用于卫星的载波同步方法、装置、电子设备及可读介质与流程
本公开涉及计算机信息处理领域，具体而言，涉及一种用于卫星的载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质。
背景技术：
通信系统是完成卫星飞行和各种功能的重要部分。传统的卫星获取资料的时间周期长，必须在任务结束后才能获得高清图像及数据信号。由于控制指挥系统的实时性，使其需要高速的数据满足信息传递的实时性。卫星实现远程操控的关键是宽带及大数据的数据流量技术。若在敌人干扰下数据信息无法完成通信传递，无法进行正常的指令互动，其指挥系统对卫星无法操作，也就不能发挥它的功能优势。
卫星的发射回收控制系统、主控制系统、通信系统以及卫星构成了一个完整的中远程卫星系统。用来控制卫星到达指定地方完成某些任务的主要是其主控制系统；发射回收系统可以同时控制多个卫星的起落和通信，是系统的核心，完成各种任务的平台。通信系统可以进行各种信号发送及回收，是控制系统与卫星之间连接的桥梁，因此，通信系统的发展直接影响到整个卫星的功能系统。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开提供一种用于卫星的载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质，能够对卫星的通信载波信号进行准确快速的同步处理，保证卫星通信安全。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一方面，提出一种用于卫星的载波同步方法，该方法包括：卫星接收端获取载波输入信号；将所述载波输入信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
在本公开的一种示例性实施例中，卫星接收端获取载波输入信号，包括：卫星接收端的天线获取无线信道中的信号；将所述信号进行信号处理以生成所述载波输入信号。
在本公开的一种示例性实施例中，将所述载波输入信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列，包括：提取所述载波输入信号中的第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于计数器获取所述载波输入信号中的所述第一短训练序列、所述第二短训练序列、所述长训练序列对应的符号和数据符号。
在本公开的一种示例性实施例中，基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值，包括：基于所述第一短训练序列生成整数倍频偏估计量；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成小数倍频偏估计量；基于所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量生成所述频率偏移估量值。
在本公开的一种示例性实施例中，基于所述第一短训练序列生成整数倍频偏估计量，包括：基于所述第一短训练序列的差分序列得到整数倍频偏估计量的偶数位数值；将所述整数倍频偏估计量的偶数位置为0。
在本公开的一种示例性实施例中，基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成小数倍频偏估计量，包括：基于所述第一短训练序列对应的前导码和所述第二短训练序列生成共轭相关序列；在预设间隔后将所述第一短训练序列中的多个短训练序列进行共轭相关处理以生成小数倍频偏估计量。
在本公开的一种示例性实施例中，基于所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量生成所述频率偏移估量值，包括：将所述第一短训练序列中的多个短训练序列对应的符号两两相关操作生成多个联系结果；基于所述联系结和所述第一短训练序列中的多个短训练序列生成多个累积值；基于所述多个累积值确定所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量以生成所述频率偏移估量值。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一短训练序列包括五个短训练符号；基于所述多个累积值确定所述频率偏移估量值，包括：基于所述五个短训练符号生成四个累积值；基于所述四个累积值进行平均计算以生成所述频率偏移估量值。
在本公开的一种示例性实施例中，基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号，包括：确定所述长训练序列对应的符号和数据符号；基于所述补偿系数、所述长训练序列对应的符号和数据符号对所述长训练序列进行频偏补偿；将频偏补偿后的数据和所述载波输入信号进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
根据本公开的一方面，提出一种用于卫星的载波同步装置，该装置包括：获取模块，用于卫星接收端获取载波输入信号；分离模块，用于将所述载波输入信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；估量模块，用于基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；补偿模块，用于基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；输出模块，用于基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
根据本公开的一方面，提出一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上文的方法。
根据本公开的一方面，提出一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上文中的方法。
根据本公开的用于卫星的载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质，卫星接收端获取载波输入信号；将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号的方式，能够对卫星的通信载波信号进行准确快速的同步处理，保证卫星通信安全。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步系统框图。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步系统框图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的流程图。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的示意图。
图5是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的示意图。
图6是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的示意图。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的示意图。
图8是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步装置的框图。
图9是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
图10是根据一示例性实施例示出的一种计算机可读介质的框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
卫星高速信道是一个多径传播信道模型，通过分析其多普勒功率谱和时延功率谱，可以得到信道的关键特征。考虑卫星的正常飞行状态，环境比较开阔，多径衰落较小，信道传输有主径。其时延功率谱与多普勒功率谱如下。
1）时延功率谱：
在飞行场景下，由于环境比较开阔，因此我们可以认为传输信道是由两部分组成的，一路los路径，一簇反射路径。由此在进行建模时，我们可以考虑用一个两径模型来描述信道。一般用一个常数模型来描述los路径而将反射路径用一个瑞利模型来建立反射路径。整个信道的包络呈现莱斯分布特性，莱斯因子的取值范围是2-20db，根据文献可知航空遥测信道典型的莱斯因子为15db，当莱斯因子
由于卫星的远程飞行距离远远大于其飞行高度时，我们一般可以认为反射径的散射分量和los路径的分量的距离差
根据下式可得平均附加时延为：
由此可以得到均方根时延扩展为
对于卫星通信来，数据的传输速率一般为2mbps，信号带宽远大于相干带宽，信道为频率选择性衰落信道。
多普勒功率谱：
卫星的速度也是信道分析中要考虑的重要部分，它影响着信道的多普勒频移。本设计中考虑一般的情况，取卫星在空中日常飞行时的最大航速为70km/s，则可得到信道的最大多普勒频移
假设散射径的分量到达地面观测站的角度为
当
当
当到达波束角度跨越0°或180°时，此时可以将信道的多普勒功率谱看作是上面两个部分的加权和，加权系数由具体情况决定。
本公开假设在二维平面上考虑散射分量，更接近实际的是三维的散射量分布，角度在波束范围内呈现高斯分布，并且波束宽度随着距离的增大而减小。最坏的情况下，los分量的到达方向为0°，此时los分量的多普勒频移
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步系统框图。卫星的载波同步系统10是卫星系统的发射部分，将输入的信号首先进行编码，接着对其进行交织处理，经过串并改变后的信息做星座点映射在发送端上，在各个子载波上分配经上步处理的来的符合，并把设计好的相应的导频信息引入各符合之间，再通过ifft并串改变获得时域的符合，经过添加循环前缀进而得到完整的时域桢信号，最后把转化来的模拟信号通过射频模块，使用天线传送至无线信道中。如此，结束完成发射全过程。
图2是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步系统框图。卫星的载波同步系统20是卫星系统的接收部分，接收过程的步骤和发送端是正好相反的。它先是经过天线获得无线信道中的信号，再经一系列的相反于发射系统的处理步骤，最后把解调后的结果输出。
对载波进行频偏估计在同步技术中是相当重要的部分，频率偏移还分为整数与小数两个部分组成。小数的频偏会产生码间干涉及破坏子载波的正交性，发生ici也就是说会产生载波间干扰；整数部分的频偏虽不会对载波间正交性进行破坏，可是它能使接收机的数据载波间发生循环移位。由统计学方面来说，系统的误比特率属于随机概率。经常使用schmidl及kim的方式及基于导频的估算方法进行频偏估计的，还有一些是在这些方法上进行的改善，如:只采用一个特别的前导码。总得来说，估计频偏与同步定时通常都是一起完成的。
由于卫星所收到信号出现频偏多是在频域中。因此，整数频率形式的偏移估算能够使用已知序列同接收端循环移位情况得到接收序列，记录出现循环移位点情况和相关值情况，查找相关的值就可以实现的移位点相关的最大值，即为频偏的整数倍。传统方法引入schirndl算法完成频偏估算里面的整数倍。该算法是在两个序列中间使用差分，但是，因为在这一算法里面奇数位是0，所以得到整数倍的频率情况是估值2倍。这是说，此时计算出整数频偏值是偶数。当出现技术频偏时，就不再准确，这将不利于系统的效能。在本公开中，通过如下方式实现卫星信号的载波同步。
图3是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的流程图。用于卫星的载波同步方法30至少包括步骤s302至s310。
如图3所示，在s302中，卫星接收端获取载波输入信号。包括：卫星接收端的天线获取无线信道中的信号；将所述信号进行信号处理以生成所述载波输入信号。
在s304中，将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列。包括：提取所述载波信号中的第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于计数器获取所述载波信号中的所述第一短训练序列、所述第二短训练序列、所述长训练序列对应的符号和数据符号。
在s306中，基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值。包括：基于所述第一短训练序列生成整数倍频偏估计量；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成小数倍频偏估计量；基于所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量生成所述频率偏移估量值。
经典载波同步算法中加循环前缀操作得到信号为：
经过高白信道接收信号中包含频偏，接收信号如下：
文中频偏属于相位的一个部分，因此处在虚指数上，主要有实际频偏及归一化频偏（即:频偏和子载波间隔的比值）两种表示方式。通常情况下，归一化的频偏在ofdm系统里仿真中使用的较多。
频偏校正也就是先使用估计得到的频偏再和一个相反的虚指数相乘，来校正频偏。
小数倍的频偏可以使用ofdm符号的循环前缀cp及前导码作相关，求和与角度，来估计出频偏并对其进行校正:
相关整数倍进行频偏估算就是用以下式子得到最高g，
式中的g是正整数，是频率偏移的搜索范围，在g1为最大值时也就是循环位移的位数。
schmidl&c方式在sc方案里的原始序列ts1在偶数个子载波相应的调制数据为一个随机复数，奇数位对应的都是0；反过来就是奇数位是复数，偶数位是0也可以，通过ifft后得到的数据序列都有前半部分与后半部分相等这一特点。
方便估计整数倍频偏而把前后两个原始序列ts1和ts2的频域差分规定为下面关系:
这里序列ts1是奇数的子载波且数据是0，因此ts1和ts2这两序列只是区分偶数位置的建立
若得到最大值g是
如图4所示，在高斯信道情况下进行的仿真操作，频偏是一个确定值，能够看到schirndl算法与park算法都可以接近crb，低信噪比存在时，park算法效果逊一些。因为同样训练序列较短，minn算法给出的不准确，只是它的估计范围大点。
minn算法同park算法完成频偏估计情况跟schrnidl算法得到的在结构上是相近的，上面的计算是在高速情况时通信系统，但在处理此类频偏量就像当是恒定值，只是出现整数以及小数倍率的频偏，前者的机制是参考s&c算法，仅在小数频偏估算因为训练序列的区别而有所不同。
由于卫星所收到信号出现频偏多是在频域中。因此，整数频率形式的偏移估算能够使用已知序列同接收端循环移位情况得到接收序列，记录出现循环移位点情况和相关值情况，查找相关的值就可以实现的移位点相关的最大值，即为频偏的整数倍。
传统方法引入schirndl算法完成频偏估算里面的整数倍。该算法是在两个序列中间使用差分，但是，因为在这一算法里面奇数位是0，所以得到整数倍的频率情况是估值2倍。这是说，此时计算出整数频偏值是偶数。当出现技术频偏时，就不再准确，这将不利于系统的效能。
在本公开中，是由差分序列得到偶数序列相关差分，则只需填充0在奇数位，将差序列得到n序列，因此，当接收端完成循环移位，得到整数频率的判断公式是：
当上式取得最大值g是为
从图5中知道，因为schirndl算法完成估算得到的最终整数部分频偏值的二倍，故而当整数频偏是奇数值，它就会随机变化；改进得到算法能够成功地算出每个整数频偏。
在上一节中对小数频偏算法进行介绍，经典是schirndl前后得到两个半长的共轭，随后的改进算法，如minn以及park的结构是相似很相近的，使用多个单一的训练符号完成频偏算法的是song和morell，此时估计区间小。单一的训练符号需要使用很多重复部分，在降低频偏估算精度的情况下，与大频偏估算比较知，用到的运算复杂度在增加，知训练符号实现定时偏移估算，误差相对较大。参考循环前缀情况下小数频偏运算，只要在精度范围和循环序列拥有的长度维系均衡，那么循环前缀就不能长度太大，那么僵降低渠道的效率，所以必要仔细考虑。
高速移动情况中通信频偏相关预估方案，可使用下面小数阶频偏。按照所接收信息的前导码以及本地存在序列实现共轭相关，在l点间隔后共轭相关：
估计的范围随l值增大而减小，估计的精确到随之增高。
这种方法可以进行循环，到达特定的估计精度，然估计精度和序列长度息息相关，序列长度还使频偏估计精度受到限制。
其中，基于所述第一短训练序列生成整数倍频偏估计量，包括：基于所述第一短训练序列的差分序列得到整数倍频偏估计量的偶数位数值；将所述整数倍频偏估计量的偶数位置为0。
其中，基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成小数倍频偏估计量，包括：基于所述第一短训练序列对应的前导码和所述第二短训练序列生成共轭相关序列；在预设间隔后将所述第一短训练序列中的多个短训练序列进行共轭相关处理以生成小数倍频偏估计量。
其中，基于所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量生成所述频率偏移估量值，包括：将所述第一短训练序列中的多个短训练序列对应的符号两两相关操作生成多个联系结果；基于所述联系结和所述第一短训练序列中的多个短训练序列生成多个累积值；基于所述多个累积值确定所述整数倍频偏估计量和所述小数倍频偏估计量以生成所述频率偏移估量值。
短的训练序列来进行捕获和帧的帧，长训练序列的载波同步的频率偏移估计，然后帧结构的帧头是六个长序列，前五个是相同的，每个序列的时间域中的相同的特性，所以在时域总的是十个短序列。由于十个与接收序列和本地序列相关的峰值是按照由小及大顺序排列的，在依据于前面同样的理念就可以推出数据所在的起始位置。由于信道和频偏会影响到实际的信号，即是实际系统因为受到频偏的影响很大，会使得虚警率加大包检测的概率减小。使用sc算法的序列组合与minn算法综合应用，来进一步减小误差。本申请中尽管使用的是minn算法的方式，但它所使用的序列却不是这种方法取得的，是通过使用相应的五个相同的长序列取其和的平均值的方法来降低频偏对系统的影响。
使用前五个相同的长序列加求平均的方式使其相关峰值更加尖锐，也避免了s&c方法的平顶状态的出现。最重要的是它还只是为了帧的检测而进行的初步定时，精同步是使用本地的储存序列和接收的序列作为相关序列应用。由于定时的准确性再综合之前同步检测的结果，自相关搜索方法可以更方便找寻搜索准确位置的特点，在本公开中，通过使用这种算法完成精同步。
由于频偏太大会影响到这种方法。所以还可以使用检测到的桢再开始估计整数倍频偏，再校正频偏，便可以减弱频偏造成的影响进而来提高定时的精准程度，也就是检测时的正确率。
在s308中，基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数。
在无线通信系统的基础上，使用梳状的导频机构，只是在信道估算中使用导频完成辅助计算，把存有该信息的部分放在接收处，并转换得到频域信号加以提取，如此就能得到合适的导频，能够更准确地恢复得到输入信号情况。鉴于前面的分析，梳状导频使用于频域中是不能连续的，因此，一个合理的插值能够拥有所有需要信息，相关插值方法以及理论情况见下文。
结合内插相关的信道估算，选择固定位置当成导频点，插入早先就知道的信号序列，使用信道传输，得到导频信息，对这些信息加以估计，按照导频信道的传输数目，找出理想的插值手法，利用插值相关函数获得需要的非导频信道的有效传递函数。
在一个实施例中，信道算时应要具备快速追踪能力。故而该算法具有低复杂度同时，更该易于实现。导频在系统是呈现时频二维分布，故而需要分两区域完成计算。
实现步骤是：
第一步，通过使用估计算法计算出导频点出现的信道频率响应：
第二步，按照导频位置和其确定的结构度，通过计算得到相关的权重矩阵w；
第三步，频域滤波，通过使用权重矩阵w和导频位置的信道估计值，得到数据子载波有关的信道响应矩阵，这是唯一的只与子波频域有关的矩阵：
第四步，完成时域情况下的线性插值操作，使用相邻的ofdm符号的导频完成中间子载波上面的信道估量计算，使用导频载波号里面，算出的信道估计在滤波；
通过在导频点估计处的信道传递函数得到的值，将数据子载波产生的信道估计值使用相邻的导频点完成内插，实现使用试点的信息来恢复数据子载波的频率，
在信道估计值已取得情况下，数据拼点里面信道信息的得到与插补过程相同。
则基于所述上述训练序列所计算频率偏移估量值、所述导频得到的信道估计值，生成系统的补偿系数。
在s310中，基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。包括：确定所述长训练序列对应的符号和数据符号；基于所述补偿系数、所述长训练序列对应的符号和数据符号对所述长训练序列进行频偏补偿；将频偏补偿后的数据和所述载波输入信号进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
根据本公开的用于卫星的载波同步方法，卫星接收端获取载波输入信号；将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号的方式，能够对卫星的通信载波信号进行准确快速的同步处理，保证卫星通信安全。
应清楚地理解，本公开描述了如何形成和使用特定示例，但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本公开公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
图6是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步方法的示意图。如图6中所示的载波频率相关同步情况的硬件实现流程分析。组成该模块的主要是数据流部分、数据缓存部分、载波频偏估算部分、频偏补偿部分和数据输出部分。在该模块里面对数据的操作过程是：首先，按照计数器里面输入数据判断出短训练序列以及相关长训练序列分别用到的符号和数据符号情况，然后完成不同操作，这是数据流部分；载波频偏估算部分使用得到的短训练序列完成延迟相关加法以及平均操作，进而算出频率偏移估量值；之后基于该频率偏移估量值完成补偿系数运算，之后参考补偿系数对长训练序列中相关的符号以及数据符号完成频偏补偿操作；最后，把这些补偿操作得到的数值同原未补偿得到的值整合操作后，输出预期数据帧。
数据分流模块
该模块进行数据的输入操作，并将其区分成短训练序列部分、长训练序列部分和数据符号部分。在硬件实现中，使用计数器加以计数，当计数值在1和160之间时就是短训练符号，将之进入数据缓存模块；当计数值在1和80之间的是前5个短符号，将被发送到载波估算模块完成频率偏移估算；当计数值超过160就是需要补偿操作的长训练序列符号以及数据符号，将被发送到频率偏移补偿模块。
载波频偏估计子模块
这是全部模块里面最重要的部分，它按照数据分布部分中得到短训练序列符号参考下式完场频率偏差估算。如图所示，它有延迟相关部分、相关积累部分和补偿算部分组成。
载波频偏补偿子模块
该部分是基于对频偏补偿系数的计算完成的，对需要频率偏移补偿
在硬件实现中，该模块分为两部分：补偿系数的运算以及数据的补偿。考虑到补偿因素要比补偿数据早一点出现，故补偿因子要有延迟操作，其中，具体的流程如图7所述。
为补偿因子运算，当频率偏差估计值
数据联系输出子模块
该模块是载波同步模块里面最后的那个子模块，用于哪些不被频偏补偿操作，将长训练序列以及数据符号与短时间训练序列以及数据符号整合后输出后实现的。由于短的训练符号是数据分配模块直接发送到数据输出模块的，长训练符号以及数据符号是在进行补偿操作后传输来的，为保证二者持续完成输出操作，硬件实现方面需要使用移位寄存装置实现相应的延迟。
对载波进行频偏估计在同步技术中是相当重要的部分，频率偏移还分为整数与小数两个部分组成。小数的频偏会产生码间干涉及破坏子载波的正交性，发生ici也就是说会产生载波间干扰；整数部分的频偏虽不会对载波间正交性进行破坏，可是它能使接收机的数据载波间发生循环移位。由统计学方面来说，系统的误比特率属于随机概率。经常使用schmidl及kim的方式及基于导频的估算方法进行频偏估计的，还有一些是在这些方法上进行的改善，如:只采用一个特别的前导码。总得来说，估计频偏与同步定时通常都是一起完成的。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由cpu执行的计算机程序。在该计算机程序被cpu执行时，执行本公开提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
图8是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星的载波同步装置的框图。如图8所示，用于卫星的载波同步装置80包括：获取模块802，分离模块804，估量模块806，补偿模块808，输出模块810。
获取模块802用于卫星接收端获取载波输入信号；
分离模块804用于将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；
估量模块806用于基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；
补偿模块808用于基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；
输出模块810用于基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
根据本公开的用于卫星的载波同步装置，卫星接收端获取载波输入信号；将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号的方式，能够对卫星的通信载波信号进行准确快速的同步处理，保证卫星通信安全。
图9是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
下面参照图9来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，电子设备900以通用计算设备的形式表现。电子设备900的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元910、至少一个存储单元920、连接不同系统组件（包括存储单元920和处理单元910）的总线930、显示单元940等。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元910执行，使得所述处理单元910执行本说明书中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元910可以执行如图3中所示的步骤。
所述存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（ram）9201和/或高速缓存存储单元9202，还可以进一步包括只读存储单元（rom）9203。
所述存储单元920还可以包括具有一组（至少一个）程序模块9205的程序/实用工具9204，这样的程序模块9205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备900也可以与一个或多个外部设备900’（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，使得用户能与该电子设备900交互的设备通信，和/或该电子设备900能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（i/o）接口950进行。并且，电子设备900还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络（例如局域网（lan），广域网（wan）和/或公共网络，例如因特网）通信。网络适配器960可以通过总线930与电子设备900的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备900使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，如图10所示，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的上述方法。
所述软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（lan）或广域网（wan），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：卫星接收端获取载波输入信号；将所述载波信号进行数据分离以生成第一短训练序列、第二短训练序列、长训练序列；基于所述第一短训练序列、所述第二短训练序列生成频率偏移估量值；基于所述频率偏移估量值、所述第二短训练序列、所述长训练序列生成补偿系数；基于所述补偿系数和所述长训练序列进行整合以完成载波同步并生成载波输出信号。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施例的方法。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
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