繼續(xù)講解！該來到直接序列擴(kuò)頻知識(shí)的講解課程了。這個(gè)難度對(duì)于本科生而言，已經(jīng)綽綽有余！真心希望老師們能夠量力而行的給學(xué)生們布置畢業(yè)設(shè)計(jì)課題！什么是擴(kuò)頻通信呢？

擴(kuò)展頻譜通信，簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信，是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬。頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列（一般是偽隨機(jī)碼，比如m序列和GOLD序列）來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)。在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)展頻譜通信與光纖通信、衛(wèi)星通信一同被稱為進(jìn)入信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。

這么重要的技術(shù)一定要仿真一下哦。這樣你能直觀的了解此項(xiàng)技術(shù)！2022年，此項(xiàng)專題已經(jīng)整理成多個(gè)系列！歡迎大家深入學(xué)習(xí)！

%%% 擴(kuò)頻通信調(diào)制解調(diào)器誤碼性能仿真程序 %%%

%%%% DS_BPSK_modem_sim1.m %%%

%%% date: 2017-03-01 author:算法工匠 %%%%

%%%%% 程序說明

% 完成擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真，比較不同信噪比下的誤碼性能。

% 參數(shù)化編程。

% 通信體制具體內(nèi)容如下：

% M序列：255位

% 調(diào)制方式：BPSK 編碼方式：無

% 滾降因子：0.5

% 解調(diào)方式：相干解調(diào) 譯碼方式：無

% 噪聲：加性高斯白噪聲

% 基帶信號(hào)仿真

%%% 仿真環(huán)境

% 軟件版本：matlab 2015b

%%% sim系列說明之處

%

clear all;close all;format long;

%%********** 程序主體 *********%%

%%%%%% 系統(tǒng)參數(shù) %%%%%

bit_rate = 1024;

symbol_rate = 1024;

fre_sample = 16*symbol_rate;

symbol_sample_rate = 16;

% 一個(gè)符號(hào)內(nèi)的采樣倍數(shù)

fre_carrier = 4000;

%%%%%% 信源 %%%%%%%%

%%% 隨機(jī)信號(hào)

% msg_source = randint(1,1000);

msg_source = [ones(1,20) zeros(1,20) randint(1,60)];

% 給出標(biāo)志性的幀頭，方便調(diào)試。

% 通常幀頭會(huì)采用擴(kuò)頻序列，為了方便調(diào)試，可以采用全1和全0。

%%%%%% 發(fā)射機(jī) %%%%%%

%%%% 生成m序列

%%% m序列初始狀態(tài)

stg = 8;

taps= [1 8];

inidata = [1 0 1 1 1 1 0 1]; % 初始相位

m_sequence = funct_mseq_2015(stg, taps, inidata);

% m_sequence取值為0和1。

bi_m_sequence = 2*m_sequence - 1;

%%%%% 擴(kuò)頻

ds_msg_source = (2*msg_source-1)'*bi_m_sequence;

% 完成每個(gè)符號(hào)的擴(kuò)頻

%%% 串并轉(zhuǎn)換

bipolar_ds_msg_source = reshape(ds_msg_source',1,[]);

%%%%%% 調(diào)制器

%%% 濾波器

% rcosflt 滾降成型濾波

rcos_msg_source = rcosflt(bipolar_ds_msg_source,symbol_rate,fre_sample);

% Roll-off factor 為 0.5。

% 頻域觀察

fft_rcos_msg_source = abs(fft(rcos_msg_source));

% figure(1)

% plot(rcos_msg_source,'-*')

% title('時(shí)域波形')

% figure(2)

% plot(fft_rcos_msg_source)

% title('頻域波形')

aaa = 1; % 調(diào)試斷點(diǎn)

%%% 載波發(fā)送

time =[1:length(rcos_msg_source)];

rcos_msg_source_carrier = rcos_msg_source'.*cos(2*pi*fre_carrier.*time/fre_sample);

% 頻域觀察

fft_rcos_msg_source_carrier = abs(fft(rcos_msg_source_carrier));

figure(3)

plot(rcos_msg_source_carrier)

title('時(shí)域波形')

figure(4)

plot(fft_rcos_msg_source_carrier)

title('頻域波形')

aaa = 1; % 調(diào)試斷點(diǎn)

%%%%%% 信道 %%%%%%%%

% 設(shè)置信噪比

snr = -10 ;

% 擴(kuò)頻下的信噪比需要換算才能得到真正的信噪比。

% 非常重要的概念！！！

%%% 高斯白噪聲信道

rcos_msg_source_carrier_noise = awgn(rcos_msg_source_carrier,snr,'measured');

% rcos_msg_source_carrier_noise = awgn(rcos_msg_source_carrier,snr);

%%% 瑞利信道

% 暫無

%%%%%% 接收機(jī) %%%%%%

%%%%%% 解調(diào)器

%%% 載波恢復(fù)

% 生成本地載波

rcos_msg_source_noise = rcos_msg_source_carrier_noise.*cos(2*pi*fre_carrier.*time/fre_sample);

% 濾波高頻，保留基帶信號(hào)

LPF_fir128 = fir1(128,0.2);

% 生成低通濾波器

rcos_msg_source_LP = filter( LPF_fir128, 1, rcos_msg_source_noise );

% 延時(shí)64個(gè)采樣點(diǎn)輸出。

figure(5)

plot(rcos_msg_source_LP)

title('時(shí)域波形')

figure(6)

plot(abs(fft(rcos_msg_source_LP)))

title('頻域波形')

% 生成匹配濾波器

rolloff_factor = 0.5; % 滾降因子

rcos_fir = rcosdesign(rolloff_factor, 6, symbol_sample_rate);

% 生成匹配濾波器系數(shù)

% 濾波

rcos_msg_source_MF = filter( rcos_fir, 1, rcos_msg_source_LP );

% 使用filter函數(shù)

figure(7)

plot(rcos_msg_source_MF,'-*')

title('時(shí)域波形')

figure(8)

plot(abs(fft(rcos_msg_source_MF)))

title('頻域波形')

%%% 最佳采樣點(diǎn)選擇

% 選取最佳采樣點(diǎn)，一個(gè)符號(hào)取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行判決

decision_site = 160;

% (96+128+96)/2 = 160 三個(gè)濾波器延遲值

rcos_msg_source_MF_option = rcos_msg_source_MF(decision_site: symbol_sample_rate : end);

% 涉及三個(gè)濾波器，固含有三個(gè)濾波器延遲累加。

%%%%%%%% 解擴(kuò)頻

% 不涉及捕獲過程

% 捕獲會(huì)涉及信號(hào)的頻率和碼相位參數(shù)的獲取

for i = 1:length(rcos_msg_source_MF_option)/length(bi_m_sequence)

% 乘累加

sum_PN(i) = sum(bi_m_sequence.*rcos_msg_source_MF_option((i-1)*length(bi_m_sequence)+1:i*length(bi_m_sequence)));

end

%%%%% 判決輸出

msg_source_MF_option_sign = sign(sum_PN);

figure(9)

plot(rcos_msg_source_MF_option,'-*')

title('時(shí)域波形')

%%%%%% 解碼器

% bchdecode % BCH譯碼

%%%%% 信宿 %%%%%%%%

%%% 誤碼性能比對(duì)

% [err_number,bit_err_ratio] = biterr(x,y)

[err_number,bit_err_ratio] = biterr(msg_source(1:length(msg_source_MF_option_sign)), (msg_source_MF_option_sign + 1)/2)

%%%%%%%%% 仿真結(jié)果 %%%%%%%

% 給出不同信噪比下的誤碼性能。

再來看一下程序的結(jié)論。有總結(jié)才能有提高！

%%%%% 結(jié)論 %%%%%%

% 完成了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真。

% 沒有包含編譯碼內(nèi)容。

% 同步內(nèi)容沒有涉及。

% 信噪比需要經(jīng)過擴(kuò)頻因子的換算。

% 程序中在snr=-10dB時(shí)，誤碼為0。

% 2017-3-5

要用到之前課上學(xué)過的函數(shù)程序funct_mseq_2015。知識(shí)可是一環(huán)套一環(huán)的哦。如果不會(huì)，請(qǐng)閱讀前面的課程。

未完，待續(xù)！

題外話！

倡議和提倡垃圾分類，這樣能帶來回收的便利。我們大學(xué)校園里面已經(jīng)開始這樣的環(huán)保行動(dòng)了，南京市鼓樓區(qū)的小學(xué)也采用了垃圾分類箱。環(huán)保意識(shí)從孩子開始樹立，真棒。日本在這方面做的很棒，雖然我不喜歡小日本，但這樣的環(huán)保意識(shí)和行動(dòng)還是值得稱贊的。垃圾分類可以提高垃圾的資源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，力爭(zhēng)物盡其用。

作為一名大學(xué)老師，是不是管的太多了。是的，我管的很多，連學(xué)生們上衛(wèi)生間不遵守規(guī)定都要管。不管不行啊，我們都是社會(huì)大家庭的一份子。這些大學(xué)生出去后要給社會(huì)注入正能量才行啊，這就需要老師在大學(xué)期間什么都要管一點(diǎn)。你們說，對(duì)嗎？

修訂記錄

20181105 完成初稿；

20221122 修訂內(nèi)容v2；