[发明专利]兼容LTE模式卫星通信初始随机接入两步时延测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术，尤其涉及一种兼容LTEFDD模式的卫星通信系统中初始随机 接入两步时延测量的方法，属于通信技术领域。

背景技术

初始随机接入是LTE模式地面移动通信系统中用户终端接入网络的初始步骤，而其中时 延估计又是随机接入的核心技术。第4代地面移动通信标准LTE，均采用了ZC序列组成的 前导进行初始随机接入。其中LTE标准的随机接入前导格式如图1所示。[3GPPTS36.211 V8.8.0(2009-09)“3rdGenerationPartnershipProject;TechnicalSpecificationGroupRadioAccess Network;EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess(E-UTRA);PhysicalChannelsand Modulation(Release8)”]。

在如图2所示卫星通信系统中，通常波束半径较大，而且各卫星用户终端之间存在较大 的传输时延差，即使在波束覆盖半径为150公里的系统中，各用户终端之间的最大传输时延 差也可能达到超过1ms左右。卫星通信的大时延差特性，直接导致了在卫星通信系统中采用 像LTE模式的前导进行随机接入存在一定的难度。

[FrancescoBastia,etal.,“ResearchArticleLTEAdaptationforMobileBroadbandSatellite Networks,”EURASIPJournalonWirelessCommunicationsandNetworking,2009]分析了在卫星 移动通信中采用LTE技术的适应性问题。在考虑LTE模式时分析了具有不同传输时延的地面 终端在随机接入前导设计上的适应性问题，提出了不采用循环移位的解决方案。事实上，不 采用循环移位，仍然不能解决由大时延差和多普勒频移带来的影响。

同样地，在兼容LTE模式的卫星通信系统中，直接在时域上扩长前导也是不可行的，必 须考虑到多普勒频移的影响。换言之，若假定卫星波束范围内的最大往返传输时延差为τ_max， 将前导序列扩长为τ_max，那么随机接入的子载波间隔为1/τ_max，则可能由于多普勒频移的影响， 在卫星侧接收信号检测的功率延时谱密度在τ_max范围内出现2个峰值，因此不能正确的估计 出用户的传输时延差。

进一步地，[HeeWookKim,etal.,“ApplicabilityofOrthogonalFrequencyDivisionMultiple AccessinSatelliteCommunication,”ProceedingsofVehicularTechnologyConference,2011]结合 卫星大时延差的特点，提出了将地面的前导序列在频域上拆分成几段，相应的映射到在时域 上扩展成几段，这种方法解决了卫星大时延差的问题，但并未考虑到随机接入发送接收过程 中以每个符号为单位进行傅里叶变换，使得接收机无法正确检测出前导序列。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，针对频分双工的卫星通信系统，提供一种 初始随机接入两步时延测量的方法，以解决卫星通信中由于长时延差及多普勒频移等特性所 带来的随机接入前导信号的错误检测，进而导致用户传输时延差无法正确估计的问题。

本发明技术方案如下：一种兼容LTE模式卫星通信初始化随机接入两步时延测量方法， 其步骤为：

1）在兼容LTE模式卫星通信系统中对小区按照时延值划分成几个子区，第一步随机接 入时，用户终端发送前导序列经过传输时延到达卫星侧接收端；其中传输过程中前导序列的 循环前缀持续时间为最大返回时延差+卫星小区最大时延扩展；保护间隔持续时间为最大返回 时延差+卫星小区最大时延扩展；前导序列持续时间由4倍多普勒频移的倒数决定，并且为一 个正常OFDM符号的整数倍时长；子载波间隔为前导序列持续时间的倒数；

2）接收端用一个接收机，一个持续时间不小于前导序列的长度的观察间隔，测得第一往 返时延差；