Added support for Continuous Phase Modulation in gr-trellis + an example
[debian/gnuradio] / gr-trellis / src / lib / fsm.cc
index 10ad553cd1b3463129cf82b2d411859378e4fae5..550674ad5fd31bef23d5d0788a8ac6405857bfa8 100644 (file)
@@ -6,7 +6,7 @@
  *
  * 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)
+ * 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,
@@ -26,6 +26,7 @@
 #include <fstream>
 #include <stdexcept>
 #include <cmath>
+#include <stdlib.h>
 #include "base.h"
 #include "fsm.h"
 
@@ -103,7 +104,6 @@ fsm::fsm(const char *name)
 
 
 
-
 //######################################################################
 //# Automatically generate the FSM from the generator matrix
 //# of a (n,k) binary convolutional code
@@ -170,7 +170,7 @@ fsm::fsm(int k, int n, const std::vector<int> &G)
 
 
   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
+    dec2bases(s,bases_x,sx); // split s into k values, each representing one 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++) {
@@ -239,6 +239,82 @@ fsm::fsm(int mod_size, int ch_length)
 }
 
 
+
+
+//######################################################################
+//# Automatically generate an FSM specification describing the 
+//# the trellis for a CPM with h=K/P (relatively prime), 
+//# alphabet size M, and frequency pulse duration L symbols
+//#
+//# This FSM is based on the paper by B. Rimoldi
+//# "A decomposition approach to CPM", IEEE Trans. Info Theory, March 1988
+//# See also my own notes at http://www.eecs.umich.edu/~anastas/docs/cpm.pdf
+//######################################################################
+fsm::fsm(int P, int M, int L)
+{
+  d_I=M;
+  d_S=(int)(pow(1.0*M,1.0*L-1)+0.5)*P;
+  d_O=(int)(pow(1.0*M,1.0*L)+0.5)*P;
+
+  d_NS.resize(d_I*d_S);
+  d_OS.resize(d_I*d_S);
+  int nv;
+  for(int s=0;s<d_S;s++) {
+    for(int i=0;i<d_I;i++) {
+      int s1=s/P;
+      int v=s%P;
+      int ns1= (i*(int)(pow(1.0*M,1.0*(L-1))+0.5)+s1)/M;
+      if (L==1)
+        nv=(i+v)%P;
+      else
+        nv=(s1%M+v)%P;
+      d_NS[s*d_I+i] = ns1*P+nv;
+      d_OS[s*d_I+i] = i*d_S+s;
+    }
+  }
+
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+//######################################################################
+//# Automatically generate an FSM specification describing the 
+//# the joint trellis of fsm1 and fsm2
+//######################################################################
+fsm::fsm(const fsm &FSM1, const fsm &FSM2)
+{
+  d_I=FSM1.I()*FSM2.I();
+  d_S=FSM1.S()*FSM2.S();
+  d_O=FSM1.O()*FSM2.O();
+
+  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 s1=s/FSM2.S();
+      int s2=s%FSM2.S();
+      int i1=i/FSM2.I();
+      int i2=i%FSM2.I();
+      d_NS[s*d_I+i] = FSM1.NS()[s1 * FSM1.I() + i1] * FSM2.S() + FSM2.NS()[s2 * FSM2.I() + i2];
+      d_OS[s*d_I+i] = FSM1.OS()[s1 * FSM1.I() + i1] * FSM2.O() + FSM2.OS()[s2 * FSM2.I() + i2];
+    }
+  }
+
+  generate_PS_PI();
+  generate_TM();
+}
+
+
 //######################################################################
 //# generate the PS and PI tables for later use
 //######################################################################
@@ -340,14 +416,14 @@ void fsm::write_trellis_svg( std::string filename ,int number_stages)
 //   std::cout << "################## BEGIN SVG TRELLIS PIC #####################" << std::endl;
    trellis_fname << "<svg viewBox = \"0 0 200 200\" version = \"1.1\">" << std::endl;
 
-    for(unsigned int stage_num = 0;stage_num < number_stages;stage_num ++){
+    for( int stage_num = 0;stage_num < number_stages;stage_num ++){
     // draw states
-      for (unsigned int state_num = 0;state_num < d_S ; state_num ++ ) {
+      for ( int state_num = 0;state_num < d_S ; state_num ++ ) {
         trellis_fname << "<circle cx = \"" << stage_num * STAGE_STATE_OFFSETS + TRELLIS_X_OFFSET << 
         "\" cy = \"" << state_num * STAGE_STATE_OFFSETS + TRELLIS_Y_OFFSET << "\" r = \"1\"/>" << std::endl;
       //draw branches
         if(stage_num != number_stages-1){
-          for(unsigned int branch_num = 0;branch_num < d_I; branch_num++){
+          for( int branch_num = 0;branch_num < d_I; branch_num++){
             trellis_fname << "<line x1 =\"" << STAGE_STATE_OFFSETS * stage_num+ TRELLIS_X_OFFSET  << "\" ";
             trellis_fname << "y1 =\"" << state_num * STAGE_STATE_OFFSETS + TRELLIS_Y_OFFSET<< "\" ";
             trellis_fname << "x2 =\"" <<  STAGE_STATE_OFFSETS *stage_num + STAGE_STATE_OFFSETS+ TRELLIS_X_OFFSET << "\" ";
@@ -360,7 +436,7 @@ void fsm::write_trellis_svg( std::string filename ,int number_stages)
     }
   // label the stages
   trellis_fname << "<g font-size = \"4\" font= \"times\" fill = \"black\">" << std::endl;
-  for(unsigned int stage_num = 0;stage_num < number_stages ;stage_num ++){
+  for( int stage_num = 0;stage_num < number_stages ;stage_num ++){
     trellis_fname << "<text x = \"" << stage_num * STAGE_STATE_OFFSETS + STAGE_LABEL_X_OFFSET << 
       "\" y = \""  << STAGE_LABEL_Y_OFFSET  << "\" >" << std::endl;
     trellis_fname << stage_num <<  std::endl;
@@ -370,7 +446,7 @@ void fsm::write_trellis_svg( std::string filename ,int number_stages)
 
   // label the states
   trellis_fname << "<g font-size = \"4\" font= \"times\" fill = \"black\">" << std::endl;
-  for(unsigned int state_num = 0;state_num < d_S ; state_num ++){
+  for( int state_num = 0;state_num < d_S ; state_num ++){
     trellis_fname << "<text y = \"" << state_num * STAGE_STATE_OFFSETS + STATE_LABEL_Y_OFFSET << 
       "\" x = \""  << STATE_LABEL_X_OFFSET  << "\" >" << std::endl;
     trellis_fname << state_num <<  std::endl;
@@ -383,3 +459,32 @@ void fsm::write_trellis_svg( std::string filename ,int number_stages)
 //  std::cout << "################## END SVG TRELLIS PIC ##################### " << std::endl;
   trellis_fname.close();
 }
+
+
+
+
+
+
+//######################################################################
+//# Write trellis specification to a text file,
+//# in the same format used when reading FSM files
+//######################################################################
+void fsm::write_fsm_txt(std::string filename)
+{
+   std::ofstream trellis_fname (filename.c_str());
+   if (!trellis_fname) {std::cout << "file not found " << std::endl ; exit(-1);}
+   trellis_fname << d_I << ' ' << d_S << ' ' << d_O << std::endl;
+   trellis_fname << std::endl;
+   for(int i=0;i<d_S;i++) {
+     for(int j=0;j<d_I;j++)  trellis_fname << d_NS[i*d_I+j] << ' ';
+     trellis_fname << std::endl;
+   }
+   trellis_fname << std::endl;
+   for(int i=0;i<d_S;i++) {
+     for(int j=0;j<d_I;j++) trellis_fname << d_OS[i*d_I+j] << ' ';
+     trellis_fname << std::endl;
+   }
+   trellis_fname << std::endl;
+   trellis_fname.close();
+}
+