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好书分享之通信经典《Contemporary ...... MATLAB》(3)线性数字调制

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两本书!
之前给了书籍和模拟调制的代码!书籍代码和本人写的代码!本人代码只限于模拟通信,数字通信的内容见本文!经过四个月的整理,终于在2024年12月和大家见面了。
本人写的代码是在学生写的基础上修订完成。之前给学生讲解了每个程序,顺道将代码改成了本人的编写风格,当然也加入了一些实际“因素”!这些因素恰恰是工作中会遇到的!先看书籍代码中的内容!
提醒:原先程序存在很多不规范之处,修改后方能运行!本内容已经归入目录《书籍》中!
函数名修改正确!但书中没有AM解调程序!那我来给大家补充了!为什么需要补充程序呢?是为了让大家能够知道在实际中如何使用这些知识!

2024年12月,数字调制代码来啦!
之前模拟调制从AM讲起,那么数字调制呢?
从BPSK开始讲起!这是最基础也是非常重要的内容!先看看涉及数字通信涉及的章节内容!
这些知识点都会在程序中有所体现!
多进制调制!
以4PAM信号为例!
PSK和QAM都是多维信号!
知识的难度在加大,趣味性也在增加!想学那就赶紧的!学懂了模拟调制技术也算是通信入门了!不过数字调制技术的难度远大于模拟调制技术,看了本人写的代码自然就明了。
通信原理与matlab仿真v3 第四章 BPSK调制解调器 绪论
通信原理与matlab仿真v3 第四章 BPSK调制解调器 再绪
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通信原理与matlab仿真v3 第四章 BPSK调制解调器(15)增加均衡器
请大家看看这个系列经典程序,里面包含了本书5、6、7章的很多内容,值得大家细看!
蒙特卡洛仿真的概念要“刻”在脑子里!
PAM信号不在实际中使用,但确实是理论研究的基础!很多调制方式可以等效成PAM形式的组合。
通信原理与matlab仿真v2 第七章 多进制调制(1)
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公众 号里面有关于多进制调制仿真的文章!
符号间干扰的内容来啦!
升滚降成形滤波器来啦!
通信仿真中随处可见!
本代码已在文章中分享!
本人提供了相关代码来帮助了解均衡过程!

再看另一个经典系列!
通信原理与matlab仿真v3 第十一章 QPSK调制解调器仿真(1)
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通信原理与matlab仿真v3 第十一章 QPSK调制解调器仿真(13)
多进制调制的典范!
打开文章后,底部会出现合集目录。这个目录里面的文章所包含的代码是通信知识的最好实践!建议入门者好好学习!这些代码都是经过本人的调试,注释非常的全面,肯定对大家有帮助!很多内容还和产品相关,包含工程经验。
基带信号仿真和带通信号仿真有差异!
加入了载波,于是将基带仿真提升到了中频仿真,也可以称为带通仿真!那有什么不同吗?大不同!等你下载了书中代码后,大概率会来看本人写的BPSK调制解调器系列文章!希望你能提出学习过程中的各种疑惑。我在课堂上一直要求学生提问题,可惜的是基本没有响应。没有思考肯定就不会有问题,那进步自然会很慢!网上的读者则不断的和我交流,点赞!
在仿真通信系统时,通带模型和基带模型是两个基础模型。其中,通带模型会用中频波形样本表示发射信号、信道噪声以及接收信号。因为要模拟射频载波的每个细节,所以这个模型会占用更多内存,花费更多时间。
而其等效的基带模型呢?它只关注符号采样时刻的符号值及残留频偏(无载波)。和通带模型相比,它占用内存少,计算量小,能在很短时间内得出结果。这种模型在零频率附近工作,抑制了射频载波,所以模拟所需的样本数量大幅减少,更适合用于性能分析仿真,同时更适用于含有编译码的仿真。
实际产品中如何和这两种仿真对应呢?

1. 零中频接收机

原理概述:

零中频接收机通过单次混频操作,将射频信号直接下变频到基带(0 Hz附近),不经过中频信号处理。混频后得到的基带信号由I(同相)和Q(正交)分量组成,可直接用于数字解调或进一步处理。
信号路径:
  1. 天线接收的射频信号经过低噪声放大器(LNA)。
  2. 信号与本地振荡器(LO)信号混频,直接生成基带信号。
  3. 基带信号进入低通滤波器,随后由模数转换器(ADC)采样并传递到数字信号处理模块。

2. 超外差接收机

原理概述:
超外差接收机通过一次或多次混频操作,将射频信号转换到一个固定的中频频率(IF)。中频信号经过滤波和放大后,再次下变频到基带,用于解调。
信号路径:
  1. 天线接收的射频信号经过LNA。
  2. 信号与LO信号混频生成中频信号。
  3. 中频信号通过高品质带通滤波器滤除干扰信号。
  4. 经过中频放大后,中频信号再次下变频到基带。
零中频与超外差接收机各有特点,选择取决于具体应用需求:
  • 零中频更适合现代消费电子的低成本和小型化要求。
  • 超外差则以其卓越的性能,在专业和高灵敏度应用中继续占据主导地位。
随着射频和数字技术的不断进步,这两种架构可能会进一步融合,为无线通信系统带来新的可能性。现在已经可以做到射频信号直接采样了!这可是二十年前的理想啊!

如果想对通信系统的上下变频部分进行仿真,那么只能采用通带模型!何为上下变频器?  
NCO是关键!
CORDIC算法是一种高效的迭代算法,常用于计算三角函数、对数、指数等数学函数,以及旋转坐标的运算。以下是一个使用 MATLAB 编写的 CORDIC 算法仿真程序,用于计算正弦和余弦值。
这部分内容属于数字信号处理领域,不过和数字通信联系紧密。想学的同学可以去看下面的系列文章!
数字信号处理v3 第六章 IIR滤波器(1)  
数字信号处理v3 第七章 FIR滤波器(1)  
数字信号处理之仿真辅助课v2 第一课 信号采样(1)  
PSK应用超级广泛!
涉及解调的知识难度相当大!
好在公众 号里面有文章给出了复杂的解调代码!
帮助大家消化理论!
......
难度相当大,非专业人士切莫购买!因为要想看懂文章必须具备一定的通信理论基础。
......
实际环境中,差分调制得到了广泛的应用!
QAM是地面移动通信的核心知识!
解调难度相当大!

我们在移动通信系统中进行了多次调制方式的改变:从QPSK到64QAM。

为了克服带宽扩展的瓶颈,调制方式的选择成为提升通信速率的另一关键。调制技术通过改变信号的振幅、相位等参数来承载更多的数据,从而提高传输速率。在无线通信中,我们通常选择不同的相位调制(如QPSK)和振幅调制(如QAM)方式来提高每个符号的传输信息量。256QAM也已经被引入到实际系统中了。从理论上讲,调制阶数越高,单位时间内可以传输的数据量就越大。然而,增加调制阶数也带来了显著的技术挑战——符号间的距离变小。在较高阶调制下,符号的相位和振幅差距变得更加细微,这使得信号在传输过程中更容易受到噪声和干扰的影响。高阶调制方式虽然提高了数据速率,但在低信噪比环境下,其误码率会急剧上升,导致信号的可靠性下降。例如,64QAM的调制方式可以在理论上提供更高的数据速率,但其对信号质量的要求也相应更高,通常需要较强的信噪比来维持稳定的传输。而QPSK则具有更强的抗干扰能力,即使在较低的信噪比条件下,仍能提供较为稳定的通信质量。
了解QAM调制方式必须从理论仿真开始,逐步进阶!
逐步增加学习的难度!
FSK调制方式如何仿真?
公 众号很多文章已经给出了MSK和GMSK的调制解调程序!难度很大哦!这些内容属于非线性调制,后续给出代码!
讲了这么多内容,请大家赶快下载书和代码开始学起来吧,下一篇文章再给出后续相关的代码!

模拟调制的代码和书籍中的仿真代码已经在前两篇文章里面分享了!

均衡目录!

来源:通信工程师专辑
非线性电子MATLAB消费电子通信理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-01-11
最近编辑:3小时前
算法工匠
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