基于SC-FDE单载波频域均衡的MPSK通信链路matlab仿真,包括帧同步,定时同步,载波同步,MMSE信道估计等

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下（完整代码运行后无水印）：

 

 

 

仿真操作步骤可参考程序配套的操作视频。

 

2.算法涉及理论知识概要

        完整的SC-FDE单载波频域均衡通信链路的设计和实现，包括UW序列的设计、QPSK调制、帧同步、定时同步、载波同步、SNR估计和MMSE信道估计等环节。本文首先介绍了SC-FDE通信系统的基本原理和频域均衡的概念，然后详细介绍了各个环节的设计和实现步骤，并通过仿真实验验证了系统的可行性和性能。最后，对系统的优化和拓展进行了讨论，为进一步提高系统的性能和应用到更广泛的通信领域中提供了思路。

 

       SC-FDE是一种常见的OFDM调制方式，它可以将数据分成多个子载波进行传输，从而实现高效的数据传输。在SC-FDE中，采用单载波频域均衡技术可以有效地消除多径效应和频域失真，提高系统的传输性能。本文旨在介绍完整的SC-FDE单载波频域均衡通信链路的设计和实现，包括UW序列的设计、QPSK调制、帧同步、定时同步、载波同步、SNR估计和MMSE信道估计等环节，以验证系统的可行性和性能。

 

2.1 单载波频域均衡

       在SC-FDE中，使用单载波频域均衡技术可以有效地消除多径效应和频域失真，提高系统的传输性能。具体来说，单载波频域均衡可以通过在接收端对接收信号进行频域均衡，消除信道对信号的影响，从而提高系统的可靠性和传输速率。在频域均衡中，通常使用MMSE等算法进行信道估计和均衡，以提高均衡的精度和准确性。

 

2.2 UW序列

       UW序列是一种常见的同步序列，它可以用于帧同步、定时同步和载波同步等环节。在SC-FDE通信系统中，需要使用UW序列进行同步，以确保接收端正确地解码接收到的信号。UW序列的长度和参数可以根据具体的应用需求进行选择，通常采用二进制序列或者伪随机序列。

 

       在SC-FDE通信系统中，需要使用UW序列进行同步，以确保接收端正确地解码接收到的信号。UW序列通常采用二进制序列或者伪随机序列，其长度和参数可以根据具体的应用需求进行选择。在本文中，我们采用长度为32的二进制UW序列，

 

2.3 QPSK调制

       在SC-FDE通信系统中，采用QPSK调制可以将数字信号分为四个不同的相位状态，实现高效的数据传输。具体来说，QPSK调制可以表示为：

 

 

 

       在SC-FDE通信系统中，采用QPSK调制可以将数字信号分为四个不同的相位状态，实现高效的数据传输。在本文中，我们采用QPSK调制对数据进行调制，具体来说，我们将每两个比特映射为一个符号，其中00映射为$1+j$，01映射为$1-j$，10映射为$-1+j$，11映射为$-1-j$。

 

2.4 帧同步、定时同步和载波同步

       在SC-FDE通信系统中，需要进行帧同步、定时同步和载波同步等环节，以确保接收端能够正确地解码接收到的信号。帧同步是指接收端能够识别传输帧的开始和结束，定时同步是指接收端能够正确地识别信号的时序，载波同步是指接收端能够正确地识别信号的频率。这些同步环节通常使用UW序列或者导频序列进行实现，以确保接收端能够准确地识别信号的时序和频率。

 

2.5 SNR估计

       在SC-FDE通信系统中，需要对信号的信噪比进行估计，以便在接收端进行适当的信号处理和均衡。信噪比可以通过接收信号的能量和噪声功率之比来进行估计，通常采用均方误差（MSE）法或者最小二乘（LS）法进行估计。

 

       在SC-FDE通信系统中，需要对信号的信噪比进行估计，以便在接收端进行适当的信号处理和均衡。在本文中，我们使用均方误差（MSE）法进行SNR估计。具体来说，我们通过比较接收信号和原始信号的误差，计算信号的信噪比。

 

2.6 MMSE信道估计

       在SC-FDE通信系统中，需要对信道进行估计和均衡，以消除信道对信号的影响。常用的信道估计算法包括最小二乘（LS）法、最小均方误差（MMSE）法和最大似然（ML）法等。在SC-FDE中，使用MMSE算法可以实现更加精确和准确的信道估计和均衡，从而提高系统的传输性能。

 

3.MATLAB核心程序

global modtype;
modtype  = 5;%2:QPSK,3:8PSK,4:16PSK,5:32PSK
 
if modtype  == 2;%2:QPSK,3:8PSK,4:16PSK,5:32PSK
   NAME = 'QPSK';
end
if modtype  == 3;%2:QPSK,3:8PSK,4:16PSK,5:32PSK
   NAME = '8PSK';
end
if modtype  == 4;%2:QPSK,3:8PSK,4:16PSK,5:32PSK
   NAME = '16PSK';
end
if modtype  == 5;%2:QPSK,3:8PSK,4:16PSK,5:32PSK
   NAME = '32PSK';
end
SNR      = 40;
 
 
%UW长度
LEN_UW   = 64;  
%数据长度
LEN_data = 448;  
%FFT长度
LEN_fft  = LEN_data+LEN_UW; 
% 数据帧数
LEN_frame= 32;     
%数据负载
data     = randi([0 1],modtype*LEN_data*LEN_frame,1);  
%QPSK
Dmap_qpsk= func_PSK(data,LEN_data,LEN_frame);
 
figure;
subplot(231);
plot(real(Dmap_qpsk),imag(Dmap_qpsk),'b*');
title([NAME,'星座图']);
 
%UW序列
UW       = func_UW(LEN_UW);
 
%组帧
LEN_ud   = LEN_UW*2+LEN_data; 
frame    = func_frame_gen(UW,Dmap_qpsk,LEN_frame,LEN_ud);
 
subplot(232);
plot(real(Rdata_dw),imag(Rdata_dw),'b*');
title([NAME,'过信道星座图']);
 
%模拟频偏相偏
LEN_ALL             = LEN_ud*LEN_frame;
%频偏
Fre_offset          = 0.9;    
%相偏
Phase_offset        = pi/6;     
Rdata_dw2           = func_add_fre_phase_offset(Rdata_dw,LEN_ALL,Fre_offset,Phase_offset);
 
...............................................................
 
% 定时同步
subplot(312);
Time_idx=1:1:Time_N;
plot(Time_idx,M(Time_idx));
grid on;
title([NAME,'定时同步后相关峰']);
xlabel('定点d');
 
 
 
%信道频偏估计与补偿
[Time_synC,PC,RC,MC] = func_time_syn(Rdata_dw3,LEN_UW,Time_N,Time_N2);
subplot(313);
Time_idx=1:1:Time_N;
plot(Time_idx,MC(Time_idx));
grid on;
title([NAME,'频偏补偿后相关峰']);
xlabel('定点d');