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berlekamp-massey算法的matlab实现

时间: 2025-02-28 17:31:33 浏览: 85
### Berlekamp-Massey算法在Matlab中的实现 Berlekamp-Massey算法用于求解线性反馈移位寄存器(LFSR)的最短长度以及对应的连接多项式。该算法广泛应用于编码理论和密码学领域。 下面是一个简单的Berlekamp-Massey算法的MATLAB实现: ```matlab function C = berlekamp_massey(s) % 输入s为给定序列 n = length(s); L = 0; % LFSR初始长度设为零 m = -1; b = [1, zeros(1,n-1)]; % b初始化为单位多项式 c = [1, zeros(1,n-1)]; % c初始化为目标多项式的估计值 for N = 0:n-1, % 计算当前余数d_N d = mod(sum(c.*[s(mod(N:-1:N-L,-n)+1)]),2); if (d ~= 0), t = c; c = mod([c,0]+d*b,2); if (2*L <= N), L = N + 1 - L; m = N; b = [t,0]; else b = mod([b,0]+d*[t,0],2); end end end C=c(find(c~=0,1):length(c)); % 返回非零部分作为最终结果 end ``` 此函数接受一个二元序列`S`作为输入参数,并返回能够生成这个序列的最小周期性的线性反馈移位寄存器所对应特征多项式的系数向量[^1]。
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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <time.h> #include <string.h> // BCH(7,4)编码参数 (t=1, 本原多项式x³+x+1) #define N_BCH 7 #define K_BCH 4 #define T_BCH 1 // 纠错能力 #define GF_M 3 // 有限域GF(2^3) // GF(2^3)有限域定义(本原多项式x³+x+1) // 指数表: alpha^i -> 多项式表示 (i=0~6) const int alpha_to[8] = {1, 2, 4, 3, 6, 7, 5, 0}; // alpha^0=1, alpha^1=2, ..., alpha^6=5 // 对数表: 多项式表示 -> alpha^i (值0对应索引7) const int index_of[8] = {7, 0, 1, 3, 2, 6, 4, 5}; // 1=alpha^0, 2=alpha^1, ..., 5=alpha^6 // 有限域加法(异或) static inline int gf_add(int a, int b) { return a ^ b; } // 有限域乘法(基于指数表和对数表) static inline int gf_mul(int a, int b) { if (a == 0 || b == 0) return 0; // alpha^i * alpha^j = alpha^((i+j) mod 7) return alpha_to[(index_of[a] + index_of[b]) % 7]; } // 有限域乘法逆元(a^(-1) = alpha^(-i) = alpha^(7-i mod 7)) static inline int gf_inv(int a) { if (a == 0) return 0; // 0没有逆元 return alpha_to[(7 - index_of[a]) % 7]; } // 高斯随机数生成器(Box-Muller变换) double gaussrand(double mean, double stddev) { static double V1, V2, S; static int phase = 0; double X; if (phase == 0) { do { double U1 = (double)rand() / RAND_MAX; double U2 = (double)rand() / RAND_MAX; V1 = 2.0 * U1 - 1.0; V2 = 2.0 * U2 - 1.0; S = V1 * V1 + V2 * V2; } while (S >= 1.0 || S == 0.0); X = V1 * sqrt(-2.0 * log(S) / S); } else { X = V2 * sqrt(-2.0 * log(S) / S); } phase = 1 - phase; return mean + X * stddev; } // BCH(7,4)编码函数(保持不变) void bch_encode(const int* input, int* output, int num_blocks) { int G[K_BCH][N_BCH] = { {1, 0, 0, 0, 1, 1, 0}, {0, 1, 0, 0, 1, 0, 1}, {0, 0, 1, 0, 0, 1, 1}, {0, 0, 0, 1, 1, 1, 1} }; for (int i = 0; i < num_blocks; i++) { for (int j = 0; j < N_BCH; j++) { output[i * N_BCH + j] = 0; for (int k = 0; k < K_BCH; k++) { output[i * N_BCH + j] ^= input[i * K_BCH + k] * G[k][j]; } } } } // 计算校正子(关键修复:基于GF(2^3)的正确计算) void calculate_syndromes(const int* received, int* syndromes) { // BCH(7,4)纠错t=1,需要2t=2个校正子(S1, S3) // 校正子定义:S_j = r(alpha^j) = sum_{i=0}^{6} received[i] * (alpha^j)^i syndromes[0] = 0; // S1 = r(alpha^1) syndromes[1] = 0; // S3 = r(alpha^3) for (int i = 0; i < N_BCH; i++) { // i: 接收位位置(对应x^i) if (received[i]) { // 计算(alpha^1)^i = alpha^i,累加到S1 int alpha_pow_i = alpha_to[i % 7]; // alpha^i syndromes[0] = gf_add(syndromes[0], alpha_pow_i); // 计算(alpha^3)^i = alpha^(3i),累加到S3 int alpha_pow_3i = alpha_to[(3 * i) % 7]; // alpha^(3i) syndromes[1] = gf_add(syndromes[1], alpha_pow_3i); } } } // Berlekamp-Massey算法(关键修复:多项式更新和逆元计算) void berlekamp_massey(const int* syndromes, int* sigma, int* deg) { int L = 0; // 错误位置多项式当前阶数 int m = 1; // 上次更新后的步数 int b = 1; // 上次更新的偏差值 int sigma_old[3] = {1, 0, 0}; // 前一次的多项式 // 初始化错误位置多项式:sigma(x) = 1 sigma[0] = 1; sigma[1] = 0; sigma[2] = 0; // 迭代处理2t个校正子 for (int n = 0; n < 2 * T_BCH; n++) { // 计算偏差d = S_{n+1} + sum_{i=1}^L sigma_i * S_{n+1-i} int d = syndromes[n]; for (int i = 1; i <= L; i++) { if (n - i >= 0) { d = gf_add(d, gf_mul(sigma[i], syndromes[n - i])); } } if (d == 0) { // 偏差为0,仅更新步数 m++; continue; } // 保存当前多项式用于后续更新 int t[3]; memcpy(t, sigma, 3 * sizeof(int)); // 计算更新量:d * b^{-1} * x^m * sigma_old(x) int b_inv = gf_inv(b); // b的逆元 int c = gf_mul(d, b_inv); // 缩放因子:d / b for (int i = 0; i <= L; i++) { if (i + m < 3) { // 防止越界 sigma[i + m] = gf_add(sigma[i + m], gf_mul(c, sigma_old[i])); } } // 若当前阶数不足,更新阶数 if (2 * L <= n) { L = n + 1 - L; memcpy(sigma_old, t, 3 * sizeof(int)); // 保存当前多项式 b = d; // 更新偏差基准 m = 1; // 重置步数 } else { m++; } } *deg = L; // 返回多项式阶数 } // 钱搜索算法(关键修复:根的验证和错误位置映射) int chien_search(const int* sigma, int deg, int* error_positions) { int num_errors = 0; // 错误位置多项式:sigma(x) = 1 + sigma_1 x + sigma_2 x^2 // 根为alpha^{-k},对应错误位置k(即x^k项出错) for (int k = 0; k < N_BCH; k++) { // k: 可能的错误位置(0~6) // 计算sigma(alpha^{-k}) = 1 + sigma_1*alpha^{-k} + sigma_2*alpha^{-2k} int x = alpha_to[(7 - k) % 7]; // alpha^{-k} = alpha^(7-k mod7) int val = sigma[0]; // 常数项1 if (deg >= 1) { val = gf_add(val, gf_mul(sigma[1], x)); // + sigma_1 * x } if (deg >= 2) { int x2 = gf_mul(x, x); // x^2 = alpha^{-2k} val = gf_add(val, gf_mul(sigma[2], x2)); // + sigma_2 * x^2 } if (val == 0) { // alpha^{-k}是根,错误位置为k error_positions[num_errors++] = k; if (num_errors >= T_BCH) break; // 达到最大纠错能力 } } return num_errors; } // BCH解码函数(整合校正子、BM算法和钱搜索) void bch_decode(const int* input, int* output, int num_blocks) { for (int i = 0; i < num_blocks; i++) { int received[N_BCH]; memcpy(received, &input[i * N_BCH], N_BCH * sizeof(int)); // 1. 计算校正子 int syndromes[2 * T_BCH]; calculate_syndromes(received, syndromes); // 2. 若校正子全为0,无错误 if (syndromes[0] == 0 && syndromes[1] == 0) { for (int j = 0; j < K_BCH; j++) { output[i * K_BCH + j] = received[j]; } continue; } // 3. BM算法求错误位置多项式 int sigma[3]; // 错误位置多项式(最高2阶) int deg; // 多项式阶数 berlekamp_massey(syndromes, sigma, °); // 4. 钱搜索找错误位置 int error_positions[T_BCH]; int num_errors = chien_search(sigma, deg, error_positions); // 5. 纠正错误 for (int j = 0; j < num_errors; j++) { int pos = error_positions[j]; if (pos >= 0 && pos < N_BCH) { received[pos] ^= 1; // 翻转错误位 } } // 6. 提取信息位(前4位) for (int j = 0; j < K_BCH; j++) { output[i * K_BCH + j] = received[j]; } } } // 计算误码率 double calculate_ber(const int* original, const int* received, int length) { if (length <= 0) return 0.0; int errors = 0; for (int i = 0; i < length; i++) { if (original[i] != received[i]) errors++; } return (double)errors / length; } int main() { srand((unsigned int)time(NULL)); // 参数初始化(确保数据长度为K_BCH的整数倍) const int base_length = 40000000; const int num_blocks = base_length / K_BCH; const int n = num_blocks * K_BCH; const double SNR_dB_start = 0.0; const double SNR_dB_end = 13.0; const double SNR_dB_step = 1.0; const int num_snr = (int)((SNR_dB_end - SNR_dB_start) / SNR_dB_step) + 1; // 分配BER结果数组 double* BER_encoded = (double*)malloc(num_snr * sizeof(double)); double* BER_theory = (double*)malloc(num_snr * sizeof(double)); double* BER_test = (double*)malloc(num_snr * sizeof(double)); if (!BER_encoded || !BER_theory || !BER_test) { fprintf(stderr, "内存分配失败\n"); exit(1); } // 生成随机数据 int* data = (int*)malloc(n * sizeof(int)); if (!data) { fprintf(stderr, "数据内存分配失败\n"); exit(1); } for (int i = 0; i < n; i++) { data[i] = rand() % 2; } // BCH编码 int* encoded_bits = (int*)malloc(num_blocks * N_BCH * sizeof(int)); if (!encoded_bits) { fprintf(stderr, "编码内存分配失败\n"); exit(1); } bch_encode(data, encoded_bits, num_blocks); const int encoded_length = num_blocks * N_BCH; // BPSK调制 double* BPSK_encoded = (double*)malloc(encoded_length * sizeof(double)); double* BPSK_test = (double*)malloc(n * sizeof(double)); if (!BPSK_encoded || !BPSK_test) { fprintf(stderr, "调制内存分配失败\n"); exit(1); } for (int i = 0; i < encoded_length; i++) { BPSK_encoded[i] = encoded_bits[i] ? 1.0 : -1.0; } for (int i = 0; i < n; i++) { BPSK_test[i] = data[i] ? 1.0 : -1.0; } printf("开始仿真...数据长度: %d bits, SNR范围: %.1f dB 到 %.1f dB\n", n, SNR_dB_start, SNR_dB_end); printf("编码方案: BCH(7,4), 纠错能力: %d bit\n", T_BCH); printf("解码算法: Berlekamp-Massey算法\n"); // 主仿真循环 for (int z = 0; z < num_snr; z++) { double snr_db = SNR_dB_start + z * SNR_dB_step; double snr_lin = pow(10.0, snr_db / 10.0); // 噪声标准差(确保Eb/N0公平比较) double noise_std = 1.0 / sqrt(2.0 * snr_lin); double noise_std_encoded = 1.0 / sqrt(2.0 * snr_lin * (double)K_BCH / N_BCH); // 编码系统处理 double* noisy_encoded = (double*)malloc(encoded_length * sizeof(double)); int* demod_encoded = (int*)malloc(encoded_length * sizeof(int)); int* decoded_bits = (int*)malloc(n * sizeof(int)); if (!noisy_encoded || !demod_encoded || !decoded_bits) { fprintf(stderr, "SNR=%.1f dB内存分配失败\n", snr_db); exit(1); } // 添加噪声并解调 for (int i = 0; i < encoded_length; i++) { noisy_encoded[i] = BPSK_encoded[i] + gaussrand(0.0, noise_std_encoded); } for (int i = 0; i < encoded_length; i++) { demod_encoded[i] = (noisy_encoded[i] > 0.0) ? 1 : 0; } // BM算法译码 bch_decode(demod_encoded, decoded_bits, num_blocks); BER_encoded[z] = calculate_ber(data, decoded_bits, n); // 释放内存 free(noisy_encoded); free(demod_encoded); free(decoded_bits); // 未编码系统处理 double* noisy_test = (double*)malloc(n * sizeof(double)); int* demod_test = (int*)malloc(n * sizeof(int)); if (!noisy_test || !demod_test) { fprintf(stderr, "SNR=%.1f dB未编码内存分配失败\n", snr_db); exit(1); } // 添加噪声并解调 for (int i = 0; i < n; i++) { noisy_test[i] = BPSK_test[i] + gaussrand(0.0, noise_std); } for (int i = 0; i < n; i++) { demod_test[i] = (noisy_test[i] > 0.0) ? 1 : 0; } BER_test[z] = calculate_ber(data, demod_test, n); BER_theory[z] = 0.5 * erfc(sqrt(snr_lin)); // 释放内存 free(noisy_test); free(demod_test); // 打印进度 printf("SNR = %4.1f dB: 编码BER = %8.3e, 未编码BER = %8.3e, 理论BER = %8.3e\n", snr_db, BER_encoded[z], BER_test[z], BER_theory[z]); } // 保存结果 FILE* fp = fopen("ber_results.txt", "w"); if (fp) { fprintf(fp, "SNR_dB BER_theory BER_encoded BER_test\n"); for (int z = 0; z < num_snr; z++) { double snr_db = SNR_dB_start + z * SNR_dB_step; fprintf(fp, "%.1f %.6e %.6e %.6e\n", snr_db, BER_theory[z], BER_encoded[z], BER_test[z]); } fclose(fp); printf("\n结果已保存到 ber_results.txt\n"); // 分析编码增益 int gain_start = -1; for (int z = 0; z < num_snr; z++) { if (BER_encoded[z] < BER_test[z]) { gain_start = z; break; } } if (gain_start != -1) { double snr = SNR_dB_start + gain_start * SNR_dB_step; printf("编码增益从 %.1f dB 开始: 编码BER = %.2e, 未编码BER = %.2e\n", snr, BER_encoded[gain_start], BER_test[gain_start]); } } else { printf("保存结果失败\n"); } // 释放所有内存 free(BER_encoded); free(BER_theory); free(BER_test); free(data); free(encoded_bits); free(BPSK_encoded); free(BPSK_test); return 0; }

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标题中的“xmrig-autoinstall:XMRig安装脚本”指明了该文档涉及的主题是XMRig这款软件的自动化安装过程。XMRig是一个流行的开源加密货币挖矿软件,主要用于挖掘Monero(XMR)以及其他基于CryptoNote协议的加密货币。脚本安装是为了简化部署过程,自动执行一系列命令来配置和启动挖矿服务。 描述中提到的脚本将自动安装XMRig作为一个服务,并且能够日志记录启动该服务。在Linux环境下,将软件作为服务运行通常意味着该软件将会随系统启动而自动启动,并且可以在后台稳定运行。脚本还提到了日志监视命令“tail -f /var/log/xmrig.log”,这是一个常用的Linux命令,用于实时查看文件的更新,特别是监控日志文件。 此外,描述中还提及了脚本允许用户修改GIT_SRC_URL以适应不同版本的XMRig。这表明安装脚本设计有一定的灵活性,可以根据需要调整源码地址来安装不同版本的XMRig。 描述还强调了该脚本最初是为HiveOS系统编写的,HiveOS是一个专门针对挖矿优化的操作系统。脚本能够处理操作系统更新时覆盖或卸载XMRig的情况,而自动化的安装脚本可以快速重新安装,节省重复的手动操作时间。 在描述中提到的“特征”部分,说明了脚本的几个核心功能:自动构建XMRig(MoneroOcean版本)、自动创建XMRig服务、在系统启动时自动启动XMRig服务,以及启动NTP和Logro。NTP代表网络时间协议(Network Time Protocol),用于同步计算机时钟。Logro可能是一个拼写错误,应该指的是Logrotate,它是Linux系统中用于管理日志文件的工具。 脚本的标签是“Shell”,这意味着脚本很可能是用Shell脚本语言编写的。Shell脚本广泛用于Linux和Unix系统中,适合用于自动化系统管理任务。 最后,提到的“压缩包子文件的文件名称列表”中包含了一个名为“xmrig-autoinstall-main”的文件。这应该是脚本的主要文件,包含了安装XMRig所需的核心代码。使用“main”作为文件名,表明这可能是脚本的主入口文件,或者包含了主执行逻辑。 综上所述,这份文件描述了一个自动化安装XMRig的Shell脚本,其设计目的是为了让用户能够更简单、快速地在支持Shell脚本的系统上部署XMRig挖矿软件,无需手动执行一系列复杂的安装和配置步骤。通过这个脚本,用户可以将XMRig安装为一个随系统启动的服务,并通过日志来监控挖矿过程,也可以根据需要调整源码地址来适应不同的XMRig版本。
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MATLAB高级电机建模技巧:S函数与动态系统分析的完美结合

# 1. MATLAB高级电机建模概述 电机作为现代工业和日常生活中不可
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立创EDA专业版怎么画板子边框

<think>好的,用户现在问的是如何在立创EDA专业版里画板子边框。之前他们问过如何批量改线宽,现在转向了板框绘制,可能是在进行一个完整的PCB设计流程。首先,我需要回忆立创EDA专业版的相关功能。 板子边框通常是在机械层或板框层绘制,用户可能需要知道如何选择正确的层,使用绘图工具,比如线条或矩形,以及如何设置尺寸。考虑到用户可能对EDA软件不太熟悉,需要分步骤说明,确保清晰易懂。 首先,进入PCB编辑界面,这应该是基本的第一步。然后,切换到正确的层,比如板框层。立创EDA专业版可能有专门的层管理,需要指导用户找到板框层。 接下来是绘制边框的方法。用户可能知道基本的形状,如矩形或自定义