git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gnuradio-examples/python/channel-coding/test_turbo_equalization.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2
   3 from gnuradio import gr
   4 from gnuradio import audio
   5 from gnuradio import trellis
   6 from gnuradio import eng_notation
   7 import math
   8 import sys
   9 import fsm_utils
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  12 def make_rx(fg,fo,fi,dimensionality,tot_constellation,K,interleaver,IT,Es,N0,type):
  13     metrics_in = trellis.metrics_f(fi.O(),dimensionality,tot_constellation,trellis.TRELLIS_EUCLIDEAN) # data preprocessing to generate metrics for innner SISO
  14     scale = gr.multiply_const_ff(1.0/N0)
  15     gnd = gr.vector_source_f([0],True);
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  17     inter=[]
  18     deinter=[]
  19     siso_in=[]
  20     siso_out=[]
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  22     # generate all blocks
  23     for it in range(IT):
  24       inter.append( trellis.permutation(interleaver.K(),interleaver.INTER(),fi.I(),gr.sizeof_float) )
  25       siso_in.append( trellis.siso_f(fi,K,0,-1,True,False,type) )
  26       deinter.append( trellis.permutation(interleaver.K(),interleaver.DEINTER(),fi.I(),gr.sizeof_float) )
  27       if it < IT-1:
  28         siso_out.append( trellis.siso_f(fo,K,0,-1,False,True,type) )
  29       else:
  30         siso_out.append( trellis.viterbi_s(fo,K,0,-1) ) # no soft outputs needed
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  32     # connect first stage
  33     fg.connect (gnd,inter[0])
  34     fg.connect (metrics_in,scale)
  35     fg.connect (scale,(siso_in[0],1))
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  37     # connect the rest
  38     for it in range(IT):
  39       if it < IT-1:
  40         fg.connect (metrics_in,(siso_in[it+1],1))
  41         fg.connect (siso_in[it],deinter[it],(siso_out[it],1))
  42         fg.connect (gnd,(siso_out[it],0))
  43         fg.connect (siso_out[it],inter[it+1])
  44         fg.connect (inter[it],(siso_in[it],0))
  45       else:
  46         fg.connect (siso_in[it],deinter[it],siso_out[it])
  47         fg.connect (inter[it],(siso_in[it],0))
  48
  49     return (metrics_in,siso_out[IT-1])
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  52 def run_test (fo,fi,interleaver,Kb,bitspersymbol,K,dimensionality,tot_constellation,Es,N0,IT,seed):
  53     fg = gr.flow_graph ()
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  55     # TX
  56     src = gr.lfsr_32k_source_s()
  57     src_head = gr.head (gr.sizeof_short,Kb/16) # packet size in shorts
  58     s2fsmi = gr.packed_to_unpacked_ss(bitspersymbol,gr.GR_MSB_FIRST) # unpack shorts to symbols compatible with the iouter FSM input cardinality
  59     enc_out = trellis.encoder_ss(fo,0) # initial state = 0
  60     inter = trellis.permutation(interleaver.K(),interleaver.INTER(),1,gr.sizeof_short)
  61     enc_in = trellis.encoder_ss(fi,0) # initial state = 0
  62     # essentially here we implement the combination of modulation and channel as a memoryless modulation (the memory induced by the channel is hidden in the innner FSM)
  63     mod = gr.chunks_to_symbols_sf(tot_constellation,dimensionality)
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  65     # CHANNEL
  66     add = gr.add_ff()
  67     noise = gr.noise_source_f(gr.GR_GAUSSIAN,math.sqrt(N0/2),seed)
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  69     # RX
  70     (head,tail) = make_rx(fg,fo,fi,dimensionality,tot_constellation,K,interleaver,IT,Es,N0,trellis.TRELLIS_MIN_SUM)
  71     fsmi2s = gr.unpacked_to_packed_ss(bitspersymbol,gr.GR_MSB_FIRST) # pack FSM input symbols to shorts
  72     dst = gr.check_lfsr_32k_s();
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  74     fg.connect (src,src_head,s2fsmi,enc_out,inter,enc_in,mod)
  75     fg.connect (mod,(add,0))
  76     fg.connect (noise,(add,1))
  77     fg.connect (add,head)
  78     fg.connect (tail,fsmi2s,dst)
  79
  80     fg.run()
  81
  82     ntotal = dst.ntotal ()
  83     nright = dst.nright ()
  84     runlength = dst.runlength ()
  85     #print ntotal,nright,runlength
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  87     return (ntotal,ntotal-nright)
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  92 def main(args):
  93     nargs = len (args)
  94     if nargs == 3:
  95         fname_out=args[0]
  96         esn0_db=float(args[1])
  97         rep=int(args[2])
  98     else:
  99         sys.stderr.write ('usage: test_turbo_equalization.py fsm_name_out Es/No_db  repetitions\n')
 100         sys.exit (1)
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 102     # system parameters
 103     Kb=64*16  # packet size in bits (multiple of 16)
 104     modulation = fsm_utils.pam4 # see fsm_utlis.py for available predefined modulations
 105     channel = fsm_utils.c_channel # see fsm_utlis.py for available predefined test channels
 106     fo=trellis.fsm(fname_out) # get the outer FSM specification from a file
 107     fi=trellis.fsm(len(modulation[1]),len(channel)) # generate the FSM automatically
 108     if fo.O() != fi.I():
 109         sys.stderr.write ('Incompatible cardinality between outer and inner FSM.\n')
 110         sys.exit (1)
 111     bitspersymbol = int(round(math.log(fo.I())/math.log(2))) # bits per FSM input symbol
 112     K=Kb/bitspersymbol # packet size in trellis steps
 113     interleaver=trellis.interleaver(K,666) # construct a random interleaver
 114     tot_channel = fsm_utils.make_isi_lookup(modulation,channel,True) # generate the lookup table (normalize energy to 1)
 115     dimensionality = tot_channel[0]
 116     tot_constellation = tot_channel[1]
 117     if len(tot_constellation)/dimensionality != fi.O():
 118         sys.stderr.write ('Incompatible FSM output cardinality and lookup table size.\n')
 119         sys.exit (1)
 120     N0=pow(10.0,-esn0_db/10.0); # noise variance
 121     IT = 3 # number of turbo iterations
 122
 123     tot_s=0 # total number of transmitted shorts
 124     terr_s=0 # total number of shorts in error
 125     terr_p=0 # total number of packets in error
 126
 127     for i in range(rep):
 128         (s,e)=run_test(fo,fi,interleaver,Kb,bitspersymbol,K,dimensionality,tot_constellation,1,N0,IT,-long(666+i)) # run experiment with different seed to get different noise realizations
 129         tot_s=tot_s+s
 130         terr_s=terr_s+e
 131         terr_p=terr_p+(terr_s!=0)
 132         if ((i+1)%10==0) : # display progress
 133             print i+1,terr_p, '%.2e' % ((1.0*terr_p)/(i+1)),tot_s,terr_s, '%.2e' % ((1.0*terr_s)/tot_s)
 134     # estimate of the (short or bit) error rate
 135     print rep,terr_p, '%.2e' % ((1.0*terr_p)/(i+1)),tot_s,terr_s, '%.2e' % ((1.0*terr_s)/tot_s)
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 138
 139 if __name__ == '__main__':
 140     main (sys.argv[1:])
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