低軌LTE衛星隨機接入前導設計及檢測算法研究

丁 睿1，劉 召，甄 立，秦 浩

(1.中國空間技術研究院，北京100094；2.西安電子科技大學 通信工程學院，西安710071)

1 引 言

衛星移動通信系統具有通信頻帶寬、通信容量大、覆蓋面廣、業務豐富、機動靈活、不受地理條件限制等特點，并憑借在應急救災、互聯網應用、醫療衛生、公共教育、民用業務通信、交通運輸等領域的獨特優勢，成為國內外各界研究和競爭的焦點[1-2]。伴隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術的成熟發展，以LTE技術為體制的衛星移動通信系統也成為了移動通信領域的研究熱點[3]。根據衛星移動通信特性，將LTE技術應用于衛星移動通信系統仍存在較多關鍵問題需要研究，例如峰均比控制、多普勒頻移消除等。其中，隨機接入技術作為上行通信的第一步，極大地影響上行鏈路的用戶接入性能，是基于LTE的衛星移動通信系統的研究重點之一。

LTE系統采用具有恒幅零自相關特性的ZC(Zadoff-Chu)序列作為接入前導序列，并且依據不同的小區半徑設計了4種前導格式，用于完成上行定時提前(Time Advance，TA)估計。由于衛星移動通信系統具有更廣的波束覆蓋范圍和更大的傳播時延，現有的適用于陸地LTE系統的隨機接入前導將不再適用，需要根據衛星通信特性進行重新設計。針對這一問題，文獻[4-5]根據衛星通信的特點重新設計了接入前導。文獻[4]采用LTE隨機接入前導格式和序列生成原則，設計了具有更長持續時間的ZC序列用于上行接入，但是持續時間的增大引起子載波間隔減小，從而使得該序列對載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset，CFO)非常敏感。……