维特比译码器

使用维特比算法解码卷积编码数据

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通信工具箱/错误检测和纠正/卷积
通信工具箱HDL支持/错误检测和纠正/卷积

描述

维特比解码器块通过使用维特比算法将卷积编码的输入符号解码为二进制输出符号。格子结构指定了卷积编码方案。有关更多信息，请参见卷积码的网格描述．

此块可以一次处理多个符号以获得更快的性能，并且可以在模拟过程中接受长度不同的输入。有关可变大小信号的更多信息，请参见可变大小信号基础(模型)．

此图标显示所有已启用的可选块端口。

港口

输入

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`在`-卷积编码码字
列向量

卷积编码的码字，指定为列向量。如果解码器取N输入位流(即可以接收2个^N可能的输入符号)，则块的输入向量长度为l×N对于某个正整数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，以及操作模式参数。

在启用第二个输入端口之前，此端口未命名。

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

`时代`-码字中的擦除位
binary-valued向量

码字中的擦除位，指定为二进制值向量。的值1在向量中对应擦除的位，值为0对应于未擦除的位。

对于传入数据流中的这些擦除，解码器不更新分支度量。擦除端口和输入数据端口的宽度、采样次数必须一致。

依赖关系

若要启用此端口，请选择启用擦除输入端口．

数据类型:双|布尔

`Rst`-选项来重置解码器寄存器的状态
`标量`

选项，用于重置解码器寄存器的状态，指定为标量值。当该端口接收到非零输入值时，块在处理输入数据之前将其内部内存设置为初始状态。将解码器寄存器重置为初始状态集:

到零的全零状态度规
所有其他状态度量的最大值
回溯到零的内存

在这个块上使用复位端口类似于设置操作模式为卷积编码器块通过端口非零输入复位．

依赖关系

若要启用此端口，请设置操作模式参数连续并选择开启复位输入端口．

数据类型:双|布尔

输出

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`出`-输出消息
二进制列向量

输出消息，作为二进制列向量返回。如果解码器产生K输出位流(即可以产生2个^K可能的输出符号)，则块输出向量的长度为l×K对于某个正整数l．有关更多信息，请参见输入和输出大小．

该端口在块图标上未命名。

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

参数

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主要

`框架结构`-卷积代码的网格描述
`poly2trellis(7, 133年[171])`(默认)

卷积码的网格描述，指定为包含速率的网格描述的结构K∕N代码。K输入比特流的个数，和N输出比特流的数量。

你可以使用poly2trellis函数来创建网格结构或手动创建它。有关此结构的更多信息，请参见卷积码的网格描述和istrellis函数。

网格结构包含这些字段。

`numInputSymbols`-输入到编码器的符号数量
2^K

输入到编码器的符号数，指定为等于2的整数^K,在那里K输入比特流的个数。

数据类型:双

`numOutputSymbols`-从编码器输出的符号数
2^N

编码器输出的符号数，指定为等于2的整数^N,在那里N输出比特流的数量。

数据类型:双

`numStates`-编码器中的状态数
2的幂

编码器中的状态数，指定为2的幂。

数据类型:双

`nextStates`-下一个州
整数矩阵

当前状态和当前输入的所有组合的Next状态，指定为整数矩阵。矩阵大小必须为numStates2^K．

数据类型:双

`输出`——输出
八进制矩阵

当前状态和当前输入的所有组合的输出，指定为八进制矩阵。矩阵大小必须为numStates2^K．

数据类型:双

`戳破了代码`-选项，以启用规范的代码刺穿
`从`(默认)|`在`

选择此参数可查看并启用穿刺向量参数。

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

穿刺模式向量用于穿刺已解码的数据，指定为列向量。向量必须包含1年代和0年代,0表示穿孔位的位置。该穿刺模式必须与卷积编码器使用的穿刺模式匹配。

有关特定速率和多项式的一些常用穿刺模式，请参阅安田[4], Haccoun［5］，并开始[6]参考文献

依赖关系

选项时，此参数才会出现戳破了代码参数。

`启用擦除输入端口`—选项，使能擦除输入端口
`从`(默认)|`在`

选择此参数可添加时代块的输入端口。

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

解码器决策类型，指定为Unquantized，艰难的决定,或软的决定．

Unquantized解码器使用欧几里得距离来计算分支度量。输入数据必须是未量化的双精度或单精度软值的实值向量。对象将正的值映射到逻辑1S和负值到逻辑上0年代
艰难的决定解码器使用汉明距离来计算分支度量。输入必须是硬决策值的向量，即0年代或1s.输入的数据类型必须为双精度、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。输入需要一个量化软值向量，这些值表示为0到之间的整数2^{SoftInputWordLength}- 1．输入的数据类型必须为双精度、单精度、逻辑或数字。方法将数据类型指定为无符号和未缩放的定点对象fi(定点设计师)具有字长(SoftInputWordLength)等于指定的单词长度软决策位的数量参数。0被认为是最自信的0而且2^{SoftInputWordLength}- 1作为最自信的人1．

`软决策位的数量`-软输入字长
`4`(默认值)|正整数

软输入字长，表示每个量化软输入值的位数，指定为整数。

依赖关系

时，此参数才会出现决策类型参数软的决定．

`如果量化的输入值超出范围，则错误`如果量化的输入值超出范围，错误选项
`从`(默认)|`在`

如果量化的输入值超出范围，则选择此参数出错。如果不选择此参数，超出范围的输入值将被忽略。

依赖关系

时，此参数才会出现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`(默认值)|正整数

回溯深度，指定为整数，指示用于构造每个回溯路径的网格分支的数量。

回溯深度影响解码延迟。解码延迟是在输出中第一个解码符号之前的零符号数。

对于连续工作模式，解码延迟等于回溯深度符号的数量。
对于截断或终止工作模式，解码延迟为零。在这种情况下，回溯深度必须小于或等于每个输入中的符号数。

一般估计，典型的回溯深度值大约是2到3倍（ConstraintLength- 1) / (1 -coderate）．代码的限制长度，ConstraintLength，等于(log2 (格子．numStates) + 1)．的coderate等于（K/N) ×(长度(PuncturePattern) / sum(PuncturePattern）．

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

例如，应用这个一般的估计，可以得到这些近似的回溯深度。

速率1/2代码的回溯深度为5 (ConstraintLength- 1)．
速率为2/3的代码的回溯深度为7.5 (ConstraintLength- 1)．
速率为3/4的代码的回溯深度为10 (ConstraintLength- 1)．
速率5/6代码的回溯深度为15 (ConstraintLength- 1)．

有关更多信息，请参见[7]．

`操作模式`-编码帧的终止方法
`连续`(默认)|`截断`|`终止`

在连续输入帧之间转换的方法，指定为这些模式值之一。

连续-块在每个输入结束时保存其内部状态度量，用于下一帧。每个回溯路径都是独立处理的。这种模式导致解码延迟回溯深度×K0位表示速率K/N卷积码。K是消息符号的数量，还是N是编码符号的数目。如果开启复位输入端口时，解码器状态将重置Rst端口接收非零值。
截断—block独立地处理每个输入。回溯路径从具有最佳度量的状态开始，始终以全零状态结束。此模式对应时适当卷积编码器Block有操作模式设置为截断(重置每帧)．这种模式没有输出延迟。
终止—块对每个输入都独立处理，回溯路径的起始和结束状态始终为全0。此模式适用于未编码消息信号时(即输入到相应的卷积编码器块)在每个输入的末尾有足够的零来填充前馈编码器的所有内存寄存器。具体来说，至少有k *马克斯(constr-1)0在输入的末尾，对于编码器k输入流和约束长度向量若干(使用多项式描述)。对于反馈编码器，此模式是适当的，如果对应卷积编码器块有操作模式设置为通过追加位来终止网格．

请注意

当块在模拟过程中输出长度不同的序列时，解码器状态在每个输入时步重置操作模式来截断或终止．

当输入信号只包含一个符号时，使用连续运行模式。

`开启复位输入端口`—增加复位输入端口选项
`从`(默认)|`在`

选择此参数可添加Rst输入端口。

依赖关系

时，此参数才会出现操作模式参数连续．

`将重置动作延迟到下一个时间步骤`-选项延迟复位动作，直到下一个时间步骤
`从`(默认)|`在`

选择此参数将延迟解码器的重置，直到计算当前时间步长中接收的已编码数据之后。您必须启用此选项以支持HDL。生成HDL代码需要HDL Coder™软件。

依赖关系

时，此参数才会出现操作模式参数连续并选择开启复位输入端口．

数据类型

`状态度量字长`-状态度量字长
`16`(默认值)|正整数

状态度量字长，指定为正整数。

`输出数据类型`-输出数据类型
`通过内部规则继承`(默认)|`最小无符号整数`|`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，或设置为“通过内部规则继承”或最小无符号整数．

当设置为最小无符号整数中使用的设置选择输出数据类型硬件实现窗格中的“配置参数”对话框。如果ASIC / FPGA在硬件实现窗格中，输出数据类型为ufix (1)．对于所有其他选择，它是一个无符号整数，具有与char值对应的最小指定字长(例如，uint8）.
当设置为“通过内部规则继承”，块:
- 为双输入输出数据类型double
- 输出数据类型为单一输入
- 行为类似于最小无符号整数所有其他数据类型输入的选项

模型的例子

比较定点维特比译码与理论计算

使用维特比解码器块进行定点硬和软判决卷积解码。将结果与误码率分析应用程序计算的理论上限进行比较。

开放模式

计算卷积编码信号的SER

将卷积编码和BPSK调制应用于二进制信号，将调制后的信号通过AWGN信道传递。应用BSPK解调和Viterbi解码后，计算信号的符号误码率(SER)。

开放模式

咬尾卷积编码

如何使用卷积编码器而且维特比译码器块来模拟一个咬尾的卷积代码。终止卷积码的网格是基于分组通信的卷积码性能的一个关键参数。咬尾卷积编码是一种网格终止技术，它避免了零尾终止所带来的速率损失，代价是更复杂的解码器[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`
^一个输入可以是硬决策的ufix(1)，软决策的ufix(N);输出只能是ufix(1)。

港口	支持的数据类型
输入	双精度浮点数单精度浮点数布尔的`艰难的决定`模式 8-、16-和32位有符号整数(用于`艰难的决定`而且`软的决定`模式) 8-、16-和32位无符号整数(用于`艰难的决定`而且`软的决定`模式) Ufix (n)，其中n表示软决策位的数量
输出	双精度浮点数单精度浮点数布尔 8-、16-和32位有符号整数 8-、16-和32位无符号整数 ufix (1)`ASIC / FPGA`模式

决策类型	解码器输入中的可能条目	价值观的解释	分支度量计算
`Unquantized`	实数输入超出范围[-10]的值¹², 10¹²]被剪到-10¹²和10¹²,分别。	正实:逻辑上为零负实:逻辑上的	欧氏距离
`艰难的决定`	0 1	0:逻辑0 1:逻辑的	汉明距离
`软的决定`	0到2之间的整数^b1,b是软决策位的数量参数。	0:逻辑为0的最自信决策 2^b-1:最自信的逻辑决策其他价值观代表着不那么自信的决定。	汉明距离

输入值	解释
0	最自信的零
1	第二自信的零
2	第三位最自信零
3.	最不自信的0
4	最不自信的人
5	第三位最自信的人
6	第二自信的人
7	最自信的一个

参考文献

[1]克拉克，乔治·C和j·比布·凯恩。数字通信纠错编码．通讯理论应用“，”纽约:全会出版社，1981年。

[２]吉特林、理查德·D、耶利米·f·海耶斯和斯蒂芬·b·韦恩斯坦。数据通信原则。传播学理论应用．纽约:全会出版社，1992年。

[3]海勒，J，和我，雅各布斯。卫星和空间通信的维特比译码IEEE通讯技术汇刊19日,没有。5(1971年10月):835-48。https://doi.org/10.1109/TCOM.1971.1090711。

[4]安田，Y.， K. Kashiki和Y. Hirata。“用于软决策维特比解码的高速率穿孔卷积码。”IEEE通讯汇刊32岁的没有。3(1984年3月):315-19。https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096047。

［5］哈昆，D.和G.贝京。用于维特比和顺序解码的高速率刺穿卷积码IEEE通讯汇刊37岁的没有。11(1989年11月):1113-25。https://doi.org/10.1109/26.46505。

[6]贝京，G.哈昆，C.帕奎因。用于Viterbi和顺序解码的高速率刺穿卷积码的进一步结果IEEE通讯汇刊38岁的没有。11(1990年11月):1922-28。https://doi.org/10.1109/26.61470。

[7]Moision B。卷积码的截断深度经验法则信息理论与应用研讨会(2008年1月27日- 2008年2月1日，加州圣地亚哥)，555-557。纽约:IEEE, 2008。

扩展功能

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。

HDL代码生成
使用HDL Coder™为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码。

HDL Coder提供了影响HDL实现和合成逻辑的额外配置选项。

请注意

要解码用截断或终止模式编码的数据，或用穿孔代码编码的数据，请使用维特比译码器(无线HDL工具箱)从无线HDL工具箱™块。

的以下特性维特比译码器布洛克:

具有前馈网格和简单移位寄存器生成配置的非递归编码器/解码器
连续模式
纸浆包输入
解码器速率从1/2到1/7
约束长度从3到9

当你设置决策类型来软的决定，支持针对定点输入和输出数据类型的HDL代码生成。输入定点数据类型必须为ufixN．N是软决策位的数目。有符号的内置数据类型不支持HDL代码生成(int8，int16，int32）.

当你设置决策类型来艰难的决定，对于数据类型的输入，支持HDL代码生成ufix1而且布尔．双输入和单输入数据类型不支持HDL代码生成。

的维特比译码器Block通过您为该块定义的回溯深度进行回溯来解码每一位。该块实现了对每个决策位的完整回溯，使用寄存器将最小状态索引和分支决策存储在回溯解码单元中。有两种方法可以优化回溯逻辑:基于流水线的寄存器实现或基于ram的架构。看到Viterbi解码器的HDL代码生成的例子。

基于寄存器的回溯

您可以指定回溯解码单元被流水线化，以提高生成电路的速度。通过指定每个管道寄存器的回溯阶段数，可以将管道寄存器添加到回溯单元。

使用TracebackStagesPerPipeline实现参数，可根据系统需求平衡电路性能。参数值越小，表示需要添加更多寄存器来提高回溯电路的速度。增加参数值会导致寄存器数量减少，同时电路速度下降。

基于ram的回溯

您可以选择使用ram来保存幸存分支信息，而不是使用寄存器。编码器不支持开启复位输入端口当使用基于ram的回溯时。

右键单击块并打开HDL代码>HDL块属性．设置体系结构财产基于ram的回溯．
双击该块并设置回溯深度在维特比译码器块面具。

基于ram的traceback和基于寄存器的traceback的区别如下:

基于ram的实现通过一组数据进行回溯，以找到解码前一组数据的初始状态。基于寄存器的实现将回溯和解码操作合并到一个步骤中。它使用从最小操作中找到的最佳状态作为解码的初始状态。
基于ram的实现通过M个样本进行回溯，以相反的顺序解码之前的M位，并在每个时钟周期中按顺序释放一位。基于寄存器的实现在完成回溯后解码一位。

由于两种回溯算法的差异，基于ram的实现与基于寄存器的回溯产生不同的数值结果。在基于ram的回溯中，建议使用更长的回溯深度，例如，是约束长度的10倍。该深度实现了与基于寄存器的实现类似的误码率(BER)。实现所需的RAM大小取决于网格和回溯深度。

HDL块属性

ConstrainedOutputPipeline	通过在设计中移动现有延迟来放置在输出端的寄存器数量。分布式管道不会重新分发这些寄存器。默认为`0`．详情请参见ConstrainedOutputPipeline(高密度脂蛋白编码器)．
InputPipeline	要在生成的代码中插入的输入管道阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认为`0`．详情请参见InputPipeline(高密度脂蛋白编码器)．
OutputPipeline	要在生成的代码中插入的输出管道阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认为`0`．详情请参见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:不勾选。穿孔代码需要基于帧的输入，这是HDL Coder不支持的。
决策类型:该编码器不支持Unquantized决定类型。
如果量化的输入值超出范围，则错误:编码器不支持此选项。
操作模式:仅支持连续模式。
开启复位输入端口:同时启用时开启复位输入端口而且将重置动作延迟到下一个时间步骤，提供HDL支持。您必须选择连续操作模式，并使用基于寄存器的回溯。
类型中的维特比解码器块不能使用可重置同步子系统(高密度脂蛋白编码器)．

版本历史

R2006a之前介绍

全部展开

R2022b:版本历史

范围[-10以外的未量化输入值¹², 10¹²]被剪到-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-码字中的擦除位binary-valued向量

依赖关系

Rst-选项来重置解码器寄存器的状态标量

依赖关系

输出

出-输出消息二进制列向量

参数

框架结构-卷积代码的网格描述poly2trellis(7, 133年[171])(默认)

numInputSymbols-输入到编码器的符号数量2K

numOutputSymbols-从编码器输出的符号数2N

numStates-编码器中的状态数2的幂

nextStates-下一个州整数矩阵

输出——输出八进制矩阵

戳破了代码-选项，以启用规范的代码刺穿从(默认)|在

穿刺向量-穿刺模式向量(1;1;0;1;0;1](默认值)|列向量

依赖关系

启用擦除输入端口—选项，使能擦除输入端口从(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

软决策位的数量-软输入字长4(默认值)|正整数

依赖关系

如果量化的输入值超出范围，则错误如果量化的输入值超出范围，错误选项从(默认)|在

依赖关系

回溯深度—回溯深度34(默认值)|正整数

操作模式-编码帧的终止方法连续(默认)|截断|终止

开启复位输入端口—增加复位输入端口选项从(默认)|在

依赖关系

将重置动作延迟到下一个时间步骤-选项延迟复位动作，直到下一个时间步骤从(默认)|在

依赖关系

状态度量字长-状态度量字长16(默认值)|正整数

输出数据类型-输出数据类型通过内部规则继承(默认)|最小无符号整数|双|单|int8|uint8|int16|uint16|int32|uint32|布尔

模型的例子

比较定点维特比译码与理论计算

计算卷积编码信号的SER

咬尾卷积编码

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

参考文献

扩展功能

C/ c++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。

HDL代码生成使用HDL Coder™为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码。

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`-码字中的擦除位
binary-valued向量

`Rst`-选项来重置解码器寄存器的状态
`标量`

`出`-输出消息
二进制列向量

`框架结构`-卷积代码的网格描述
`poly2trellis(7, 133年[171])`(默认)

`numInputSymbols`-输入到编码器的符号数量
2^K

`numOutputSymbols`-从编码器输出的符号数
2^N

`numStates`-编码器中的状态数
2的幂

`nextStates`-下一个州
整数矩阵

`输出`——输出
八进制矩阵

`戳破了代码`-选项，以启用规范的代码刺穿
`从`(默认)|`在`

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

`启用擦除输入端口`—选项，使能擦除输入端口
`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`

`软决策位的数量`-软输入字长
`4`(默认值)|正整数

`如果量化的输入值超出范围，则错误`如果量化的输入值超出范围，错误选项
`从`(默认)|`在`

`回溯深度`—回溯深度
`34`(默认值)|正整数

`操作模式`-编码帧的终止方法
`连续`(默认)|`截断`|`终止`

`开启复位输入端口`—增加复位输入端口选项
`从`(默认)|`在`

`将重置动作延迟到下一个时间步骤`-选项延迟复位动作，直到下一个时间步骤
`从`(默认)|`在`

`状态度量字长`-状态度量字长
`16`(默认值)|正整数

`输出数据类型`-输出数据类型
`通过内部规则继承`(默认)|`最小无符号整数`|`双`|`单`|`int8`|`uint8`|`int16`|`uint16`|`int32`|`uint32`|`布尔`

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。

HDL代码生成
使用HDL Coder™为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码。