%##### 基于國家數(shù)字電視地面廣播（DTTB）標(biāo)準(zhǔn),單載波調(diào)制系統(tǒng)的頻偏估計(jì) #####%
%############  仿真條件：PN595幀頭，16QAM調(diào)制，多徑衰落信道模型  #########%
%#########################  利用幀頭PN序列估計(jì)頻偏  ######################%

clear all;
close all;

len_head=595;                                                                   %幀頭長度（幀頭模式2）
len_carriers=3744;                                                              %有效信息符號長度
len_sysmes=36;                                                                  %系統(tǒng)信息符號長度
len_body=len_carriers+len_sysmes;                                               %幀體長度
len_frame=len_head+len_body;                                                    %信號幀長度
symbols=8;
bits=2;                                                                         %幀體每符號上的比特?cái)?shù)
fd=2000;                                                                        %采樣間隔2000Hz
Rs=7.56*1e6;                                                                    %符號率
ts=(1/7.56)*1e-6;                                                               %基帶符號周期（1/7.56us）
fs=Rs;                                                                          %采樣率

%----------------------------------TRANSMISSION---------------------------%
%--------------------------------------------------------------------------
%% 發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制 %%
N=symbols*len_carriers*bits;                                                    %發(fā)送有效數(shù)據(jù)包含比特?cái)?shù)
rand('state',0);                                                                %確定隨機(jī)發(fā)生器種子
sendbits=round(rand(1,N));                                                      %產(chǎn)生數(shù)據(jù)位

%% 符號映射 %%
data_qam=fun_GB_QAM(sendbits,bits);                                             %調(diào)用16QAM調(diào)制函數(shù)
trans_data=reshape(data_qam,len_carriers,symbols).';                            %串并變換，每一行代表一個(gè)信息符號

%--------------------------------------------------------------------------
%% 系統(tǒng)信息調(diào)制 %%
sysmes=zeros(1,len_sysmes);                                                     %36位系統(tǒng)信息
sysmes(1:4)=[0 0 0 0];                                                          %4位系統(tǒng)信息：子載波個(gè)數(shù)C=1模式
bits_sysmes='00010001101000010100011110111100';                                 %32位系統(tǒng)信息：16QAM以及LDPC碼率1，交織模式1
symmes(5:36)=bits_sysmes-48;                                                    
sysmes_bits=zeros(1,2*len_sysmes);                                              %進(jìn)行I,Q路數(shù)據(jù)相同的4QAM調(diào)制
sysmes_bits(1:2:end)=sysmes;
sysmes_bits(2:2:end)=sysmes;
sysmes_qam=fun_GB_QAM(sysmes_bits,2);                                           %進(jìn)行I,Q路數(shù)據(jù)相同的4QAM調(diào)制
trans_sysmes=repmat(sysmes_qam,symbols,1);                                      %表示symbols個(gè)符號的系統(tǒng)信息的矩陣

%--------------------------------------------------------------------------
%% 幀體數(shù)據(jù)處理 %%
trans_body=[trans_sysmes trans_data];
frame_day=[zeros(symbols,len_head) trans_body];                         
len=size(frame_day);                                                    
frame_day_serial=reshape(frame_day.',1,len(1)*len(2));                          %并串變換
frame_day_serial(1:2:end)=frame_day_serial(1:2:end)-1;                          %偶數(shù)符號，實(shí)部-1（第一個(gè)符號看作第0個(gè)符號，為偶數(shù)）
frame_day_serial(2:2:end)=frame_day_serial(2:2:end)+1;                          %奇數(shù)符號，實(shí)部+1（第二個(gè)符號看作第1個(gè)符號，為奇數(shù)）
frame_day_parallel=reshape(frame_day_serial.',len(2),len(1)).';                 %串并變換                         
body_process=frame_day_parallel(:,len_head+1:end);                              %處理完成后的幀體數(shù)據(jù)

%--------------------------------------------------------------------------
%% 已知幀頭信號 %%
head_PN595=zeros(symbols,len_head);                                             %PN595序列生成
g=bin2dec('10010000001');                                                       %偽隨機(jī)二進(jìn)制序列生成多項(xiàng)式:1+x3+x10 
state=bin2dec('0000000001');                                                    %偽隨機(jī)二進(jìn)制序列生成寄存器初始狀態(tài)
N=2^10-1;                                                                       %生成二進(jìn)制序列長度
m=mgen(g,state,N);                                                              %完成幀頭0到+1，1到-1的映射
PN595=m(1:len_head);                                                            %幀頭數(shù)據(jù)取m序列的前595個(gè)數(shù)值
for i=1:len_head                                                                %調(diào)用mgen函數(shù)，生成1023位二進(jìn)制隨機(jī)序列
    if PN595(i)==0
        PN595(i)=-4.5*(1+1j);
    else
        PN595(i)=4.5*(1+1j);
    end
end
head_PN595=repmat(PN595,symbols,1);                                             %組成symbols個(gè)幀頭
body_power=mean(mean(abs(body_process).^2,2))/(4.5^2*2);                        %幀體數(shù)據(jù)平均功率
head_power=body_power;                                                          %幀頭數(shù)據(jù)的平均功率和幀體相同  
head_PN595=head_PN595.*sqrt(head_power);                                        %幀頭發(fā)送數(shù)據(jù)

%--------------------------------------------------------------------------
%% 組幀 %%
trans_signal=[head_PN595 body_process];                                         %將每個(gè)符號的幀頭和幀體組成一個(gè)完整信號幀    

%--------------------------------------------------------------------------
%% 并串變換 %%
trans_frame=reshape(trans_signal.',1,symbols*len_frame);                        %并串變換，將變換為串行數(shù)據(jù)

%-----------------------------------PASS CHANNEL--------------------------%
%--------------------------------------------------------------------------
%% 加入頻偏 %%
len_tx=length(trans_frame);
delta_f=0.4*fd;                                                                 %加入的頻偏值
t = (1:len_tx)*ts;
Tx_pp = trans_frame.*exp(j*2*pi*t*delta_f); 

%--------------------------------------------------------------------------
%% 加高斯白噪聲 %%
SNR=15;                                                    
frame_passchannel = awgn(Tx_pp,SNR,'measured');

%----------------------------------RECEPTION------------------------------%
%-----------------------       利用PN序列的頻偏估計(jì)        ----------------%
%--------------------------------------------------------------------------
%% 串并變換 %%
receiv_frame=reshape(frame_passchannel,len_frame,symbols);                      %并串變換，將變換為串行數(shù)據(jù)
receiv_frame=receiv_frame.';

%--------------------------------------------------------------------------
%% 去幀頭PN序列 %%
receiv_head=receiv_frame(:,1:len_head);                                         %接收到的幀頭序列
receiv_body=receiv_frame(:,len_head+1:end);                                     %接收到的幀體數(shù)據(jù)

%--------------------------------------------------------------------------
%% 頻偏估計(jì) %%
head_mean=mean(abs(receiv_head),2);
re_head=receiv_head(4,:);

% L=1;                                                                            %整數(shù)倍頻偏估計(jì)
L=10;                                                                           %估計(jì)精度:0.1倍頻域采樣間隔
M=head_mean(4)*mean(abs(head_PN595(4,:)));                                     
corr_head = re_head.*conj(head_PN595(4,:))./M;                                  %歸一化
corr_FFT=fft(corr_head,L*len_body);

%--------------------------------------------------------------------------
%% PN序列相關(guān) %%
figure; 
ff=(-len_body*L/2:1:len_body*L/2-1)*fd/L;
plot(ff,fftshift(abs(corr_FFT)));
grid on;
title('頻偏估計(jì)');
xlabel('頻偏/Hz');
ylabel('幅值');
axis([-8e4 8e4 0 800]);
[Max_corr x] = max(fftshift(abs(corr_FFT)));
zpp=(x-1-len_body*L/2)/L*fd;                                                    %估計(jì)出的頻偏值