/* viterbi.cpp jdg 2005/04/20 
一個(k,n,K)的卷積碼的維特比譯碼算法 
*/
#define k 1 //一次輸入序列的長度
#define n 3 //一次輸出序列的長度
#define K 3 //約束長度
#define DECODER_STATES 4 //狀態數2^(K-1)*k
#define BRANCH_NUM 2 //從一個狀態延伸的分支數
#define PATH_LENGTH 16 //路徑保留長度
#include 
#include "stdafx.h"
//#include "viterbi.h"
//#include "encode.cpp"
//#include "randsource.cpp"
/* 多項式生成 g1=1[00000001](1) ,
g2=x^2+1[00000101](5),
g3=x^2+x^1+1[00000111](7) 

*/
int g[n][K*k]={1,0,0,
1,0,1,
1,1,1 };

//-------------------------------分支結構定義
struct branch
{
int state_index,//狀態索引
input[k],//輸入信息
output[n];//輸出碼子
double cm; //量度
};

//------------------------------狀態結構定義
struct state
{ 
double sum_cm;//累積量度
struct branch branchs[BRANCH_NUM];//下一個狀態數組
int survivor[PATH_LENGTH]; //幸存路徑
struct branch best_branch; //到達的2^k條分支中最好的一條

}; 
state states[DECODER_STATES];

//------------------------------二進制隨機信源生成函數

int randsource(int *x,int length)
{ int i;
printf("正在生成長度為 %d 的二進制的隨機數序列x[] 。。。\n",length);
for(i=0; i {
if (i%10==0) printf("\n");
*(x+i)= rand() % 2;
printf("%d,", *(x+i) );
}
return 0; 
}

//------------------------------把整數變成數組向量函數
int int_to_vector(int x,int *vector,int vlength)
{
int i;
for(i=0;i *(vector+i)=x>>i&1;
return 0;
}

//------------------------------計算分支量度，cm=cm+Rjm*(2*Cjm-1);
double compute_cm(int *r,int *c) 
{
int x;
double cm=0.0;
for(x=0;xcm+=r[x]*(2*c[x]-1);
//cm+=(r>>x)*(2*(c>>x)-1);
return cm;
}

//編碼函數，input輸入，ilength輸入長度，output輸出，olength輸出長度，，currentstate當前狀態
int con_encode(int *input ,int ilength,int *output,int olength ,int *currentstate)
{
int out[n],
i,j,x,p=0, //循環變量
reg[K*k]; //移位寄存器
for(i=0;i{
for(j=0;j reg[j]=*(input+i+j); 
for (j=k;jreg[j]=*(currentstate+j-k); 
for(j=0;j{
for(x=0;xout[x]+=g[x][j]^reg[j];
}
for(x=0;x{
*(output+p)=out[x];
p++;
if (p>olength) 
printf("\n 輸出長度超過預定義輸出數字長度，請檢查輸出數組定義！\n");
}

for(j=0;j<(K-1)*k;j++)
*(currentstate+j)=reg[j];
}

return 0;

}

/* Viterbi算法解卷積碼函數，參數說明
r:解調輸出序列，
rlength:r的長度
decode:解碼后的序列
dlength:decode的長度
*/
int ViterbiDecode(int *r,int rlength,int *decoded,int dlength)
{
int i,j,x,y;
int rm[n],//接收向量
cur_state[(K-1)*k];//當前狀態向量
double temp_cm,temp_sum_cm[DECODER_STATES];//臨時量度
int *temp_input[DECODER_STATES];//臨時變量
int one=0,zero=0;
//各狀態初始化
for (i=0;i{
states.sum_cm=-65535;
for(j=0;j{
states.branchs[j].state_index=i< int_to_vector(j,states.branchs[j].input,k);
int_to_vector(i,cur_state,(K-1)*k);
con_encode(states.branchs[j].input,k,states.branchs[j].output,n ,cur_state);
}

for(j=0;jstates.survivor[j]=-1;
}
states[0].sum_cm=0.0;
//-----------------------------初始化完畢
//-----------------------------對每個接收的n維矢量循環
for (x=0;x{ 

for (i=0;irm=*(r+x+i);

for (i=0;i{
for (j=0;j{
for(y=0;y{
if (states[j].branchs[y].state_index==i)
{
//計算分支量度
temp_cm=states[j].sum_cm+compute_cm(rm,states[j].branchs[y].output);
if (temp_sum_cm{
temp_sum_cm=temp_cm;
temp_input=states[j].branchs[y].input;
}
break;
}
}
}

}
for(i=0;i *(decoded+x+i)=states[0].survivor[PATH_LENGTH-1-i];
for (i=0;i {
states.sum_cm=temp_sum_cm;
for(j=PATH_LENGTH-1;j>k-1;j--)
states.survivor[j]=states.survivor[j-k];
for (j=0;j states.survivor[k-1-j]=*(temp_input+j);
}
}
return 0;

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int i;
int x[100];
randsource(x,100);
/*
printf("encoded stream...\n");
for(i=0;i<100;i++)
{
printf(" %d " ,con_encode(1));
}
printf("\n decoded stream...\n");
for(i=0;i<100;i++)
{
printf(" %d",ViterbiDecode(con_encode(1)));
}
*/

return 0;
}