本发明属于无线通信领域，涉及一种通信同步方法，尤其涉及延迟多普勒域通信系统中，基于chirp信号的分数倍傅里叶变换的定时和频率联合同步的同步方法。
背景技术：
1、第六代无线网络将支持广泛的移动终端和无处不在的连接，从自动驾驶汽车到无人机、低轨卫星和高速列车等。这些服务面临的关键挑战之一是在高速移动的环境中提供可靠的通信。此外，6ghz以下的频谱拥塞为容量改进和系统可持续发展带来了根本瓶颈，促使移动提供商利用更高的频段，例如毫米波频段。然而，由发射机、接收机和散射器之间的相对运动引起的多普勒扩散，使高载波频率的高速移动场景下的无线通信面临巨大的挑战。正交时频空间调制在延迟多普勒(delay-doppler，dd)域调制信息，而不是在经典的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)的时频域调制信息，具有优越的抗延迟和多普勒性能，同时具有全分集的潜力，在高载波频率高速移动场景中有着巨大的应用前景。
2、在无线通信系统中，发送信号的起始时刻、由多径信道及噪声引起的传输时延对接收端来说都是未知的。因此，为了在接收端准确获取发送信息，首先需要进行定时同步来保证能够对接收到的数据符号进行正确的解调。同时，需要进行频率同步，估计和补偿收发信机之间的晶振偏移以及由发射机、接收机和散射器之间的相对运动引起的多普勒扩散。在任何实际通信系统的设计中，同步都是一个具有挑战性的问题，延迟多普勒域通信系统也不例外。由于延迟多普勒域通信对于ofdm的后向兼容特性，用于ofdm的很多同步方法在原理上可以应用于延迟多普勒域通信系统。然而，鉴于延迟多普勒域通信主要用于高载波高移动性场景，而大多数现有的同步技术都是为低移动性和低载波场景而设计的，延迟多普勒域通信在同步方面面临新的挑战。因此，为了充分发挥延迟多普勒域通信的潜力，必须解决高载波频率高速移动场景下延迟多普勒域通信系统的同步问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明针对延迟多普勒域通信系统，提供一种基于chirp信号的分数倍傅里叶变换(fractionfourier transform，frft)的联合定时和频率同步方法。本发明要解决的技术问题由以下技术方案实现：
2、发送端基带处理包括以下步骤：
3、(1)将m长度的dual-chirp信号作为同步的前导序列，首先对该信号进行frft变换，记录最佳旋转角度α和峰值所在位置ptx1和ptx2；
4、(2)在m长度的dual-chirp信号末尾添加m(n-1)个0，并构造为m×n的矩阵，对该矩阵依次进行维格纳变换和辛傅里叶变换(symplectic finite fourier transform，sfft)，变换到dd域，记为p；
5、(3)将每个延迟多普勒域通信系统待传输比特信息经过qam调制后，构造为m×n的矩阵，记为x；
6、(4)将矩阵p叠加到矩阵x上，构成dd域叠加信号，然后进行逆辛傅里叶变换(inverse symplectic finite fourier transform，isfft)和海森堡变换，得到时域信号并添加cp后发送；
7、接收端同步处理包括以下步骤：
8、(5)对接收信号按滑动窗进行旋转α的frft变换，当出现能量聚集峰时，将该滑动窗确定为dual-chirp信号所在窗，滑动窗起始位置记为b；
9、(6)记录接收窗中信号frft变换的峰值位置为prxl和prx2，计算发送dual-chirp信号和接收信号峰值位置之差，记为δn1和δn2；
10、(7)由δn1、δn2计算定时偏移d和归一化频偏ζ，得到延迟多普勒域通信系统帧的起始位置为b+d，完成接收信号同步过程。
11、所述步骤(1)中，dual-chirp信号为：
12、
13、其中，m＝0，1，...，m，f0为chirp信号的初始频率，为chirp信号的调频率，t为chirp信号的脉宽。
14、所述步骤(1)中，信号x(t)的frft变换定义为：
15、
16、其中kα(t，u)为核函数，定义为：
17、
18、其中，k为整数。
19、所述步骤(2)中，m为延迟多普勒域通信系统一个帧的延迟轴长度，n为多普勒轴长度。
20、所述步骤(4)中，将矩阵p和矩阵x叠加在一起，只有矩阵p的frft会出现能量聚集特性，因此在接收端可以将chirp前导序列识别出来。
21、所述步骤(6)中，δn1和δn2的计算方式为：
22、δn1＝prx1-ptx1
23、δn2＝prx2-ptx2
24、所述步骤(7)中，定时偏移和频偏估计依赖于frft变换的时移和频移特性：
25、若fα(u)＝fα[f(t)](u)，则
26、
27、
28、时移τ使两个峰值向同一方向移动τcosα，频移ε使两个峰值向相反方向移动εsinα。
29、δn1＝dcosα-εtsinα
30、δn2＝dcosα+εtsinα
31、所述步骤(7)中，由δn1、δn2计算定时偏移d和归一化频偏ζ的方式为：
32、
33、
34、其中δf为子载波间隔。
35、本发明的有益之处体现在：
36、(1)本发明通过将前导序列叠加在dd域数据序列上，前导序列不需要额外占用资源网格，保证了发送信号的频谱效率。
37、(2)本发明将前导序列添零后转换到dd域，转换后的信号平均功率为原chirp信号的1/n，远远小于有用信号功率。因此接收端不需要进行前导序列消除，可以直接进行解调，降低了实现复杂度。
38、(3)将chirp信号用于高载波频率高速移动场景的同步，能够抵抗大频偏对初始定时的影响，实现优越的同步性能。
1.一种延迟多普勒域通信系统的定时和频率联合同步方法，其特征在于，以dual-chirp信号作为前导序列，根据chirp信号的frft的峰值位置偏移得到时频偏信息，实现延迟多普勒域通信系统的同步，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的延迟多普勒域通信系统的定时和频率联合同步方法，其特征在于，所述步骤(1)中，dual-chirp信号为：
3.如权利要求1所述的延迟多普勒域通信系统的定时和频率联合同步方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将矩阵p和矩阵x叠加在一起，只有矩阵p的frft会出现能量聚集特性，因此在接收端可以将chirp前导序列识别出来。
4.如权利要求1所述的延迟多普勒域通信系统的定时和频率联合同步方法，其特征在于，所述步骤(7)中，由△n1、△n2计算定时偏移d和归一化频偏ε的方式为：
