%## 基于國家數(shù)字電視地面廣播（DTTB）標準,單載波調(diào)制系統(tǒng)的信道估計的原始模型 ##%
%############  仿真條件：PN595幀頭，16QAM調(diào)制，多徑衰落信道模型  #############%
%#####################  利用幀頭和系統(tǒng)信息進行符號同步  ######################%

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=10;
bits=4;                                                                         %幀體每符號上的比特數(shù)
fd=2000;                                                                        %采樣間隔2000Hz
Rs=7.56*1e6;                                                                    %符號率（7.56MHz）
ts=(1/7.56)*1e-6;                                                               %基帶符號周期（1/7.56us）

%----------------------------------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)包含比特數(shù)
rand('state',0);                                                                %確定隨機發(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，實部-1（第一個符號看作第0個符號，為偶數(shù)）
frame_day_serial(2:2:end)=frame_day_serial(2:2:end)+1;                          %奇數(shù)符號，實部+1（第二個符號看作第1個符號，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');                                                       %偽隨機二進制序列生成多項式:1+x3+x10 
state=bin2dec('0000000001');                                                    %偽隨機二進制序列生成寄存器初始狀態(tài)
N=2^10-1;                                                                       %生成二進制序列長度
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個數(shù)值
for i=1:len_head                                                                %調(diào)用mgen函數(shù)，生成1023位二進制隨機序列
    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];                                         %將每個符號的幀頭和幀體組成一個完整信號幀    

%--------------------------------------------------------------------------
%% 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)

X7=trans_frame;
r=3;                                                                            %多徑數(shù)
a=[0.2 0.3 0.4];                                                                %多徑的幅度
d=[30 50 80];                                                                   %各徑的延遲

channel1=zeros(size(X7));
channel1(1+d(1):length(X7))=a(1)*X7(1:length(X7)-d(1));
channel2=zeros(size(X7));
channel2(1+d(2):length(X7))=a(2)*X7(1:length(X7)-d(2));
channel3=zeros(size(X7));
channel3(1+d(3):length(X7))=a(3)*X7(1:length(X7)-d(3));

Tx_data=X7+channel1+channel2+channel3;

%--------------------------------------------------------------------------
%% 加高斯白噪聲 %%  
SNR=30;                                                                         %信噪比            
frame_passchannel = awgn(Tx_data,SNR,'measured');

be=376;                                                                         %實際峰值位置
data_simu=frame_passchannel(4376-be+1:end);

%-----------------------------------RECEPTION-----------------------------%
%--------------------------------------------------------------------------
%% 選取接收數(shù)據(jù) %%
symbols=8;
rx=data_simu(1:symbols*len_frame);

%--------------------------------------------------------------------------
%% 利用幀頭和系統(tǒng)信息進行符號估計 %%
N=len_frame;
G=len_head;
GI=len_head+len_sysmes;                                                         %各信號幀相同數(shù)據(jù)塊長度
T=1:3*N+2*G;
for i=1:length(T)                                                               %FFT窗移動的距離
    data1=rx(i:GI+i-1);                                                         %data1對應一個符號的前GI個數(shù)據(jù)
    data2=rx(N+i:N+GI+i-1);                                                     %data2對應一個符號的最后GI個數(shù)據(jù)
    s(i)=data2*data1';                                                          %求滑動相關值    
    ctb_cor1(i)=abs(s(i));                                                      %相關幅值    
end
[Max_cor start1]=max(ctb_cor1(1:N));

%% 利用幀頭進行符號估計 %%
GI1=len_head;                                                                   %各信號幀相同數(shù)據(jù)塊長度
for i=1:length(T)                                                               %FFT窗移動的距離
    data3=rx(i:GI1+i-1);                                                        %data1對應一個符號的前GI個數(shù)據(jù)
    data4=rx(N+i:N+GI1+i-1);                                                    %data2對應一個符號的最后GI個數(shù)據(jù)
    s1(i)=data4*data3';                                                         %求滑動相關值    
    ctb_cor2(i)=abs(s1(i));                                                     %相關幅值    
end
[Max_cor start2]=max(ctb_cor2(1:N));

disp(['實際峰值位置：',num2str(be)]);
disp(['幀頭和系統(tǒng)信息：',num2str(start1)]);
disp(['幀頭：',num2str(start2)]);

%--------------------------------------------------------------------------
%% 符號同步圖 %%
figure(1);
subplot(211);
plot(T,ctb_cor1);                                                               %含幀頭和系統(tǒng)信息
title('利用幀頭和系統(tǒng)信息估計');
xlabel(['實際峰值位置：',num2str(be)]);
ylabel(['估計值：',num2str(start1)]);
grid on;
subplot(212);
plot(T,ctb_cor2); %只含幀頭 
title('利用幀頭估計');
xlabel(['實際峰值位置：',num2str(be)]);
ylabel(['估計值：',num2str(start2)]);
grid on;

% %--------------------------------------------------------------------------
% %% 符號同步圖 %%
% figure(2);
% S=1000;
% plot(1:S,ctb_cor1(1:S)); %含幀頭和系統(tǒng)信息
% grid on;
% hold on;
% plot(1:S,ctb_cor2(1:S),':'); %只含幀頭 
% title('利用幀頭估計');
% xlabel('符號數(shù)');
% ylabel('相關值');
% legend('利用幀頭和系統(tǒng)信息估計','利用幀頭估計');
% grid on;