]> git.gag.com Git - debian/gnuradio/blobdiff - gr-trellis/src/lib/fsm.cc
set svn:eol-style=native
[debian/gnuradio] / gr-trellis / src / lib / fsm.cc
index f343088343fc31c6791ede0531a07330fe48b163..2cf1a6d5abb64b2aedacbc4368e2556b625ce4e0 100644 (file)
-/* -*- c++ -*- */\r
-/*\r
- * Copyright 2002 Free Software Foundation, Inc.\r
- *\r
- * This file is part of GNU Radio\r
- *\r
- * GNU Radio is free software; you can redistribute it and/or modify\r
- * it under the terms of the GNU General Public License as published by\r
- * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)\r
- * any later version.\r
- *\r
- * GNU Radio is distributed in the hope that it will be useful,\r
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
- * GNU General Public License for more details.\r
- *\r
- * You should have received a copy of the GNU General Public License\r
- * along with GNU Radio; see the file COPYING.  If not, write to\r
- * the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,\r
- * Boston, MA 02111-1307, USA.\r
- */\r
-\r
-#include <cstdio>\r
-#include <stdexcept>\r
-#include <cmath>\r
-#include "base.h"\r
-#include "fsm.h"\r
-\r
-\r
-fsm::fsm()\r
-{\r
-  d_I=0;\r
-  d_S=0;\r
-  d_O=0;\r
-  d_NS.resize(0);\r
-  d_OS.resize(0);\r
-  d_PS.resize(0);\r
-  d_PI.resize(0);\r
-  d_TMi.resize(0);\r
-  d_TMl.resize(0);\r
-}\r
-\r
-fsm::fsm(const fsm &FSM)\r
-{\r
-  d_I=FSM.I();\r
-  d_S=FSM.S();\r
-  d_O=FSM.O();\r
-  d_NS=FSM.NS();\r
-  d_OS=FSM.OS();\r
-  d_PS=FSM.PS();\r
-  d_PI=FSM.PI();\r
-  d_TMi=FSM.TMi();\r
-  d_TMl=FSM.TMl();\r
-}\r
-\r
-fsm::fsm(int I, int S, int O, const std::vector<int> &NS, const std::vector<int> &OS)\r
-{\r
-  d_I=I;\r
-  d_S=S;\r
-  d_O=O;\r
-  d_NS=NS;\r
-  d_OS=OS;\r
\r
-  generate_PS_PI();\r
-  generate_TM();\r
-}\r
-\r
-//######################################################################\r
-//# Read an FSM specification from a file.\r
-//# Format (hopefully will become more flexible in the future...):\r
-//# I S O (in the first line)\r
-//# blank line\r
-//# Next state matrix (S lines, each with I integers separated by spaces)\r
-//# blank line\r
-//# output symbol matrix (S lines, each with I integers separated by spaces)\r
-//# optional comments\r
-//######################################################################\r
-fsm::fsm(const char *name) \r
-{\r
-  FILE *fsmfile;\r
-\r
-  if((fsmfile=fopen(name,"r"))==NULL) \r
-    throw std::runtime_error ("fsm::fsm(const char *name): file open error\n");\r
-    //printf("file open error in fsm()\n");\r
-  \r
-  fscanf(fsmfile,"%d %d %d\n",&d_I,&d_S,&d_O);\r
-  d_NS.resize(d_I*d_S);\r
-  d_OS.resize(d_I*d_S);\r
-\r
-  for(int i=0;i<d_S;i++) {\r
-    for(int j=0;j<d_I;j++) fscanf(fsmfile,"%d",&(d_NS[i*d_I+j]));\r
-  }\r
-  for(int i=0;i<d_S;i++) {\r
-    for(int j=0;j<d_I;j++) fscanf(fsmfile,"%d",&(d_OS[i*d_I+j]));\r
-  }\r
\r
-  generate_PS_PI();\r
-  generate_TM();\r
-}\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-//######################################################################\r
-//# Automatically generate the FSM from the generator matrix\r
-//# of a (n,k) binary convolutional code\r
-//######################################################################\r
-fsm::fsm(int k, int n, const std::vector<int> &G)\r
-{\r
-\r
-  // calculate maximum memory requirements for each input stream\r
-  std::vector<int> max_mem_x(k,-1);\r
-  int max_mem = -1;\r
-  for(int i=0;i<k;i++) {\r
-    for(int j=0;j<n;j++) {\r
-      int mem = -1;\r
-      if(G[i*n+j]!=0)\r
-        mem=(int)(log(G[i*n+j])/log(2.0));\r
-      if(mem>max_mem_x[i])\r
-        max_mem_x[i]=mem;\r
-      if(mem>max_mem)\r
-        max_mem=mem;\r
-    }\r
-  }\r
-  \r
-//printf("max_mem_x\n");\r
-//for(int j=0;j<max_mem_x.size();j++) printf("%d ",max_mem_x[j]); printf("\n");\r
-\r
-  // calculate total memory requirements to set S\r
-  int sum_max_mem = 0;\r
-  for(int i=0;i<k;i++)\r
-    sum_max_mem += max_mem_x[i];\r
-\r
-//printf("sum_max_mem = %d\n",sum_max_mem);\r
-\r
-  d_I=1<<k;\r
-  d_S=1<<sum_max_mem;\r
-  d_O=1<<n;\r
\r
-  // binary representation of the G matrix\r
-  std::vector<std::vector<int> > Gb(k*n);\r
-  for(int j=0;j<k*n;j++) {\r
-    Gb[j].resize(max_mem+1);\r
-    dec2base(G[j],2,Gb[j]);\r
-//printf("Gb\n");\r
-//for(int m=0;m<Gb[j].size();m++) printf("%d ",Gb[j][m]); printf("\n");\r
-  }\r
-\r
-  // alphabet size of each shift register \r
-  std::vector<int> bases_x(k);\r
-  for(int j=0;j<k ;j++) \r
-    bases_x[j] = 1 << max_mem_x[j];\r
-//printf("bases_x\n");\r
-//for(int j=0;j<max_mem_x.size();j++) printf("%d ",max_mem_x[j]); printf("\n");\r
-\r
-  d_NS.resize(d_I*d_S);\r
-  d_OS.resize(d_I*d_S);\r
-\r
-  std::vector<int> sx(k);\r
-  std::vector<int> nsx(k);\r
-  std::vector<int> tx(k);\r
-  std::vector<std::vector<int> > tb(k);\r
-  for(int j=0;j<k;j++)\r
-    tb[j].resize(max_mem+1);\r
-  std::vector<int> inb(k);\r
-  std::vector<int> outb(n);\r
-\r
-\r
-  for(int s=0;s<d_S;s++) {\r
-    dec2bases(s,bases_x,sx); // split s into k values, each representing on of the k shift registers\r
-//printf("state = %d \nstates = ",s);\r
-//for(int j=0;j<sx.size();j++) printf("%d ",sx[j]); printf("\n");\r
-    for(int i=0;i<d_I;i++) {\r
-      dec2base(i,2,inb); // input in binary\r
-//printf("input = %d \ninputs = ",i);\r
-//for(int j=0;j<inb.size();j++) printf("%d ",inb[j]); printf("\n");\r
-\r
-      // evaluate next state\r
-      for(int j=0;j<k;j++)\r
-        nsx[j] = (inb[j]*bases_x[j]+sx[j])/2; // next state (for each shift register) MSB first\r
-      d_NS[s*d_I+i]=bases2dec(nsx,bases_x); // collect all values into the new state\r
-\r
-      // evaluate transitions\r
-      for(int j=0;j<k;j++)\r
-        tx[j] = inb[j]*bases_x[j]+sx[j]; // transition (for each shift register)MSB first\r
-      for(int j=0;j<k;j++) {\r
-        dec2base(tx[j],2,tb[j]); // transition in binary\r
-//printf("transition = %d \ntransitions = ",tx[j]);\r
-//for(int m=0;m<tb[j].size();m++) printf("%d ",tb[j][m]); printf("\n");\r
-      }\r
-\r
-      // evaluate outputs\r
-      for(int nn=0;nn<n;nn++) {\r
-        outb[nn] = 0;\r
-        for(int j=0;j<k;j++) {\r
-          for(int m=0;m<max_mem+1;m++)\r
-            outb[nn] = (outb[nn] + Gb[j*n+nn][m]*tb[j][m]) % 2; // careful: polynomial 1+D ir represented as 110, not as 011\r
-//printf("output %d equals %d\n",nn,outb[nn]);\r
-        }\r
-      }\r
-      d_OS[s*d_I+i] = base2dec(outb,2);\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  generate_PS_PI();\r
-  generate_TM();\r
-}\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-//######################################################################\r
-//# Automatically generate an FSM specification describing the \r
-//# ISI for a channel\r
-//# of length ch_length and a modulation of size mod_size\r
-//######################################################################\r
-fsm::fsm(int mod_size, int ch_length)\r
-{\r
-  d_I=mod_size;\r
-  d_S=(int) (pow(1.0*d_I,1.0*ch_length-1)+0.5);\r
-  d_O=d_S*d_I;\r
-\r
-  d_NS.resize(d_I*d_S);\r
-  d_OS.resize(d_I*d_S);\r
-\r
-  for(int s=0;s<d_S;s++) {\r
-    for(int i=0;i<d_I;i++) { \r
-      int t=i*d_S+s;\r
-      d_NS[s*d_I+i] = t/d_I;\r
-      d_OS[s*d_I+i] = t;\r
-    }\r
-  }\r
\r
-  generate_PS_PI();\r
-  generate_TM();\r
-}\r
-\r
-\r
-//######################################################################\r
-//# generate the PS and PI tables for later use\r
-//######################################################################\r
-void fsm::generate_PS_PI()\r
-{\r
-  d_PS.resize(d_I*d_S);\r
-  d_PI.resize(d_I*d_S);\r
-\r
-  for(int i=0;i<d_S;i++) {\r
-    int j=0;\r
-    for(int ii=0;ii<d_S;ii++) for(int jj=0;jj<d_I;jj++) {\r
-      if(d_NS[ii*d_I+jj]!=i) continue;\r
-      d_PS[i*d_I+j]=ii;\r
-      d_PI[i*d_I+j]=jj;\r
-      j++;\r
-    }\r
-  }\r
-}\r
-\r
-\r
-//######################################################################\r
-//# generate the termination matrices TMl and TMi for later use\r
-//######################################################################\r
-void fsm::generate_TM()\r
-{\r
-  d_TMi.resize(d_S*d_S);\r
-  d_TMl.resize(d_S*d_S);\r
-\r
-  for(int i=0;i<d_S*d_S;i++) {\r
-    d_TMi[i] = -1; // no meaning\r
-    d_TMl[i] = d_S; //infinity: you need at most S-1 steps\r
-    if (i/d_S == i%d_S)\r
-      d_TMl[i] = 0;\r
-  }\r
-\r
-  for(int s=0;s<d_S;s++) {\r
-    bool done = false;\r
-    int attempts = 0;\r
-    while (done == false && attempts < d_S-1) {\r
-      done = find_es(s);\r
-      attempts ++;\r
-    }\r
-    if (done == false)\r
-      //throw std::runtime_error ("fsm::generate_TM(): FSM appears to be disconnected\n");\r
-      printf("fsm::generate_TM(): FSM appears to be disconnected\n");\r
-  }\r
-}\r
-\r
-\r
-// find a path from any state to the ending state "es"\r
-bool fsm::find_es(int es)\r
-{\r
-  bool done = true;\r
-  for(int s=0;s<d_S;s++) {\r
-    if(d_TMl[s*d_S+es] < d_S) \r
-      continue;\r
-    int minl=d_S;\r
-    int mini=-1;\r
-    for(int i=0;i<d_I;i++) {\r
-      if( 1 + d_TMl[d_NS[s*d_I+i]*d_S+es] < minl) {\r
-        minl = 1 + d_TMl[d_NS[s*d_I+i]*d_S+es];\r
-        mini = i;\r
-      }\r
-    }\r
-    if (mini != -1) {\r
-      d_TMl[s*d_S+es]=minl;\r
-      d_TMi[s*d_S+es]=mini;\r
-    }\r
-    else\r
-      done = false;\r
-  }\r
-  return done;\r
-}\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
-\r
+/* -*- c++ -*- */
+/*
+ * Copyright 2002 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 2, 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., 59 Temple Place - Suite 330,
+ * Boston, MA 02111-1307, USA.
+ */
+
+#include <cstdio>
+#include <stdexcept>
+#include <cmath>
+#include "base.h"
+#include "fsm.h"
+
+
+fsm::fsm()
+{
+  d_I=0;
+  d_S=0;
+  d_O=0;
+  d_NS.resize(0);
+  d_OS.resize(0);
+  d_PS.resize(0);
+  d_PI.resize(0);
+  d_TMi.resize(0);
+  d_TMl.resize(0);
+}
+
+fsm::fsm(const fsm &FSM)
+{
+  d_I=FSM.I();
+  d_S=FSM.S();
+  d_O=FSM.O();
+  d_NS=FSM.NS();
+  d_OS=FSM.OS();
+  d_PS=FSM.PS();
+  d_PI=FSM.PI();
+  d_TMi=FSM.TMi();
+  d_TMl=FSM.TMl();
+}
+
+fsm::fsm(int I, int S, int O, const std::vector<int> &NS, const std::vector<int> &OS)
+{
+  d_I=I;
+  d_S=S;
+  d_O=O;
+  d_NS=NS;
+  d_OS=OS;
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+//######################################################################
+//# Read an FSM specification from a file.
+//# Format (hopefully will become more flexible in the future...):
+//# I S O (in the first line)
+//# blank line
+//# Next state matrix (S lines, each with I integers separated by spaces)
+//# blank line
+//# output symbol matrix (S lines, each with I integers separated by spaces)
+//# optional comments
+//######################################################################
+fsm::fsm(const char *name) 
+{
+  FILE *fsmfile;
+
+  if((fsmfile=fopen(name,"r"))==NULL) 
+    throw std::runtime_error ("fsm::fsm(const char *name): file open error\n");
+    //printf("file open error in fsm()\n");
+  
+  fscanf(fsmfile,"%d %d %d\n",&d_I,&d_S,&d_O);
+  d_NS.resize(d_I*d_S);
+  d_OS.resize(d_I*d_S);
+
+  for(int i=0;i<d_S;i++) {
+    for(int j=0;j<d_I;j++) fscanf(fsmfile,"%d",&(d_NS[i*d_I+j]));
+  }
+  for(int i=0;i<d_S;i++) {
+    for(int j=0;j<d_I;j++) fscanf(fsmfile,"%d",&(d_OS[i*d_I+j]));
+  }
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+
+
+
+//######################################################################
+//# Automatically generate the FSM from the generator matrix
+//# of a (n,k) binary convolutional code
+//######################################################################
+fsm::fsm(int k, int n, const std::vector<int> &G)
+{
+
+  // calculate maximum memory requirements for each input stream
+  std::vector<int> max_mem_x(k,-1);
+  int max_mem = -1;
+  for(int i=0;i<k;i++) {
+    for(int j=0;j<n;j++) {
+      int mem = -1;
+      if(G[i*n+j]!=0)
+        mem=(int)(log(G[i*n+j])/log(2.0));
+      if(mem>max_mem_x[i])
+        max_mem_x[i]=mem;
+      if(mem>max_mem)
+        max_mem=mem;
+    }
+  }
+  
+//printf("max_mem_x\n");
+//for(int j=0;j<max_mem_x.size();j++) printf("%d ",max_mem_x[j]); printf("\n");
+
+  // calculate total memory requirements to set S
+  int sum_max_mem = 0;
+  for(int i=0;i<k;i++)
+    sum_max_mem += max_mem_x[i];
+
+//printf("sum_max_mem = %d\n",sum_max_mem);
+
+  d_I=1<<k;
+  d_S=1<<sum_max_mem;
+  d_O=1<<n;
+  // binary representation of the G matrix
+  std::vector<std::vector<int> > Gb(k*n);
+  for(int j=0;j<k*n;j++) {
+    Gb[j].resize(max_mem+1);
+    dec2base(G[j],2,Gb[j]);
+//printf("Gb\n");
+//for(int m=0;m<Gb[j].size();m++) printf("%d ",Gb[j][m]); printf("\n");
+  }
+
+  // alphabet size of each shift register 
+  std::vector<int> bases_x(k);
+  for(int j=0;j<k ;j++) 
+    bases_x[j] = 1 << max_mem_x[j];
+//printf("bases_x\n");
+//for(int j=0;j<max_mem_x.size();j++) printf("%d ",max_mem_x[j]); printf("\n");
+
+  d_NS.resize(d_I*d_S);
+  d_OS.resize(d_I*d_S);
+
+  std::vector<int> sx(k);
+  std::vector<int> nsx(k);
+  std::vector<int> tx(k);
+  std::vector<std::vector<int> > tb(k);
+  for(int j=0;j<k;j++)
+    tb[j].resize(max_mem+1);
+  std::vector<int> inb(k);
+  std::vector<int> outb(n);
+
+
+  for(int s=0;s<d_S;s++) {
+    dec2bases(s,bases_x,sx); // split s into k values, each representing on of the k shift registers
+//printf("state = %d \nstates = ",s);
+//for(int j=0;j<sx.size();j++) printf("%d ",sx[j]); printf("\n");
+    for(int i=0;i<d_I;i++) {
+      dec2base(i,2,inb); // input in binary
+//printf("input = %d \ninputs = ",i);
+//for(int j=0;j<inb.size();j++) printf("%d ",inb[j]); printf("\n");
+
+      // evaluate next state
+      for(int j=0;j<k;j++)
+        nsx[j] = (inb[j]*bases_x[j]+sx[j])/2; // next state (for each shift register) MSB first
+      d_NS[s*d_I+i]=bases2dec(nsx,bases_x); // collect all values into the new state
+
+      // evaluate transitions
+      for(int j=0;j<k;j++)
+        tx[j] = inb[j]*bases_x[j]+sx[j]; // transition (for each shift register)MSB first
+      for(int j=0;j<k;j++) {
+        dec2base(tx[j],2,tb[j]); // transition in binary
+//printf("transition = %d \ntransitions = ",tx[j]);
+//for(int m=0;m<tb[j].size();m++) printf("%d ",tb[j][m]); printf("\n");
+      }
+
+      // evaluate outputs
+      for(int nn=0;nn<n;nn++) {
+        outb[nn] = 0;
+        for(int j=0;j<k;j++) {
+          for(int m=0;m<max_mem+1;m++)
+            outb[nn] = (outb[nn] + Gb[j*n+nn][m]*tb[j][m]) % 2; // careful: polynomial 1+D ir represented as 110, not as 011
+//printf("output %d equals %d\n",nn,outb[nn]);
+        }
+      }
+      d_OS[s*d_I+i] = base2dec(outb,2);
+    }
+  }
+
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+
+
+
+//######################################################################
+//# Automatically generate an FSM specification describing the 
+//# ISI for a channel
+//# of length ch_length and a modulation of size mod_size
+//######################################################################
+fsm::fsm(int mod_size, int ch_length)
+{
+  d_I=mod_size;
+  d_S=(int) (pow(1.0*d_I,1.0*ch_length-1)+0.5);
+  d_O=d_S*d_I;
+
+  d_NS.resize(d_I*d_S);
+  d_OS.resize(d_I*d_S);
+
+  for(int s=0;s<d_S;s++) {
+    for(int i=0;i<d_I;i++) { 
+      int t=i*d_S+s;
+      d_NS[s*d_I+i] = t/d_I;
+      d_OS[s*d_I+i] = t;
+    }
+  }
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+
+//######################################################################
+//# generate the PS and PI tables for later use
+//######################################################################
+void fsm::generate_PS_PI()
+{
+  d_PS.resize(d_I*d_S);
+  d_PI.resize(d_I*d_S);
+
+  for(int i=0;i<d_S;i++) {
+    int j=0;
+    for(int ii=0;ii<d_S;ii++) for(int jj=0;jj<d_I;jj++) {
+      if(d_NS[ii*d_I+jj]!=i) continue;
+      d_PS[i*d_I+j]=ii;
+      d_PI[i*d_I+j]=jj;
+      j++;
+    }
+  }
+}
+
+
+//######################################################################
+//# generate the termination matrices TMl and TMi for later use
+//######################################################################
+void fsm::generate_TM()
+{
+  d_TMi.resize(d_S*d_S);
+  d_TMl.resize(d_S*d_S);
+
+  for(int i=0;i<d_S*d_S;i++) {
+    d_TMi[i] = -1; // no meaning
+    d_TMl[i] = d_S; //infinity: you need at most S-1 steps
+    if (i/d_S == i%d_S)
+      d_TMl[i] = 0;
+  }
+
+  for(int s=0;s<d_S;s++) {
+    bool done = false;
+    int attempts = 0;
+    while (done == false && attempts < d_S-1) {
+      done = find_es(s);
+      attempts ++;
+    }
+    if (done == false)
+      //throw std::runtime_error ("fsm::generate_TM(): FSM appears to be disconnected\n");
+      printf("fsm::generate_TM(): FSM appears to be disconnected\n");
+  }
+}
+
+
+// find a path from any state to the ending state "es"
+bool fsm::find_es(int es)
+{
+  bool done = true;
+  for(int s=0;s<d_S;s++) {
+    if(d_TMl[s*d_S+es] < d_S) 
+      continue;
+    int minl=d_S;
+    int mini=-1;
+    for(int i=0;i<d_I;i++) {
+      if( 1 + d_TMl[d_NS[s*d_I+i]*d_S+es] < minl) {
+        minl = 1 + d_TMl[d_NS[s*d_I+i]*d_S+es];
+        mini = i;
+      }
+    }
+    if (mini != -1) {
+      d_TMl[s*d_S+es]=minl;
+      d_TMi[s*d_S+es]=mini;
+    }
+    else
+      done = false;
+  }
+  return done;
+}
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+