Декодер Витерби

#подключение библиотеки SymPy
import sympy 
 
#определение символьной переменно D
D = sympy.symbols('D') 
#определение полиномов g1, g2, g3  
g1 = 1 
g2 = 1+D**3+D**5 
g3 = D+D**2+D**5
 
#определение матричного полинома G
G1 = [[1,1,0],[0,0,1],[0,0,1],[0,1,0],[0,0,0],[0,1,1]]
G = sympy.Matrix(G1[0])+sympy.Matrix(G1[1])*D+sympy.Matrix(G1[2])*D**2+sympy.Matrix(G1[3])*D**3+sympy.Matrix(G1[4])*D**4+sympy.Matrix(G1[5])*D**5 
#определение информационного полинома 
u = 1+D**2+D**5+D**6
#произведение информационного полинома и первого, второго, третьего 
#порождающих полиномов 
c1 = g1*u 
c2 = g2*u 
c3 = g3*u
#выход первого, второго, третьего сумматоров в полиномиальной форме 
#с учетом арифметики по модулю 2 
c1 = sympy.expand(c1,modulus = 2)
c2 = sympy.expand(c2,modulus = 2) 
c3 = sympy.expand(c3,modulus = 2)
#произведение информационного полинома и порождающей матрицы сверточного кода
c = G*u  
#кодовое слово сверточного кода в полиномиальной форме с учетом арифметики по модулю 2
c = sympy.expand(c, modulus = 2)
 
#____________КОДИРОВАНИЕ_______________
#формирование списка коэффициентов полинома на выходе первого сумматора 
#определение количества коэффициентов в полиноме на выходе первой линии без сумматора
l1 = sympy.degree(c1.collect(D),D)+1 
l2 = sympy.degree(c2.collect(D),D)+1
l3 = sympy.degree(c3.collect(D),D)+1 
 
#вначале список коэффициентов пуст
coeffs_1 = []  
coeffs_2 = [] 
coeffs_3 = [] 
#если полином не состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень полинома не равна -infinity), то сформировать список коэффициентов путём 
#добавления элементов в конец списка 
if l1 != -sympy.oo: 
 for i in range(l1): 
  coeffs_1.append(c1.collect(D).coeff(D,i)) 
#иначе, если полином состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень 
#полинома равна -infinity), то список коэффициентов будет состоять из одного свободного 
#члена 
else: 
 coeffs_1.append(c1.collect(D).coeff(D,0)) 
 l1 = 1 # формирование списка коэффициентов полинома на выходе первой линии
 
#если полином не состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень полинома не равна -infinity), то сформировать список коэффициентов путём 
#добавления элементов в конец списка
if l2 != -sympy.oo: 
 for i in range(l2): 
  coeffs_2.append(c2.collect(D).coeff(D,i))
#иначе, если полином состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень 
#полинома равна -infinity), то список коэффициентов будет состоять из одного свободного 
#члена
else: 
 coeffs_2.append(c2.collect(D).coeff(D,0)) 
 l2 = 1 # формирование списка коэффициентов полинома на выходе второй линии
 
#если полином не состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень полинома не равна -infinity), то сформировать список коэффициентов путём 
#добавления элементов в конец списка
if l3 != -sympy.oo: 
 for i in range(l3): 
  coeffs_3.append(c3.collect(D).coeff(D,i)) 
#иначе, если полином состоит из одного свободного члена (в таком случае старшая степень 
#полинома равна -infinity), то список коэффициентов будет состоять из одного свободного 
#члена
else: 
 coeffs_3.append(c3.collect(D).coeff(D,0)) 
 l3 = 1 # формирование списка коэффициентов полинома на выходе третьей линии
 
 
#определение максимума среди этих трёх количеств 
M = max(l1,l2,l3) 
#создание экземпляра класса range, содержащего целые числа от 0 до M-1
indexes = range(M) 
#создание пустого кодового слова
КодовоеСловоСверточногоКода = '' 
 
 
for i in indexes: 
 if i >= l2: # если индекс превышает количество коэффициентов второго полинома, то 
#использовать 0 в качестве элементов сверточного кодового слова, поступающего с первой 
#линии и первого сумматора 
     КодовоеСловоСверточногоКода = КодовоеСловоСверточногоКода + '0' + '0' + str(coeffs_3[i]) 
 elif i >= l3: # если индекс превышает количество коэффициентов третьего полинома, то 
#использовать 0 в качестве элементов сверточного кодового слова, поступающего с первой 
#линии и второго сумматора 
     КодовоеСловоСверточногоКода = КодовоеСловоСверточногоКода + '0' + str(coeffs_2[i]) + '0' 
 elif i >= l1:
     КодовоеСловоСверточногоКода = КодовоеСловоСверточногоКода + '0' + str(coeffs_2[i]) + str(coeffs_3[i]) 
 else: # если индекс не превышает ни размер вектора коэффициентов первого полинома, ни 
#размер вектора коэффициентов второго и третьего полинома, то использовать 
#соответствующие коэффициенты полиномов в качестве элементов сверточного кодового 
#слова, поступающих с первого и второго сумматоров и первой линии 
     КодовоеСловоСверточногоКода = КодовоеСловоСверточногоКода + str(coeffs_1[i])+str(coeffs_2[i]) + str(coeffs_3[i])
 
 
#__________ДЕКОДИРОВАНИЕ_____________
#считывание выход с трёх линий 
def Витерби(sim0,sim1,sim2,sim3,sim4,sim5):
    j = 0
    while j <=2:
            if j == 0:
                путь1 = sympy.expand((sim0*G1[0][j]+sim1*G1[1][j]+sim2*G1[2][j]+sim3*G1[3][j]+sim4*G1[4][j]+sim5*G1[5][j]), modulus = 2)
            if j == 1:
                путь2 = sympy.expand((sim0*G1[0][j]+sim1*G1[1][j]+sim2*G1[2][j]+sim3*G1[3][j]+sim4*G1[4][j]+sim5*G1[5][j]), modulus = 2)
            if j == 2:     
                путь3 = sympy.expand((sim0*G1[0][j]+sim1*G1[1][j]+sim2*G1[2][j]+sim3*G1[3][j]+sim4*G1[4][j]+sim5*G1[5][j]), modulus = 2)
            j += 1
    return путь1, путь2, путь3
 
ДекодированнаяПоследовательность = ''
ЗакодированнаяПоследовательность = []                   
i = j = 0                  
#формирование списка из кодового слова                       
while i < len(КодовоеСловоСверточногоКода):
    ЗакодированнаяПоследовательность.append(int(КодовоеСловоСверточногоКода[i])) 
    i += 1
Метрики = [0 for j in range(32)]                     
Состояния = [0, 0, 0, 0, 0, 0]                 
sim = [0, 0, 0, 0, 0, 0] #текущие состояния в регистре
i = 0
simvols = {}  #Словарь с подсчитанными выходными значениями
while i < 64:
    simvols[i] = Витерби(sim[0], sim[1], sim[2], sim[3], sim[4], sim[5]) #Заполняем словарь
    num = 0
    while num < 6:
        if sim[num] == 0:
            sim[num] += 1
            num1 = num-1
            while num1 >= 0:
                sim[num1] -= 1
                num1 -= 1 
            break
        num += 1
    i += 1
i =  0
sim = [0, 0, 0, 0, 0, 0]
while len(ДекодированнаяПоследовательность)<len(КодовоеСловоСверточногоКода)/3: #начинаем заполнять декодированную последовательность
    k = 0 
    while k<len(Метрики):
        МаршрутМетрики = k
        Состояния[5] = sim[5]
        Состояния[4] = sim[4]
        Состояния[3] = sim[3]
        Состояния[2] = sim[2]
        Состояния[1] = sim[1]
        Состояния[0] = sim[0]
        num = 0    
        while num<5:
            Состояния[5] = Состояния[4]
            Состояния[4] = Состояния[3]
            Состояния[3] = Состояния[2]
            Состояния[2] = Состояния[1]
            Состояния[1] = Состояния[0]
            if( МаршрутМетрики >= 2**(4-num)):
                МаршрутМетрики =  МаршрутМетрики-2**(4-num);
                Состояния[0] = 1              
            else:
                Состояния[0] = 0
            j=0          
            while j<3:  #сравниваем входную последовательность с результатами подсчётов словаря
                if (ЗакодированнаяПоследовательность[(num + i)*3 + j] != simvols[Состояния[5]*32 + Состояния[4]*16 + Состояния[3]*8 + Состояния[2]*4 + Состояния[1]*2 + Состояния[0]*1][j]):
                    Метрики[k] += 1
                j+=1
            num+=1
        k+=1
    Индекс=Метрики.index(min(Метрики))#индекс минимального элемента метрики
    sim[5] = sim[4]
    sim[4] = sim[3]
    sim[3] = sim[2]
    sim[2] = sim[1]
    sim[1] = sim[0]
    if(Индекс<16):
        ДекодированнаяПоследовательность = ДекодированнаяПоследовательность + '0'
        sim[0] = 0
    else:
        ДекодированнаяПоследовательность = ДекодированнаяПоследовательность + '1'
        sim[0] = 1
    while  МаршрутМетрики < 32:
        Метрики[МаршрутМетрики]*=0
        МаршрутМетрики += 1
    i+=1
    if(len(ДекодированнаяПоследовательность) == len(КодовоеСловоСверточногоКода)/3 - 5):
        ДекодированнаяПоследовательность = ДекодированнаяПоследовательность +'00000'  
#напечатать результаты
print(G)
print('Закодированная последовательность: ', КодовоеСловоСверточногоКода)
print('Декодированная последовательность: ', ДекодированнаяПоследовательность)