关于您在 OFDM 系统中如何完成符号同步的一般问题：

1. 最流行和最常用的技术之一是传输一个或几个在接收器中已知的导频符号。导频符号是一个完整的 OFDM 符号，其中每个子载波的值是预定义的，并且在发送器和接收器中是已知的。它以一定的速率重复，这取决于通道变化的速度。接收信号与导频符号相关以检测OFDM符号开始。它也可以用于信道估计。Schmidl 和 Cox 在 [1] 中引入了一种基于导频符号的技术，其中导频符号具有特殊的对称性，因此接收器不需要知道导频符号。

2. 正如 Jason R 在他的评论中指出的那样，虽然这不是其最初的目的，但循环前缀也可以用于符号同步，因为它是接收信号的某些部分的已知重复，可以通过自相关检测到。它特别适合快速变化的频道，因为延迟时间可以在每个符号的基础上更新。此外，它不会增加任何额外的开销。然而，它对噪声 [2] 更敏感，并且可能对 ISI 也更敏感。
   编辑：这种方法可以检测到的最大延迟是一个 OFDM 符号的长度。因此它只适用于精细同步。

3. 还有一些更“异国情调”的技术。例如，在其中之一中，计算接收信号的时移版本的 N-DFT（N = 子载波数）。如果将 DFT 应用到错误的时间窗口，生成的星座图将一团糟。如果你得到正确的时间窗口，星座图会显示不同的星座点。这可以通过计算 DFT 输出的标准偏差来检测。这种方法意味着高计算成本。

关于你的具体问题

如何找到导频？它与子载波上的常规数据有何不同？它如何用于确定符号的开始和结束？

一旦您同步接收到的信号，导频音就会位于 DFT 的预定义箱中。在设计系统时，导频音在频谱中的位置是固定的。还有更复杂的方案，其中导频音的位置以预定义的模式变化，以获得频域和时域中信道的良好近似。导频音不能用于同步，因为在您甚至可以在频域中提取导频音之前，必须首先同步接收到的信号。假设使用了错误的时间窗口：将丢失子载波的正交性，并且 DFT 的结果是两个连续 OFDM 符号的某种混合。这是一种非线性效应，不能从这种混合中提取导频符号。导频音用于信道估计，有时用于相位噪声缓解。
编辑：正如 Jim Clay 在他的评论中指出的那样，如果延迟的粗略值已知并且剩余延迟不超过循环前缀的长度，则可以通过导频音进行精细同步。

如果我正确理解了上面的答案，可以使用循环前缀来查找符号开始/结束，因为它会自动关联一些延迟。但是，存在循环前缀是为了“吸收”ISI。因此，如果前缀已与 ISI 混合，那么这种自相关如何才能成功？

与所有同步技术一样，这种方法会受到噪声和信道分散的影响，因此只能在一定程度上发挥上述影响。量化它到底在多大程度上仍在工作需要一些彻底的研究，而有些人肯定已经做过。

[1] 施密德，TM；哥伦比亚特区考克斯；，“OFDM 的稳健频率和定时同步”，Communications，IEEE Transactions on，第 45 卷，第 12 期，第 1613-1621 页，1997 年 12 月

[2] 范德贝克，JJ；桑德尔，M。鲍尔杰森，PO；，“OFDM 系统中时间和频率偏移的 ML 估计”，信号处理，IEEE Transactions on，第 45 卷，第 7 期，第 1800-1805 页，1997 年 7 月

How is a pilot tone found?

导频音在子载波方面的位置由信号协议定义。例如，在 802.11a 的情况下，导频子载波是 -21、-7、7 和 21。

What makes it different than the regular data on a sub-carrier?

不同之处在于接收器确切地知道导频音包含什么。除了由载波偏移、符号（时序）偏移、信道效应（例如多径）等带来的噪声和失真之外，没有任何不确定性。

How can it be used to determine symbol starts and ends?

圆形位移（有时称为“桶形”位移）在 FFT 中产生相位偏移。循环前缀添加到符号的末尾，以使时间移位成为循环移位。因此，当执行逆 FFT 时，任何时间偏移都会在所有通道中产生相位偏移。因为我们确切地知道导频音应该是什么，所以可以检测和校正相位偏移（对应于原始符号中的时间偏移）。

If I understand the answers above correctly, a cyclic prefix can be used to find the
symbol start/end because it will auto-correlate with some delay.

同样，这不是自相关，而是逆 FFT 将时移转换为相移，我们可以使用导频通道进行检测。

However, the cyclic-prefix exists in order to "absorb" ISI. So if the prefix has been
munged with ISI, then how can this auto-correlation be successful?

没有多路径，就没有 OFDM 信号的 ISI。他们唯一需要担心的 ISI 是当有延迟的多径信号干扰主信号时。他们故意使循环前缀比任何“正常”多路径延迟更长，因此几乎总是存在完整的 FFT 价值的未损坏数据。

同步是实际通信系统中的一项重要任务，但它与OFDM的理论没有直接关系。

帧同步

实际的通信系统（例如 IEEE 802.11 或 802.3）交换所谓的帧，这些帧由多个字段组成，这些字段依次完成不同的特定任务。通常，帧的第一个字段是所谓的前导码，其目的仅仅是

• 检测到达的帧，
• 使接收器与发射器同步，
• 在接收器上执行自动增益校正 (AGC)（在无线通信系统中需要）。

前导码通常由 Barker 序列组成，它是具有最小非峰值自相关的二进制代码。该代码甚至不一定必须进行 OFDM 调制，但它可以在可用频带内的单个载波上进行 BPSK 调制。接收器对输入的样本流应用匹配滤波器。如果匹配滤波器的输出超过特定阈值，则很可能它已检测到传入的前导码。由于巴克码的非峰值自相关系数最小，匹配滤波器输出的峰值提供了将帧的后续字段与接收器的 FFT 对齐所需的信息。

训练序列

在前导码之后，帧的下一个字段通常是某种 OFDM训练序列。训练序列的主要目的是估计各个子载波的信道系数，而不是同步。一些协议还区分长训练序列和短训练序列，而长训练序列可以直接在前导码之后找到，而短训练序列则分布在帧的其余部分。一般接收方提前知道

• 训练序列在帧中的位置和
• 训练序列中包含的导频符号的值。

由于环境中节点的移动性和障碍物，信道系数可能随时间变化，因此必须在所谓的相干时间内重新估计信道系数，这通过有效载荷 OFDM 之间的短训练序列（即导频符号）来完成符号。相干时间可以近似为最大多普勒扩展的倒数。此外，在某些协议中，训练序列仅在少数等间隔的子载波上传输，而介于两者之间的所有其他子载波继续有效载荷传输。这是有效的，因为相邻子载波的信道系数彼此相关。衰落信道的相干带宽可以估计为信道延迟扩展的倒数。

还要注意，在实际系统中，导频符号还可以用于其他目的，例如估计各个子载波的 SNR 或执行载波频率偏移的估计（见下文）。

循环前缀

在连续 OFDM 符号之间插入循环前缀的主要目的是减轻 ISI（符号间干扰）和 ICI（载波间干扰），而不是同步或确定符号开始或结束。

缓解 ISI

由于多径传播，传输波形的多个副本在不同的时刻到达接收器。因此，如果连续 OFDM 符号之间没有保护空间，则发送的 OFDM 符号可能会在接收器处与其后续 OFDM 符号重叠，从而导致 ISI。在时域中的连续 OFDM 符号之间插入保护空间可以减轻这种影响。如果保护空间大于最大信道延迟扩展，则所有多路径副本都在保护空间内到达，保持后续 OFDM 符号不受影响。请注意，保护空间也可能包含零以减轻 ISI 的影响。事实上，在任何数字通信技术的保护空间中都不需要循环前缀来减轻 ISI 的影响。

缓解 ICI

在 OFDM 中，保护空间用循环前缀填充以保持子载波之间的正交性，条件是多个延迟副本由于多路径传播而到达接收器。如果保护空间实际上在发送器处用零填充，则到达接收器的多个副本将彼此非正交（即，以某种方式相关），从而导致 ICI。

载波频率偏移 (CFO) 和相位噪声

在实际系统中，发射器和接收器的载波频率振荡器通常具有轻微的频率偏移，这会导致相位随时间漂移。此外，实际振荡器的功率谱密度不是理想的 delta 函数，会产生相位噪声。相位噪声导致 CFO 不断变化，从而导致相位漂移的速度和方向发生变化。有多种技术可以使接收器与接收信号重新同步，即跟踪输入信号的相位。这些技术可以另外利用信号中导频符号的存在，和/或应用盲估计和相关技术。

我还为软件定义无线电维护了一个开源OFDM 框架，其中涵盖了上述 Matlab 代码中描述的技术。

粗略地总结一下 Deve 和 Jim Clay 的出色回应：

符号同步包括两个不同的任务——粗略的符号同步，其中符号边界是近似的，以及精细的符号同步，其中粗略的同步被稍微调整。精细同步通常计算量较小，因此可以更频繁地进行以适应信道的变化。

导频符号是发射机和接收机已知的特殊预定义符号，可用于通过在时域中搜索符号来进行粗略同步（“自相关”）

子载波的相位应该以可预测的方式从一个窗口变化到下一个窗口。例如，在 BPSK 中，相位应该是 0 或 pi 弧度，距离其从一个窗口到下一个窗口的预期值。通过尝试不同的窗口位置，并测试多个子载波（以获得更好的抗噪性），可以实现粗略的符号同步。这是一种“异国情调”的方法。

循环前缀是作为开头前缀符号的延续，可用于通过自相关进行精细相关。

导频音是提前选择的特定子载波。它们带有特定的重复模式。它们用于信道估计，另外还可用于精细同步。