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(jī)接入多普勒頻偏的預(yù)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，收發(fā)雙方存在相對(duì)移動(dòng)，將會(huì)產(chǎn)生多普勒頻偏，尤其在空地通信的場(chǎng)景下，由于飛機(jī)用戶的移動(dòng)速度可達(dá)到1000～1200km/h，這種高速移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的多普勒頻偏，極大地降低了隨機(jī)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(dòng)速度不超過500km/h，故目前的設(shè)備難以支持空地場(chǎng)景下的隨機(jī)接入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提出一種用于空地通信的隨機(jī)接入多普勒頻偏的預(yù)補(bǔ)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(jī)接入多普勒頻偏的預(yù)補(bǔ)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(jì)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(jìn)入步驟s4；若是小數(shù)倍頻偏，則進(jìn)入步驟s5；

s4、通過對(duì)zc序列循環(huán)移位進(jìn)行隨機(jī)接入前綴的頻偏預(yù)補(bǔ)償；

s5、根據(jù)具體的頻偏倍數(shù)生成一個(gè)補(bǔ)償序列，與zc序列相乘進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。

進(jìn)一步的，所述步驟s2的具體方法為：

通過如下公式計(jì)算多普勒頻偏△f：

其中，v是空中用戶的移動(dòng)速度，f是載波頻率，θ是空中用戶移動(dòng)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(jìn)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(jìn)一步的，所述步驟s5中的補(bǔ)償序列為exp(-j2π△n/nzc)序列，其中n＝0,1,2,…,nzc-1。

與上述方案對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種用戶設(shè)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(jì)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(jī)接入整數(shù)倍頻偏的預(yù)補(bǔ)償；

第五處理模塊，處理隨機(jī)接入小數(shù)倍頻偏的預(yù)補(bǔ)償。

本發(fā)明的有益效果是：。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中空地通信場(chǎng)景示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例隨機(jī)接入前綴頻偏預(yù)補(bǔ)償流程圖；

圖3為本發(fā)明的用戶設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例

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

圖2為本發(fā)明實(shí)施例隨機(jī)接入前綴頻偏預(yù)補(bǔ)償流程圖。根據(jù)圖1，飛機(jī)移動(dòng)速度為v，飛行高度h，載波頻率為f，下面就本實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

步驟201：利用飛機(jī)上的定位系統(tǒng)，可獲得基站的位置，從而可測(cè)得飛機(jī)與基站的距離為d，由此可計(jì)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(jì)算出的數(shù)值及系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)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(duì)隨機(jī)接入前綴進(jìn)行頻偏預(yù)補(bǔ)償。lte隨機(jī)接入前綴基帶信號(hào)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(jī)接入zc序列的物理根序列號(hào)，nzc是zc序列長(zhǎng)度。

多普勒頻偏對(duì)隨機(jī)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(jìn)行頻偏預(yù)補(bǔ)償：

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

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(dǎo)可知，當(dāng)多普勒頻偏為整數(shù)倍頻偏時(shí)，可以通過對(duì)zc序列循環(huán)移位來實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入前綴的頻偏預(yù)補(bǔ)償。

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

圖3為本發(fā)明的用戶設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。下面對(duì)該設(shè)備進(jìn)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(jì)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(duì)整數(shù)倍頻偏、小數(shù)倍頻偏進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。

經(jīng)過上述頻偏預(yù)補(bǔ)償可以解決空地通信場(chǎng)景下隨機(jī)接入前綴出現(xiàn)的嚴(yán)重的多普勒頻偏問題。

對(duì)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(chǎng)景中。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)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(shí)施例中的各模塊可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊形式實(shí)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。