]> git.gag.com Git - debian/gnuradio/blobdiff - gnuradio-core/src/lib/viterbi/metrics.c
Imported Upstream version 3.2.2
[debian/gnuradio] / gnuradio-core / src / lib / viterbi / metrics.c
diff --git a/gnuradio-core/src/lib/viterbi/metrics.c b/gnuradio-core/src/lib/viterbi/metrics.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9f958ca
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,123 @@
+/*
+ * Copyright 1995 Phil Karn, KA9Q
+ * Copyright 2008 Free Software Foundation, Inc.
+ * 
+ * This file is part of GNU Radio
+ * 
+ * GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
+ * any later version.
+ * 
+ * GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to
+ * the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street,
+ * Boston, MA 02110-1301, USA.
+ */
+
+/* 
+ * Generate metric tables for a soft-decision convolutional decoder
+ * assuming gaussian noise on a PSK channel.
+ *
+ * Works from "first principles" by evaluating the normal probability
+ * function and then computing the log-likelihood function
+ * for every possible received symbol value
+ *
+ */
+
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#include <config.h>
+#endif
+
+/* Symbols are offset-binary, with 128 corresponding to an erased (no
+ * information) symbol
+ */
+#define        OFFSET  128
+
+#include <stdlib.h>
+#include <math.h>
+
+/* Normal function integrated from -Inf to x. Range: 0-1 */
+#define        normal(x)       (0.5 + 0.5*erf((x)/M_SQRT2))
+
+/* Logarithm base 2 */ 
+#define gr_log2(x) (log(x)*M_LOG2E)
+
+/* Generate log-likelihood metrics for 8-bit soft quantized channel
+ * assuming AWGN and BPSK
+ */
+void
+gen_met(int mettab[2][256],    /* Metric table, [sent sym][rx symbol] */
+       int amp,                /* Signal amplitude, units */
+       double esn0,            /* Es/N0 ratio in dB */
+       double bias,            /* Metric bias; 0 for viterbi, rate for sequential */
+       int scale)              /* Scale factor */
+{
+  double noise;
+  int s,bit;
+  double metrics[2][256];
+  double p0,p1;
+  
+  /* Es/N0 as power ratio */
+  esn0 = pow(10.,esn0/10);
+  
+  noise = 0.5/esn0;    /* only half the noise for BPSK */
+  noise = sqrt(noise); /* noise/signal Voltage ratio */
+  
+  /* Zero is a special value, since this sample includes all
+   * lower samples that were clipped to this value, i.e., it
+   * takes the whole lower tail of the curve 
+   */
+  p1 = normal(((0-OFFSET+0.5)/amp - 1)/noise); /* P(s|1) */
+  
+  /* Prob of this value occurring for a 0-bit */       /* P(s|0) */
+  p0 = normal(((0-OFFSET+0.5)/amp + 1)/noise);
+  metrics[0][0] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
+  metrics[1][0] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
+  
+  for(s=1;s<255;s++){
+    /* P(s|1), prob of receiving s given 1 transmitted */
+    p1 = normal(((s-OFFSET+0.5)/amp - 1)/noise) -
+      normal(((s-OFFSET-0.5)/amp - 1)/noise);
+    
+    /* P(s|0), prob of receiving s given 0 transmitted */
+    p0 = normal(((s-OFFSET+0.5)/amp + 1)/noise) -
+      normal(((s-OFFSET-0.5)/amp + 1)/noise);
+    
+#ifdef notdef
+    printf("P(%d|1) = %lg, P(%d|0) = %lg\n",s,p1,s,p0);
+#endif
+    metrics[0][s] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
+    metrics[1][s] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
+  }
+  /* 255 is also a special value */
+  /* P(s|1) */
+  p1 = 1 - normal(((255-OFFSET-0.5)/amp - 1)/noise);
+  /* P(s|0) */
+  p0 = 1 - normal(((255-OFFSET-0.5)/amp + 1)/noise);
+  
+  metrics[0][255] = gr_log2(2*p0/(p1+p0)) - bias;
+  metrics[1][255] = gr_log2(2*p1/(p1+p0)) - bias;
+#ifdef notdef
+  /* The probability of a raw symbol error is the probability
+   * that a 1-bit would be received as a sample with value
+   * 0-128. This is the offset normal curve integrated from -Inf to 0.
+   */
+  printf("symbol Pe = %lg\n",normal(-1/noise));
+#endif
+  for(bit=0;bit<2;bit++){
+    for(s=0;s<256;s++){
+      /* Scale and round to nearest integer */
+      mettab[bit][s] = floor(metrics[bit][s] * scale + 0.5);
+#ifdef notdef
+      printf("metrics[%d][%d] = %lg, mettab = %d\n",
+            bit,s,metrics[bit][s],mettab[bit][s]);
+#endif
+    }
+  }
+}