git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gr-trellis/src/examples/test_turbo_equalization1.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 random
  10 import fsm_utils
  11
  12 def make_rx(tb,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);
  16
  17     inter=[]
  18     deinter=[]
  19     siso_in=[]
  20     siso_out=[]
  21
  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
  31
  32     # connect first stage
  33     tb.connect (gnd,inter[0])
  34     tb.connect (metrics_in,scale)
  35     tb.connect (scale,(siso_in[0],1))
  36
  37     # connect the rest
  38     for it in range(IT):
  39       if it < IT-1:
  40         tb.connect (scale,(siso_in[it+1],1))
  41         tb.connect (siso_in[it],deinter[it],(siso_out[it],1))
  42         tb.connect (gnd,(siso_out[it],0))
  43         tb.connect (siso_out[it],inter[it+1])
  44         tb.connect (inter[it],(siso_in[it],0))
  45       else:
  46         tb.connect (siso_in[it],deinter[it],siso_out[it])
  47         tb.connect (inter[it],(siso_in[it],0))
  48
  49     return (metrics_in,siso_out[IT-1])
  50
  51
  52 def run_test (fo,fi,interleaver,Kb,bitspersymbol,K,channel,modulation,dimensionality,tot_constellation,Es,N0,IT,seed):
  53     tb = gr.top_block ()
  54     L = len(channel)
  55
  56     # TX
  57     # this for loop is TOO slow in python!!!
  58     packet = [0]*(K)
  59     random.seed(seed)
  60     for i in range(len(packet)):
  61         packet[i] = random.randint(0, 2**bitspersymbol - 1) # random symbols
  62     src = gr.vector_source_s(packet,False)
  63     enc_out = trellis.encoder_ss(fo,0) # initial state = 0
  64     inter = trellis.permutation(interleaver.K(),interleaver.INTER(),1,gr.sizeof_short)
  65     mod = gr.chunks_to_symbols_sf(modulation[1],modulation[0])
  66
  67     # CHANNEL
  68     isi = gr.fir_filter_fff(1,channel)
  69     add = gr.add_ff()
  70     noise = gr.noise_source_f(gr.GR_GAUSSIAN,math.sqrt(N0/2),seed)
  71
  72     # RX
  73     (head,tail) = make_rx(tb,fo,fi,dimensionality,tot_constellation,K,interleaver,IT,Es,N0,trellis.TRELLIS_MIN_SUM)
  74     dst = gr.vector_sink_s();
  75
  76     tb.connect (src,enc_out,inter,mod)
  77     tb.connect (mod,isi,(add,0))
  78     tb.connect (noise,(add,1))
  79     tb.connect (add,head)
  80     tb.connect (tail,dst)
  81
  82     tb.run()
  83
  84     data = dst.data()
  85     ntotal = len(data)
  86     nright=0
  87     for i in range(ntotal):
  88         if packet[i]==data[i]:
  89             nright=nright+1
  90         #else:
  91             #print "Error in ", i
  92
  93     return (ntotal,ntotal-nright)
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  96
  97
  98 def main(args):
  99     nargs = len (args)
 100     if nargs == 3:
 101         fname_out=args[0]
 102         esn0_db=float(args[1])
 103         rep=int(args[2])
 104     else:
 105         sys.stderr.write ('usage: test_turbo_equalization.py fsm_name_out Es/No_db  repetitions\n')
 106         sys.exit (1)
 107
 108     # system parameters
 109     Kb=64*16  # packet size in bits (multiple of 16)
 110     modulation = fsm_utils.pam4 # see fsm_utlis.py for available predefined modulations
 111     channel = fsm_utils.c_channel # see fsm_utlis.py for available predefined test channels
 112     fo=trellis.fsm(fname_out) # get the outer FSM specification from a file
 113     fi=trellis.fsm(len(modulation[1]),len(channel)) # generate the FSM automatically
 114     if fo.O() != fi.I():
 115         sys.stderr.write ('Incompatible cardinality between outer and inner FSM.\n')
 116         sys.exit (1)
 117     bitspersymbol = int(round(math.log(fo.I())/math.log(2))) # bits per FSM input symbol
 118     K=Kb/bitspersymbol # packet size in trellis steps
 119     interleaver=trellis.interleaver(K,666) # construct a random interleaver
 120     tot_channel = fsm_utils.make_isi_lookup(modulation,channel,True) # generate the lookup table (normalize energy to 1)
 121     dimensionality = tot_channel[0]
 122     tot_constellation = tot_channel[1]
 123     if len(tot_constellation)/dimensionality != fi.O():
 124         sys.stderr.write ('Incompatible FSM output cardinality and lookup table size.\n')
 125         sys.exit (1)
 126     N0=pow(10.0,-esn0_db/10.0); # noise variance
 127     IT = 3 # number of turbo iterations
 128
 129     tot_s=0 # total number of transmitted shorts
 130     terr_s=0 # total number of shorts in error
 131     terr_p=0 # total number of packets in error
 132
 133     for i in range(rep):
 134         (s,e)=run_test(fo,fi,interleaver,Kb,bitspersymbol,K,channel,modulation,dimensionality,tot_constellation,1,N0,IT,-long(666+i)) # run experiment with different seed to get different noise realizations
 135         tot_s=tot_s+s
 136         terr_s=terr_s+e
 137         terr_p=terr_p+(terr_s!=0)
 138         if ((i+1)%10==0) : # display progress
 139             print i+1,terr_p, '%.2e' % ((1.0*terr_p)/(i+1)),tot_s,terr_s, '%.2e' % ((1.0*terr_s)/tot_s)
 140     # estimate of the (short or bit) error rate
 141     print rep,terr_p, '%.2e' % ((1.0*terr_p)/(i+1)),tot_s,terr_s, '%.2e' % ((1.0*terr_s)/tot_s)
 142
 143
 144
 145 if __name__ == '__main__':
 146     main (sys.argv[1:])
 147