本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種用于空地通信的隨機接入多普勒頻偏的預補償方法。

背景技術(shù)：

在移動通信系統(tǒng)中，收發(fā)雙方存在相對移動，將會產(chǎn)生多普勒頻偏，尤其在空地通信的場景下，由于飛機用戶的移動速度可達到1000～1200km/h，這種高速移動會產(chǎn)生很大的多普勒頻偏，極大地降低了隨機接入的成功率。

根據(jù)現(xiàn)有的lte協(xié)議，最大可支持的移動速度不超過500km/h，故目前的設備難以支持空地場景下的隨機接入。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提出一種用于空地通信的隨機接入多普勒頻偏的預補償方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于空地通信的隨機接入多普勒頻偏的預補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1、空中用戶獲取自身與地面基站之間的距離；

s2、空中用戶根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算多普勒頻偏；

s3、判斷步驟s2中獲得的多普勒頻偏是整數(shù)倍頻偏還是小數(shù)倍頻偏，若是整數(shù)倍頻偏，則進入步驟s4；若是小數(shù)倍頻偏，則進入步驟s5；

s4、通過對zc序列循環(huán)移位進行隨機接入前綴的頻偏預補償；

s5、根據(jù)具體的頻偏倍數(shù)生成一個補償序列，與zc序列相乘進行預補償。

進一步的，所述步驟s2的具體方法為：

通過如下公式計算多普勒頻偏△f：

其中，v是空中用戶的移動速度，f是載波頻率，θ是空中用戶移動速度v與載頻f方向的夾角，c是光速，h是空中用戶的飛行高度，d是步驟s1中獲得的空中用戶與地面基站之間的距離。

進一步的，所述步驟s3中判斷步驟s2中獲得的多普勒頻偏是整數(shù)倍頻偏還是小數(shù)倍頻偏的具體方法是：

采用△表示多普勒頻偏與子載波的比值，則△＝△f/fra，fra為子載波，最后判斷△是整數(shù)還是小數(shù)。

進一步的，所述步驟s5中的補償序列為exp(-j2π△n/nzc)序列，其中n＝0,1,2,…,nzc-1。

與上述方案對應的，本發(fā)明還提供一種用戶設備，包括：

第一處理模塊，通過定位系統(tǒng)獲取自己與基站之間的距離；

第二處理模塊，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算多普勒頻偏；

第三處理模塊，用于判斷該頻偏是整數(shù)倍頻偏還是小數(shù)倍頻偏，整數(shù)倍頻偏指的是多普勒頻偏與子載波的比值為整數(shù)，小數(shù)倍頻偏指的是多普勒頻偏與子載波的比值為小數(shù)；

第四處理模塊，處理隨機接入整數(shù)倍頻偏的預補償；

第五處理模塊，處理隨機接入小數(shù)倍頻偏的預補償。

本發(fā)明的有益效果是：。

附圖說明

圖1為實施例中空地通信場景示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例隨機接入前綴頻偏預補償流程圖；

圖3為本發(fā)明的用戶設備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案：

實施例

圖1為典型的空地通信場景的示意圖。如圖1所示，該場景包括飛機用戶和基站。本發(fā)明實施例中的頻偏預補償方法由飛機用戶端來執(zhí)行。

圖2為本發(fā)明實施例隨機接入前綴頻偏預補償流程圖。根據(jù)圖1，飛機移動速度為v，飛行高度h，載波頻率為f，下面就本實施例詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

步驟201：利用飛機上的定位系統(tǒng)，可獲得基站的位置，從而可測得飛機與基站的距離為d，由此可計算速度v與載頻f的夾角θ余弦值：

步驟202：根據(jù)步驟201計算出的數(shù)值及系統(tǒng)參數(shù)，計算出多普勒頻偏：

步驟203：判斷202獲得的多普勒頻偏是整數(shù)倍頻偏還是小數(shù)倍頻偏，△＝△f/fra為多普勒頻偏與子載波的比值，即判斷△為整數(shù)還是小數(shù)。

下面對隨機接入前綴進行頻偏預補償。lte隨機接入前綴基帶信號由zc序列經(jīng)過fft、ifft變化生成的，zc序列生成：

其中，u是隨機接入zc序列的物理根序列號，nzc是zc序列長度。

多普勒頻偏對隨機接入的影響直接表現(xiàn)為zc序列的相位旋轉(zhuǎn)，具體見下式：

下面進行頻偏預補償：

步驟204：當△為整數(shù)即整數(shù)倍頻偏時，令k＝△，根據(jù)推導：

其中，du是與zc序列循環(huán)移位有關(guān)的參數(shù)，由u確定，c＝exp(jπu·(kdu+k²du²)/nzc)為常數(shù)。根據(jù)上述推導可知，當多普勒頻偏為整數(shù)倍頻偏時，可以通過對zc序列循環(huán)移位來實現(xiàn)隨機接入前綴的頻偏預補償。

步驟205：當△為小數(shù)即小數(shù)倍頻偏時，明顯無法通過循環(huán)移位來預補償，此時就需要轉(zhuǎn)到模塊五直接生成一個exp(-j2π△n/nzc)序列，與zc序列相乘進行預補償。

圖3為本發(fā)明的用戶設備結(jié)構(gòu)示意圖。下面對該設備進行說明。

第一處理模塊31，利用定位系統(tǒng)獲取自己與基站之間的距離；第二處理模塊32，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算多普勒頻偏；第三處理模塊33，用于判斷該頻偏是整數(shù)倍頻偏還是小數(shù)倍頻偏；第四、第五模塊34、35分別對整數(shù)倍頻偏、小數(shù)倍頻偏進行預補償。

經(jīng)過上述頻偏預補償可以解決空地通信場景下隨機接入前綴出現(xiàn)的嚴重的多普勒頻偏問題。

對于本發(fā)明需要說明的是：本發(fā)明僅適用于用戶具有定位系統(tǒng)的場景中。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。上述實施例中的各模塊可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊形式實現(xiàn)。本發(fā)明不限制與任何特定形式的硬件與軟件結(jié)合。