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加权分数傅里叶变换（Weighted-typeFractionalFourierTransform,WFRFT）是一种新型时频分析工具，近些年才有学者尝试将其应用在通信领域中，在通信中呈现出很好的研究与应用前景。信号经过WFRFT变换后将同时包含时域与频域的信息，而其对信号的处理过程同单载波与多载波通信系统的调制过程相似。由于这种变换的特殊性有学者提出了一种混合载波调制通信系统，该系统不仅可以兼容单载波与多载波两种体制，同时也融合了两种载波体制的特性，其通信性能也相对于传统通信系统产生相应的变化。本文主要针对经过WFRFT变换后得到的时频域协同信号的同步特性进行研究。 本文首先总结了加权分数傅里叶变换的基础理论，随后介绍了基于加权分数傅里叶变换的混合载波调制技术，同时给出了基于WFRFT的混合载波通信系统模型与4-WFRFT变换过程的物理含义。并给出混合载波调制后时域信号的波形图、星座图与功率谱，同时分析了该系统信号解调对变换阶数的敏感程度。 其次，本文给出了定时偏差与频率偏差对混合载波调制通信系统性能的影响，通过数学推导讨论并分析了WFRFT变换内时同步偏差干扰对系统影响的机理。进而分析了传统Zadoff-Chu序列经WFRFT操作后得到的时频域协同信号的自相关互相关特性，并给出数学推导。在此基础上，对时频协同信号的抗频偏定时同步性能进行了研究，相关函数分析表明该信号有更强的抗频偏能力。随后在双选信道下的数值仿真表明，时频协同信号对抗信道干扰能力更强，并且存在一个最佳变换阶数使错误检概率最低。 最后，针对混合载波调制系统的特有的变换阶数同步问题，基于上述时频协同信号构造出时域加权的同步参考序列。该序列在变换阶数α非常接近时仍保持良好的互相关特性，可以实现在接收端通过对变换阶数α与时间延时进行二维扫描检测，从而完成接收端变换阶数与定时偏差的同步。在此基础上，针对二维联合扫描带来的计算量增加的问题，提出基于K-Means聚类相关的低复杂度同步算法。从仿真中可以看出，该算法在大幅降低复杂度的同时，定时性能仅略有下降，以实现性能与复杂度的折中。