CN114172771A - 一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法及系统，该方法通过获取第一信号，提取第一信号的帧头信号，对帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；对去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；对分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值，根据粗频偏估计值，对第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；提取第二信号的导频信号，对导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；对去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值，根据细频偏估计值，对第二信号进行细频偏补偿。本申请能够有效改善信噪比，还能够有效提高频偏估计精度。

Description

一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法及系统
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，具体涉及一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法及系统。
背景技术
突发通信是一种特殊的通信机制，信号的持续时间短、传输间隔长，通信系统在短时间内传输大量数据，这样能够有效降低信息被截获、干扰的概率。突发通信应用范围十分广泛，包括地面移动蜂窝通信系统、卫星时分复用系统、非对称数字用户线等。
在通信系统中，收发端处本地振荡器特性不一致以及收发双方相对运动造成的多普勒频移将带来较大频偏，使得系统工作在高动态环境中，对通信质量造成不良影响。而突发通信受自身体制的影响，每一帧的载波频偏各不相同，因此，需要在突发数据持续时间内实现载波同步，载波同步主要针对接收信号中的载波参数(包括载波频偏和相偏)进行提取、估计和补偿。
现有技术中的频偏估计分为时域估计算法和频域估计算法。基于时域的估计方法，最基本的就是最大似然估计算法，该算法的估计误差能够达到克拉美-劳界下限，性能较优，但计算量大，复杂高，不适用于实时性要求高的系统。而基于频域的现有技术估算频偏的精确度不高，例如，采用分段匹配滤波(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的PMF-FFT算法。由于FFT变换中的栅栏效应，该方法不能准确估计多普勒频移，导致多普勒频率估计误差较大。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法及系统，能够提高频偏估计的精确度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，包括步骤：
获取第一信号，提取所述第一信号的帧头信号，对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；
对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；
对所述分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值，根据所述粗频偏估计值，对所述第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；
提取所述第二信号的导频信号，对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；
对所述去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值，根据所述细频偏估计值，对所述第二信号进行细频偏补偿。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本申请对去调制后的帧头信号采用分集合并技术，可以有效改善信噪比，合并过程是一个降采样过程，可以有效提高频偏估计精度，本申请对分集合并后的帧头信号使用了粗频偏估计，对去调制后的导频信号使用了细频偏估计，使用两次频偏估计，进一步提高了频偏估计精确度。
进一步，所述对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号，包括：
将所述第一信号的帧头信号与本地帧头信号共轭相乘进行去调制，获得所述去调制后的帧头信号。
进一步，所述对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号，包括：
计算所述去调制后的帧头信号中包含的符号总数；
将所述去调制后的帧头信号中相邻的若干符号分为一组，获得若干分组；
将每个所述分组中的所述符号进行相加，获得新符号；
将每个所述新符号进行合并，得到分集合并后的帧头信号。
进一步，所述对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号，包括：
将所述导频信号与本地导频信号共轭相乘进行去调制，获得所述去调制后的导频信号。
进一步，所述基于FFT的粗频偏估计，包括以下步骤：
对所述分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
在所述第一变换序列中进行序列截取，获得第一截取序列；
计算所述第一截取序列中每个元素相应的第一功率值；
查找所有所述第一功率值中的最大功率值，获得第一最大功率值；
使用多级比较器获得所述第一最大功率值相应的第一位置坐标；
根据所述第一频率分辨率和所述第一位置坐标，计算获得粗频偏估计值。
进一步，所述基于FFT的细频偏估计，包括以下步骤：
对所述去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，获得第二变换序列和第二频率分辨率；
在所述第二变换序列中进行序列截取，获得第二截取序列；
计算所述第二截取序列中每个元素相应的第二功率值；
查找所有所述第二功率值中的最大功率值，获得第二最大功率值；
使用多级比较器获得所述第二最大功率值相应的第二位置坐标；
根据所述第二频率分辨率和所述第二位置坐标，计算获得细频偏估计值。
第二方面，本发明提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，包括：
第一去调制模块，用于获取第一信号，提取所述第一信号的帧头信号，对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；
分集合并模块，用于对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；
第一频偏估计模块，用于对所述分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值；
第一频偏补偿模块，用于根据所述粗频偏估计值，对所述第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；
导频信息提取模块，用于提取出所述第二信号的导频信号；
第二去调制模块，用于对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；
第二频偏估计模块，用于对所述去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值；
第二频偏补偿模块，用于根据所述细频偏估计值，对所述第二信号进行细频偏补偿。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本申请使用分集合并模块对去调制后的帧头信号采用分集合并技术，可以有效改善信噪比，合并过程是一个降采样过程，可以有效提高频偏估计精度，本申请还使用第一频偏估计模块对分集合并后的帧头信号进行了粗频偏估计，使用第二频偏估计模块对去调制后的导频信号进行了细频偏估计，使用两个模块进行了频偏估计，进一步提高了频偏估计精确度。
进一步，所述第一频偏估计模块，包括：
第一快速傅里叶变换子模块，用于对所述分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
第一截取变换序列子模块，用于在所述第一变换序列中进行序列截取，获得第一截取序列；
第一功率计算子模块，用于计算所述第一截取序列中每个元素相应的第一功率值；
第一最大功率位置查找子模块，用于查找所有所述第一功率值中的最大功率值，获得第一最大功率值，使用多级比较器获得所述第一最大功率值相应的第一位置坐标；
第一频偏计算模块，用于根据所述第一频率分辨率和所述第一位置坐标，计算获得粗频偏估计值。
进一步，所述第二频偏估计模块，包括：
第二快速傅里叶变换子模块，用于对所述去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，获得第二变换序列和第二频率分辨率；
第二截取变换序列子模块，用于在所述第二变换序列中进行序列截取，获得第二截取序列；
第二功率计算子模块，用于计算所述第二截取序列中每个元素相应的第二功率值；
第二最大功率位置查找子模块，用于查找所有所述第二功率值中的最大功率值，获得第二最大功率值，使用多级比较器获得所述第二最大功率值相应的第二位置坐标；
第二频偏计算模块，用于根据所述第二频率分辨率和所述第二位置坐标，计算获得细频偏估计值。
第三方面，本发明提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上所述的一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一个实施例提供的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法的流程图；
图2为本发明另一个实施例提供的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法的流程图；
图3为本发明一个实施例提供的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统的结构图；
图4为本发明一个实施例提供的第一频偏估计模块的结构图；
图5为本发明一个实施例提供的第二频偏估计模块的结构图；
图6为本发明一个实施例提供的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统的架构图；
图7为本发明一个实施例提供的频偏估计子系统的架构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开实施例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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本公开的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本发明的描述中，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
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做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。
在通信系统中，收发端处本地振荡器特性不一致以及收发双方相对运动造成的多普勒频移将带来较大频偏，使得系统工作在高动态环境中，对通信质量造成不良影响。而突发通信受自身体制的影响，每一帧的载波频偏各不相同，因此，需要在突发数据持续时间内实现载波同步，载波同步主要针对接收信号中的载波参数(包括载波频偏和相偏)进行提取、估计和补偿。
现有技术中的频偏估计分为时域估计算法和频域估计算法。基于时域的估计方法，最基本的就是最大似然估计算法，该算法的估计误差能够达到克拉美-劳界下限，性能较优，但计算量大，复杂高，不适用于实时性要求高的系统。而基于频域的现有技术估算频偏的精确度不高，例如，采用分段匹配滤波(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的PMF-FFT算法。由于FFT变换中的栅栏效应，该方法不能准确估计多普勒频移，导致多普勒频率估计误差较大。
为解决上述问题，本申请对帧头信号采用分集合并技术，可以有效改善信噪比，合并过程是一个降采样过程，可以有效提高频偏估计精度，本申请对分集合并后的帧头信号使用了粗频偏估计，对导频信号使用了细频偏估计，使用两次频偏估计，进一步提高了频偏估计精确度。
参照图1至图2，本发明实施例提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，包括步骤：
步骤S100、获取第一信号，提取第一信号的帧头信号，对帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号。
具体的，将第一信号的帧头与本地帧头共轭相乘进行去调制，获得去调制后的帧头信号。
突发通信系统的接收端接收到第一信号，第一信号由帧头信号、数据和导频信号组成，将第一信号的帧头信号与本地帧头信号共轭相乘进行去调制，获得去调制后的帧头信号。
步骤S200、对去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号。
具体的，获取去调制后的帧头信号中包含的符号总数，将符号总数中相邻的若干符号分为一组，获得若干分组，将每个分组里的符号进行相加，获得新符号，将每个新符号一起组成新的帧头信号，即为分集合并后的帧头信号。例如，设去调制后的帧头信号中的符号序列数为L1，将M个相邻的符号序列分为一组，获得L1/M个分组，假设去调制后的帧头信号中的符号序列为{zi},i，＝1,2,...,L1，当符号序列数L1＝128，M＝4时，获得32个分组，将这32个分组组合在一起获得分集合并后的帧头信号，则分集合并后的帧头信号的符号序列为{Zk},k＝1,2,...,32，其中，
Figure BDA0003383669790000091
以此类推到
Figure BDA0003383669790000092
其中，M值并不是越大越好，M值的确定需要综合考虑通信系统所支持的最大多普勒频偏、要求的解调信噪比以及仿真情况等。本实施例中，采用分集合并技术不仅可以有效改善信噪比，而且合并过程是一个降采样过程(符号抽取)，可以有效提高频偏估计精确度。
步骤S300、对分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值，根据粗频偏估计值，对第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号。
具体的，对分集合并后的帧头信号采用快速傅里叶变换的频偏估计算法进行第一次频偏估计，获得粗频偏估计值，根据粗频偏估计值，对第一信号进行粗频偏补偿，获得粗频偏补偿后的第二信号。
其中，快速傅里叶变换的频偏估计算法的计算过程为：
对分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
在第一变换序列中进行序列截取，获得第一截取序列；
计算第一截取序列中每个元素相应的第一功率值；
查找所有第一功率值中的最大功率值，获得第一最大功率值；
使用多级比较器获得第一最大功率值相应的第一位置坐标；
根据第一频率分辨率和第一位置坐标，计算获得粗频偏估计值。
例如，设分集合并后的帧头信号x经过快速傅里叶变换后获得第一变换序列为Xi，此时信号频谱的第一频率分辨率为f1；设突发通信系统可支持的最大多普勒频偏Δfmax，由于频偏分为负频偏和正频偏，有频偏的信号在频谱图上表现为信号出现在0中心点的左半轴某处或右半轴某处，当信号无频偏时，信号出现在频谱图的0中心点处，因此，对第一变换序列Xi截取长度为
Figure BDA0003383669790000101
的第一截取序列Xk；计算第一截取序列Xk中每个元素相应的第一功率值Pj，其中j＝0,1,2,...,k-1；查找所有第一功率值Pj中的最大功率值，获得第一最大功率值Pmax；使用多级比较器获得第一最大功率值Pmax相应的第一位置坐标(xmax,ymax)；根据第一频率分辨率f1和第一位置坐标(xmax,ymax)，计算获得粗频偏估计值。
本实施例，对第一变换序列进行了截取处理，能够降低查找最大功率值的时间，降低了计算复杂度。
步骤S400、提取第二信号的导频信号，对导频信号去调制，获得去调制后的导频信号。
具体的，经过粗频偏补偿后，将粗频偏补偿后的第二信号中的导频信息提取出来，并将导频信号与本地导频信号共轭相乘进行去调制。
步骤S500、对去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值，根据细频偏估计值，对第二信号进行细频偏补偿。
具体的，对去调制后的导频信号采用快速傅里叶变换的频偏估计算法进行第二次频偏估计，获得细频偏估计值，基于细频偏估计值，对第二信号进行细频偏补偿。
参照步骤S300，快速傅里叶变换的频偏估计算法的计算过程为：
对去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，获得第二变换序列，以及获得第二频率分辨率；
对第二变换序列进行若干长度序列的截取，获得第二截取序列；
计算每个第二截取序列的功率，获得第二功率；
查找第二功率的最大功率值，获得第二最大功率值，并使用多级比较器获得第二最大功率值的第二位置坐标；
根据第二频率分辨率和第二位置坐标获得细频偏估计值。
参照图3至图5，本发明实施例提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，包括：
第一去调制模块100，用于获取第一信号，提取第一信号的帧头信号，对帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；
分集合并模块200，用于对去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；
第一频偏估计模块300，用于对分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值；
第一频偏补偿模块400，用于根据粗频偏估计值，对第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；
导频信息提取模块500，用于提取出第二信号的导频信号；
第二去调制模块600，用于对导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；
第二频偏估计模块700，用于对去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值；
第二频偏补偿模块800，用于根据细频偏估计值，对第二信号进行细频偏补偿。
进一步，第一频偏估计模块，包括：
第一快速傅里叶变换子模块301，用于对分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
第一截取变换序列子模块302，用于对第一变换序列进行一定长度序列的截取，获得第一截取序列；
第一功率计算子模块303，用于计算每个第一截取序列的功率，获得第一功率值；
第一功率最大位置查找子模块304，用于查找第一功率值的最大功率值，获得第一最大功率值，并使用多级比较器获得第一最大功率值的第一位置坐标；
第一频偏计算单元305，用于根据第一频率分辨率和第一位置坐标获得粗频偏估计值。
进一步，第二频偏估计模块，包括：
第二快速傅里叶变换子模块701，用于对去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，第二变换序列和第二频率分辨率；
第二截取变换序列子模块702，用于对第二变换序列进行一定长度序列的截取，获得第二截取序列；
第二功率计算子模块703，用于计算每个第二截取序列的功率，获得第二功率值；
第二功率最大位置查找子模块704，用于查找第二功率值的最大功率值，获得第二最大功率值，并使用多级比较器获得第二最大功率值的第二位置坐标；
第二频偏计算单元705，用于根据第二频率分辨率和第二位置坐标获得细频偏估计值。
为了便于本领域人员的理解，以下提供一组最佳实施例：
在FPGA中实现基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，参照图6，该系统包括：第一去调制模块(DEM1)、分集合并模块(MER)、第一频偏估计模块(FFE1)、第一频偏补偿模块(DFC1)、导频信息提取(EPI)、第二去调制模块(DEM2)、第二频偏估计模块(FFE2)以及第二频偏补偿模块(DFC2)。其中，
第一去调制模块(DEM1)，该模块对第一信号的帧头信号进行去调制处理，获得去调制后的帧头信号。
具体的，该模块对第一信号中的帧头信号I_data_i和I_data_q进行去调制，获得去调制后的帧头信号dem1_i和dem1_q，并将第一信号存于寄存器RAM_d1里。在FPGA中，可根据存入寄存器REG_head或REG_pilot的序列值是0还是1来决定帧头信号是否做取反运算，该取反运算对帧头信号I_data_i和I_data_q使用三目运算符即可完成去调制处理。
分集合并(MER)，该模块对去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号。
具体的，去调制后的帧头dem1_i和dem1_q经过分集合并之后，获得分集合并后的帧头信号mer_i、mer_q；根据白高斯噪声的特性，该模块可有效改善信号的信噪比条件，且由于合并时相当于对信号降采样，因此该模块也能极大提高频偏估计的精确度。
第一频偏估计模块(FFE1)，该模块对分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值。
具体的，对分集合并后的帧头信号mer_i、mer_q基于FFT进行粗频偏估计，获得粗频偏估计值freq1。
第一频偏补偿模块(DFC1)，该模块根据粗频偏估计值，对第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号。
具体的，将粗频偏估计值freq1对寄存器RAM_d1里的第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号，并将第二信号存于寄存器RAM_d2里。
导频信息提取模块(EPI)，该模块用于提取第二信号中的导频信号。
具体的，将经过粗频偏补偿后的第二信号按照已知帧结构提取导频信号，并按顺序组成新的导频信号ext_pilot_i和ext_pilot_q。
第二去调制模块(DEM2)，该模块对导频信号去调制，获得去调制后的导频信号。
具体的，该模块对导频信号ext_pilot_i和ext_pilot_q进行去调制，获得去调制后的导频信号dem2_i和dem2_q。在FPGA中，可根据存入寄存器REG_head或REG_pilot的序列值是0还是1来决定导频信号是否做取反运算，该取反运算对导频信号ext_pilot_i和ext_pilot_q使用三目运算符即可完成去调制处理。
第二频偏估计模块(FFE2)，该模块对去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值。
具体的，对去调制后的导频信号dem2_i和dem2_q基于FFT进行细频偏估计，获得细频偏估计值freq2。
第二频偏补偿模块(DFC2)，该模块根据细频偏估计值，对第二信号进行细频偏补偿。
具体的，将细频偏估计值freq2对寄存器RAM_d2里的第二信号进行细频偏补偿。
第一频偏估计模块和第二频偏估计模块都包括了频偏估计子系统，参照图7，该频偏估计子系统包括：快速傅里叶变换子模块(FFT)、截取变换序列子模块(CTS)、功率计算子模块(CPWR)、最大功率位置查找子模块(FMP_I)以及频偏计算模块(CFO)。其中，
快速傅里叶变换子模块(FFT)，该模块对获取的信号进行快速傅里叶变换，获得变换序列和频率分辨率。
具体的，对获取的信号data_i和data_q进行快速傅里叶变换，获得变换序列fft_data_i和fft_data_q，频率分辨率没有在图中标识。
截取变换序列子模块(CTS)，该模块在变换序列中进行序列截取，获得截取序列。
具体的，在变换序列fft_data_i和fft_data_q中进行序列截取，获得截取序列fft_data1_i和fft_data1_q。该模块中的截取操作极大地节省硬件资源，降低实现复杂度，而且可以大大缩短FMP_I模块查找最大功率值对应位置的时间。
功率计算子模块(CPWR)，该模块用于计算截取序列中每个元素相应的功率值。
具体的，计算截取序列fft_data1_i和fft_data1_q的功率值，在FPGA实现中对fft_data1_i和fft_data1_q分别取平方后进行求和，即可获得截取序列中每个元素对应的功率pwr_val。该模块对截取序列中的每个元素进行功率计算，减少了开根运算，该处理过程不损失频偏估计性能，但是降低了实现复杂度。
最大功率位置查找子模块(FMP_I)，该模块用于查找所有功率值中的最大功率值，使用多级比较器获得最大功率值相应的位置坐标。
具体的，该模块查找出所有功率值中的最大功率值pwr1_val，并使用多级比较器获得最大功率值pwr1_val相应的位置坐标max_idx。该最大功率值pwr1_val没有在图中标记。
频偏计算模块(CFO)，还模块用于根据频率分辨率和位置坐标，计算获得频偏估计值。
具体的，该模块根据频率分辨率和位置坐标max_idx，计算获得频偏估计值。
本发明实施例还提供了一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的设备，包括：至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述实施例的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S100至步骤S500。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，包括步骤：
获取第一信号，提取所述第一信号的帧头信号，对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；
对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；
对所述分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值，根据所述粗频偏估计值，对所述第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；
提取所述第二信号的导频信号，对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；
对所述去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值，根据所述细频偏估计值，对所述第二信号进行细频偏补偿。
2.根据权利要求1所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号，包括：
将所述第一信号的帧头信号与本地帧头信号共轭相乘进行去调制，获得所述去调制后的帧头信号。
3.根据权利要求1所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号，包括：
计算所述去调制后的帧头信号中包含的符号总数；
将所述去调制后的帧头信号中相邻的若干符号分为一组，获得若干分组；
将每个所述分组中的所述符号进行相加，获得新符号；
将每个所述新符号进行合并，得到分集合并后的帧头信号。
4.根据权利要求1所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号，包括：
将所述导频信号与本地导频信号共轭相乘进行去调制，获得所述去调制后的导频信号。
5.根据权利要求1所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述基于FFT的粗频偏估计，包括以下步骤：
对所述分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
在所述第一变换序列中进行序列截取，获得第一截取序列；
计算所述第一截取序列中每个元素相应的第一功率值；
查找所有所述第一功率值中的最大功率值，获得第一最大功率值；
使用多级比较器获得所述第一最大功率值相应的第一位置坐标；
根据所述第一频率分辨率和所述第一位置坐标，计算获得粗频偏估计值。
6.根据权利要求1所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述基于FFT的细频偏估计，包括以下步骤：
对所述去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，获得第二变换序列和第二频率分辨率；
在所述第二变换序列中进行序列截取，获得第二截取序列；
计算所述第二截取序列中每个元素相应的第二功率值；
查找所有所述第二功率值中的最大功率值，获得第二最大功率值；
使用多级比较器获得所述第二最大功率值相应的第二位置坐标；
根据所述第二频率分辨率和所述第二位置坐标，计算获得细频偏估计值。
7.一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，其特征在于，包括：
第一去调制模块，用于获取第一信号，提取所述第一信号的帧头信号，对所述帧头信号去调制，获得去调制后的帧头信号；
分集合并模块，用于对所述去调制后的帧头信号进行分集合并，获得分集合并后的帧头信号；
第一频偏估计模块，用于对所述分集合并后的帧头信号基于FFT的粗频偏估计，获得粗频偏估计值；
第一频偏补偿模块，用于根据所述粗频偏估计值，对所述第一信号进行粗频偏补偿，获得第二信号；
导频信息提取模块，用于提取出所述第二信号的导频信号；
第二去调制模块，用于对所述导频信号去调制，获得去调制后的导频信号；
第二频偏估计模块，用于对所述去调制后的导频信号基于FFT的细频偏估计，获得细频偏估计值；
第二频偏补偿模块，用于根据所述细频偏估计值，对所述第二信号进行细频偏补偿。
8.根据权利要求7所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，其特征在于，所述第一频偏估计模块，包括：
第一快速傅里叶变换子模块，用于对所述分集合并后的帧头信号进行快速傅里叶变换，获得第一变换序列和第一频率分辨率；
第一截取变换序列子模块，用于在所述第一变换序列中进行序列截取，获得第一截取序列；
第一功率计算子模块，用于计算所述第一截取序列中每个元素相应的第一功率值；
第一最大功率位置查找子模块，用于查找所有所述第一功率值中的最大功率值，获得第一最大功率值，使用多级比较器获得所述第一最大功率值相应的第一位置坐标；
第一频偏计算模块，用于根据所述第一频率分辨率和所述第一位置坐标，计算获得粗频偏估计值。
9.根据权利要求7所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的系统，其特征在于，所述第二频偏估计模块，包括：
第二快速傅里叶变换子模块，用于对所述去调制后的导频信号进行快速傅里叶变换，获得第二变换序列和第二频率分辨率；
第二截取变换序列子模块，用于在所述第二变换序列中进行序列截取，获得第二截取序列；
第二功率计算子模块，用于计算所述第二截取序列中每个元素相应的第二功率值；
第二最大功率位置查找子模块，用于查找所有所述第二功率值中的最大功率值，获得第二最大功率值，使用多级比较器获得所述第二最大功率值相应的第二位置坐标；
第二频偏计算模块，用于根据所述第二频率分辨率和所述第二位置坐标，计算获得细频偏估计值。
10.一种基于突发通信的快速频偏估计和补偿的设备，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至6任一项所述的基于突发通信的快速频偏估计和补偿的方法。
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