git.gag.com Git - debian/gnuradio/blob - gnuradio-core/src/lib/general/gr_ofdm_qam_mapper.cc

   1 /* -*- c++ -*- */
   2 /*
   3  * Copyright 2007 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 2, 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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  24 #include "config.h"
  25 #endif
  26
  27 #include <gr_ofdm_qam_mapper.h>
  28 #include <gr_io_signature.h>
  29 #include <stdexcept>
  30
  31 gr_ofdm_qam_mapper_sptr
  32 gr_make_ofdm_qam_mapper (unsigned int msgq_limit,
  33                          unsigned int occupied_carriers, unsigned int fft_length,
  34                          int m)
  35 {
  36   return gr_ofdm_qam_mapper_sptr (new gr_ofdm_qam_mapper (msgq_limit, occupied_carriers, fft_length, m));
  37 }
  38
  39 // Consumes 1 packet and produces as many OFDM symbols of fft_length to hold the full packet
  40 gr_ofdm_qam_mapper::gr_ofdm_qam_mapper (unsigned int msgq_limit,
  41                                         unsigned int occupied_carriers, unsigned int fft_length,
  42                                         int m)
  43   : gr_sync_block ("ofdm_qam_mapper",
  44                    gr_make_io_signature (0, 0, 0),
  45                    gr_make_io_signature2 (1, 2, sizeof(gr_complex)*fft_length, sizeof(char))),
  46     d_msgq(gr_make_msg_queue(msgq_limit)), d_msg_offset(0), d_eof(false),
  47     d_occupied_carriers(occupied_carriers),
  48     d_fft_length(fft_length),
  49     d_bit_offset(0),
  50     d_pending_flag(0),
  51     d_mod_order(m)
  52 {
  53   if (!(d_occupied_carriers <= d_fft_length))
  54     throw std::invalid_argument("gr_ofdm_qam_mapper: occupied carriers must be <= fft_length");
  55
  56   bool ok = false;
  57   if(m == 2) {
  58     ok = true;
  59   }
  60   if(m == 4) {
  61     ok = true;
  62   }
  63   if(m == 16) {
  64     ok = true;
  65   }
  66   if(m == 64) {
  67     ok = true;
  68   }
  69   if(m == 256) {
  70     ok = true;
  71   }
  72
  73   if(!ok)
  74     throw std::invalid_argument("Order M must be [2, 4, 16, 64, 256]");
  75
  76   make_constellation();
  77 }
  78
  79 gr_ofdm_qam_mapper::~gr_ofdm_qam_mapper(void)
  80 {
  81 }
  82
  83 void gr_ofdm_qam_mapper::make_constellation()
  84 {
  85   int i = 0, j = 0, ii = 0, jj = 0;
  86   // number of bits/symbol (log2(M))
  87   int k = (int)(log10(d_mod_order) / log10(2.0));
  88
  89   int a, b;
  90   float re, im;
  91   float coeff = 1;
  92   std::vector<int> bits_i, bits_q;
  93
  94   int rr = 0;
  95   int ss = 0;
  96   int ll = bits_i.size();
  97
  98   for(i=0; i < d_mod_order; i++) {
  99     a = (i & (0x01 << (k-1))) >> (k-1);
 100     b = (i & (0x01 << (k-2))) >> (k-2);
 101     for(j=2; j < k; j+=2) {
 102       bits_i.push_back( (i & (0x01 << (k-j-1))) >> (k-j-1));
 103       bits_q.push_back( (i & (0x01 << (k-(j+1)-1))) >> (k-(j+1)-1));
 104     }
 105
 106     ss = 0;
 107     ll = bits_i.size();
 108     for(ii = 0; ii < ll; ii++) {
 109       rr = 0;
 110       for(jj = 0; jj < (ll-ii); jj++) {
 111         rr = abs(bits_i[jj] - rr);
 112       }
 113       ss += rr * pow(2.0, ii+1.0);
 114     }
 115     re = (2.0*a-1.0)*(ss+1.0);
 116
 117     ss = 0;
 118     ll = bits_q.size();
 119     for(ii = 0; ii < ll; ii++) {
 120       rr = 0;
 121       for(jj = 0; jj < (ll-ii); jj++) {
 122         rr = abs(bits_q[jj] - rr);
 123       }
 124       ss += rr*pow(2.0, ii+1.0);
 125     }
 126     im = (2.0*b-1.0)*(ss+1.0);
 127
 128     a = std::max(re, im);
 129     if(a > coeff) {
 130       coeff = a;
 131     }
 132     d_constellation_map.push_back(gr_complex(re, im));
 133   }
 134
 135   d_constellation_map[0] = gr_complex(-3, -3);
 136   d_constellation_map[1] = gr_complex(-3, -1);
 137   d_constellation_map[2] = gr_complex(-3, 1);
 138   d_constellation_map[3] = gr_complex(-3, 3);
 139   d_constellation_map[4] = gr_complex(-1, -3);
 140   d_constellation_map[5] = gr_complex(-1, -1);
 141   d_constellation_map[6] = gr_complex(-1, 1);
 142   d_constellation_map[7] = gr_complex(-1, 3);
 143   d_constellation_map[8] = gr_complex(1, -3);
 144   d_constellation_map[9] = gr_complex(1, -1);
 145   d_constellation_map[10] = gr_complex(1, 1);
 146   d_constellation_map[11] = gr_complex(1, 3);
 147   d_constellation_map[12] = gr_complex(3, -3);
 148   d_constellation_map[13] = gr_complex(3, -1);
 149   d_constellation_map[14] = gr_complex(3, 1);
 150   d_constellation_map[15] = gr_complex(3, 3);
 151
 152   coeff = sqrt(31.0)/2.0;
 153   for(i = 0; i < d_constellation_map.size(); i++) {
 154     d_constellation_map[i] /= coeff;
 155     printf("const[%d]: %f + j%f\n", i, d_constellation_map[i].real(), d_constellation_map[i].imag());
 156   }
 157 }
 158
 159 static float
 160 randombit()
 161 {
 162   int r = rand()&1;
 163   return (float)(-1 + 2*r);
 164 }
 165
 166 int
 167 gr_ofdm_qam_mapper::work(int noutput_items,
 168                           gr_vector_const_void_star &input_items,
 169                           gr_vector_void_star &output_items)
 170 {
 171   gr_complex *out = (gr_complex *)output_items[0];
 172
 173   unsigned int i=0;
 174   unsigned int unoccupied_carriers = d_fft_length - d_occupied_carriers;
 175   unsigned int zeros_on_left = (unsigned)ceil(unoccupied_carriers/2.0);
 176
 177   //printf("OFDM QAM Mapper:  ninput_items: %d   noutput_items: %d\n", ninput_items[0], noutput_items);
 178
 179   if(d_eof) {
 180     return -1;
 181   }
 182
 183   if(!d_msg) {
 184     d_msg = d_msgq->delete_head();         // block, waiting for a message
 185     d_msg_offset = 0;
 186     d_bit_offset = 0;
 187     d_pending_flag = 1;                    // new packet, write start of packet flag
 188
 189     if((d_msg->length() == 0) && (d_msg->type() == 1)) {
 190       d_msg.reset();
 191       return -1;                // We're done; no more messages coming.
 192     }
 193   }
 194
 195   char *out_flag = 0;
 196   if(output_items.size() == 2)
 197     out_flag = (char *) output_items[1];
 198
 199
 200   // Build a single symbol:
 201
 202
 203   // Initialize all bins to 0 to set unused carriers
 204   memset(out, 0, d_fft_length*sizeof(gr_complex));
 205
 206   i = 0;
 207   while((d_msg_offset < d_msg->length()) && (i < d_occupied_carriers)) {
 208     unsigned char bit0 = (d_msg->msg()[d_msg_offset] >> (d_bit_offset)) & 0x01;
 209     d_bit_offset++;
 210
 211     unsigned char bit1 = (d_msg->msg()[d_msg_offset] >> (d_bit_offset)) & 0x01;
 212     d_bit_offset++;
 213
 214     unsigned char bit2 = (d_msg->msg()[d_msg_offset] >> (d_bit_offset)) & 0x01;
 215     d_bit_offset++;
 216
 217     unsigned char bit3 = (d_msg->msg()[d_msg_offset] >> (d_bit_offset)) & 0x01;
 218     d_bit_offset++;
 219
 220     unsigned char bit = (bit0 << 3) | (bit1 << 2) | (bit2 << 1) | (bit3 << 0);
 221
 222     out[i + zeros_on_left] = d_constellation_map[bit];
 223     i++;
 224     if(d_bit_offset == 8) {
 225       d_bit_offset = 0;
 226       d_msg_offset++;
 227     }
 228   }
 229
 230   // Ran out of data to put in symbol
 231   if (d_msg_offset == d_msg->length()) {
 232     while(i < d_occupied_carriers) {   // finish filling out the symbol
 233       out[i + zeros_on_left] = d_constellation_map[rand() & 0x0F];
 234       i++;
 235     }
 236
 237     if (d_msg->type() == 1)             // type == 1 sets EOF
 238       d_eof = true;
 239     d_msg.reset();                      // finished packet, free message
 240     assert(d_bit_offset == 0);
 241   }
 242
 243   if (out_flag)
 244     out_flag[0] = d_pending_flag;
 245   d_pending_flag = 0;
 246
 247   return 1;  // produced symbol
 248 }
 249