CN105187339B - 一种双选信道的补偿方法、系统及相关装置 - Google Patents

一种双选信道的补偿方法、系统及相关装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了双选信道的补偿方法、系统及相关装置，应用于通信技术领域。本发明实施例中，接收端会基于发送导频序列和接收导频序列的最小均方误差，得到在信道补偿和信号调制过程中的所用的最优的参数，即调制阶数和信道补偿参数比如信道补偿矩阵，这样本发明实施例用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。

Description

一种双选信道的补偿方法、系统及相关装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及双选信道的补偿方法、系统及相关装置。
背景技术
时间和频率选择性衰落信道，即时频双选信道(以下简称“双选信道”)是近来研究的热点，例如水声通信、低轨卫星通信、数字视频广播(Digital video broadcasting，DVB)、微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)等，这些通信应用领域传输时的信道均为双选信道，而双选衰落信道对通信质量的影响是巨大的，如何对双选信道进行补偿已经成为迫切需要解决的问题。
为了进行双选信道的补偿，现有技术中一种方法是将部分快速傅里叶变换(FastFourier Transform，FFT)解调应用到了正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)系统中，但是由于OFDM系统在快速时变的双选信道下，会受到由于多普勒影响引起的载波间的干扰的影响。为此现有的另一种方法中，提出了将部分FFT解调应用到混合载波系统中，性能有了较大的提高，但是复杂度很高，在实际应用中会受到限制。而另外一种方法中利用了双选信道的性质，将带状最小均方差(Minimum Mean SquareError，MMSE)均衡方法应用到OFDM系统中，降低了计算的复杂度，但是在误码率性能上又不是很理想。
发明内容
本发明实施例提供双选信道的补偿方法、系统及相关装置，采用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。
本发明实施例第一方面提供一种通信设备，包括：
信号接收单元，用于接收发送端传输的多个时域信号，所述多个时域信号是所述发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
分数信号获得单元，用于对所述信号接收单元接收的所述多个时域信号中的每一时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号；
提取计算单元，用于提取所述分数信号获得单元获取的所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差；
选择确定单元，用于在所述提取计算单元根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数；
阶数发送单元，用于将所述选择确定单元得到的第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数传输有用信号；
信道补偿单元，用于利用所述选择确定单元确定的信道补偿参数进行信道补偿。
本发明实施例第一方面的第一种可能实现方式中，通信设备还包括：
前缀处理单元，用于在所述分数信号获得单元得到分数域信号之前，分别将所述信号接收单元接收的多个时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀；
则所述分数信号获得单元，具体用于对所述前缀处理单元得到的去掉前缀的多个时域信号中的每一去掉前缀的时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号。
结合本发明实施例第一方面或第一方面的第一种可能实现方式，在本发明实施例第一方面的第二种可能实现方式中，所述分数信号获得单元，具体包括：
部分快速傅里叶变换单元，用于将所述信号接收单元接收的时域信号，或所述前缀处理单元得到的去掉前缀的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；
补偿单元，用于分别使用不同的信道补偿矩阵对所述频域变换单元得到的各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；
分数域变换单元，用于对所述补偿单元补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号。
结合本发明实施例第一方面的第二种可能实现方式，在本发明实施例第一方面的第三种可能实现方式中，所述信道补偿参数包括各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵，则所述选择确定单元，具体包括：
选择单元，用于在所述提取计算单元根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数；
分块数确定单元，用于确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号时，进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q；
补偿矩阵计算单元，用于计算所述各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位 矩阵；hk是是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；
上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
本发明实施例第二方面提供一种通信设备，包括：
时域信号获取单元，用于基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
发送单元，用于传输所述多个时域信号给接收端，以使得所述接收端根据所述多个时域信号选择所述多个调制阶数α中的第一调制阶数；
传输单元，用于接收所述接收端返回的所述第一调制阶数，根据所述第一调制阶数传输有用信号。
本发明实施例第二方面的第一种可能实现方式中，所述时域信号获取单元具体用于基于多个不同的调制阶数α，对多个分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。
结合本发明实施例第二方面或第二方面的第一种可能实现方式，在本发明实施例第二方面的第二种可能实现方式中，所述发送单元，具体包括：
前缀添加单元，用于在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；
信号发送单元，用于传输所述前缀添加单元添加前缀后的时域信号给接收端。
本发明实施例第三方面提供一种双选信道的补偿系统，包括第一通信设备和第二通信设备，其中：
所述第一通信设备是如本发明实施例第一方面，或第一方面的第一种到第三种可能实现方式中任一种可能实现方式所述的通信设备，所述第二通信设备是如本发明实施例第二方面，或第二方面的第一种或第二种可能实现方式所述的通信设备。
本发明实施例第四方面提供一种双选信道的补偿方法，包括：
接收发送端传输的多个时域信号，所述多个时域信号是所述发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
对所述多个时域信号中的每一时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号；
提取所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差；
在根据所述多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数；
将所述第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数发送有用信号；利用所述确定的信道补偿参数进行信道补偿。
本发明实施例第四方面的第一种可能实现方式中，所述接收发送端传输的时域信号之后，还包括：
将所述时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀；
则对去掉前缀的多个时域信号中的每一去掉前缀的时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号。
结合本发明实施例第四方面或第四方面的第一种可能实现方式，在本发明实施例第四方面的第二种可能实现方式中，所述对所述时域信号或去掉前缀的时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到分数域信号，具体包括：
将所述时域信号或去掉前缀的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；
分别使用不同的信道补偿矩阵对所述各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；
对所述补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号。
结合本发明实施例第四方面的第二种可能实现方式，在本发明实施例第四方面的第三种可能实现方式中，所述信道补偿参数包括各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵，则所述确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数，具体包括：
确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号时，进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q；
计算所述各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位 矩阵；hk是是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；
上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
本发明实施例第五方面提供一种双选信号的补偿方法，包括：
基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
传输所述多个时域信号给接收端，以使得所述接收端根据所述多个时域信号选择所述多个调制阶数α中的第一调制阶数；
接收所述接收端返回的所述第一调制阶数，根据所述第一调制阶数传输有用信号。
在本发明实施例第五方面的第一种可能实现方式中，所述基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号，具体包括：
基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送的分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。
结合本发明实施例第五方面或第五方面的第一种可能实现方式，在本发明实施例第五方面的第二种可能实现方式中，所述传输所述多个时域信号给接收端，具体包括：
在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；
传输所述添加前缀后的时域信号给所述接收端。
接收端会基于发送导频序列与接收导频序列的最小均方误差，得到在信道补偿和信号调制过程中的所用的最优的参数，即调制阶数和信道补偿参数比如信道补偿矩阵，这样本发明实施例用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明设备实施例一提供的一种通信设备的结构示意图；
图2是本发明设备实施例一提供的另一种通信设备的结构示意图；
图3是本发明设备实施例二提供的一种通信设备的结构示意图；
图4是本发明设备实施例三提供的一种通信设备的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种双选信道的补偿方法的流程图；
图6是本发明实施例提供双选信道的补偿方法中进行频域变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的解调处理得到分数域信号的方法流程图；
图7是本发明实施例提供的另一种双选信道的补偿方法的流程图；
图8是本发明应用实施例中接收端和发送端在实现双选信道补偿方法的结构示意图；
图9是本发明应用实施例中发送端在时域信号中添加前缀的结构示意图；
图10是本发明应用实施例中，在多个系统下采用双选信道的补偿方法后，信号误码率与信噪比的对应关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明设备实施例一
提供一种通信设备，该通信设备是双选信号的补偿装置，结构示意图如图1所示，包括：
信号接收单元10，用于接收发送端传输的多个时域信号，其中，发送端传输的多个时域信号是发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，该多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号。
具体地，发送端在多个有用信号的特定位置分别插入预置的发送导频序列，然后对插入发送导频序列后的待发送信号进行调制发送。这里在多个有用信号中可以插入不同的发送导频序列，为了计算方便，在实际应用过程中，在多个有用信号中可以插入相同的发送导频序列。
分数信号获得单元11，用于对所述信号接收单元12接收的多个时域信号中的每一时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号。
这里对时域信号进行部分FFT变换后可以得到频域信号；而信道补偿处理是按照带状MMSE均衡方法对频域信号进行处理，具体是用信道补偿矩阵与频域信号相乘；α-1阶的加权分数傅里叶变换处理在本实施例中，是指对信号补偿处理后的信号进行α-1阶的WFRFT变换得到分数域信号。
提取计算单元12，用于提取所述分数信号获得单元11获取的多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差。
提取计算单元12提取接收导频序列与发送端插入发送导频序列的过程相反，则提取计算单元12会在分数域信号的特定位置提取得到接收导频序列。而发送导频序列已经预置在本实施例的通信设备中的，当提取计算单元12提取了接收导频序列后，就可以直接根据提取的接收导频序列和预置的发送导频序列进行均方误差的计算。且提取计算单元12针对每一时间信号对应的分数域信号，都会计算得到一个对应的均方误差。
选择确定单元13，用于在上述提取计算单元12根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数比如信道补偿矩阵等参数；阶数发送单元14，用于将所述选择确定单元13得到的第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数发送有用信号；
信道补偿单元15，用于利用所述选择确定单元13确定的信道补偿参数进行信道补偿。
可见，在本实施例的通信设备中，会基于发送导频序列与接收导频序列的最小均方误差，得到在信道补偿和信号调制过程中的所用的最优的参数，即调制阶数和信道补偿参数比如信道补偿矩阵，这样用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。
参考图2所示，在一个具体的实施例中，通信设备除了可以包括如图1所示的结构外，还可以包括前缀处理单元16，且其中的分数信号获得单元11具体可以通过部分快速傅里叶变换单元110、补偿单元111和分数域变换单元112来实现，且选择确定单元13可以通过选择单元130、分块数确定单元131和补偿矩阵计算单元132来实现，其中：
前缀处理单元16，用于在所述分数信号获得单元11得到分数域信号之前，分别将所述信号接收单元10接收的多个时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀。
部分快速傅里叶变换单元110，用于将所述信号接收单元10接收的时域信号，或前缀处理单元16得到去掉前缀的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；
补偿单元111，用于分别使用不同的信道补偿矩阵对所述频域变换单元110得到的各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；
分数域变换单元112，用于对所述补偿单元111补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号。
选择单元130，用于在所述提取计算单元12根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数。
分块数确定单元131，用于确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号的过程中，由上述分数信号获得单元11中包括的频域变换单元110进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q。
补偿矩阵计算单元132，用于计算上述分数信号获得单元11中包括的信道补偿单元111进行信道补偿时，各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位 矩阵；hk是是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；
上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
这样，在本实施例中，当信号接收单元10接收到时域信号后，可以先由前缀处理单元16将时域信号的前缀去掉；然后由分数信号获取单元11中包括的三个单元实现了将去掉前缀的时域信号转换为分数域信号；然后提取计算单元12会提取分数信号获得单元11中的分数域变换单元112得到的分数域信号的接收导频序列，并进行相应地计算；然后再由选择确定单元13中的三个单元来得到优化的参数，即第一调制阶数、分块数和信道补偿矩阵；最后由阶数发送单元14将选择确定单元13中选择单元130选择的第一调制阶数发送给发送端，分块数确定单元131将确定的分块数传送给频域变换单元110进行频域变换，补偿矩阵计算单元132将计算的信道补偿矩阵传送给信道补偿单元15进行信道补偿。
本发明设备实施例二
提供一种通信设备，该通信设备是双选信号的补偿装置，结构示意图如图3所示，包括：分别连接到总线上的存储器20、处理器21和发射机22和接收机23，其中：
存储器20可以储存处理器21处理数据的必要文件等信息，发射机22和接收机23是通信设备与其它设备通信的端口。
本实施例中，接收机23，用于接收发送端传输的多个时域信号，其中，所述多个时域信号是所述发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号。具体地，发送端会在多个有用信号的特定位置分别插入预置的发送导频序列，然后对插入发送导频序列后的待发送信号进行调制发送。这里在多个有用信号中可以插入不同的发送导频序列，为了计算方便，在实际应用过程中，在多个有用信号中可以插入相同的发送导频序列。
处理器21，用于对所述多个时域信号中每一时域信号，依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号；提取所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差；在所述处理器21根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数比如信道补偿矩阵等参数；将所述第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数传输有用信号；且利用所述确定的信道补偿参数进行信道补偿。这样通信设备可以得到在信道补偿和信号调制过程中的所用的最优的参数，即调制阶数和信道补偿参数比如信道补偿矩阵，用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。
其中，处理器21对时域信号进行部分FFT变换后可以得到频域信号；而信道补偿处理是按照带状MMSE均衡方法对频域信号进行处理，具体是用信道补偿矩阵与频域信号相乘；α-1阶的加权分数傅里叶变换处理在本实施例中，是指对信号补偿处理后的信号进行α-1阶的WFRFT变换得到分数域信号。
处理器21在提取接收导频序列与发送端插入发送导频序列的过程相反，具体地，处理器21会在分数域信号的特定位置提取得到接收导频序列。而发送导频序列已经预置在本实施例的通信设备中的，当提取了接收导频序列后，就可以直接根据提取的接收导频序列和预置的发送导频序列进行均方误差的计算。
在一个具体的实施例中，处理器21，还用于在接收机接收到多个时域信号后，可以先分别将所述多个时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀；然后处理器21会对去掉前缀后的时域信号进行一系列处理后得到频域信号，具体地：
处理器21，具体用于将接收的时域信号，或去掉前缀后的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；分别使用不同的信道补偿矩阵对所述各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；对所述补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号。
然后处理器21在提取了分数域信号的接收导频序列，并进行相应地计算后，在确定出优化的参数，主要是在所述处理器21根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数；确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号的过程中，进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q；并计算各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位 矩阵；hk是是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；
上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
本发明设备实施例三
提供一种通信设备，该通信设备是双选信号的补偿装置，结构示意图如图4所示，包括：
时域信号获取单元30，用于基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是是添加了发送导频序列的多个有用信号。该时域信号获取单元30具体用于基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送的分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。这里在多个有用信号中可以插入不同的发送导频序列，为了计算方便，在实际应用过程中，在多个有用信号中可以插入相同的发送导频序列。
发送单元31，用于传输所述时域信号获取单元30获取的多个时域信号给接收端，以使得所述接收端根据所述多个时域信号选择所述多个调制阶数α中的第一调制阶数。
在具体的实施例中，为了防止信号干扰，该发送单元31可以通过前缀添加单元和信号发送单元来实现，具体地，前缀添加单元，用于在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；信号发送单元，用于传输所述前缀添加单元添加前缀后的时域信号给接收端。
传输单元32，用于接收所述接收端根据所述发送单元31发送的多个时域信号返回的所述第一调制阶数，根据所述第一调制阶数传输有用信号，这样接收端可以按照上述设备实施例一中得到优化的第一调制阶数反馈给本实施例中的通信设备，提升了传输单元32在传输有用信号时的性能。
本发明设备实施例四
提供一种通信设备，该通信设备是双选信号的补偿装置，结构示意图与上述如图3类似，包括：分别连接到总线上的存储器、处理器和发射机和接收机，其中：
存储器可以储存处理器处理数据的必要文件等信息，发射机和接收机是通信设备与其它设备通信的端口。
本实施例中的处理器，用于基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是是添加了发送导频序列的多个有用信号；并控制发射机传输所述多个时域信号给接收端，以使得所述接收端根据所述多个时域信号选择所述多个调制阶数α中的第一调制阶数；当接收机接收到所述接收端根据所述多个时域信号返回的所述第一调制阶数，并根据所述第一调制阶数传输有用信号，这样接收端可以按照上述设备实施例一中得到优化的第一调制阶数反馈给本实施例中的通信设备，提升了在传输信号时的性能。
其中，处理器在得到多个时域信号时，具体用于基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送的分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。且为了防止信号干扰，处理器还可以在得到多个时域信号后，对多个时域信号先进行预处理，具体地，在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；然后传输所述添加前缀后的时域信号给接收端。
本发明实施例还提供一种双选信道的补偿系统，包括第一通信设备和第二通信设备，其中：
所述第一通信设备的结构如上述设备实施例一或二中所述的通信设备的结构，所述第二通信设备的结构如上述设备实施例三或四中所述的通信设备的结构，在此不进行赘述。
本发明实施例还提供一种双选信道的补偿方法，主要应用于混合载波系统、OFDM系统或是单载波系统等系统中，采用双选信道进行通信时，对双选信道的补偿，本实施例主要是由通信接收端即上述设备实施例一或二中的通信设备所执行的方法，流程图如图5所示，包括：
步骤101，接收端接收发送端传输的多个时域信号，多个时域信号是发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号。
可以理解，发送端在双选信道中传输信号时，会在多个有用信号的特定位置分别插入预置的发送导频序列，然后对插入发送导频序列后得到的待发送信号进行调制发送。这里在多个有用信号中可以插入不同的发送导频序列，为了计算方便，在实际应用过程中，在多个有用信号中可以插入相同的发送导频序列。具体地，本实施例中，发送端会通过加权分数傅里叶变换(Weighted-type fractional Fourier transform，WFRFT)对待发送信号进行调制处理，假设待发送信号为α阶的分数域信号，经过-α阶的WFRFT变换后得到时域信号。
步骤102，对上述步骤101中接收的时域信号中的每一时域信号，接收端依次进行部分快速傅里叶变换处理，信道补偿处理，及α-1阶的加权分数傅里叶变换处理得到对应的分数域信号。
其中，这里对时域信号进行部分FFT变换后可以得到频域信号；而信道补偿处理是按照带状MMSE均衡方法对频域信号进行处理，具体是用信道补偿矩阵与频域信号相乘；α-1阶的加权分数傅里叶变换处理在本实施例中，是指对信号补偿处理后的信号进行α-1阶的WFRFT变换得到分数域信号。
且需要说明的是，在一个具体实施例中，接收端在接收到多个时域信号后，需要先对多个时域信号进行至少一次预处理，预处理的具有处理方法是由发送端在发送时域信号之前的预处理来决定，比如预处理是在原始时域信号中加前缀，则接收端需要将接收的时域信号的前缀去掉的处理等。其中，时域信号的前缀可以是发送端将原始时域信号中包括的一段信号L，复制并放置到该原始时域信号前的循环前缀。
步骤103，接收端提取多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差。具体地，接收端提取接收导频序列与发送端插入发送导频序列的过程相反，接收端会在分数域信号的特定位置提取得到接收导频序列。而发送导频序列已经预置在接收端，当提取了接收导频序列后，就可以直接根据提取的接收导频序列和预置的发送导频序列进行均方误差的计算。
步骤104，在接收端根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定第一调制阶数下相应的信道补偿参数。
可以理解，在本实施例中，为了确定较优的调制阶数和信道补偿参数，发送端在发送信号时，会基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送信号进行调制处理即加权分数傅里叶变换，然后再分别通过双选信道进行传输，然后由接收端通过信道估计的方法选取较优的调制阶数和信道补偿参数。
步骤105，接收端将第一调制阶数发送给发送端，以使得发送端根据第一调制阶数发送信号；且接收端利用上述步骤104中确定的信道补偿参数进行信道补偿。
当接收端针对多个时域信号分别执行上述步骤102和103后，会得到多个均方误差；然后接收端会选择最小均方误差，并将计算该最小均方误差所使用的接收导频序列所对应的分数域信号的第一调制阶数作为最优的调制阶数，反馈给发送端；且由于不同调制阶数会对应的信号补偿参数不同，接收端会根据选择的第一调制阶数得到相应的信道补偿参数，比如信号补偿矩阵等参数，并在以后的信道补偿过程中使用该信道补偿参数。
可见，在本实施例中，接收端会基于发送导频序列与接收导频序列的最小均方误差，得到在信道补偿和信号调制过程中的所用的最优的参数，即调制阶数和信道补偿参数比如信道补偿矩阵等，这样本发明实施例用一种优化的方法将带状均衡的信道补偿方法和部分FFT变换应用在通信系统中，提升了系统的性能。
参考图6所示，在一个具体的实施例中，为了降低接收端接收的信号中有用信号上受到的干扰，更利于提供系统性能，接收端在执行上述的步骤102时，具体可以包括如下步骤来实现：
A：在进行频域变换处理时，可以先将步骤101中接收的时域信号，或经过至少一次处理后比如去掉前缀后的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号，其中，Q大于或等于2；
然后分别对各个分块信号补零，使得各个分块信号的长度为M；
分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，这样在对每一个分块信号进行傅里叶变换后，有用信号的干扰，会部分分配给其它无用信号比如补零部分。
B：在信道补偿处理时，分别使用不同的信道补偿矩阵对各分块的频域信号进行信道补偿，将进行补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号。
C：在进行α-1阶的加权分数傅里叶变换处理时，主要是对补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号。
在本实施例的情况下，接收端在执行上述步骤104中确定的信道补偿参数可以包括各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵，具体地，接收端可以先确定在进行部分FFT变换时所用的分块数Q时，直接确定在得到上述第一调制阶数对应的分数域信号时，进行频域变换处理时所用的分块数Q。
其中，在本实施例中，在针对接收端接收的多个时域信号(发送端基于不同调制阶数α，对多个待发送信号进行调制处理后发送的)进行频域变换处理时，可以采用不同的分块数Q，即基于不同调制阶数α得到的时域信号对应不同的分块数Q，且调制阶数α与分块数Q之间的对应关系可以是预置在接收端的，则只要接收端知道了调制阶数，则能确定对应的分数块。
接收端在确定各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵时，直接计算各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位 矩阵；hk是是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；
上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
本发明实施例提供一种双选信道的补偿方法，主要应用于混合载波系统中，采用双选信道进行通信时，对双选信道的补偿，本实施例主要是由通信发送端即上述设备实施例三或四中的通信设备所执行的方法，流程图如图7所示，包括：
步骤201，发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号，这里多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号。
具体地，发送端可以基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送的分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。
步骤202，发送端传输多个时域信号给接收端，以使得接收端根据多个时域信号选择多个调制阶数α中的第一调制阶数，具体地，接收端可以按照上述实施例中步骤101到105中的方法得到第一调制阶数，并返回给发送端，在此不进行赘述。
其中，在一个具体的实施例中，发送端在传输时域信号时，为了抑制符号间的干扰，发送端可以先在时域信号中添加前缀，该前缀是指将时域信号中包括的一段信号，复制并放置到时域信号前的循环前缀；然后传输添加前缀后的时域信号。
步骤203，当发送端接收到接收端返回的第一调制阶数，该第一调制阶数就是接收端确定的最佳的调制阶数，则在之后的有用信号传输中，发送端会根据该第一调制阶数传输有用信号。
以下以一个具体的实施例来说明本发明实施例的信道补偿方法，在本实施例中发送端和接收端的结构示意图如图8所示，包括：
一、在接收端包括WFRFT模块和并/串转换模块。
(a)接收端的WFRFT模块基于多个而不同的调制阶数α，分别对长度为M的多个待发送信号，比如二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BSPK)信号或正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)信号进行-α阶的WFRFT变换得到多个时域信号。其中，多个待发送信号是添加了发送导频序列的有用信号，假设待发送信号是在α阶的分数域信号X＝(x1,x2,...,xM)T，经过-α阶的WFRFT变换后，得到时域信号D＝(d1,d2,...,dM)T，具体可以表示为：
D＝W-αX (1)
本实施例中，接收端对多个待发送信号进行WFRFT变换后，可以得到多个时域信号，即D1＝W-α1X1，D2＝W-α2X2，D3＝W-α3X3……。
在具体的应用实施例中，WFRFT模块可以采用离散四项加权分数傅里叶变换，具体地：
对于长度为M的离散信号序列X，X的α阶离散四项加权分数傅里叶变换是为Fs α[X]＝WαX，其中示四项加权分数傅里叶变换，Wα是加权矩阵，在不会引起歧义的情况下，在本发明实施例中，把Wα简记为W。则W＝A0(α)I+A1(α)F+A2(α)ΓI+A3(α)ΓF，这里A0(α)～A3(α)是加权系数定义如下：
I是M×M单位矩阵，F是M×M离散傅里叶变换矩阵，exp(.)表示e指数算子。Γ是置换矩阵，它每一行每一列只有一个元素非零，F和Γ具体可以表如下：
其中另外加权分数傅里叶逆变换可以表示为Fs -α[X]＝W-αX，其中W-α表示Wα的逆矩阵，同样在不会引起歧义的情况下，在本发明实施例中，把W-α简记为W-1，可以证明W是一个酉矩阵，则根据酉矩阵的性质，W-1＝WH。并且可以证明矩阵Wα满足变换阶数的可加性，即Wα+β＝WαWβ。需要指出的是，本发明提及的混合载波系统是通过WFRFT变换实现的。
(b)对于每个时域信号，并/串转换模块都进行并/串转换后，为了抑制符号间的干扰，在并/串转换后的时域信号中添加长度为Lcp的循环前缀，并且可以设置循环前缀的持续时间大于最大信道延迟扩展；然后将添加前缀后的时域信号在双选信道中传输。
这里在双选信道下，由于多径效应，每一传播路径上的信号都会有延迟，可以称为信道延迟，这些传播路径中延迟时间最大的即为最大信道延迟扩展。且参考图9所示，并/串转换模块在添加循环前缀时，会将长度为M的信号D中包括的一段信号，即最后一段长度为Lcp个信号采样点的信号，复制并放置到该信号D的前面作为循环前缀。假设时域信号的采样间隔是Tc，则循环前缀的持续时间Tcp＝LcpTc。
二、在接收端包括串/并转换模块、部分FFT模块、信道补偿模块、WFRFT模块、参数优化控制模块、信道估计模块和导频提取模块。
(a)接收端在接收到时域信号后，接收端的串/并转换模块先将发送端添加的前缀去掉，这时时域信号可以表示为：
R＝HtD+n (2)
其中，R＝(r1,r2,...,rM)T；Ht是时变信道的时域矩阵形式，假设Ht是M×M的循环卷积矩阵；[Ht]k,(k-l)|M+1＝hk,l，k＝1,2,...,M，l＝1,2,...,L，这里(k-l)|M表示k-l对M取模的结果，hk.l表示时域脉冲响应；
n是高斯白噪声，由于在双选信道在传输信号时会有噪声的干扰，这里在接收端默认处理的信号都是加了噪声后的信号。
(b)部分FFT模块先将经过串/并转换模块处理后的时域信号R＝(r1,r2,...,rM)T，平均分成互不相交的Q个分块信号，然后对每个分块信号进行补零，使得每个分块信号的长度为M，其中第q,(q＝1,2,...,Q)个分块信号可以表示为：
Rq＝[01×[(q-1)U],(R(1+(q-1)U:qU))T,01×(M-qU)]T,q＝1,2,...Q. (3)
其中，R(1+(q-1)U:qU)表示取时域信号的列向量R的第1+(q-1)U到qU的元素组成列向量，这里U＝M/Q，且需要说明的是，Rq是长度为M的列向量信号。
然后部分FFT模块在对各个分块信号进行傅里叶变换得到各个分块的频域信号，则得到的第q个分块的频域信号可以表示为：
Yq＝FRq,q＝1,2,...Q (1)
这里Yq是长度为M的列向量，F仍是上文提及的M×M的傅里叶变换矩阵。
(c)信道补偿模块会利用带状均衡MMSE方法，分别用不同的信道补偿矩阵对经过部分FFT模块的处理得到的各个分块的频域信号进行信道补偿处理。
这里假设对第q个分块的频域信号的信道补偿矩阵是Gq，这里Gq是M×M的矩阵，一个分块的频域信号经过信道补偿后可以表示为：
然后将补偿后的各个分块的频域信号进行叠加得到补偿后的频域信号
(d)WFRFT模块将经过补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到原始α阶的分数域信号，具体可以表示为：
以下说明的是信道补偿模块在进行信道补偿时所用到的信道补偿矩阵的表达式：
首先上述公式(3)可以表示成下列矩阵的形式：
Rq＝iqR,q＝1,2,...,Q (8)
这里iq＝diag([01×[(q-1)M/Q],11×(M/Q),01×(M-qM/Q)])，iq表示M×M的对角矩阵，令S＝W-α+1D，由于W-α＝F-1W-α+1，则上述公式(4)可以表示成如下的形式：
Yq＝FiqR
＝FiqHtW-αD+Fn
＝HqS+Fn,q＝1,2,...,Q (9)
其中，Hq＝FiqHtFH表示第q个分块的频域信道矩阵，令zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵。P是常数，一般取值为P<<M，P选择和多普勒大小有关，本发明实施例中，令fd是最大多普勒频移，例如，对于M＝64，[I]62:2,:表示依次提取矩阵I的第62、63、64、1、2行元素合并组成矩阵。
令Yq,k＝zkYq，为了进一步简化计算，假设下式成立，
则利用最小均方误差准则，则第q个分块的频域信号的信道补偿矩阵可以表示为：
这里I2P+1表示(2P+1)×(2P+1)的单位矩阵，hk是的第k列元素，N0是噪声功率， 假设噪声功率是可以估计的，Gq,k表示M×1的列向量，表示的第k个 元素。
这样公式(5)就可以表示为：
结合上述公式(5)和(12)，则各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵可以表示为：
(e)导频提取模块提取WFRFT模块得到的分数域信号中的接收导频序列并传输给参数优化控制模块。
与导频提取模块连接的信道估计模块是为了估计出信道的信息，包括多普勒、信道增益和多径延迟等参数，这些参数在参数优化控制模块选择优化的调制阶数和信道补偿参数时会用到。
(f)针对接收端接收的多个时域信号(发送端基于不同调制阶数对原始信号进行处理后得到的)，分别经过上述的串/并转换模块、部分FFT模块、信道补偿模块、WFRFT模块和导频提取模块后，分别得到一个接收导频序列Z。
参数优化控制模块会将根据如下优化方法确定其中一个接收导频序列对应的第一调制阶数和分块数Q，然后根据上述公式(13)得到各个分块的频域信号的信道补偿矩阵。
其中，表示使得接收导频序列与发送导频序列的均方误差最小的调制阶数和分数块的值，Z()表示取导频序列。
然后，参数优化控制模块会将得到的第一调制阶数反馈给发送端和接收端的WFRFT模块，使得发送端和接收端WFRFT模块在以后对信号进行处理时，按照该第一调制阶数进行加权分数傅里叶变换；并将得到的分数块Q传送给接收端的部分FFT模块，使得部分FFT在以后的频域变换处理过程中使用该分数块Q进行分块；将计算得到的信道补偿矩阵传送给接收端的信道补偿模块，使得该信道补偿模块在以后的信道补偿过程中按照该计算的信道补偿矩阵进行处理。
上述各个实施例中公式的符号说明如下：(.)T表示矩阵或者向量的转置，(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置，符号a|b表示数值a对数值b取模，Wα是α阶的加权矩阵，[.]m,n表示矩阵的第m行、第n列的元素，[.]m:n,:表示提取矩阵从m行到n行的所有元素组成的矩阵，01×N表示1×N的全零向量，11×N表示1×N的全1向量，diag(B)表示向量B组成的对角矩阵，表示数值的上界。
在实际应用实施例中，假设信号长度M＝256，带宽B＝12kHz，中心频率fc＝30kHz，归一化的最大多普勒fdT是0.32，其中fd是最大多普勒频移，T是采样间隔。采用12径的广义非平稳散射模型模拟双选信道，信道延迟扩展是0.9ms，P＝3，分块数Q＝2。则在按照上述方法进行信道补偿后，最后得到信号误码率(BER)与信噪比(SNR)之间的对应关系如图10所示。
从图10中可以看出，相比较于将本是发明实施例的方法应用于OFDM系统中，如果将本发明实施例的方法应用于混合载波系统(假设得到的最佳调制阶数为0.5)中，可以显著地降低误码率，提高了通信质量。另外相比较于将本是发明实施例的方法应用于传统的单载波系统中，如果将本发明实施例的方法应用于混合载波系统中，可以在信噪比大于20dB时，能够显著降低误码率。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的双选信道的补偿方法、系统及相关装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种通信设备，其特征在于，包括：
信号接收单元，用于接收发送端传输的多个时域信号，所述多个时域信号是所述发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
部分快速傅里叶变换单元，用于将所述信号接收单元接收的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；
补偿单元，用于分别使用不同的信道补偿矩阵对所述部分快速傅里叶变换单元得到的各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；
分数域变换单元，用于对所述补偿单元补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号；
提取计算单元，用于提取所述分数域变换单元获取的所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差；
选择确定单元，用于在所述提取计算单元根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数；
阶数发送单元，用于将所述选择确定单元得到的第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数传输有用信号；
信道补偿单元，用于利用所述选择确定单元确定的信道补偿参数进行信道补偿。
2.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：
前缀处理单元，用于在所述分数域变换单元得到分数域信号之前，分别将所述信号接收单元接收的多个时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀；
则所述部分快速傅里叶变换单元，具体用于将所述前缀处理单元得到的去掉前缀的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2。
3.如权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于，所述信道补偿参数包括各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵，则所述选择确定单元，具体包括：
选择单元，用于在所述提取计算单元根据多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数；
分块数确定单元，用于确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号时，进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q；
补偿矩阵计算单元，用于计算所述各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位矩阵；hk是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
4.一种通信设备，其特征在于，包括：
时域信号获取单元，用于基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
发送单元，用于传输所述多个时域信号给接收端，以使得所述接收端选择接收导频序列和所述发送导频序列之间的最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，所述接收导频序列为对所述接收端接收到的时域信号执行信号处理操作后得到的分数域信号的接收导频序列，其中，所述信号处理操作包括以下操作：将所述接收端接收到的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；分别使用不同的信道补偿矩阵对各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；对补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号；提取所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列；
传输单元，用于接收所述接收端返回的所述第一调制阶数，根据所述第一调制阶数传输有用信号。
5.如权利要求4所述的通信设备，其特征在于，所述时域信号获取单元具体用于基于多个不同的调制阶数α，对多个分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。
6.如权利要求4或5所述的通信设备，其特征在于，所述发送单元，具体包括：
前缀添加单元，用于在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；
信号发送单元，用于传输所述前缀添加单元添加前缀后的时域信号给接收端。
7.一种双选信道的补偿系统，其特征在于，包括第一通信设备和第二通信设备，其中：
所述第一通信设备是如权利要求1至3任一项所述的通信设备，所述第二通信设备是如权利要求4至6任一项所述的通信设备。
8.一种双选信道的补偿方法，其特征在于，包括：
接收发送端传输的多个时域信号，所述多个时域信号是所述发送端基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换得到的，所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
将所述时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；
分别使用不同的信道补偿矩阵对所述各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；
对所述补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号；
提取所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列，并计算所述提取的接收导频序列与发送导频序列之间的均方误差；
在根据所述多个时域信号对应的分数域信号分别计算的均方误差中，选择最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，及确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数；
将所述第一调制阶数发送给所述发送端，以使得所述发送端根据所述第一调制阶数发送有用信号；利用所述确定的信道补偿参数进行信道补偿。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收发送端传输的时域信号之后，还包括：
将所述时域信号的前缀去掉，所述时域信号的前缀是所述发送端将原始时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述原始时域信号前的循环前缀；
所述将所述时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号，包括：
将去掉前缀的多个时域信号中的每一去掉前缀的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述信道补偿参数包括各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵，则所述确定所述第一调制阶数下相应的信道补偿参数，具体包括：
确定在得到所述第一调制阶数对应的分数域信号时，进行部分快速傅里叶变换处理时所用的分块数Q；
计算所述各分块的频域信号对应的信道补偿矩阵为：
其中，zk＝[I](k-P)|M:(k+P)|M,:,k＝1,2,...,M，用于表示M×M的单位矩阵I的第(k-P)|M行到(k+P)|M的所有元素组成的矩阵；
所述I2P+1为(2P+1)*(2P+1)的单位矩阵；hk是的第k列元素，k＝1,2，……，M；N0为噪声功率；
其中，Hq是第q个分块的频域信道矩阵；上述(.)H表示矩阵或者向量的共轭转置。
11.一种双选信号的补偿方法，其特征在于，包括：
基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号；所述多个待发送信号是添加了发送导频序列的多个有用信号；
传输所述多个时域信号给接收端，以使得所述接收端选择接收导频序列和所述发送导频序列之间的最小均方误差所对应的分数域信号的第一调制阶数，所述接收导频序列为对所述接收端接收到的时域信号执行信号处理操作后得到的分数域信号的接收导频序列，其中，所述信号处理操作包括以下操作：将所述接收端接收到的时域信号中长度为M的有用信号平均分成Q个分块信号；分别对各个分块信号补零，使得所述各个分块信号的长度为M；分别对补零后的各个分块信号进行傅里叶变换得到各分块的频域信号，所述Q大于或等于2；分别使用不同的信道补偿矩阵对各分块的频域信号进行信道补偿，将进行所述补偿后的各分块的频域信号叠加得到补偿后的频域信号；对补偿后的频域信号进行α-1阶的加权分数傅里叶变换得到分数域信号；提取所述多个时域信号分别对应的分数域信号的接收导频序列；
接收所述接收端返回的所述第一调制阶数，根据所述第一调制阶数传输有用信号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于多个不同的调制阶数α，分别对多个待发送信号进行加权分数傅里叶变换处理得到的多个时域信号，具体包括：
基于多个不同的调制阶数α，对多个待发送的分数域信号进行-α阶的加权分数傅里叶变换得到多个时域信号。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述传输所述多个时域信号给接收端，具体包括：
在所述时域信号中添加前缀，所述前缀是指将所述时域信号中包括的一段信号，复制并放置到所述时域信号前的循环前缀；
传输所述添加前缀后的时域信号给所述接收端。
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