基于ML算法、Schmidl & Cox算法、Minn算法、Park 算法实现OFDM系统的时间同步附matlab代码

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⛄ 内容介绍

1.1 ML算法

原理:利用CP前后数据相同,则相关后保留有效值,噪声不相关,会去除,根据噪声的概率公式,求得ML下的估计值。

1.2检测算法

ML算法是不考虑多径情况的,即多径下,同一个符号接收上的错开问题。盲检测算法把这个考虑了进来。多径的简单示意图如下,在偏移位置到Ncp+L-1这个位置之内,跟后面的部分的相关值是分段的。

从上面基于CP的方法其实可以看出来,时域同步的主要方式就是相关。两段数据相同,则起始点位置一致时,相关值最大。数据没联系,则相关值小。不知道你有没有学习过相关的概念。

前面的CPOFDM系统本身就有的,但是受到CP长度(实际就是统计相关的数据量,越大肯定统计效果越好)、CP数据和其他OFDM符号里面数据相关性(理想状态是完全不相关,这个当然很难实现)影响,导致效果不稳定。所以一般实用系统里面都是使用训练序列,这样的话就有训练序列本身和放置两个方面的问题。

明显地,良好训练序列具有的基本特点应该是自相关很大,互相关为0,受到信道、频移、噪声的影响后,这个特点依然存在(很多系统里面采用的ZC序列,具有这个特点,可以自己查查。)

下面的几种算法都是采用的普通伪随机序列,然后在放置上考虑的。

⛄ 部分代码

%----Blind 方法是考虑了多径的ML算法,需要多符号进行平均,否则算法效果还比不上ML

%----衰落信道下Blind算法,函数图

clc

clear all

close all


N          = 256;      %FFT长度

CP_len     = 256/4;    %CP长度

SNR        = 20;       %SNR


symbolNum  = 20;

TxsymbolCP = [];       %产生OFDM时域符号

for i1 =1:symbolNum

   Tx       = randsrc(1,2*N);

   TxSymbolFreq = (Tx(1:2:end)+1i*Tx(2:2:end))/sqrt(2);  %QPSK符号

   TxSymbolTime = ifft(TxSymbolFreq,N)*sqrt(N);          %IFFT,并且功率归一化

   TxSymbolTimeCP = [TxSymbolTime(end-CP_len+1:end) TxSymbolTime];

   TxsymbolCP  = [TxsymbolCP TxSymbolTimeCP];

end


thelta = 8;     %定时偏移

k      = 0:symbolNum*(N+CP_len)-1;

e      = 0.23;

L      = 30;

r1     = [zeros(1,thelta) TxsymbolCP(1:end - thelta)];

l1     =  2*(CP_len+N);                     %检测长度,要将图片的坐标变长,修改该值,但是注意不要越界


v      = 50;       %单位km/h,其他参数固定下,该值越大,则快衰落越厉害,可以单独从singlePath函数的结果看出各因素的影响

h1     = singlePath(10^(-6)*(length(r1)-1),v);

r      = awgn(h1.*r1,SNR,'measured');


n1     = 10^(SNR/10);  %信噪比

rou    = n1/(1+n1);

%---------加入多OFDM符号的平均,否则结果会不稳定,在m<L的部分,产生突变的大值。

pd    = zeros(1,symbolNum);

alpha = zeros(1,symbolNum);

for i1 = 1:l1

   for i2 = 0:CP_len-21

       for i3 = 1:symbolNum-4

           i4 = i1+i2+(i3-1)*(N+CP_len): CP_len-1+i1+(i3-1)*(N+CP_len);

           pd(i3)    = r(i4)*r(i4+N)';

           alpha(i3) = sum(abs(r(i4)).^2) + sum(abs(r(i4 + N)).^2);

           alpha(i3) = alpha(i3)/2;

       end

       md(i2+1,i1)= abs(mean(pd))-(rou)^2*mean(alpha);

   end

end


mesh(md)

a = max(md);          %每列里面挑选最大值,这些最大值是i3取不同的值的时候取得的。

find(a == max(a))     %得到取最大值时i1的位置。

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 廖浩凌.无线通信中OFDM与CPM系统同步技术研究[D].电子科技大学[2023-06-12].DOI:CNKI:CDMD:2.1015.708930.

[2] 朱文杰.多载波多天线MIMO-OFDM系统同步及信道估计算法研究[D].武汉理工大学,2009.DOI:CNKI:CDMD:2.2009.103014.

[3] 田中梦文,张晓光,黄艺驰,等.CO-OFDM光纤通信系统接收算法中时序同步的研究[J].光学学报, 2014.

[4] 王庆,王博,徐钊.基于训练序列的OFDM定时同步改进算法[J].  2011.

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