大时延卫星通信的随机接入分段前导检测*

刘鹏程，夏 斌，于劲松，张朝贤

(1.上海交通大学 无线通信技术研究所，上海 200240；2.电子科技大学 信息与通信工程学院，成都 610054；3.厦门大学嘉庚学院，福建 漳州 363105)

0 引 言

与传统的地面移动通信系统相比，卫星移动通信系统具有更大的通信带宽和通信覆盖范围，且不受地球表面地理影响限制，这使其在近些年成为了国内外研究的焦点。

随机接入(Random Access,RA)作为终端建立上行连接的第一步，对用户的上行接入和定时同步起着至关重要的作用。在地面蜂窝网络的5G NR物理层协议中，前导信号循环前缀(Cyclic Prefix，CP)时间长度均小于单个前导(Sequence，SEQ)符号时间长度，接收机前导检测算法只需要考虑小数倍时延估计。相比于地面蜂窝移动通信，卫星通信传输距离远，传输时延大。因此，大波束卫星通信系统需要更长的CP来保证用户成功随机接入，CP长度将大于SEQ符号时间长度，若直接采用地面前导检测算法[1]，将无法估计整数倍时延，从而导致用户接入的失败。

目前5G非地面网络(Non Terrestrial Network,NTN)空口协议中卫星通信随机接入部分仍处于研究中，对于大时延场景下前导信号格式和参数没有给出相应设计。为了解决大时延卫星通信场景下时延估计问题，文献[2-5]重新设计了随机接入前导,但会造成系统抗载波频偏能力减弱，降低用户接入成功概率；或者严重浪费了前导码资源，减少了可用前导码数目，影响了系统接入容量；或者增加了随机接入过程中前导传输步骤，增大了用户接入时延，降低了接入效率。……