clc;
clear;
%————————————————————————————————————————————————————————%
%q1: fft点数难道不?是应该等于?子载波数吗？子载波数与ifft点数的关系？
%q2：对矩阵进?行?fft？
%q3：怎么对ofdm信号上变频
%q4：基带速率是多少？怎么实现？
%q5 传输频带是多少？怎么实现？
%q6 子载波间隔是多少？怎么实现？
%q7 符号周期是多少？怎么实现？
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%% 参数设置
N_sc=52; %系统子载波数（不包括直流载波）、number of subcarrier
N_fft=64; % FFT 长度
N_cp=16; % 循环前缀长度、Cyclic prefix
N_symbo=N_fft+N_cp; % 1个完整OFDM符号长度
N_c=53; % 包含直流载波的总的子载波数、number of carriers
M=4; %4PSK调制
SNR=0:1:25; %仿真信噪比
N_frm=10; % 每种信噪比下的仿真帧数、frame
Nd=6; % 每帧包含的OFDM符号数
P_f_inter=6; %导频间隔
data_station=[]; %导频位置
L=7; %卷积码约束长度
tblen=6*L; %Viterbi译码器回溯深度
stage = 3; % m序列的阶数
ptap1 = [1 3]; % m序列的寄存器连接方式
regi1 = [1 1 1]; % m序列的寄存器初始值
%% 基带数据数据产生
P_data=randi([0 1],1,N_sc*Nd*N_frm); %产生伪随机序列
%% 信道编码（卷积码、或交织器）
%卷积码：前向纠错非线性码
%交织：使突发错误最大限度的分散化
trellis = poly2trellis(7,[133 171]); %(2,1,7)卷积编码
code_data=convenc(P_data,trellis);
%% qpsk调制
data_temp1= reshape(code_data,log2(M),[])'; %以每组2比特进行分组，M=4
data_temp2= bi2de(data_temp1); %二进制转化为十进制
modu_data=pskmod(data_temp2,M,pi/M); % 4PSK调制
% figure(1);
scatterplot(modu_data),grid; %星座图(也可以取实部用plot函数)
%% 扩频
%————————————————————————————————————————————————————————%
%扩频通信信号所占有的频带宽度远?大于所传信息必需的最小带宽
%根据香农定理，扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
%扩频就是将一系列正交的码字与基带调制信号内积
%扩频后数字频率变成了原来的m倍。码片数量 = 2（符号数）* m（扩频系数）
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code = mseq(stage,ptap1,regi1,N_sc); % 扩频码的生成
code = code * 2 - 1; %将1、0变换为1、-1
modu_data=reshape(modu_data,N_sc,length(modu_data)/N_sc);
spread_data = spread(modu_data,code); % 扩频
spread_data=reshape(spread_data,[],1);
%% 插入导频
P_f=3+3*1i; %Pilot frequency
P_f_station=[1:P_f_inter:N_fft]; %导频位置（导频位置很重要，why?）
pilot_num=length(P_f_station); %导频数量
for img=1:N_fft %数据位置
if mod(img,P_f_inter)~=1 %mod(a,b)就是求的是a除以b的余数
data_station=[data_station,img];
end
end
data_row=length(data_station);
data_col=ceil(length(spread_data)/data_row);
pilot_seq=ones(pilot_num,data_col)*P_f; %将导频放入矩阵
data=zeros(N_fft,data_col); %预设整个矩阵
data(P_f_station(1:end),:)=pilot_seq; %对pilot_seq按行取
if data_row*data_col>length(spread_data)
data2=[spread_data;zeros(data_row*data_col-length(spread_data),1)]; %将数据矩阵补齐，补0是虚载频~
end;
%% 串并并转换
data_seq=reshape(data2,data_row,data_col);
data(data_station(1:end),:)=data_seq; %将导频与数据合并
%% IFFT
ifft_data=ifft(data);
ifft_data_con=ifft_data';
figure(4)
for f = 1:Nd
subplot(2,3,f)
plot(0:N_fft-1,ifft_data_con(f,:))
ylabel('Amplitude')
xlabel('Time')
grid on
end
%% 插入保护间隔、循环前缀
Tx_cd=[ifft_data(N_fft-N_cp+1:end,:);ifft_data]; %把ifft的末尾N_cp个数补充到最前面
Tx_cd_con = Tx_cd';
figure(5)
for f = 1:Nd
subplot(2,3,f)
plot(0:N_symbo-1,Tx_cd_con(f,:))
ylabel('Amplitude')
xlabel('Time')
grid on
end
%% 并串并转换
Tx_data=reshape(Tx_cd,[],1); %由于传输需要
Tx_data_con = Tx_data(1:N_symbo*Nd,:); %提取出前(16+64)x6=480，即实际OFDM信号长度
figure(6)
plot(0:N_symbo*Nd-1,Tx_data_con)
grid on
ylabel('Amplitude')
xlabel('Time')
title('Channel Signal')
%% 信道（通过多经瑞利信道、或信号经过AWGN信道）
Ber=zeros(1,length(SNR));
Ber2=zeros(1,length(SNR));
for jj=1:length(SNR)
rx_channel=awgn(Tx_data,SNR(jj),'measured'); %添加高斯白噪声
%% 串并转换
Rx_data1=reshape(rx_channel,N_fft+N_cp,[]);
%% 去掉保护间隔、循环前缀
Rx_data2=Rx_data1(N_cp+1:end,:);
%% FFT
fft_data=fft(Rx_data2);
%% 信道估计与插值（均衡）
data3=fft_data(1:N_fft,:);
Rx_pilot=data3(P_f_station(1:end),:); %接收到的导频
h=Rx_pilot./pilot_seq;
H=interp1( P_f_station(1:end)',h,data_station(1:end)','linear','extrap'); %分段
%线性插值：插值点处函数值由连接其最邻近的两侧点的线性函数预测。对超出
%已知点集的插值点用指定插值方法计算函数值
%% 信道校正
data_aftereq=data3(data_station(1:end),:)./H;
%% 并串转换
data_aftereq=reshape(data_aftereq,[],1);
data_aftereq=data_aftereq(1:length(spread_data));
data_aftereq=reshape(data_aftereq,N_sc,length(data_aftereq)/N_sc);
%% 解扩
demspread_data = despread(data_aftereq,code); % 数据解扩
%% QPSK解调
demodulation_data=pskdemod(demspread_data,M,pi/M);
De_data1 = reshape(demodulation_data,[],1);
De_data2 = de2bi(De_data1);
De_Bit = reshape(De_data2',1,[]);
%% （解交织）
%% 信道译码（维特比译码）
trellis = poly2trellis(7,[133 171]);
rx_c_de = vitdec(De_Bit,trellis,tblen,'trunc','hard'); %硬判决
%% 计算误码率
[err,Ber2(jj)] = biterr(De_Bit(1:length(code_data)),code_data); %译码前的误码率
[err, Ber(jj)] = biterr(rx_c_de(1:length(P_data)),P_data); %译码后的误码率
end
figure(2);
semilogy(SNR,Ber2,'b-s');
hold on;
semilogy(SNR,Ber,'r-o');
hold on;
legend('4PSK调制、卷积码译码前（有扩频）','4PSK调制、卷积码译码后（有扩频）');
hold on;
xlabel('SNR');
ylabel('BER');
title('AWGN信道下误码比特率曲线');
figure(3)
subplot(2,1,1);
x=0:1:30;
stem(x,P_data(1:31));
ylabel('amplitude');
title('发送数据（以前30个数据为例)');
legend('4PSK调制、卷积译码、有扩频');
subplot(2,1,2);
x=0:1:30;
stem(x,rx_c_de(1:31));
ylabel('amplitude');
title('接收数据(以前30个数据为例)');
legend('4PSK调制、卷积译码、有扩频');
