%function pb=multi_awgn_vita(Eb_to_Nj_in_dB,Eb_to_No_in_dB,BPH,number_of_states,Q)
%VITERBI      This procedure simulates the Viterbi sequnce decoding of the
%             differential frequency hopping system
%
%             Eb_to_Nj_in_dB is the signal-to-jamming ratio given in dB
%
%             Eb_to_No_in_dB is the signal-to-noise ratio given in dB
%
%             BPH is the number of bits transmitted by one hop
%
%             number_of_states is the number of states in the DFH
%             trellis,corresponding to the right L stages of the DFH encoding 
%             shift register 
%
%             Q is the number of jamming tones in the DFH bandwidth
%             這個程序是正確的,帶(8,4)糾錯碼,編碼后在后面只補上L個0,即符號流總長度是2N+L而不是2(N+L),
%             而multi_awgn_vita_encode.m是帶(8,4)糾錯碼但符號流總長度是2(N+L),這兩個程序都對
%           
%             這個程序是在帶(8,4)糾錯碼的multi_awgn_vita_encodev.m基礎上加了交織,并且是基于比特的分組(block)交織
%             

%********系統參數********%
% Eb_to_Nj_in_dB=11;
Eb_to_Nj_in_dB=[6,7,8,9,10];
PB_all=zeros(1,length(Eb_to_Nj_in_dB));

Eb_to_No_in_dB=13.35;
BPH=2;
number_of_states=16;
Q=4; % 干擾音的個數
%************************%
for pp=1:length(Eb_to_Nj_in_dB)



N=100000; % 每次符號流長度
times=10; % 重復做500次
fanout=2^BPH; % DFH的扇出系數
Eb_to_Nj=10^(Eb_to_Nj_in_dB(pp)/10); % 比值形式的Eb/Nj
Eb_to_No=10^(Eb_to_No_in_dB/10); % 比值形式的Eb/No
L=floor(log(number_of_states)/log(fanout)); % 編碼移位寄存器的長度為L+1,最右邊L級是其狀態位,與網格圖中的狀態一一對應(注意并不是與跳頻頻點一一對應)

num_of_err=zeros(1,times);
% pb=zeros(1,times);
for rep=1:times

% source=[randint(1,N,fanout),zeros(1,L)]; % 信息源:(注意不是10進制的,而是fanout進制的)隨機符號流,最后補上L個0符號,使移位寄存器的狀態清零
source=randint(1,N,fanout);
%***********************信源部分************************%

% 將信息符號流轉化成二進制信息比特流
dsource=zeros(1,N*BPH); 
if(BPH~=1)
    for i=1:N
        dsource((i-1)*BPH+1:i*BPH)=deci2change(source(i),BPH,2);
    end
else
    dsource=source(1:N);%*****
end

%******************************************************%


% *******************差錯控制編碼部分(8,4)碼**********************%
% G=[1 0 0 0 1 0 1 1;
%    0 1 0 0 1 1 1 0;
%    0 0 1 0 1 1 0 1;
%    0 0 0 1 0 1 1 1];
G=[1 0 0 0 1 0 1 1;0 1 0 0 1 1 0 1;0 0 1 0 0 1 1 1;0 0 0 1 1 1 1 0]; % (8,4,4)擴展漢明碼的生成矩陣G
% H=[1 1 1 1 1 1 1 1;1 1 0 1 1 0 0 0;0 1 1 1 0 1 0 0;1 0 1 1 0 0 1 0]; % (8,4,4)擴展漢明碼的一致校驗矩陣H
% trt=syndtable(H); % (8,4,4)擴展漢明碼的伴隨式譯碼表
dsource_coded=encode(dsource,8,4,'linear',G)';
% source_coded0=zeros(1,2*N);
% *****************************************************************%

% *********************交織部分(塊交織)(基于比特的交織)****************%
% 僅適用于BPH=2且N=1000時
interleave_outcome=zeros(1,2*BPH*N);
A1=zeros(500,800);
for i=1:2*BPH*N
    A1(i)=dsource_coded(i);
end
A=A1.';
for i=1:2*BPH*N
    interleave_outcome(i)=A(i);
end
%************************************************%


% % *******************隨機交織************************%
% [interleave_outcome,alpha]=interleave(dsource_coded); % dsource_coded 長度為(n/k)*N*BPH=2*N*BPH
% 
% % ***************************************************%
% 編碼和交織后將二進制序列轉換成十進制序列,準備輸入到G函數進行映射
if (BPH~=1)
    for i=1:2*N
        register=interleave_outcome((i-1)*BPH+1:i*BPH);
        source_coded_ba0(i)=change2deci(register,2);
    end
else
    source_coded_ba0=interleave_outcome(1:2*N);% source_coded_ba0 是行矢量,source_coded_ba0是編碼輸出十進制符號序列,長度為2N個符號(補2L個0符號之前)
end

source_coded=[source_coded_ba0,zeros(1,L)];% G函數映射前補上L個0符號

% ******************* G 函數實現部分 ************************ %

% 先定義三個關鍵矩陣"nextstates" "output" "input"
nextstate=zeros(number_of_states,fanout); % nextstate矩陣:行代表網格圖中的各狀態(一一對應),列與輸入移位寄存器的信息符號一一對應,
                                          % 矩陣中存儲的內容是與當前狀態和輸入符號對應的下一狀態號(即存儲網格圖的狀態轉移規則)  
output=zeros(number_of_states,fanout);    % output矩陣:行代表網格圖中的各狀態(一一對應),列與輸入移位寄存器的信息符號一一對應,
                                          % 矩陣中存儲的內容是與當前狀態和輸入符號對應的網格圖分支轉移輸出(分支轉移輸出是跳頻頻率號)
input=zeros(number_of_states,number_of_states);
number_of_out=number_of_states*fanout;% 跳頻頻點數Nt
for i=0:number_of_states-1
    for j=0:fanout-1
        [next_state,out_put]=G_func1(i,j,L,fanout);
        nextstate(i+1,j+1)=next_state;
        output(i+1,j+1)=out_put;
        input(i+1,next_state+1)=j;
    end
end 
% ********************************************************* %


% ********************維特比譯碼部分**********************%

depth_of_trellis=length(source_coded);%*******************
Eb=1;
Es=Eb*BPH*(1/2);
% Ej0=(Eb*number_of_out*Q)/(Eb_to_Nj);% 每個多音干擾的能量Ej0
Ej0=(Es*number_of_out)/(BPH*Q*Eb_to_Nj); % 每跳時間內每個多音干擾的能量Ej0
sgma=sqrt(Eb/(2*Eb_to_No));% AWGN的均方根
thyta=2*pi*rand;% 干擾音與跳頻信號的相對相位
demod_input=zeros(number_of_out,depth_of_trellis);
f=zeros(1,depth_of_trellis);
rc=zeros(1,number_of_out);
rs=zeros(1,number_of_out);
D=0; % D 記錄網格圖的當前狀態,這里初始狀態是0狀態

% *******************信道和非相干解調部分:加多音干擾和噪聲,然后非相干解調****************** %
for i=1:depth_of_trellis % i表示網格圖的時間走勢
    f(i)=output(D+1,source_coded(i)+1); % f(i)是i時刻的分支轉移輸出,即i時刻的跳頻頻率號,頻率號范圍是[0,number_of_out-1]而不是[1,number_of_out]
%   J=randint(1,Q,number_of_out); % J 矩陣中存放Q個干擾音所在的頻率號,干擾音所在頻率號范圍也是[0,number_of_out-1]而不是[1,number_of_out]
    J=gen_multijammer(Q,number_of_out);% J 矩陣中存放Q個干擾音所在的頻率號,干擾音所在頻率號范圍也是[0,number_of_out-1]而不是[1,number_of_out]
    for j=0:number_of_out-1
        if (j==f(i))
            rc(j+1)=sqrt(Es)+sgma*randn;
            rs(j+1)=sgma*randn;
        else
            rc(j+1)=sgma*randn;
            rs(j+1)=sgma*randn;
        end
    end
    for k=1:Q
        for j=0:number_of_out-1
            if (j==J(k))
                rc(j+1)=rc(j+1)+sqrt(Ej0)*cos(thyta);
                rs(j+1)=rs(j+1)+sqrt(Ej0)*sin(thyta);
            end
        end
    end
    for j=0:number_of_out-1
        demod_input(j+1,i)=sqrt(rc(j+1)^2+rs(j+1)^2);
    end
    D=nextstate(D+1,source_coded(i)+1); 
end
            

% *******************信道和非相干解調部分:加多音干擾和噪聲,然后非相干解調****************** %

% for i=1:depth_of_trellis % i表示網格圖的時間走勢
%     f(i)=output(D+1,source(i)+1); % f(i)是i時刻的分支轉移輸出,即i時刻的跳頻頻率號
%     J=randint(1,Q,number_of_out); % J 矩陣中存放Q個干擾音所在的頻率號
%     for k=1:Q
%         for j=0:number_of_out-1
%             if (j==J(k)&j~=f(i)) % 頻點上有干擾而無信號
%                 rc=sqrt(Ej0)*cos(thyta)+sgma*randn;
%                 rs=sqrt(Ej0)*sin(thyta)+sgma*randn;
%                 demod_input(j+1,i)=sqrt(rc^2+rs^2);
%             end
%             if (j==J(k)&j==f(i)) % 頻點上既有干擾又有信號
%                 rc=sqrt(Es)+sqrt(Ej0)*cos(thyta)+sgma*randn;
%                 rs=sqrt(Ej0)*sin(thyta)+sgma*randn;
%                 demod_input(j+1,i)=sqrt(rc^2+rs^2);
%             end
%             if (j~=J(k)&j==f(i)) % 頻點上有信號而無干擾
%                 rc=sqrt(Es)+sgma*randn;
%                 rs=sgma*randn;
%                 demod_input(j+1,i)=sqrt(rc^2+rs^2);
%             end
%             if (j~=J(k)&j~=f(i)) % 頻點上既無信號又無干擾
%                 rc=sgma*randn;
%                 rs=sgma*randn;
%                 demod_input(j+1,i)=sqrt(rc^2+rs^2);
%             end
%         end
%     end
%     D=nextstate(D+1,source(i)+1);
% end
% ************************************************************************%



% sgma=sqrt(Es/(BPH*2*Eb_to_No));
% demod_input=zeros(number_of_out,depth_of_trellis);
% f=zeros(1,depth_of_trellis);
% D=0;
% for i=1:depth_of_trellis
%     f(i)=output(D+1,source(i)+1);
%     for j=0:number_of_out-1
%         if(j~=f(i))
%            rc=sgma*randn;
%            rs=sgma*randn;
%        else
%            rc=sqrt(E)+sgma*randn;
%            rs=sgma*randn;
%        end
%        demod_input(j+1,i)=sqrt(rc^2+rs^2);
%    end
%     D=nextstate(D+1,source(i)+1);
% end
% demod_input=demod_input/sgma^2;

state_metric=zeros(number_of_states,2);
survivor_state=zeros(number_of_states,depth_of_trellis+1);
for i=1:depth_of_trellis-L
    flag=zeros(1,number_of_states);
    if i<=L+1
        step=2^((L+1-i)*BPH);
    else
        step=1;
    end
    for j=0:step:number_of_states-1
        for m=0:fanout-1
            branch_metric=demod_input(output(j+1,m+1)+1,i);
            if((state_metric(nextstate(j+1,m+1)+1,2)<state_metric(j+1,1)...
                    +branch_metric)|flag(nextstate(j+1,m+1)+1)==0)
                state_metric(nextstate(j+1,m+1)+1,2)=state_metric(j+1,1)+branch_metric;
                survivor_state(nextstate(j+1,m+1)+1,i+1)=j;
                flag(nextstate(j+1,m+1)+1)=1;
            end
        end
    end
    state_metric=state_metric(:,2:-1:1);
end
for i=depth_of_trellis-L+1:depth_of_trellis
    flag=zeros(1,number_of_states);
    last_stop=number_of_states/(2^((i-depth_of_trellis+L-1)*BPH));
    for j=0:last_stop-1
        branch_metric=demod_input(output(j+1,m+1)+1,i);
        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
state_sequence=zeros(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+2-i)...
        +1),depth_of_trellis-i+2);
end
decoder_output=zeros(1,BPH*(depth_of_trellis-L));% length(decoder_output)=BPH*2N
for i=1:depth_of_trellis-L
    dec_output_deci=input(state_sequence(1,i)+1,state_sequence(1,i+1)+1);% 輸出的十進制符號寄存器dec_output_deci
    if(BPH~=1)
        dec_output_bin=deci2change(dec_output_deci,BPH,2);
        decoder_output((i-1)*BPH+1:i*BPH)=dec_output_bin; %decoder_output是維特比譯碼輸出的二進制序列,length(decoder_output)=BPH*2N
    else
        decoder_output(1,i)=dec_output_deci;
    end
end

% % ***********************隨機解交織*********************%
% deint_output_bin=deinterleave(decoder_output,alpha); % BPH*2N個比特進行解交織,2N個符號即BPH*2N個比特
% 
% % ****************************************************%

% *********************解交織部分(塊交織)(基于比特的解交織)****************%
% 僅適用于BPH=2且N=1000時
deint_output_bin=zeros(1,2*BPH*N);% 解交織輸出deint_output_bin
B1=zeros(800,500);
for i=1:2*BPH*N
    B1(i)=decoder_output(i);
end
B=B1.';
for i=1:2*BPH*N
    deint_output_bin(i)=B(i);% deint_output_bin為解交織后輸出的二進制比特序列,行矢量
end
% ************************************************************************%


% ***********(8,4)譯碼部分***********%
deco_input=zeros(BPH*2*N,1); % 列矢量

deco_input(1:BPH*2*N)=deint_output_bin(1:BPH*2*N);
deco_output=decode(deco_input,8,4,'linear',G)';% (8,4)譯碼器的譯碼輸出(長為BPH*N)個比特,行矢量)

% ***********************************%


for i=1:N*BPH
    if(dsource(i)~=deco_output(i))
       num_of_err(rep)=num_of_err(rep)+1;
   end
end

end % 與最外層"多少遍" for循環對應的end

Pb=sum(num_of_err)/(N*times*BPH) % N 是一遍的符號流長度,總共進行times遍,共N*times個符號


PB_all(pp)=Pb
end % 對應于最最外面pp信干比循環的end