Turbo编译码程序c、c++

#include <stdlib.h> #include <conio.h> #include <stdio.h> #include <math.h> #include <time.h> #include <sys/timeb.h> #include <string.h> #include <memory.h> #include <assert.h> #include "mex.h" #define COLUMN_OF_G 4 /* 生成阵列数 */ #define N_ITERATION 8 /* 译码叠代次数 */ /* 定义数据结构 */ /* 生成阵结构 */ typedef struct { int N_num_row; /* 生成阵行数 */ int K_num_col; /* 生成阵列数 */ int *g_matrix; /* 生成阵首址 */ } TURBO_G; /* Trellis结构 */ /* mx_nextout(mx_lastout)为后(前)向输出数组首址: 行数:状态数, 列数:4 每行第一列和第三列为后(前)向的输入(1或-1),第二列和第四列为与之对应的输出(1或-1). mx_nextstat(mx_laststat)为后(前)向状态数组首址: 行数:状态数, 列数:2 各列表示输入为1(0)时对应的后(前)向状态. */ typedef struct { int *mx_nextout; /* 后向输出矩阵 */ int *mx_nextstat; /* 后向状态矩阵 */ int *mx_lastout; /* 前向输出矩阵 */ int *mx_laststat; /* 前向状态矩阵 */ } TURBO_TRELLIS; #define TERMINATED 1 /* 0不结尾；1结尾 */ #define G_ROW_1 13 /* 反馈抽头 */ #define G_ROW_2 15 /* 输出抽头 */ /* 无穷大 */ #ifndef INFTY #define INFTY 1E10 #endif int M_num_reg = COLUMN_OF_G-1; /* 寄存器数 */ int n_states = 8; /* 状态数:2的M_num_reg次幂 */ TURBO_G turbo_g; /* 生成阵 */ TURBO_TRELLIS turbo_trellis; /* Tellis结构 */ /* Log-MAP算法用到的查找表 */ const double lookup_index_Log_MAP[16] = {0.0, 0.08824, 0.19587, 0.31026, 0.43275, 0.56508, 0.70963, 0.86972, 1.0502, 1.2587, 1.5078, 1.8212, 2.2522, 2.9706, 3.6764, 4.3758}; const double lookup_table_Log_MAP[16] = {0.69315, 0.65, 0.6, 0.55, 0.5, 0.45, 0.4, 0.35, 0.3, 0.25, 0.2, 0.15, 0.1, 0.05, 0.025, 0.0125}; /*--------------------------------------------------------------- 函数: void int2bin(int intstat, int *tempstat, int length) 介绍: 十进制数转为二进制序列. 参数: 输入参数: intstat - 十进制数. length - 要得到的二进制序列长度． 输出参数: bin_stat - 二进制序列首址. 返回值: 无 ---------------------------------------------------------------*/ void int2bin(int intstat, int *bin_stat, int length) { int i, temp; temp = intstat; /* 除以2求余数 */ for (i=length-1; i>=0; i--) { *(bin_stat+i) = temp%2; temp = temp/2; } } /*--------------------------------------------------------------- 函数: int bin2int(int *binseq, int length) 介绍: 二进制序列转为十进制数. 参数: 输入参数: binseq - 二进制序列首址. length - 二进制序列长度． 输出参数: 无 返回值: 得到的十进制数． ---------------------------------------------------------------*/ int bin2int(int *binseq, int length) { int i, j, temp; int sum = 0; for (i=0; i<length; i++) { temp = 1; /* 计算该位权值 */ for (j=1; j<=i; j++) { temp = temp * 2; } sum = sum + temp * (*(binseq+length-1-i)); } return sum; } /*--------------------------------------------------------------- 函数: int encode_bit(int inbit, int *stat) 介绍: 比特编码器. 参数: 输入参数: inbit -输入比特. stat - 当前寄存器状态首址. 输出参数: stat - 编码后寄存器状态首址. 返回值: 输出比特． ---------------------------------------------------------------*/ int encode_bit(int inbit, int *stat) { int j; /* 循环变量 */ int output; /* 输出比特 */ /* 计算输出比特 */ output = (*(turbo_g.g_matrix+turbo_g.K_num_col+0)) * inbit; for (j=1; j<turbo_g.K_num_col; j++) { output = (output + (*(turbo_g.g_matrix+turbo_g.K_num_col+j)) * (*(stat+j-1)))%2; } /* 修改状态序列 */ for (j=turbo_g.K_num_col-2; j>0; j--) { *(stat+j)=*(stat+j-1); } *(stat+0) = inbit; return output; } /*--------------------------------------------------------------- 函数: void gen_trellis() 介绍: 生成Trellis. 参数: 无 返回值: 无 ---------------------------------------------------------------*/ void gen_trellis() { int i, j, k; /* 循环变量 */ int dk_turbo, ak_turbo, outbit; /* 编码器内部比特和输出比特 */ int *tempstat; /* 状态序列 */ if ((tempstat=(int *)malloc(sizeof(int)*M_num_reg))==NULL) { printf("\n fail to allocate memory of tempstat \n"); exit(1); } /* 生成后向输出和后向状态矩阵 */ for (i=0; i<n_states; i++) /* 状态循环 */ { for (j=0; j<2; j++) /* 输入为0,1 */ { int2bin(i, tempstat, M_num_reg); /* 将状态转为二进制序列 */ /* dk:原始输入比特 */ dk_turbo = j; /* 计算ak:叠加反馈后的输入比特，根据生成矩阵第一行（13） */ ak_turbo = (*(turbo_g.g_matrix+0)) * dk_turbo; for (k=1; k<turbo_g.K_num_col; k++) { ak_turbo = ak_turbo + (*(turbo_g.g_matrix+k)) * (*(tempstat+k-1)); } ak_turbo = ak_turbo % 2; /* 计算输出比特,修改状态序列，根据生成矩阵第二行（15） */ outbit = encode_bit(ak_turbo, tempstat); /* 写入后向输出和后向状态矩阵 */ *(turbo_trellis.mx_nextout+i*4+2*j)=2*dk_turbo-1; *(turbo_trellis.mx_nextout+i*4+2*j+1)=2*outbit-1; *(turbo_trellis.mx_nextstat+i*2+j)=bin2int(tempstat, M_num_reg); } /* 输入循环结束 */ } /* 状态循环结束 */ /* 生成前向输出和前向状态矩阵 */ for (i=0; i<n_states; i++) /* 状态循环 */ { for (j=0; j<2; j++)/* 输入为0,1 */ { *(turbo_trellis.mx_laststat+(*(turbo_trellis.mx_nextstat+i*2+j))*2+j) = i; *(turbo_trellis.mx_lastout+(*(turbo_trellis.mx_nextstat+i*2+j))*4+2*j) = *(turbo_trellis.mx_nextout+i*4+2*j); *(turbo_trellis.mx_lastout+(*(turbo_trellis.mx_nextstat+i*2+j))*4+2*j+1) = *(turbo_trellis.mx_nextout+i*4+2*j+1); } /* 输入循环结束 */ } /* 状态循环结束 */ free(tempstat); } /*--------------------------------------------------------------- 函数: int gen_g_matrix(int k_column, int g_row1, int g_row2, int *mx_g_turbo) 介绍: 得到生成阵. 参数: 输入参数: k_column - 生成阵列数. g_row1 - 生成阵第一行. g_row2 - 生成阵第二行. 输出参数: mx_g_turbo - 生成阵首址. 返回值: 1 - 成功地得到生成阵. 0 - 生成生成阵失败. ---------------------------------------------------------------*/ int gen_g_matrix(int k_column, int g_row1, int g_row2, int *mx_g_turbo) { int i, position; /* 循环变量 */ int high_num, low_num; /* 第一行 */ high_num = g_row1; position = 1; /* 第几个8进制数 */ while (high_num>0) { low_num = high_num%10; /* 得到这个8进制数 */ if (low_num>7) /* 判断是否为8进制数 */ { return 0; } high_num = high_num/10; /* 记下其余部分 */ /* 将8进制数转为二进制并保存 */ for (i=k_column-(position-1)*3-1; i>=0 && i>=k_column-position*3; i--) { *(mx_g_turbo+i) = low_num%2; low_num = low_num/2; } position++; /* 下一个位置 */ if (i<0) { break; } } /* 第二行 */ high_num = g_row2; position = 1; /* 第几个8进制数 */ while (high_num>0) { low_num = high_num%10; /* 得到这个8进制数 */ if (low_num>7) /* 判断是否为8进制数 */ { return 0; } high_num = high_num/10; /* 记下其余部分 */ /* 将8进制数转为二进制并保存 */ for (i=k_column-(position-1)*3-1; i>=0 && i>=k_column-position*3; i--) { *(mx_g_turbo+k_column+i) = low_num%2; low_num = low_num/2; } position++; /* 下一个位置 */ if (i<0) { break; } } return 1; } void TurboCodingInit() { /* 初始化生成阵 */ turbo_g.N_num_row = 2; /* 行数 */ turbo_g.K_num_col = COLUMN_OF_G; /* 列数 */ if ((turbo_g.g_matrix=(int *)malloc(turbo_g.N_num_row*turbo_g.K_num_col*sizeof(int)))==NULL) { printf("\n fail to allocate memory of turbo_g\n"); exit(1); } /* 得到生成阵 */ if (!gen_g_matrix(turbo_g.K_num_col, G_ROW_1, G_ROW_2, turbo_g.g_matrix)) { printf("error number of G\n"); exit(1); } /* 生成Trellis */ if ((turbo_trellis.mx_lastout=(int *)malloc(sizeof(int)*n_states*4))==NULL) { printf("\n fail to allocate memory of turbo_trellis.mx_lastout \n"); exit(1); } if ((turbo_trellis.mx_laststat=(int *)malloc(sizeof(