git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gnuradio-core/src/lib/viterbi/metrics.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995 Phil Karn, KA9Q
   3  * Copyright 2008 Free Software Foundation, Inc.
   4  *
   5  * This file is part of GNU Radio
   6  *
   7  * GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
  10  * any later version.
  11  *
  12  * GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to
  19  * the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street,
  20  * Boston, MA 02110-1301, USA.
  21  */
  22
  23 /*
  24  * Generate metric tables for a soft-decision convolutional decoder
  25  * assuming gaussian noise on a PSK channel.
  26  *
  27  * Works from "first principles" by evaluating the normal probability
  28  * function and then computing the log-likelihood function
  29  * for every possible received symbol value
  30  *
  31  */
  32
  33 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  34 #include <config.h>
  35 #endif
  36
  37 /* Symbols are offset-binary, with 128 corresponding to an erased (no
  38  * information) symbol
  39  */
  40 #define OFFSET  128
  41
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <math.h>
  44
  45 /* Normal function integrated from -Inf to x. Range: 0-1 */
  46 #define normal(x)       (0.5 + 0.5*erf((x)/M_SQRT2))
  47
  48 /* Logarithm base 2 */
  49 #define gr_log2(x) (log(x)*M_LOG2E)
  50
  51 /* Generate log-likelihood metrics for 8-bit soft quantized channel
  52  * assuming AWGN and BPSK
  53  */
  54 void
  55 gen_met(int mettab[2][256],     /* Metric table, [sent sym][rx symbol] */
  56         int amp,                /* Signal amplitude, units */
  57         double esn0,            /* Es/N0 ratio in dB */
  58         double bias,            /* Metric bias; 0 for viterbi, rate for sequential */
  59         int scale)              /* Scale factor */
  60 {
  61   double noise;
  62   int s,bit;
  63   double metrics[2][256];
  64   double p0,p1;
  65
  66   /* Es/N0 as power ratio */
  67   esn0 = pow(10.,esn0/10);
  68
  69   noise = 0.5/esn0;     /* only half the noise for BPSK */
  70   noise = sqrt(noise);  /* noise/signal Voltage ratio */
  71
  72   /* Zero is a special value, since this sample includes all
  73    * lower samples that were clipped to this value, i.e., it
  74    * takes the whole lower tail of the curve
  75    */
  76   p1 = normal(((0-OFFSET+0.5)/amp - 1)/noise);  /* P(s|1) */
  77
  78   /* Prob of this value occurring for a 0-bit */        /* P(s|0) */
  79   p0 = normal(((0-OFFSET+0.5)/amp + 1)/noise);
  80   metrics[0][0] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
  81   metrics[1][0] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
  82
  83   for(s=1;s<255;s++){
  84     /* P(s|1), prob of receiving s given 1 transmitted */
  85     p1 = normal(((s-OFFSET+0.5)/amp - 1)/noise) -
  86       normal(((s-OFFSET-0.5)/amp - 1)/noise);
  87
  88     /* P(s|0), prob of receiving s given 0 transmitted */
  89     p0 = normal(((s-OFFSET+0.5)/amp + 1)/noise) -
  90       normal(((s-OFFSET-0.5)/amp + 1)/noise);
  91
  92 #ifdef notdef
  93     printf("P(%d|1) = %lg, P(%d|0) = %lg\n",s,p1,s,p0);
  94 #endif
  95     metrics[0][s] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
  96     metrics[1][s] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
  97   }
  98   /* 255 is also a special value */
  99   /* P(s|1) */
 100   p1 = 1 - normal(((255-OFFSET-0.5)/amp - 1)/noise);
 101   /* P(s|0) */
 102   p0 = 1 - normal(((255-OFFSET-0.5)/amp + 1)/noise);
 103
 104   metrics[0][255] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
 105   metrics[1][255] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
 106 #ifdef  notdef
 107   /* The probability of a raw symbol error is the probability
 108    * that a 1-bit would be received as a sample with value
 109    * 0-128. This is the offset normal curve integrated from -Inf to 0.
 110    */
 111   printf("symbol Pe = %lg\n",normal(-1/noise));
 112 #endif
 113   for(bit=0;bit<2;bit++){
 114     for(s=0;s<256;s++){
 115       /* Scale and round to nearest integer */
 116       mettab[bit][s] = floor(metrics[bit][s] * scale + 0.5);
 117 #ifdef  notdef
 118       printf("metrics[%d][%d] = %lg, mettab = %d\n",
 119              bit,s,metrics[bit][s],mettab[bit][s]);
 120 #endif
 121     }
 122   }
 123 }