计算机通信与网络v2 实验课程(22)

继续讲解！本堂课开始给出直接序列扩频的程序实例。程序虽然简单，但是能说明和验证部分理论。学习就是要从简单入手，然后再逐步深入。之前给出的直接序列扩频程序就是纯理论仿真程序。

不过讲之前先聊聊5G。喊了好几年了，真的快来到了。中国企业这次不会再是旁观者了。2018年6月，随着5G新空口(NR: New Radio)独立组网功能的冻结，5G已经完成第一阶段的全面标准化工作，进入全面产业化阶段，预计2020年实现全面商用。与前几代移动通信相比，5G的系统性能大幅提高，峰值速率可达10Gbps～20Gbps，用户体验速率可达100Mbps～1Gbps，连接数密度每平方公里可达100万，每平方米流量密度可达10Mbps，能够支持500km/h运动情况下的通信。从业务能力来说，5G能够满足更为丰富的业务需求。过去几代移动通信主要实现“人与人”之间的通信；而在5G时代，还要实现“人与物”、“物与物”之间的高效通信，最终实现“万物互联”。国际电信联盟（ITU）将增强的移动宽带（eMBB）、高可靠低延迟通信（uRLLC）以及大规模机器通信（mMTC）定义为5G的三大主要应用场景。2018年，国家喊出了6G。对于这个消息，我有点晕！5G似乎还没能稳定运行啊？技术可以先行。2022年了，5G有了，芯片被卡脖子了。

来看程序吧。

这可是老师当年在企业时写的研发代码哦！

珍惜的看吧！

% 卫星地球站多进制位移m序列扩频系统算法仿真 %

%%********* 程序说明 **********%

%% File: IF_satelliteMaryds_sim1.m %%

%% date: 2008-03-31 author: 算法工匠%%

%%% 目的

%%% 本程序进行卫星地球站中多进制位移m序列扩频系统算法仿真。

%%% 为测试程序的误码率性能，故没有捕获部分。

%%% 仿真环境

%%% 信号源设置：信号源仅含有同步码。

%%% 采样速率：码片速率的4倍，奈奎斯特采样， 设置有采样偏差

%%% 中频频率：1倍码片速率 载波偏差：200Hz

%%% 码片速率: 2.4KHz 加噪采用awgn方式

%%% 无捕获部分。

%%% 程序结构

%%% 系统的同步码采用32位的m序列作为对频偏和同步的引导，

% 帧头采用码长63位m序列的前32位比特，采用BPSK调制方式

%%% 数据传送采用QPSK调制方式（以后可改进为oqpsk方式），

% 数据传送过程中有同步辅助。

%%% 伪码跟踪在I信道中完成。

%%% I信道使用位移的m序列（采用[5，2]反馈结构）进行同步，

% BTR、帧头和帧尾是包含在该路信号中。使用差分调制。

%%% Q路用16ary多进制扩频。

% Q信使用位移的m序列（采用[5，4，2，1]反馈结构）进行数据传输。

%%% I路的BTR码采用全1的模式，利于用fft的捕获方式。

%%% 切记：改抽样因子的同时，要改动捕获门限值。

%%% 改进之处

clear all;

%%************ 程序主体 ************%%

format long;

start_time = clock;

%%%%%%%%%% %%%%%%%

%% 固定参数部分 %%

%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%－－升滚降平方根滤波器的参数设置－－－

ins_value = 8; % 内插因子

br = 4; % 信息源比特率

sr = 1;

cr = 2.4e3*1 ; % 码片速率

%－－－产生扩频序列－－－－

stg = 5;

taps = [ 2, 5 ];

inidata = [ 1, 1, 1, 1, 1 ];

n = 1;

I_mseq = funct_mseq(stg, taps, inidata, n);

I_mseq_nrz = [2*I_mseq-1 -1]; % Unbipolar -> Bipolar

time_Iseq = ceil(1/ins_value.*(1:length(I_mseq_nrz)*ins_value));

I_mseq_nrz_ceil = I_mseq_nrz(time_Iseq);

I_mseq_fft = fft(I_mseq_nrz_ceil);

I_mseq_ceil_triple = [I_mseq_nrz_ceil I_mseq_nrz_ceil I_mseq_nrz_ceil];

stg = 5;

taps = [ 1, 2, 4, 5 ];

inidata = [ 1, 1, 1, 1, 1 ];

n = 1;

Q_mseq = funct_mseq(stg, taps, inidata, n);

Q_mseq_nrz = [2*Q_mseq-1 -1]; % Unbipolar -> Bipolar

Q_mseq_nrz_ceil = Q_mseq_nrz(time_Iseq);

Q_mseq_ceil_triple = [Q_mseq_nrz_ceil Q_mseq_nrz_ceil Q_mseq_nrz_ceil];

Q_mseq_doub = [2*Q_mseq-1 -1 2*Q_mseq-1 -1];

for i = 1:16

Q_mseqmarix(i,:) = Q_mseq_doub(2*(i-1)+1:2*(i-1)+32);

end

%－－－采样频偏参数－－－

offset=0.01;

ideal_samplefre = ins_value*cr;

samplefre = ideal_samplefre+offset;

%－－－－载波和频偏参数－－－－

fcarrier = 1*cr;

foffset = 110;

ophase = pi/3;

%－－－－DLL参数设置 －－－－

Bd = 0.001;

% 环路噪声带宽

damp = 0.707;

% 阻尼系数

td = 32/cr;

% 相关积分时间

Kd = 1;

% 环路增益

Wd = 2*Bd/(damp+1/(4*damp));

% 自然角频率

Cd1 = 8*damp*Wd*td/(Kd*(4+4*damp*Wd*td+(Wd*td)^2));

% 环路滤波器的系数

Cd2 = 4*(Wd*td)^2/(Kd*(4+4*damp*Wd*td+(Wd*td)^2));

%%%%%%%%%%%

%% 发射机部分 %%

%%%%%%%%%%

%－－－－－ 信息组帧 －－－－－

%－－－－ I路成帧 －－－－

%－－－BTR码－－

% I_BTR = [ 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 ]; % 16位

I_BTR = ones(1,16);

%－帧头 采用63码长的m序列中前32比特－－

I_framestart_uwcode = [ 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1];

%－－－帧尾 采用3个barker码级联－－

I_frameend_uwcode = [ -1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1];

%－－－ 帧信息内容 －－－－－－

frame_msg = 2*randint(1,2000)-1;

%－串并转化 分解为I路和Q路信息－－－

IQdata = reshape(frame_msg,5,length(frame_msg)/5);

IQdata(1,151:190) = ones(1,40); % 设置标志以便调试程序

Iinformation = IQdata(1,:);

Qinformation = reshape([IQdata(2,:);IQdata(3,:);IQdata(4,:);IQdata(5,:)],1,4*length(frame_msg)/5);

%－－－－ 成帧 －－－－－－－－

frame_msg_infI = [ I_BTR I_framestart_uwcode Iinformation I_frameend_uwcode ];

frame_msg_infQ = [zeros(1,length([I_BTR I_framestart_uwcode])) Qinformation zeros(1,length(I_frameend_uwcode))];

%－－－－ 调制 －－－－－－

%－－－ I路信息的DBPSK调制 －－－

len=2;

inf_phase(1)=0;

for i=1:length(frame_msg_infI)

if frame_msg_infI(i) == 1

inf_phase(len) = inf_phase(len-1);

elseif frame_msg_infI(i) == -1

inf_phase(len) = inf_phase(len-1) + pi;

end

len =len +1;

end

Tra_baseI = cos(inf_phase);

% 注意：这里会导致I路多出一个符号，因此信号源要多加32个0

%－－－I路信息的直扩调制－－－－－

for index = 1:length(Tra_baseI)

I_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Tra_baseI(index)*I_mseq_nrz;

end

%－－Q路信息的多进制扩频调制－－－－

Mary_bits = 4;

for index = 1:length(Qinformation)/Mary_bits

if (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(1,:);

Q_mseqsite(index) = 1; % 本语句的目的是为了可以进行误码的追踪。

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(2,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(2-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(3,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(3-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(4,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(4-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(5,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(5-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(6,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(6-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(7,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(7-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== -1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(8,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(8-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(9,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(9-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(10,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(10-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(11,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(11-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(12,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(12-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(13,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(13-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(14,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(14-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== -1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(15,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(15-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 1 && Qinformation(Mary_bits*index)== 1)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = Q_mseqmarix(16,:);

Q_mseqsite(index) = 32*ins_value - 2*(16-1)*ins_value + 1;

elseif (Qinformation(Mary_bits*index-3)== 0 && Qinformation(Mary_bits*index-2)== 0 && Qinformation(Mary_bits*index-1)== 0 && Qinformation(Mary_bits*index)== 0)

Q_tx_dsseq ((index-1)*32+1:index*32) = zeros(1,32);

Q_mseqsite(index) = 0;

end

end

%－－－ 扩频调制信息成帧 －－－－－

% Ibit_flow = [ zeros(1,100) I_tx_dsseq zeros(1,100) ]; %

% Qbit_flow = [ zeros(1,100) Q_tx_dsseq zeros(1,100) ];

% 信息添加起始内容表征突发模式

Ibit_flow = [ I_tx_dsseq zeros(1,100) ]; %

Qbit_flow = [ zeros(1,(length([I_BTR I_framestart_uwcode])+1)*32) Q_tx_dsseq zeros(1,length(I_frameend_uwcode)*32) zeros(1,100) ]; %

%%% 帧尾加0是为方便本程序比较误码率所设，实际系统中没有该部分内容

%－－ 内插ins_value倍并加入采样频偏 －

ins_seq = ceil(cr/samplefre.*(1:length(Ibit_flow)*ins_value));

Isignalsample = Ibit_flow(ins_seq);

Qsignalsample = Qbit_flow(ins_seq);

%－－－生成有载波调制的数据－－－

time = (0:length(Isignalsample)-1)/samplefre;

tra_IFsignal = Isignalsample.*cos(2*pi*(fcarrier+foffset).*time+ophase) + Qsignalsample.*sin(2*pi*(fcarrier+foffset).*time+ophase);

什么是多进制扩频？这些可是当年本人在企业研发的干货啊，就先给出调制部分的内容吧，让同学们近距离的接触“实战”程序。如果想深入学习，那就请考研吧。毕竟只有到了研究生阶段才会深入学习扩频知识，本科阶段的学习以掌握基本原理为主。未完，待续！

20181118记录：

• 【流量主】公众号文中流量主违规示例及操作建议周知

• 为保障你持续获取文中广告位展示收益，避免出现如违规遮盖、诱导点击等违规行为，请认真阅读公众号文中流量主违规示例及操作建议。
  如有疑问：可通过公众号“微信广告助手”联系我们。
  微信广告团队
  2018年11月16日

收到了微信发来的邮件，值得好好读一下。

不能违规，要严格遵守。

毕竟公众号是在微信的帮助下不断的成长！

如果公众号已经是流量主了，请注意不要违规，不然会被封号。

修订记录

20181123 完成初稿；

20221213修订内容v2；

---

原文标题：计算机通信与网络v2 实验课程(22)

文章出处：【微信公众号：通信工程师专辑】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。