本文目录
- 一、我是谁？我为什么写这个专栏？
- 二、本专栏的初版内容安排
- 三、推荐书籍和阅读材料（后续补充）
- 四、本专栏的讲解分格——原理+代码
- 五、致谢
一、我是谁？我为什么写这个专栏？
本人毕业于西安著名211通信院校，正在合肥黄山路读研。如果你之前见过我这个笔名陈老湿，应该就能立马反应出我是谁了，嘿嘿嘿嘿。
本科读通信工程专业的我，学习了不少专业课程，但是上课的时候，是一科科学习，课程之间的关系没有理解清楚，分散的知识没有连成自洽的专业知识体系，导致常常在分析通信问题时，不知道是自己哪里理解出问题。直到大三下学期时，看到杨学志的《通信之道——从微积分到5G》，才得以让自己的知识点连接成片。但是知识点连成片后，许多知识没有通过代码进行实践，脑海中有许多问题浮现，比如：
（1）学习过的BPSK、DBPSK、QPSK、16QAM等调制方式，用代码来怎么实现调制、解调过程呢？
（2）信道编码、译码仿真怎么实现？比如最基本的线性分组码、卷积码，5G标准中的LPDC编码、Polar码、以及这两种码字的对应译码算法？
（3）接收机是怎么知道信号的载波频率的？是估计出来的吗？没估计准有什么影响？还是发送端直接告诉的？发送端告诉的时候，接收端没收到怎么办？
（4）接收机怎么知道信号来或者没来呢？怎么判断来没来呢？
（5）匹配滤波器到底是什么？和我们之前学习过的低通滤波器、高通滤波器等这类滤波器又有什么区别？滤波器怎么在代码中进行实现？
（6）在AWGN（加性高斯白噪声）信道仿真是最常见的情况，可是如果仿莱斯信道、瑞利信道呢，或者是没见过的信道，要怎么仿真，来看一看对信号传输的影响？
（7）OFDM、MIMO等技术怎么通过MATLAB来仿真？
（8）扩频通信的优势在哪里？怎么通过MATLAB代码仿真？
（9）高频电子线路学习过的锁相环电路，怎么转换成数字形式和代码形式，并加入到通信的仿真中？
（10）多普勒频偏、信号的随机相位对接收机的解调有什么影响？
（11）帧同步、载波同步、位同步怎么在代码中实现？
………………
物理层仿真在我心中是通信代码的皇冠，纯属个人看法，哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈。上面的问题，大多内容在本科的理论学习都有涉及，但我没有实践过。网上对于接收机捕获、同步（载波同步、码同步）的MATLAB代码太少，机缘巧合之下，我发现我实验室的王博士写过扩频信号的捕获代码，以及蔡博士的微信公众号“通信工程师专辑”有大量MATLAB仿真源代码。对以上两位提到的博士大佬对我学习过程的点拨，我表示非常感谢。
**学习要有一个自己总结与内化的过程，不然就容易以为自己处处都好像懂，其实根本就没学懂，这是大实话。**输出是最好的学习方式，因此，本人以总结笔记的形式将自己仿真过程中的所思所得、还有代码附上给各位小伙伴参考，希望对正在通信仿真道路迷茫的同学们有所帮助。
二、本专栏的初版内容安排
第1章：调制解调
BPSK调制解调器仿真：包括如何寻找最佳采样点？误码率仿真曲线怎么画？低通滤波器、匹配滤波器怎么加等等内容。在此基础上，便可以继续学习QPSK、8PSK、16QAM的仿真了。I路、Q路的概念有没有？或者直接采用复数形式的信号进行仿真，更加简便。（但请注意，实际在空中飞的信号都是实数的）
第2章：信道编码、译码算法
以（7,4）汉明码这种线性分组码为例 ，卷积码以（2,1,7）编码为例，维特比算法译码。
在学完前两章后，可以将调制与编码的程序综合在一起进行仿真，便可以回答**信道编码是不是有增益？在相同的误码率条件下，不同信道编码带来的增益有多少？**这非常有助于理解信息论、信道编码、通信原理等课程。
第3章：捕获
接收端是如何知道信号来了或者没来？漏警概率，虚警概率的概念安排上？
本章将打算介绍时域的二维捕获算法，可以粗估计出信号的多普勒频偏和最佳采样点；频域捕获算法将以PMF-FFT算法为例，进行代码讲解。有点难度，看情况更新，哈哈哈哈哈哈哈。
第4章：同步
捕获和同步都是最难的部分，是真的太难了，我琢磨了有一段时间了，但我还没有完全理清楚。
同步分为载波同步、位同步。载波同步是为相干解调做准备，不管是数字通信还是模拟通信，只要是相干解调，就要求接收端能提供一个同频同相的载波。
当然接收端采用非相干解调，就不需要同频同相的载波了。锁相环的MATLAB实现也将在本章进行介绍。
第5章：解调
本章将以相干解调和非相干解调为例，来讲解解调算法。
第6章：扩频通信
m序列、Gold序列的产生，扩频信号的扩频、解扩等过程。
第7章：OFDM信道估计与均衡
第8章：OFDM同步技术
第9章：OFDM峰均比问题
第10章：位同步
位同步，也叫符号同步、定时同步、码元同步，只有数字通信才需要，数字通信中不管是基带传输还是频带传输都需要。
这是因为数字通信中，是用波形中的几个采样点去代替一个符号，在接收端只需要对这些采样点中的一个进行判决，便可以恢复出这个符号。
位同步技术主要分为两种：
（1）传统锁相环技术：利用反馈控制原理改变时钟的频率和相位去是实现符号同步的调整。原理简单，但存在本地时钟频率要求较高、不适合宽速率范围的基带码元同步等不足。
这个技术，我还没试验过，之后若有机会搞懂再写文章介绍。
（2）插值算法位同步技术：不需要改变本地时钟便可实现位同步时刻的调整，直接内插出最佳采样点的相位与值。
本章首先聚焦在Gardner环路的结构、设计、原理与MATLAB实现，随后，将Gardner环路运用到BPSK/QPSK的相干解调中，并测试其误码率性能，与理论误码率性能做对比。
第11章：MIMO技术
OFDM与MIMO作为4G与5G的两大关键技术之一，在这里也做简单介绍。与OFDM的知识来源类似，本章也主要参考《MIMO-OFDM无线通信技术及其MATLAB实现》。
目前计划是上面这些内容，以实际更新内容为准。这篇文章也将时常更新，以方便你快速了解本专栏文章更新了哪些内容，方便你查阅与交流。
三、推荐书籍和阅读材料（后续补充）
写一个通信物理层仿真，需要有非常好的基础知识，更需要将各科之间的知识点连接起来，比如《信号与系统》《数字信号处理》《通信原理》《信息论》《信道编码理论》《无线通信》等等。下面推荐一些我看过的认为比较好的书。
（1）西电樊昌信版本的《通信原理》，这本书可以说是畅销祖国大江南北了。我当时使用的是张辉、龚丽娜的《现代通信原理与技术》。
（2）杨学志的《通信之道——从微积分到5G》，此书最大的特点就是能将本科学习过的课程连接起来，我已经多次推荐给学弟妹了，也非常适合通信专业保研的学弟妹在保研面试前复习。
（3）斯克拉的《数字通信——基础与应用》，这书包含内容丰富，且讲解通信知识点非常透彻，尤其是MPSK与MFSK误码率性能的比较、通信链路分析等内容。我将在本专栏的文章多次提到此书，和（1）一起看，对通信的理解会上一个台阶。
（4）《MIMO-OFDM无线通信技术及其MATLAB实现》，此书最大特点便是有MATLAB源代码下载！下载！！下载！！！这就非常香了。但由于代码版本老旧，因此需要偶尔改改代码适应新的MATLAB版本才可以正常运行。我只试过OFDM的其中的几个代码，结果还是不错的。
（5）西电杨俊、武奇生的《GPS基本原理及其MATLAB仿真》讲解C/A码、P码的原理很清晰，还有部分MATLAB代码，非常适合理解扩频码和数字锁相环的原理。
除此之外，在相应的章节中，我会推荐我看过的或者已知的优秀参考书籍、论文给你，方便你查阅与交流。
四、本专栏的讲解分格——原理+代码
本专栏讲解过程中，将按照物理层通信从发端到收端的过程，讲解清楚每个模块的理论知识，并给出我所知道的各模块的不同代码实现形式，整个过程讲解完后，最后附上完整代码供你享用。如遇到特殊情况，可能只粘贴部分，或者根据读者需求进行粘贴。
五、致谢
特别感谢一开始提到的实验室的王博士、以及我机缘巧合认识的蔡博士。本人虽学习兴趣浓厚，但能力有限，且缺少大型工程项目实践，不足甚至错误之处，真的在所难免，欢迎你批评指正。
也欢迎读者朋友就相关技术问题与我交流，一起学习，共同进步。请你也别忘了把这篇文章分享给你身边正在学习通信专业的同学们，也许能够帮到Ta。这是《陈老湿·通信MATLAB》仿真的第0章，期待下次更新见！