CN116208457A - 信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN116208457A CN202310045844.7A CN202310045844A CN116208457A CN 116208457 A CN116208457 A CN 116208457A CN 202310045844 A CN202310045844 A CN 202310045844A CN 116208457 A CN116208457 A CN 116208457A
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Abstract

本发明公开了一种信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质，包括：接收高空基站的发送信号，并对发送信号进行处理得到待补偿信号；对待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，并基于粗频偏估计值对待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；对第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并基于细频偏估计值对第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；对第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，并根据粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值得到目标频偏估计值；基于目标频偏估计值对待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步。

Description

信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
现有部署有大规模MIMO（multiple-in multiple-out-多进多出）天线且具有广域覆盖和高吞吐率的基于太阳能无人机的高空基站，逐渐成为了卫星和地面通信基础设施的有效补充，然而，由于高空基站和用户终端往往都处于移动状态，因此，在HAPS-5G（HighAltitude Platform Station-高空平台）场景下用户终端接收到高空基站发送的信号时，往往无法精准确定信号的下行频偏值从而实现下行同步。
为了解决上述的技术问题，目前技术人员主要采用基于导频或者基于循环前缀的互相关方法，或是基于高空基站发送的PSS（(Primary SynchronizationSignal-主同步信号）信号进行自相关的方法完成下行频偏估计，然而，采用以上算法往往由于频偏估计范围受限从而出现估计精度不足的情况，如此，以上各种算法在HAPS-5G场景下无法直接使用。
因此，如何在HAPS-5G场景下进行精确的下行频偏值估计以实现下行同步也就成为了行业内亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质，旨在HAPS-5G场景下通过对高空基站的发送信号进行多级的频偏估计以进行精确的下行频偏估计，进而实现下行同步。
为实现上述目的，本发明提供一种信号的频偏补偿方法，所述信号的频偏补偿方法应用于终端设备，所述终端设备与高空基站相连接，所述方法包括以下步骤：
接收所述高空基站的发送信号，并对所述发送信号进行处理得到待补偿信号；
对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，并基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；
对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；
对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，并根据所述粗频偏估计值、所述细频偏估计值及所述残留频偏估计值得到目标频偏估计值；
基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步。
进一步地，所述对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值的步骤，包括：
去除所述待补偿信号内包含的循环前缀，并将去除了所述循环前缀的待补偿信号与预设的本地共轭符号相乘得到修改后的目标待补偿信号；
按照预设的傅里叶快速变换公式对所述目标待补偿信号进行处理得到粗频偏估计值。
进一步地，所述基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号的步骤，包括：
确定所述待补偿信号对应的第一信号子载波间隔，并确定所述粗频偏估计值与所述第一信号子载波间隔之间的第一比值；
基于所述第一比值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号。
进一步地，所述对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值的步骤，包括：
在所述傅里叶快速变换公式输出的各幅度值中确定最大幅度值，和与所述最大幅度值相邻的各相邻幅度值；
基于所述最大幅度值和各所述相邻幅度值得到定义变量，并基于所述最大幅度值、各所述相邻幅度值及所述定义变量对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值。
进一步地，所述基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号的步骤，包括：
确定所述第一目标信号对应的第二信号子载波间隔，并确定所述细频偏估计值与所述第二信号子载波间隔之间的第二比值；
基于所述第二比值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号。
进一步地，所述对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值的步骤，包括：
提取所述第二目标信号内包含的各频域信号，并确定各所述频域信号各自对应的无线信道传输函数；
根据各所述无线信道传输函数确定各所述频域信号相互之间的相关性，并根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值。
进一步地，在所述根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值的步骤之后，所述方法还包括：
基于所述残留频偏估计值对所述第二目标信号进行残留频偏补偿得到第三目标信号；
所述基于所述残留频偏估计值对所述第二目标信号进行残留频偏补偿得到第三目标信号的步骤，包括：
确定所述第二目标信号对应的第三信号子载波间隔，并确定所述残留频偏估计值与所述第三信号子载波间隔之间的第三比值；
基于所述第三比值所述第二目标信号进行残留频偏估计补偿得到第三目标信号。
进一步地，在所述基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步的步骤之后，所述方法还包括：
在检测到与所述高空基站之间出现断网重连时，基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值；
基于所述更新频偏估计值对所述高空基站发出的发送信号进行频偏补偿。
进一步地，所述基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值的步骤，包括：
确定与所述高空基站之间的相对移动速度，并根据所述相对移动速度确定时间门限；
将各历史频偏估计值各自对应的记录时间分别与所述时间门限进行比对，以将各所述记录时间中大于或等于所述时间门限的目标记录时间对应的各所述历史频偏估计值进行删除；
确定剩余各历史频偏估计值各自与所述目标频偏估计值之间的均方差结果，并将各所述均方差结果分别与预设的误差门限进行比对，以将各所述均方差结果中大于或等于所述误差门限的目标均方差结果对应的历史频偏估计值删除；
将剩余的各历史频偏估计值与所述目标频偏估计值进行平均值计算得到平均频偏估计值，并将所述平均频偏估计值确定为更新频偏估计值。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的信号的频偏补偿程序，所述信号的频偏补偿程序被所述处理器执行时实现如上述的信号的频偏补偿方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信号的频偏补偿程序，所述信号的频偏补偿程序被处理器执行时实现如上述的信号的频偏补偿方法的步骤。
本发明实施例提供的信号的频偏补偿方法、终端设备及计算机可读存储介质，应用于终端设备，所述终端设备与高空基站相连接，通过接收所述高空基站的发送信号，并对所述发送信号进行处理得到待补偿信号；对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，并基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，并根据所述粗频偏估计值、所述细频偏估计值及所述残留频偏估计值得到目标频偏估计值；基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步。
在本实施例中，终端设备在运行时，首先通过内部配置的频偏估计处理模块接收高空基站的发送信号，由频偏估计处理模块对发送信号进行处理得到待补偿信号，之后，频偏估计处理模块对获取的待补偿信号进行粗频偏估计从而得到粗频偏估计值，并基于粗频偏估计值对待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号，再之后，频偏估计处理模块对第一目标信号进行细频偏估计从而得到细频偏估计值，并基于细频偏估计值对第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号，然后，频偏估计处理模块对第二目标信号进行残留频偏估计从而得到残留频偏估计值，频偏估计处理模块进而将获取的粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值进行整合得到目标频偏估计值，并将目标频偏估计值输入至终端设备内配置的下行频偏补偿模块，最后，由下行频偏补偿模块按照目标频偏估计值对待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步。
如此，本发明采用对高空基站发出的发送信号进行粗频偏估计、细频偏估计及残留频偏估计，得到粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值，从而根据粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值确定目标频偏估计值并基于目标频偏估计值对发送信号进行频偏补偿的方式，令终端设备在HAPS-5G场景下可以对高空基站的发送信号进行多级的频偏估计，从而解决了在HAPS-5G场景下，当高空基站和终端设备均处于移动的状态时存在较大频偏的技术问题，进而能够得到精确的下行频偏估计值以实现下行同步。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备的结构示意图；
图2为本发明信号的频偏补偿方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明信号的频偏补偿方法第三实施例的流程示意图；
图4为本发明信号的频偏补偿方法一实施例涉及的同步信号示意图；
图5为本发明信号的频偏补偿方法一实施例涉及的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备结构示意图。
需要说明的是，图1即可为终端设备的硬件运行环境的结构示意图。本发明实施例终端设备可以是针对执行本发明提供的信号的频偏补偿方法的终端设备，该终端设备具体可以是数据存储控制终端、PC或者便携计算机等终端。
如图1所示，该终端设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-VolatileMemory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及信号的频偏补偿程序。
在图1所示的终端设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明终端设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在终端设备中，所述终端设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的信号的频偏补偿程序，并执行本发明实施例提供的信号的频偏补偿方法。
基于上述终端设备，提供本发明信号的频偏补偿方法的各个实施例。
请参照图2，图2为本发明信号的频偏补偿方法第一实施例的流程示意图。
应当理解的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，本发明信号的频偏补偿方法当然也可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中，本发明信号的频偏补偿方法，应用于终端设备，所述终端设备与高空基站相连接，本发明信号的频偏补偿方法可以包括以下步骤：
步骤S10：接收所述高空基站的发送信号，并对所述发送信号进行处理得到待补偿信号；
请参照图4，图4为本发明信号的频偏补偿方法一实施例涉及的同步信号示意图，如图4所示，高空基站发出的发送信号为同步信号，该同步信号主要由PSS信号和SSS信号(Secondary Synchronization Signal-辅同步信号)组成，其中，PSS/SSS与PBCH（PhysicalBroadcastChannel-物理广播信道）组合可组成SSB(Synchronization Signal Block-同步信号块)，其中，该SSB在时域上包含4个OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing-正交频分复用）符号，而在频域上包含240个子载波；
此外，PSS在SSB的第一个OFDM符号传输，频域包含127个子载波，其他的子载波不发送任何数据，同样的，SSS在SSB的第三个OFDM传输，于PSS占用相同数量的子载波，在SSS的两边分别由8个和9个空子载波，同样的，PBCH在第2、4个OFDM符号位置。并且使用SSS周边的48个子载波，因此每个SSB中PBCH占用的RE数量为576，其中也包含了用于传输DMRS的子载波。
在本实施例中，终端设备在运行时，首先通过内部配置的频偏估计处理模块接收高空基站发出的长度为5ms的发送信号，同时，频偏估计处理模块获取预设的信号转换公式，并按照信号转换公式对发送信号进行处理得到待补偿信号。
示例性地，例如，请参照图5，图5为本发明信号的频偏补偿方法一实施例涉及的功能模块示意图，终端设备在运行时，首先在检测到高空基站发送信号时，终端设备调用内部配置的如图5所示的频偏估计处理模块接收高空基站发送的长度为5ms的发送信号，并判断该发送信号是否存在频偏，之后，当频偏估计处理模块确定发送信号存在频偏时，获取技术人员预设的信号转换公式：
Figure SMS_1
；
并按照该信号转换公式将发送信号转换为待补偿信号
Figure SMS_2
。
需要说明的是，在本实施例中，信号转换公式中的
Figure SMS_3
为相对子载波间隔的归一化频偏，此外，信号转换公式中的/>
Figure SMS_4
为高斯白噪声。
步骤S20：对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，并基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；
在本实施例中，频偏估计处理模块基于预设的傅里叶快速变换公式对获取的待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，频偏估计处理模块进而基于获取的粗频偏估计值对待补偿信号进行粗频偏补偿得到待补偿信号对应的第一目标信号。
示例性地，例如，频偏估计处理模块首先对待补偿信号
Figure SMS_7
进行修改得到修改后的目标待处理信号/>
Figure SMS_9
，之后，频偏估计处理模块基于预设的FFT（fastFouriertransform-傅里叶快速变换）公式对目标待处理信号/>
Figure SMS_13
进行粗频偏估计以获取待补偿信号/>
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对应的粗频偏估计值/>
Figure SMS_10
，再之后，频偏估计处理模块基于粗频偏估计值
Figure SMS_11
对待补偿信号/>
Figure SMS_12
进行粗频偏补偿得到待补偿信号/>
Figure SMS_5
对应的第一目标信号/>
Figure SMS_6
。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S20中“对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值”的步骤，具体可以包括：
步骤S201：去除所述待补偿信号内包含的循环前缀，并将去除了所述循环前缀的待补偿信号与预设的本地共轭符号相乘得到修改后的目标待补偿信号；
在本实施例中，频偏估计处理模块首先读取存储装置以获取技术人员预设的本地共轭符号，同时，频偏估计处理模块去除待补偿信号的循环前缀，并将去除循环前缀的待补偿信号与本地共轭符号相乘得到修改后的目标待补偿信号；
步骤S202：按照预设的傅里叶快速变换公式对所述目标待补偿信号进行处理得到粗频偏估计值；
在本实施例中，频偏估计处理模块按照预设的傅里叶快速变换公式对目标待补偿信号进行计算并输出各幅值，进而在输出的各幅值中确定最大幅值，并基于最大幅值确定粗频偏估计值。
示例性地，例如，频偏估计处理模块首先去除待补偿信号
Figure SMS_14
的循环前缀，并将去除循环前缀后的待补偿信号/>
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与获取的本地共轭符号相乘以获取修改后的目标待补偿信号/>
Figure SMS_16
，之后，频偏估计处理模块通过预设的FFT公式：
Figure SMS_17
，其中，/>
Figure SMS_18
；
从而确定目标待补偿信号
Figure SMS_19
，其中，/>
Figure SMS_20
表示本地PSS的时域共轭信号，
Figure SMS_21
表示待补偿信号，N为子载波数目，即FFT点数；
需要说明的是，根据上述5G SSB信号的时频结构图，假设PSS占用的子载波数为
Figure SMS_22
，则/>
Figure SMS_23
，因此在产生本地PSS时域信号的时候需要先对PSS频域信号进行补零，则本地PSS频域信号产生公式如下所示：
Figure SMS_24
Figure SMS_25
；
Figure SMS_26
；
之后，频偏估计处理模块根据输出的各FFT幅值进行搜索，并在各FFT幅值中确定数值最大的FFT峰值，并根据FFT峰值对应的坐标至
Figure SMS_27
和模拟数字转换器采样间隔/>
Figure SMS_28
计算得到待补偿信号/>
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对应的粗频偏估计值/>
Figure SMS_30
为：
Figure SMS_31
。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S20中“基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号”的步骤，具体可以包括：
步骤S203：确定所述待补偿信号对应的第一信号子载波间隔，并确定所述粗频偏估计值与所述第一信号子载波间隔之间的第一比值；
步骤S204：基于所述第一比值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；
示例性地，例如，频偏估计处理模块首先确定待补偿信号
Figure SMS_32
对应的第一信号子载波间隔，并确定粗频偏估计值/>
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与第一信号子载波间隔之间的比值/>
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，之后，频偏估计处理模块按照预设的粗频偏补偿公式：/>
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对待补偿信号/>
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进行粗频偏补偿以得到第一目标信号/>
Figure SMS_37
。
步骤S30：对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；
在本实施例中，频偏估计处理模块对获取的第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并按照细频偏估计值对第一目标信号进行细频偏估计补偿得到经过补偿的第二目标信号。
示例性地，例如，频偏估计处理模块根据上述FFT公式输出的各FFT幅值对获取的第一目标信号
Figure SMS_38
进行细频偏估计得到细频偏估计值/>
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，之后，频偏估计处理模块根据得到的细频偏估计值/>
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对第一目标信号/>
Figure SMS_41
进行细频偏补偿得到经过补偿的第二目标信号
Figure SMS_42
。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S30中“对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值”的步骤，具体可以包括：
步骤S301：在所述傅里叶快速变换公式输出的各幅度值中确定最大幅度值，和与所述最大幅度值相邻的各相邻幅度值；
在本实施例中，频偏估计处理模块在傅里叶快速变换公式输出的各幅度中确定数值最大的最大幅度值，并确定与该最大幅度值处于相邻位置的相邻幅度值。
步骤S302：基于所述最大幅度值和各所述相邻幅度值得到定义变量，并基于所述最大幅度值、各所述相邻幅度值及所述定义变量对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值；
在本实施例中，频偏估计处理模块获取预设的定义变量计算公式，并基于定义变量计算公式对获取的最大幅度值和各相邻幅度值进行计算以获取定义变量，频偏估计处理模块进而基于获取的定义变量、最大幅度值和各相邻幅度值对第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值；
示例性地，例如，频偏估计处理模块获取粗频偏估计过程中通过快速傅里叶变换公式输出的各幅度值FFT，从而在各幅度值FFT中确定数值最大的最大幅度值
Figure SMS_43
，同时，频偏估计处理模块确定与最大幅度值/>
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相邻的相邻幅度值/>
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和/>
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，之后，频偏估计处理模块获取预设的定义变量计算公式：/>
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；
并根据定义变量计算公式对最大幅度值
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、相邻幅度值/>
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和/>
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进行计算以确定定义变量/>
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，再之后，频偏估计处理模块获取预设的细频偏估计公式：
Figure SMS_52
；
并基于该细频偏估计公式对获取的定义变量
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、最大幅度值/>
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相邻的相邻幅度值/>
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和/>
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进行处理以得到细频偏估计值/>
Figure SMS_57
。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S30中“基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号”的步骤，具体可以包括：
步骤S303：确定所述第一目标信号对应的第二信号子载波间隔，并确定所述细频偏估计值与所述第二信号子载波间隔之间的第二比值；
步骤S304：基于所述第二比值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；
示例性地，例如，频偏估计处理模块首先确定第一目标信号
Figure SMS_58
对应的第二信号子载波间隔，频偏估计处理模块从而确定第二信号子载波间隔与细频偏估计值/>
Figure SMS_59
之间的第二比值为/>
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，之后，频偏估计处理模块获取预设的细频偏补偿公式，并根据细频偏补偿公式和第二比值/>
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对第一目标信号/>
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进行细频偏补偿以确定第二目标信号
Figure SMS_63
。
步骤S40：对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，并根据所述粗频偏估计值、所述细频偏估计值及所述残留频偏估计值得到目标频偏估计值；
在本实施例中，频偏估计处理模块对获取的第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，频偏估计处理模块进而将获取的粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值进行加和以确定目标频偏估计值，并将该目标频偏估计值输入至终端设备内配置的下行频偏补偿模块。
示例性地，例如，频偏估计处理模块对获取的第二目标信号
Figure SMS_64
进行残留频偏估计得到残留频偏估计值/>
Figure SMS_65
，频偏估计处理模块进而将获取的粗频偏估计值/>
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、细频偏估计值/>
Figure SMS_67
及留频偏估计值/>
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进行加和以确定与待补偿信号/>
Figure SMS_69
对应的目标频偏估计值为：
Figure SMS_70
，频偏估计处理模块进而将目标频偏估计值输入至终端设备内配置的如图5所示的下行频偏补偿模块。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S40中“对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值”的步骤，具体可以包括：
步骤S401：提取所述第二目标信号内包含的各频域信号，并确定各所述频域信号各自对应的无线信道传输函数；
步骤S402：根据各所述无线信道传输函数确定各所述频域信号相互之间的相关性，并根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值；
示例性地，例如，频偏估计处理模块在获取的第二目标信号
Figure SMS_74
中提取频域信号
Figure SMS_78
和/>
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，并对提取的频域信号/>
Figure SMS_73
和/>
Figure SMS_75
去除本地符号数据后确定频域信号
Figure SMS_79
对应的无线信道传输函数为/>
Figure SMS_82
，同样的，频域信号/>
Figure SMS_71
对应的无线信道传输函数为/>
Figure SMS_76
，其中，/>
Figure SMS_81
，之后，频偏估计处理模块根据获取的各无线信道传输函数确定/>
Figure SMS_85
与/>
Figure SMS_72
之间的相关性为：/>
Figure SMS_77
，再之后，频偏估计处理模块根据该相关性对第二目标信号/>
Figure SMS_80
进行残留频偏估计得到残留频偏估计值/>
Figure SMS_83
为：
Figure SMS_86
；
需要说明的是，在本实施例中，
Figure SMS_87
为信号子载波间隔，/>
Figure SMS_88
为取复数的虚部，Re为取复数实部，/>
Figure SMS_89
为取复数共轭，arctan表示取反正切函数。
步骤S50：基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步；
示例性地，例如，下行频偏补偿模块在接收到目标频偏估计值时，按照目标频偏估计值对待补偿信号进行频偏补偿得到目标信号以实现下行同步。
在本实施例中，终端设备在运行时，首先通过内部配置的频偏估计处理模块接收高空基站发出的长度为5ms的发送信号，同时，频偏估计处理模块获取预设的信号转换公式，并按照信号转换公式对发送信号进行处理得到待补偿信号，之后，频偏估计处理模块基于预设的傅里叶快速变换公式对获取的待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，频偏估计处理模块进而基于获取的粗频偏估计值对待补偿信号进行粗频偏补偿得到待补偿信号对应的第一目标信号，再之后，频偏估计处理模块对获取的第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并按照细频偏估计值对第一目标信号进行细频偏估计补偿得到经过补偿的第二目标信号，然后，频偏估计处理模块对获取的第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，频偏估计处理模块进而将获取的粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值进行加和以确定目标频偏估计值，并将该目标频偏估计值输入至终端设备内配置的下行频偏补偿模块，最后，下行频偏补偿模块在接收到目标频偏估计值时，按照目标频偏估计值对待补偿信号进行频偏补偿得到目标信号以实现下行同步。
如此，本发明采用对高空基站发出的发送信号进行粗频偏估计、细频偏估计及残留频偏估计，得到粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值，从而根据粗频偏估计值、细频偏估计值及残留频偏估计值确定目标频偏估计值并基于目标频偏估计值对发送信号进行频偏补偿的方式，令终端设备在HAPS-5G场景下可以对高空基站的发送信号进行多级的频偏估计，从而解决了在HAPS-5G场景下，当高空基站和终端设备均处于移动的状态时存在较大频偏的技术问题，进而能够得到精确的下行频偏估计值以实现下行同步。
进一步地，基于上述本发明信号的频偏补偿方法的第一实施例，在此提出本发明信号的频偏补偿方法第二实施例。
在上述步骤S40“根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值”的步骤之后，本发明信号的频偏补偿方法还可以包括：
步骤A10：基于所述残留频偏估计值对所述第二目标信号进行残留频偏补偿得到第三目标信号；
示例性地，例如，频偏估计处理模块在获取残留频偏估计值
Figure SMS_90
时，基于残留频偏估计值/>
Figure SMS_91
对获取的第二目标信号/>
Figure SMS_92
进行残留频偏补偿，从而得到第二目标信号/>
Figure SMS_93
对应的第三目标信号/>
Figure SMS_94
。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤A10，具体可以包括：
步骤A101：确定所述第二目标信号对应的第三信号子载波间隔，并确定所述残留频偏估计值与所述第三信号子载波间隔之间的第三比值；
步骤A102：基于所述第三比值所述第二目标信号进行残留频偏估计补偿得到第三目标信号；
示例性地，例如，频偏估计处理模块首先确定第二目标信号
Figure SMS_95
对应的第三信号子载波间隔，并基于获取的残留频偏估计值/>
Figure SMS_96
确定残留频偏估计值/>
Figure SMS_97
与第三信号子载波间隔之间的第三比值/>
Figure SMS_98
，之后，频偏估计处理模块基于第三比值/>
Figure SMS_99
对第二目标信号/>
Figure SMS_100
进行残留频偏补偿得到第三目标信号为/>
Figure SMS_101
。
进一步地，请参照图3，图3为本发明信号的频偏补偿方法第三实施例的流程示意图；
基于上述本发明信号的频偏补偿方法的第一实施例和/或者第二实施例，在此提出本发明信号的频偏补偿方法第三实施例。
在上述步骤S50之后，本发明信号的频偏补偿方法还可以包括以下步骤：
步骤B10：在检测到与所述高空基站之间出现断网重连时，基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值；
在本实施例中，终端设备在通过检测模块检测到与高空基站之间出现断网重连的情况时，终端设备调用内部配置的频偏估计更新模块基于获取的目标频偏估计值对记录的各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值。
步骤B20：基于所述更新频偏估计值对所述高空基站发出的发送信号进行频偏补偿；
在本实施例中，频偏估计更新模块在完成对目标频偏估计值的更新之后，基于更新得到的更新频偏估计值对高空基站发出的发送信号进行频偏补偿。
示例性地，例如，终端设备在通过检测模检测到与链接中的高空基站出现断网重连的情况时，启动下行频偏估计更新流程，终端设备进而控制内部配置的如图5所示的频偏估计更新模块基于获取的目标频偏估计值
Figure SMS_102
对已经存储的各历史频偏估计值进行更新以得到更新频偏估计值，进而由频偏估计更新模块基于更新后的更新频偏估计值对高空基站发出的发送信号进行补偿。
进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤B10中“基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值”的步骤，具体可以包括：
步骤B101：确定与所述高空基站之间的相对移动速度，并根据所述相对移动速度确定时间门限；
步骤B102：将各历史频偏估计值各自对应的记录时间分别与所述时间门限进行比对，以将各所述记录时间中大于或等于所述时间门限的目标记录时间对应的各所述历史频偏估计值进行删除；
步骤B103：确定剩余各历史频偏估计值各自与所述目标频偏估计值之间的均方差结果，并将各所述均方差结果分别与预设的误差门限进行比对，以将各所述均方差结果中大于或等于所述误差门限的目标均方差结果对应的历史频偏估计值删除；
步骤B104：将剩余的各历史频偏估计值与所述目标频偏估计值进行平均值计算得到平均频偏估计值，并将所述平均频偏估计值确定为更新频偏估计值；
示例性地，例如，频偏估计更新模块首先调用检测模块对终端设备和终端设备相连的高空基站进行检测，以获取终端设备对应的用户移速和高空基站对应的基站移速，进而基于用户移速和基站移速确定终端设备与高空基站之间的相对移动速度，频偏估计更新模块进而基于相对移动速度确定时间门限
Figure SMS_105
，之后，频偏估计更新模块确定已经存储有高空基站的第N次的目标频偏估计值/>
Figure SMS_107
，从而，频偏估计更新模块将之前存储的N-1次历史频偏估计值各自对应的记录时间分别与时间门限/>
Figure SMS_110
进行比对，并判断各记录时间是否大于或等于时间门限/>
Figure SMS_103
，频偏估计更新模块进而将记录时间大于时间门限/>
Figure SMS_108
的目标记录时间各自对应的历史频偏估计值删除，再之后，频偏估计更新模块将剩余的各历史频偏估计值分别与第N次的目标频偏估计值/>
Figure SMS_109
进行计算以确定各均方差结果，并将各均方差结果分别与预设的误差门禁/>
Figure SMS_111
进行比对，频偏估计更新模块进而将各均方差结果中大于或等于误差门禁/>
Figure SMS_104
的各目标均方差结果各自对应的历史频偏估计值删除，最后，频偏估计更新模块对剩余的各历史频偏估计值与第N次的目标频偏估计值
Figure SMS_106
进行整合并统计平均值得到平均频偏估计值，从而将平均频偏估计值确定为更新频偏估计值。
在本实施例中，终端设备在通过检测模块检测到与高空基站之间出现断网重连的情况时，终端设备调用内部配置的频偏估计更新模块基于获取的目标频偏估计值对记录的各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值，之后，频偏估计更新模块在完成对目标频偏估计值的更新之后，基于更新得到的更新频偏估计值对高空基站发出的发送信号进行频偏补偿。
如此，本发明采用在检测到终端设备与高空基站出现断网重连的情况时，基于获取的目标频偏估计值对记录各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值的方式，达到了令终端设备在下行频偏估计的过程中降低估计误差的目的。
此外，本发明还提供一种终端设备，该终端设备上有可在处理器上运行的信号的频偏补偿程序，所述终端设备执行所述信号的频偏补偿程序时实现如以上任一项实施例所述的信号的频偏补偿方法的步骤。
本发明终端设备的具体实施例与上述信号的频偏补偿方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有信号的频偏补偿程序，所述信号的频偏补偿程序被处理器执行时实现如以上任一项实施例所述信号的频偏补偿方法的步骤。
本发计算机可读存储介质的具体实施例与上述信号的频偏补偿方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是针对执行本发明提供的信号的频偏补偿方法的终端设备，该终端设备具体可以是配置在高空基站上的数据存储控制终端、PC或者便携计算机等终端，也可以是高空基站本身)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述信号的频偏补偿方法应用于终端设备，所述终端设备与高空基站相连接，所述方法包括以下步骤：
接收所述高空基站的发送信号，并对所述发送信号进行处理得到待补偿信号；
对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值，并基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号；
对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值，并基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号；
对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值，并根据所述粗频偏估计值、所述细频偏估计值及所述残留频偏估计值得到目标频偏估计值；
基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步。
2.如权利要求1所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述对所述待补偿信号进行粗频偏估计得到粗频偏估计值的步骤，包括：
去除所述待补偿信号内包含的循环前缀，并将去除了所述循环前缀的待补偿信号与预设的本地共轭符号相乘得到修改后的目标待补偿信号；
按照预设的傅里叶快速变换公式对所述目标待补偿信号进行处理得到粗频偏估计值。
3.如权利要求2所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述基于所述粗频偏估计值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号的步骤，包括：
确定所述待补偿信号对应的第一信号子载波间隔，并确定所述粗频偏估计值与所述第一信号子载波间隔之间的第一比值；
基于所述第一比值对所述待补偿信号进行粗频偏补偿得到第一目标信号。
4.如权利要求3所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值的步骤，包括：
在所述傅里叶快速变换公式输出的各幅度值中确定最大幅度值，和与所述最大幅度值相邻的各相邻幅度值；
基于所述最大幅度值和各所述相邻幅度值得到定义变量，并基于所述最大幅度值、各所述相邻幅度值及所述定义变量对所述第一目标信号进行细频偏估计得到细频偏估计值。
5.如权利要求4所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述基于所述细频偏估计值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号的步骤，包括：
确定所述第一目标信号对应的第二信号子载波间隔，并确定所述细频偏估计值与所述第二信号子载波间隔之间的第二比值；
基于所述第二比值对所述第一目标信号进行细频偏补偿得到第二目标信号。
6.如权利要求5所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值的步骤，包括：
提取所述第二目标信号内包含的各频域信号，并确定各所述频域信号各自对应的无线信道传输函数；
根据各所述无线信道传输函数确定各所述频域信号相互之间的相关性，并根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值。
7.如权利要求6所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，在所述根据所述相关性对所述第二目标信号进行残留频偏估计得到残留频偏估计值的步骤之后，所述方法还包括：
基于所述残留频偏估计值对所述第二目标信号进行残留频偏补偿得到第三目标信号；
所述基于所述残留频偏估计值对所述第二目标信号进行残留频偏补偿得到第三目标信号的步骤，包括：
确定所述第二目标信号对应的第三信号子载波间隔，并确定所述残留频偏估计值与所述第三信号子载波间隔之间的第三比值；
基于所述第三比值所述第二目标信号进行残留频偏估计补偿得到第三目标信号。
8.如权利要求7所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，在所述基于所述目标频偏估计值对所述待补偿信号进行频偏补偿以进行下行同步的步骤之后，所述方法还包括：
在检测到与所述高空基站之间出现断网重连时，基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值；
基于所述更新频偏估计值对所述高空基站发出的发送信号进行频偏补偿。
9.如权利要求8所述的信号的频偏补偿方法，其特征在于，所述基于获取的所述目标频偏估计值对各历史频偏估计值进行更新得到更新频偏估计值的步骤，包括：
确定与所述高空基站之间的相对移动速度，并根据所述相对移动速度确定时间门限；
将各历史频偏估计值各自对应的记录时间分别与所述时间门限进行比对，以将各所述记录时间中大于或等于所述时间门限的目标记录时间对应的各所述历史频偏估计值进行删除；
确定剩余各历史频偏估计值各自与所述目标频偏估计值之间的均方差结果，并将各所述均方差结果分别与预设的误差门限进行比对，以将各所述均方差结果中大于或等于所述误差门限的目标均方差结果对应的历史频偏估计值删除；
将剩余的各历史频偏估计值与所述目标频偏估计值进行平均值计算得到平均频偏估计值，并将所述平均频偏估计值确定为更新频偏估计值。
10.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的信号的频偏补偿程序，所述信号的频偏补偿程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的信号的频偏补偿方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信号的频偏补偿程序，所述信号的频偏补偿程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的信号的频偏补偿方法的步骤。
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