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基于训练序列的OFDM同步算法研究及其FPGA实现
随着无线通信技术的不断发展，OFDM技术被广泛应用于移动通信、数字电视、无线局域网等领域。OFDM技术具有传输可靠、抗多径干扰、资源利用率高等优点。OFDM收发机的同步问题一直是一个热点的研究领域，为了解决O‎F‎DM同步问题，一系列算法被提出。本文将主要研究基于训练序列的OFDM同步算法及其FPGA实现。
一、OFDM同步算法概述
OFDM同步算法主要是为了保证接收端与发射端的时钟保持同步，以确保正常通信。OFDM同步算法可以分为时间同步和频率同步两个部分，其中时间同步即确定当中各个子载波的同步，频率同步即确定当中各个子载波的频偏。
1.基于训练序列的OFDM同步算法
基于训练序列的OFDM同步算法是基于数据传输过程中的训练序列，通过对该训练序列进行处理得到时钟同步信息。其中，训练序列主要用于粗同步，通过对训练序列进行相关分析，计算出时钟偏差，进行时钟同步。通过比较接收到的训练序列与已知的训练序列进行匹配，找出时间偏差。因此，基于训练序列的OFDM同步算法准确率和鲁棒性都比较高，被广泛应用。
2.常用算法
常用的基于训练序列的OFDM同步算法包括Schmidl和Cox算法、Metha和Paulraj算法等。这里不做过多介绍，重点讨论Schmidl和Cox算法。
Schmidl和Cox算法是一种常用的基于训练序列的OFDM同步算法。该算法的基本思想是在发送端构造一个特定的训练序列，接收端根据接收到的训练序列计算时间偏移量。它的基本思路是，将长度为N的OFDM符号分成两个长度各为N/2的部分，并将这些部分极性翻转。然后在训练序列的尾部添加一个输入为全0的向量，用于保持FFT变换后的同步性。具体步骤如下：
（1）构造训练序列；
（2）在接收端接收训练序列，并根据信号的相关性计算偏移量；
（3）根据计算出的偏移量将接收到的符号调整至正确的位移。
二、基于FPGA的OFDM同步算法实现
FPGA芯片是一种特殊的数字集成电路，其功能和元件的物理结构是可通过编程参数设定的。因此，用FPGA实现已有的算法有很大的优势，可以实现更高的性能和灵活性。
对于OFDM同步算法，FPGA的主要任务是计算计算处理，完成时钟偏差的估计和FFT变换的后处理等。在这里，我们采用VHDL语言对Schmidl和Cox算法进行FPGA实现。具体步骤如下：
（1）根据算法原理，设计计算模块，在FPGA中实现一些数学运算和FFT变换；
（2）编写控制模块，将算法的输入和输出进行控制和调整，确保输出正确的结果；
（3）进行仿真和实验，对算法进行测试，确保算法的准确性和鲁棒性。
三、结论
基于训练序列的OFDM同步算法是一种准确率和鲁棒性都很高的同步算法。针对OFDM同步的需求，我们采用FPGA实现了Schmidl和Cox算法，通过仿真和实验验证了算法对OFDM同步的有效性。在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的OFDM同步算法进行应用。