, and Y. Hirata. “High-Rate Punctured Convolutional Codes for Soft Decision Viterbi Decoding.”IEEE通信32岁的没有。3(1984年3月):315 - 19所示。https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096047。

[5]Haccoun D。,和G. Begin. “High-Rate Punctured Convolutional Codes for Viterbi and Sequential Decoding.”IEEE通信37岁的没有。(1989年11月11日):1113 - 25所示。https://doi.org/10.1109/26.46505。

[6]开始,G。,D. Haccoun, and C. Paquin. “Further Results on High-Rate Punctured Convolutional Codes for Viterbi and Sequential Decoding.”IEEE通信38岁的没有。(1990年11月11日):1922 - 28。https://doi.org/10.1109/26.61470。

[7]Moision B。“一个截断深度对卷积码的经验法则。”在信息理论与应用研讨会(2008年1月27日- 2008年2月1日,圣地亚哥,加利福尼亚州),555 - 557。纽约:IEEE 2008。

扩展功能

C / c++代码生成
使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。金宝app

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

影响高密度脂蛋白HDL编码器提供了额外的配置选项和合成逻辑实现。

请注意

编码的解码数据的截断或终止模式,或刺穿了代码,使用维特比译码器(无线HDL工具箱)块从无线HDL工具箱™。

高密度脂蛋白的编码器金宝app支持以下特性维特比译码器布洛克:

非递归编码器/解码器与前馈格子和简单的移位寄存器生成配置
连续模式
纸浆包输入
解码器利率从1/2到1/7
约束长度从3 - 9所示

当您设置决策类型来软的决定,HDL代码生成的定点输入和输出数据类型的支持。金宝app必须输入定点数据类型ufixN。N是不痒的决定的数量。HDL代码生成不支持内置数据类型(签署金宝appint8,int16,int32)。

当您设置决策类型来艰难的决定,HDL代码生成的输入与数据类型的支持金宝appufix1和布尔。HDL代码生成不支持双和单个输入的数据类型。金宝app

的维特比译码器块解码每一位通过追溯回溯深度,您定义的块。块实现了一个完整的回溯为每一个决定,使用寄存器存储的最小状态指数和分支决定在回溯解码单元。有两种方法来优化回溯逻辑:管线式基于寄存器实现或基于ram的架构。看到维特比译码器的HDL代码生成的例子。

基于寄存器的回溯

您可以指定将回溯解码单元管线式提高生成电路的速度。您可以添加管道寄存器回溯单元通过指定回溯阶段每流水线寄存器的数量。

使用TracebackStagesPerPipeline实现参数,可以根据系统需求平衡电路的性能。一个较小的参数值表示的要求增加更多的寄存器电路增加的速度回溯。增加参数值会导致更少的寄存器以及减少电路速度。

基于ram的回溯

而不是使用寄存器,可以选择使用公羊拯救幸存者分支信息。编码器不支持金宝app启用复位输入端口当使用基于ram的回溯。

右键单击该块和开放HDL代码>高密度脂蛋白块属性。设置体系结构财产基于ram的回溯。
双击块并设置回溯深度在维特比译码器块面具。

基于ram的回溯和基于寄存器的回溯的区别在以下方式:

基于ram实现追溯通过一组数据找到初始状态解码前一组数据。基于寄存器实现将回溯和解码操作组合成一个步骤。它使用最好的国家发现的最小操作解码的初始状态。
基于ram实现痕迹通过M样本,解码前M比特在相反的顺序,并释放出一点在每个时钟周期。基于寄存器实现解码一个完整回溯后一点。

因为差异的两个回溯算法,基于ram实现产生不同的数值结果比基于寄存器的回溯。更长的回溯深度,例如,约束长度的10倍,建议基于ram的回溯。这个深度达到类似的误比特率(BER)基于寄存器的实现。实现所需的内存的大小取决于格子和回溯深度。

高密度脂蛋白块属性

ConstrainedOutputPipeline	寄存器的数量在输出中通过移动现有的延迟你的设计。分布式流水线不重新分配这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅ConstrainedOutputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。
InputPipeline	数量的输入管道阶段生成的代码插入。分布式流水线和限制输出管道可以移动这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅InputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。
OutputPipeline	数量的输出管道阶段生成的代码插入。分布式流水线和限制输出管道可以移动这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅OutputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。
TracebackStagesPerPipeline	看到基于寄存器的回溯。

限制

戳破了代码:不要选择这个选项。爆代码框架需要输入,高密度脂蛋白编码器不支持。金宝app
决策类型:编码器不支持金宝appUnquantized决定类型。
错误如果量化输入值的范围:编码器不支持该选项。金宝app
操作模式:编码器只支持金宝app连续模式。
启用复位输入端口:当你启用启用复位输入端口和下一个时间步延迟复位动作高密度脂蛋白金宝app提供的支持。您必须选择连续操作模式,并使用基于寄存器的回溯。
你不能使用在维特比译码器的块复位同步子系统(高密度脂蛋白编码器)。

版本历史

之前介绍过的R2006a

全部展开

R2022b:版本历史

Unquantized[-10范围以外的输入值¹²,10¹²剪到-10¹²和10¹²,分别。

维特比译码器

描述

港口

输入

在-卷积编码码字列向量

时代——擦除码字比特binary-valued向量

依赖关系

Rst——选择重置解码器状态寄存器标量

依赖关系

输出

出——输出消息二进制列向量

参数

框架结构——格子卷积码的描述poly2trellis(7, 133年[171])(默认)

numInputSymbols——数量的符号编码器的输入2K

numOutputSymbols——数量的符号编码器的输出2N

numStates——在编码器的状态数2的幂

nextStates——下一个状态矩阵的整数

输出——输出矩阵的八进制数字

戳破了代码-选项来启用规范代码刺穿从(默认)|在

穿刺向量——穿刺模式向量(1;1;0;1;0;1](默认)|列向量

依赖关系

启用“抹除”输入端口——选项来启用“抹除”的输入端口从(默认)|在

决策类型——解码器决策类型Unquantized(默认)|艰难的决定|软的决定

数量的比特软决定——软输入单词长度4(默认)|正整数

依赖关系

错误如果量化输入值的范围-选项错误如果量化输入值的范围从(默认)|在

依赖关系

回溯深度——回溯深度34(默认)|正整数

操作模式- - - - - -终止帧编码的方法连续(默认)|截断|终止

启用复位输入端口——添加复位输入端口选项从(默认)|在

依赖关系

下一个时间步延迟复位动作——选择推迟复位动作,直到下一个时间步从(默认)|在

依赖关系

国家标准字长——国家规字长16(默认)|正整数

输出数据类型——输出数据类型通过内部继承规则(默认)|最小的无符号整数|双|单|int8|uint8|int16|uint16|int32|uint32|布尔

模型的例子

比较定点维特比解码理论计算

计算SER的卷积编码的信号

Tail-Biting卷积编码

块特征

更多关于

输入和输出大小

输入值和决策类型

定点信号流图

引用

扩展功能

C / c++代码生成使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。金宝app

HDL代码生成生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

版本历史

R2022b:版本历史

另请参阅

块

功能

对象

主题

`在`-卷积编码码字
列向量

`时代`——擦除码字比特
binary-valued向量

`Rst`——选择重置解码器状态寄存器
`标量`

`出`——输出消息
二进制列向量

`框架结构`——格子卷积码的描述
`poly2trellis(7, 133年[171])`(默认)

`numInputSymbols`——数量的符号编码器的输入
2^K

`numOutputSymbols`——数量的符号编码器的输出
2^N

`numStates`——在编码器的状态数
2的幂

`nextStates`——下一个状态
矩阵的整数

`输出`——输出
矩阵的八进制数字

`戳破了代码`-选项来启用规范代码刺穿
`从`(默认)|`在`

`穿刺向量`——穿刺模式向量
`(1;1;0;1;0;1]`(默认)|列向量

`启用“抹除”输入端口`——选项来启用“抹除”的输入端口
`从`(默认)|`在`

`决策类型`——解码器决策类型
`Unquantized`(默认)|`艰难的决定`|`软的决定`

`数量的比特软决定`——软输入单词长度
`4`(默认)|正整数

`错误如果量化输入值的范围`-选项错误如果量化输入值的范围
`从`(默认)|`在`

`回溯深度`——回溯深度
`34`(默认)|正整数

`操作模式`- - - - - -终止帧编码的方法
`连续`(默认)|`截断`|`终止`

`启用复位输入端口`——添加复位输入端口选项
`从`(默认)|`在`

`下一个时间步延迟复位动作`——选择推迟复位动作,直到下一个时间步
`从`(默认)|`在`

`国家标准字长`——国家规字长
`16`(默认)|正整数

`输出数据类型`——输出数据类型
`通过内部继承规则`(默认)|`最小的无符号整数`|`双`|`单`|`int8`|`uint8`|`int16`|`uint16`|`int32`|`uint32`|`布尔`

C / c++代码生成
使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。金宝app

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。