CN112583755B - 卫星通信方法和相关通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供卫星通信方法和相关设备。其中，一种卫星通信方法包括：生成随机接入前导序列，随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；序列部分包括子序列A和子序列B，或者序列部分包括子序列C，并且子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；子序列A包含至少一个前导符号，子序列B包含至少一个前导符号，子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，子序列A的个数为m，子序列B的个数为m或m‑1，所述m为正整数；输出随机接入前导序列。本申请实施例方案设计了包含多个前导符号的具有抗频偏能力的随机接入前导序列，随机接入前导序列包含不同ZC序列生成的前导符号，使得序列具有较好的抗频偏能力。

Description

卫星通信方法和相关通信设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及卫星通信方法和相关通信设备。
背景技术
卫星通信具有全球覆盖、远距离传输、组网灵活、部署方便和不受地理条件限制等显著优点，故而已经被广泛应用于海上通信、定位导航、抗险救灾、科学实验、视频广播和对地观测等多个领域。
未来地面第五代移动网络(5G)将具备完善的产业链、巨大的用户群体、灵活高效的应用服务模式等。因此，将卫星通信***与5G网络相互融合，取长补短，共同构成全球无缝覆盖的海、陆、空、天一体化综合通信网，满足用户无处不在的多种业务需求，是未来通信发展的一个重要方向。
卫星通信***使用非静止轨道(NGEO,Non-Geostationary Earth Orbit)卫星。根据卫星的轨道高度，具体可以将卫星移动通信***分为同步轨道(GEO,GeostationaryEarth Orbit)***、中轨(MEO,Medium Earth Orbit)卫星通信***和低轨(LEO,Low EarthOrbit)卫星通信***。
无论是地面蜂窝移动通信***还是卫星移动通信***，载波频偏都会极大地恶化通信***的工作性能。载波频偏的主要来源为：通信***收发两端所采用的晶体振荡器的频率误差和无线信道的多普勒频偏。
其中，对于地面移动通信***，载波频偏主要源自晶振误差，在高铁、飞机等高速移动通信场景中，多普勒频偏也是载波频偏的重要组成部分。对于卫星移动通信***，尤其是低轨卫星移动通信***，除了晶振误差引起的载波频偏，星地链路中还普遍存在较大的多普勒频偏。
然而，当然业内还没有设计出较为成熟可靠的可用于较好解决卫星移动通信***中的载波频偏的相关方案。
发明内容
本申请实施例提供卫星通信方法和相关通信设备。
第一方面，本申请实施例提供一种卫星通信方法，，包括：
生成随机接入前导序列，其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔。
其中，所述序列部分包括子序列A和子序列B。或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列。
所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
输出所述随机接入前导序列。
可以看出，本申请实施例方案设计了包含多个前导符号的具有抗频偏能力的随机接入前导序列，随机接入前导序列包含不同ZC序列生成的前导符号，测试发现这样的随机接入前导序列具有较好的抗频偏能力。
其中，每个所述子序列A和每个所述子序列B的长度可分别都大于或等于所述循环前缀的长度。
在一些可能实施方式中，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个。所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间，或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
在另一些可能实施方式中，随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀。至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
其中，生成随机接入前导序列的具体格式并不限于上述举例，还可基于需要设计其它的符合需要的格式。
在一些可能实施方式中，发送随机接入前导序列之前还包括：接收根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。根序号指示具体可以通过多种多样的方式来生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号；
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成所述子序列A和所述子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
第二方面，本申请实施例提供一种卫星通信设备，包括：
生成单元，用于生成随机接入前导序列，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔。
其中，所述序列部分包括子序列A和子序列B。或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列。
所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
输出单元，用于输出所述随机接入前导序列。
可以看出，本申请实施例方案设计了包含多个前导符号的具有抗频偏能力的随机接入前导序列，随机接入前导序列包含不同ZC序列生成的前导符号，测试发现这样的随机接入前导序列具有较好的抗频偏能力。
其中，每个所述子序列A和每个所述子序列B的长度可分别都大于或等于所述循环前缀的长度。
在一些可能实施方式中，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个。所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间，或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
在另一些可能实施方式中，随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀。至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
其中，生成随机接入前导序列的具体格式并不限于上述举例，还可基于需要设计其它的符合需要的格式。
在一些可能实施方式中，接收单元，用于在生成单元生成随机接入前导序列之前，接收根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。生成单元可基于根序号指示来确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
根序号指示具体可以通过多种多样的方式来生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成子序列A和子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
第三方面，本申请实施例还提供一种卫星通信方法，包括：
接收随机接入前导序列；使用第一检测窗和第二检测窗检测接收的所述随机接入前导序列以生成两路功率时延谱；利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量。
其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；所述序列部分包括子序列A和子序列B，或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
其中，每个所述子序列A和每个所述子序列B的长度可分别都大于或等于所述循环前缀的长度。
在一些可能实施方式中，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个。所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间，或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
在另一些可能实施方式中，随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀。至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
其中，生成随机接入前导序列的具体格式并不限于上述举例，还可基于需要设计其它的符合需要的格式。
在一些可能实施方式中，所述利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量包括：利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得归一化前导子载波频偏的可能取值，基于所述归一化前导子载波频偏的可能取值获得上行定时提前量。
举例来说，
ifo1＝round((peakidx1-peakidx2)mod L/(du1-du2))
ifo2＝round((peakidx2-peakidx1)mod L/(du2-du1))
peakidx1′＝peakidx1-ifo1·du1 or peakidx1-ifo2·du1
peakidx2′＝peakidx2-ifo1·du2 or peakidx2-ifo2·du2
其中，ifo1和ifo2表示归一化前导子载波频偏的可能取值；u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述L为功率时延谱窗口的长度。
du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。
其中，peakidx1表示第一检测窗的功率时延谱的相关峰值位置，peakidx2表示第二检测窗的功率时延谱的相关峰值位置。
其中，上行定时提前量对应的峰值位置满足peakidx＝peakidx1′＝peakidx2′。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第二约束条件。
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure BDA0002224106790000051
其中，α表示参数界限；p为pu1或pu2；du为du1或du2。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第三约束条件。
其中，第一约束条件为：ifomax·(du1+du2)<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
第三约束条件可为：根序号u1、u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数，pu1大于Nzc/2且pu2小于Nzc/2。其中，α表示参数界限。
在一些可能实施方式中，接收随机接入前导序列之前还包括：发送根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成子序列A和子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
第四方面，本申请实施例还提供一种卫星通信设备，包括：
接收单元，用于接收随机接入前导序列。
检测单元，用于使用第一检测窗和第二检测窗检测接收的所述随机接入前导序列以生成两路功率时延谱；利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量。
其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；所述序列部分包括子序列A和子序列B，或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
在一些可能实施方式中，检测单元利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量包括：利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得归一化前导子载波频偏的可能取值，基于所述归一化前导子载波频偏的可能取值获得上行定时提前量。
举例来说，
ifo1＝round((peakidx1-peakidx2)mod L/(du1-du2))
ifo2＝round((peakidx2-peakidx1)mod L/(du2-du1))
peakidx1′＝peakidx1-ifo1·du1or peakidx1-ifo2·du1
peakidx2′＝peakidx2-ifo1·du2or peakidx2-ifo2·du2
其中，ifo1和ifo2表示归一化前导子载波频偏的可能取值；u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述L为功率时延谱窗口的长度。
du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。
其中，peakidx1表示第一检测窗的功率时延谱的相关峰值位置，peakidx2表示第二检测窗的功率时延谱的相关峰值位置。
其中，上行定时提前量对应的峰值位置满足peakidx＝peakidx1′＝peakidx2′。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第二约束条件。
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure BDA0002224106790000071
其中，α表示参数界限；p为pu1或pu2；du为du1或du2。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第三约束条件。
其中，第一约束条件为：ifomax·(du1+du2)<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
第三约束条件可为：根序号u1、u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数，pu1大于Nzc/2且pu2小于Nzc/2。其中，α表示参数界限。
在一些可能实施方式中，卫星通信设备还包括发送单元，用于在接收随机接入前导序列之前：发送根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成子序列A和子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
第五方面，本申请实施例还提供一种卫星通信设备(如终端设备或地面基站或卫星)，可以包括：相互耦合的处理器和存储器；其中，所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序，以执行第一方面或第三方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
第六方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行，以完成以上各方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
第七方面，本申请实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在用户设备上运行时，使得卫星通信设备执行以上各方面的方法的部分或全部步骤。
第八方面，本申请实施例还提供一种通信装置，包括：输入接口电路，逻辑电路和输出接口电路；其中，所述逻辑电路用于执行以上各方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
第九方面，本申请实施例还提供一种通信装置，包括：至少一个输入端、信号处理器和至少一个输出端；其中，所述信号处理器，用于执行以上各方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
附图说明
下面将对本申请实施例涉及的一些附图进行说明。
图1-A是本申请实施例提供的一种通信***的架构示意图。
图1-B是本申请实施例提供的卫星通信的场景示意图。
图2是本申请实施例提供的一种卫星通信方法的流程示意图。
图3-A至图3-F是本申请实施例提供的随机接入前导序列的格式示意图。
图4是本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图。
图5-A是本申请实施例提供的一种随机接入前导序列检测的示意图。
图5-B至图5-C是本申请实施例提供的随机接入前导序列的检测示意图。
图6-A至图6-D是本申请实施例提供的随机接入前导序列的检测性能的几种示意图。
图7-A至图7-B是本申请实施例提供的映射表的示意图。
图8-A是本申请实施例提供的逻辑根索引对应物理根序号的du分布示意图。
图8-B是本申请实施例提供的逻辑根索引对应物理根序号的立方度量值分布示意图。
图9是本申请实施例提供的一种卫星通信设备的结构示意图。
图10是本申请实施例提供的另一种卫星通信设备的结构示意图。
图11是本申请实施例提供的另一种卫星通信设备的结构示意图。
图12是本申请实施例提供的另一种卫星通信设备的结构示意图。
图13是本申请实施例提供的另一种卫星通信设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
参见图1-A，图1-A是本申请实施例举例的一种5G网络架构的示意图。5G网络对4G网络的某些功能网元(例如移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)等等)进行了一定拆分，并定义了基于服务化架构的架构。在图1-A所示网络架构中，类似4G网络中的MME的功能，被拆分成了接入与移动性管理功能(AMF,Access and Mobility ManagementFunction)和会话管理功能(SMF,Session Management Function)等等。
下面对其他一些相关网元/实体进行介绍。
用户终端(UE，User Equipment)通过接入运营商网络来访问数据网络(DN，DataNetwork)等等，使用DN上的由运营商或第三方提供的业务。
为方便说明，本申请实施例中用户终端、用户设备、终端设备或终端可统称为UE。即若无特别说明，本申请实施例后文所描述的UE均可替换为用户终端、用户设备、终端设备或者终端，当然它们之间也可互换。
接入与移动性管理功能(AMF)是3GPP网络中的一种控制面功能，主要负责UE接入运营商网络的接入控制和移动性管理。其中，安全锚点功能(SEAF,Security AnchorFunction)可以部署于AMF之中，或SEAF也可能部署于不同于AMF的另一设备中，图1-A中以SEAF被部署于AMF中为例。当SEAF被部署于AMF中时，SEAF和AMF可合称AMF。
会话管理功能(SMF)是3GPP网络中的一种控制面功能，其中，SMF主要用于负责管理UE的数据包(PDU,Packet Data Unit)会话。PDU会话是一个用于传输PDU的通道，UE可以通过PDU会话与DN互相发送PDU。SMF负责PDU会话的建立、维护和删除等管理工作。
数据网络(DN,Data Network)也称为分组数据网络(PDN,Packet Data Network)，是位于3GPP网络之外的网络。其中，3GPP网络可接入多个DN，DN上可部署运营商或第三方提供的多种业务。例如，某个DN是一个智能工厂的私有网络，安装在智能工厂车间的传感器扮演UE的角色，DN中部署了传感器的控制服务器。UE与控制服务器通信，UE在获取控制服务器的指令之后，可根据这个指令将采集的数据传递给控制服务器。又例如，DN是一个公司的内部办公网络，该公司员工所使用的终端则可扮演UE的角色，这个UE可以访问公司内部的信息和其他资源。
其中，统一数据管理实体(UDM，Unified Data Management)也是3GPP网络中的一种控制面功能，UDM主要负责存储3GPP网络中签约用户(UE)的签约数据、信任状(credential)和持久身份标识(SUPI,Subscriber Permanent Identifier)等。这些数据可以被用于UE接入运营商3GPP网络的认证和授权。
认证服务器功能(AUSF,Authentication Server Function)也是3GPP网络中的一种控制面功能，AUSF主要用于第一级认证(即3GPP网络对其签约用户的认证)。
其中，网络开放功能(NEF,Network Exposure Function)也是3GPP网络之中的一种控制面功能。NEF主要负责以安全的方式对第三方开放3GPP网络的对外接口。其中，在SMF等功能需要与第三方网元通信时，可以以NEF为通信的中继。其中，中继时，NEF可以进行内外部标识的翻译。比如将UE的SUPI从3GPP网络发送到第三方时，NEF可将SUPI翻译成其对应的外部身份标识(ID,Identity)。反之，NEF可将外部身份ID在发送到3GPP网络时，将其翻译成对应的SUPI。
其中，网络存储功能(NRF,Network Repository Function)也是3GPP网络中的一种控制面功能，主要负责存储可被访问的网络功能(NF)的配置额服务资料(profile)，为其他网元提供网络功能的发现服务。
用户面功能(UPF,User Plane Function)是3GPP网络与DN通信的网关。
策略控制功能(PCF,Policy Control Function)是3GPP网络中的一种控制面功能，用于向SMF提供PDU会话的策略。策略可包括计费、服务质量(QoS,Quality ofService)、授权相关策略等。
接入网(AN，Access Network)是3GPP网络的一个子网络，UE要接入3GPP网络，首先需要经过AN。在无线接入场景下AN也称无线接入网(RAN,Radio Access Network),因此RAN和AN这两个术语经常不做区分的混用。
3GPP网络是指符合3GPP标准的网络。其中，图1-A中除了UE和DN以外的部分可看作是3GPP网络。3GPP网络不只局限于3GPP定义的5G网络，还可包括2G、3G、4G网络。通常3GPP网络由运营商来运营。此外，在图1-A所示架构中的N1、N2、N3、N4、N6等分别代表相关实体/网络功能之间的参照点(Reference Point)。Nausf、Namf...等分别代表相关网络功能的服务化接口。
当然，3GPP网络和非3GPP网络可能共存，5G网络的中的一些网元也可能被运用到一些非5G网络中。
未来地面5G将具备完善产业链、巨大用户群体、灵活高效的应用服务模式等。因此将卫星通信***与5G网络相互融合，取长补短，共同构成全球无缝覆盖的海、陆、空、天一体化综合通信网，满足用户无处不在的多种业务需求，是未来通信发展的一个重要方向。
参见图1-B，图1-B举例示出卫星通信的场景示意图。卫星具备信号处理能力或者卫星将用户信号透明转发到地面基站实现广域覆盖的通信场景，可以采用与3GPP LTE/NR协议兼容的协议栈。用户终端为普通的移动终端或专用终端，传输过程也遵循LTE/NR协议。本申请讨论的方案也适用于3GPP LTE/NR定义的地面移动通信场景，且更适用于高铁、飞机等高速移动通信场景。
下面对卫星通信场景进行一些简单介绍。
对于非同步卫星移动通信***，尤其是低轨卫星移动通信***而言，卫星的运行速度相对较快，这使得信号在传输过程中产生大范围快速时变的多普勒频偏。研究发现，在卫星移动通信***中，引起时频同步问题的主要因素是大多普勒频偏和晶振误差引起的频偏，而传统的时频估计算法在下行同步中仅能估计出两种频偏的叠加值，即fd+fe，其中fd表示多普勒频偏，fe表示晶振误差引起的频偏。其中，因为多普勒频偏和晶振误差引入的频偏的生成原理不同，合理的频偏补偿方式应当是终端侧对发送的上行信号补偿-fd+fe，即对多普勒频偏采用负补偿方式，对晶振误差引起的频偏采用正补偿方式。如果用户终端直接利用下行同步的频偏估计结果对上行发送信号进行频偏补偿，则会在上行信号中引入频率偏移2fe(负补偿)或2fd(正补偿)。
举例来说，设想一种卫星通信场景，低轨卫星通信***的卫星轨道高度为600km，卫星基站将波束中心处的多普勒频偏作为预补偿值，补偿下行数据的部分多普勒频偏。依据3GPP会议文稿提供的参数，这个***中处于半径为200km的星下波束边缘的终端的残留多普勒频偏为4.14ppm，该终端晶振误差为5ppm，卫星基站的晶振误差忽略不计。用户终端获取频偏估计值后，若采用正补偿方式，最大上行残留频偏约为8.3ppm，即载波为2GHz时残留频偏为16.6kHz，载波为30GHz时残留频偏为249kHz；如果采用负补偿方式，最大上行残留频偏约为10ppm，即载波为2GHz时残留频偏为20kHz，载波为30GHz时残留频偏为300kHz。由此可见，卫星移动通信***的上行残留频偏较地面通信***大得多，而较大的残留频偏会对LTE/NR协议规定的随机接入前导序列造成严重影响，导致其上行同步性能下降，甚至使上行同步的功能完全失效。
本发明设计的可适用于上行信号包含较大频偏场景的随机接入前导序列，具有较好的抗频偏能力，因此也可称为抗频偏随机接入前导序列。随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分、保护间隔三部分组成。序列部分包括至少一个子序列A和至少一个子序列B，子序列A和子序列B由不同ZC序列生成，每个子序列A包含至少一个前导符号，每个子序列B包含至少一个前导符号。其中，循环前缀可利用序列部分的末尾段数据生成。
随机接入过程中，终端侧发送上述格式的随机接入前导序列。即使基站侧接收到的序列部分包含较大频偏，基站侧也能通过相应检测算法获取正确的上行定时位置。
参见图2，图2为本申请实施例举例的一种卫星通信方法的流程示意图。一种卫星通信方法可包括：
201.生成随机接入前导序列，其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔。
其中，所述序列部分包括子序列A和子序列B。或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列。
所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
202.输出所述随机接入前导序列。
可以看出，本申请实施例方案设计了包含多个前导符号的具有抗频偏能力的随机接入前导序列，随机接入前导序列包含不同ZC序列生成的前导符号，测试发现这样的随机接入前导序列具有较好的抗频偏能力。
下面对随机接入前导序列的基本格式的详细说明
参见图3-A，图3-A举例了一种随机接入前导序列的格式，图3-A举例所示格式的随机接入前导序列由循环前缀、序列部分、保护间隔三个部分组成。其中，序列部分包含子序列A和子序列B，其中，子序列A和子序列B各自使用不同根序号的ZC序列生成，每个部分包含至少一个前导符号。循环前缀可为B子序列的末尾段。
循环前缀、子序列A、子序列B三个部分的长度关系可满足：子序列A、子序列B各自长度都大于或者等于循环前缀的长度，循环前缀可包含整数个或者非整数个前导符号。
一般地，可选择子序列A的长度等于子序列B的长度，即子序列A和子序列B包含的前导符号个数相等。
参见图3-B，图3-B举例了随机接入前导序列的一种扩展格式。
进一步地，在图3-A所示的随机接入前导序列基本格式的基础上，拓展设计如图3-B所示的随机接入前导序列。其中，这种随机接入前导序列也由循环前缀、序列部分、保护间隔三个部分组成。序列部分包含交替出现的子序列A、子序列B这两个部分，其中，子序列A共出现m次，子序列B共出现m次或m-1次。子序列A使用一种根序号的ZC序列生成，子序列B使用另一种根序号的ZC序列生成。其中，每个子序列A和子序列B均包含至少一个前导符号。循环前缀使用保护间隔前的数据(子序列A或子序列B)的末尾段生成。
循环前缀、子序列A、子序列B这三个部分的长度关系可以满足：每个子序列A和子序列B各自的长度都大于或者等于循环前缀的长度，循环前缀可包含整数个或者非整数个前导符号。一般地，可选择序列部分中的子序列A的总数量与子序列B的总数量相等，且所有子序列A和子序列B的长度相等，即所有子序列A和子序列B包含的前导符号个数相等。
参见图3-C，图3-C举例了随机接入前导序列的另一种扩展格式。
进一步地，在图3-A所示的随机接入前导序列基本格式的基础上，拓展设计如图3-C所示格式的随机接入前导序列。其中，这种抗频偏序列部分由循环前缀、序列部分、保护间隔三个部分组成。序列部分包含交替出现的子序列A、子序列B这两个部分，子序列A和子序列A的起始位置前各自有一段循环前缀，其中，循环前缀由紧接着的序列部分的末尾段数据生成。其中，子序列A使用一种根序号的ZC序列生成，子序列B使用另一种根序号的ZC序列生成。每个子序列A和子序列B均包含至少一个前导符号。
其中，循环前缀和序列部分的长度关系例如可以满足：子序列A的长度大于或者等于这个子序列A相邻的循环前缀的长度，子序列B的长度大于或者等于这个子序列B相邻的循环前缀的长度，子序列A加相邻循环前缀的长度，与子序列B加其相邻循环前缀的长度之间没有必然关系，每段循环前缀可包含整数个或者非整数个前导符号。一般地，子序列A加相邻循环前缀的长度，子序列B加相邻循环前缀的长度，并且A部分的长度等于B部分的长度，即A部分和B部分包含的前导符号个数相等。
参见图3-D，图3-D举例了抗频偏随机接入前导序列的又一种扩展格式。
进一步地，在图3-C所示的随机接入前导序列格式的基础上，拓展设计如3-D所示格式的抗频偏随机接入前导序列。这种抗频偏随机接入前导序列由循环前缀、序列部分、保护间隔三部分组成。序列部分包含交替出现的子序列A、子序列B这两个部分，每个子序列A和子序列B的起始位置前各自有一段循环前缀，其中，循环前缀由相邻序列部分的末尾段数据生成。子序列A共出现m次，子序列B共出现m次或m-1次。子序列A使用一种根序号的ZC序列生成，子序列B使用另一种根序号的ZC序列生成。每个子序列A和子序列B均包含至少一个前导符号。
其中，循环前缀和序列部分的长度关系例如满足：子序列A的长度大于或者等于这个子序列A相邻的循环前缀的长度，子序列B的长度大于或者等于这个子序列B相邻的循环前缀的长度，子序列A加相邻循环前缀的长度，与子序列B加其相邻循环前缀的长度之间没有必然关系，每段循环前缀可包含整数个或者非整数个前导符号。一般地，子序列A的总数量与子序列B的总数量相等，所有子序列A、子序列B部分的循环前缀的长度相等，并且所有子序列A、子序列B的长度相等，即所有子序列A和子序列B包含的前导符号个数相等。
其中，上述举例格式的随机接入前导序列中，序列部分包含至少两个前导符号，并利用两个不同的ZC序列生成前导符号。如图3-A、图3-B所示的符号间不夹带循环前缀、序列部分包含多个前导符号的设计格式，与现有协议规定的大部分随机接入前导格式兼容，只是在前导符号中需要填充不同的ZC序列，而且这种格式容易进行进一步的拓展。如图3-C和3-D举例所示的符号间夹带循环前缀，序列部分包含多个前导符号的设计格式，循环前缀的存在使检测性能更加具有鲁棒性。另外，由于卫星通信***的通信距离较长，基于链路预算的考虑需要使用更长的序列部分，因此，包含多个前导符号的序列部分设计思路与链路预算的需求相符。
除此之外，在图3-A所示的随机接入前导序列基本格式的基础上，还可以拓展设计如图3-E所示的抗频偏前导序列格式。
图3-E所示随机接入前导序列由循环前缀、序列部分、保护间隔三个部分组成。序列部分使用的是两种不同根序号的ZC序列叠加生成的前导符号，可以认为一种ZC序列生成子序列A，另一种ZC序列生成子序列B，子序列A和子序列B的时域叠加得到的子序列C作为随机接入前导序列的序列部分，序列部分至少包含一个前导符号。其中，循环前缀为序列部分的末尾段，循环前缀的长度小于或者等于前导序列部分的长度，循环前缀可包含整数个或者非整数个前导符号。
进一步地，图3-E所示的格式也可扩展应用到图3-A至图3-D所示的抗频偏随机接入前导序列格式中，每种格式的序列部分的所有前导符号均可替换成由两种不同根序号的ZC序列叠加的方式生成。
进一步地，为在卫星通信***中抵抗较大往返传输时延的影响，图3-A至图3-E所示抗频偏随机接入前导序列格式的序列部分的每个区域(A区域或B区域或A+B区域)内部，可使用两种互不相同的前导符号，以便基站能利用该格式的前导序列进行上行定时点估计。记某个区域内的两种前导符号分别为前导符号α、前导符号β，假设前导符号α指区域内传统使用的符号，前导符号β指为了抵抗大时延在该区域内新增的前导符号，每个区域内部需包含至少一个符号α和至少一个符号β。其中，符号β是与符号α互不相同的符号。例如符号β可使用与符号α不同的根序号的ZC序列生成，可以使用其它伪随机序列生成，或者可以直接将符号β置为全零。
为了便于理解，这里举例一种具体的抗频偏随机接入前导序列，如图3-F所示的格式能够同时可抵抗卫星通信场景中较大往返传输时延及上行残留频偏的影响。
假设序列部分基于长度为839的ZC序列生成，前导序列子载波宽度为1.25kHz，一个前导符号长度为0.8ms。如3-F所示的随机接入前导序列格式，实际为抗频偏前导序列的第二种扩展格式(图3-C)的一种具体形式，其中，这种格式中含两段循环前缀，每段循环前缀的长度为2.284ms，相当于2.855个前导符号，即该格式的每个循环前缀长度是在NR协议规定的前导格式1的循环前缀0.684ms的基础上增加了两个前导符号；每段循环前缀之后紧接着一段序列，每段序列部分包含3个前导符号，其中，每段序列部分的第2、3个符号填充ZC序列，第1个前导符号填充另一种前导符号。这里，第一段序列使用根序号为u1的ZC序列生成第2、3个符号，第二段序列使用根序号为u2的ZC序列生成第2、3个符号，其中，为了提高相关性能和减少根序号的使用，该格式中的第一段序列使用根序号为u2的ZC序列生成第1个符号，第二段序列使用根序号为u1的ZC序列生成第1个符号，每段序列的第1个符号是为了适应大时延场景，可用于辅助确定上行定时的整数倍符号边界的新增符号。
由于上述举例的随机接入前导序列具有一定的抗频偏功能，因此它也可称之为抗频偏随机接入前导序列。即抗频偏随机接入前导序列和随机接入前导序列可混用。
下面进一步举例抗频偏随机接入前导序列的相关检测方案。
参见图4，图4为本申请实施例举例的一种卫星通信方法的流程示意图。一种卫星通信方法可包括：
401.接收随机接入前导序列。
其中，随机接入前导序列具体格式可如上述实施例中举例的任意一种格式，此处不再一一赘述。
402.使用第一检测窗和第二检测窗检测接收的所述随机接入前导序列以生成两路功率时延谱。
403.利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量。
其中，利用两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量包括：利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得归一化前导子载波频偏的可能取值，基于所述归一化前导子载波频偏的可能取值获得上行定时提前量。
下面以图3-A所示格式的抗频偏序列部分为例进行具体说明。
例如终端侧选择根序号为u1的ZC序列生成序列部分的子序列A，选择根序号为u2的ZC序列生成序列部分的子序列B，两个子序列的ZC序列的循环移位Cv都设置为0。生成随机接入前导序列的过程可与NR协议规定的方式相同。
基站侧利用如图5-A所示两个检测窗进行序列部分的检测。第一检测窗(检测窗①)对应子序列A，第二检测窗(检测窗②)对应子序列B。
具体可利用各自的本地序列集合和经典的随机接入接收算法检测两个检测窗内的数据，并生成两路独立的功率时延谱(PDP,Power Delay Profile)。
其中，参见图5-B，当基站侧接收的随机接入前导序列包含的频偏恰好等于整数个归一化前导子载波时，两路功率时延谱的输出例如5-B举例所示。图5-B中的ifo表示基站接收的序列部分中含ifo个归一化前导子载波的频偏，du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。其中，检测窗①和检测窗②生成的功率时延谱是相互独立的，这里便于解释说明将两路功率时延谱合成在一张图中展示。
其中，检测窗①和②内的数据由不同根序号的ZC序列生成，其中，不同根序号的ZC序列因ifo个归一化前导子载波频偏产生的峰值偏移量ifo·du不同。因此，能够利用两路功率时延谱的相关峰值的位置之差，来计算归一化前导子载波频偏的数值ifo，进而可据此推算实际峰值位置。
其中，一种举例的推算方法如下：
ifo1＝round((peakidx1-peakidx2)mod L/(du1-du2))
ifo2＝round((peakidx2-peakidx1)mod L/(du2-du1))
peakidx1′＝peakidx1-ifo1·du1or peakidx1-ifo2·du1
peakidx2′＝peakidx2-ifo1·du2or peakidx2-ifo2·du2
其中，在上述公式中，L表示功率时延谱窗口的长度，peakidx1表示检测窗①的功率时延谱的相关峰值位置，peakidx2为检测窗②的功率时延谱的相关峰值位置。
利用相关峰值位置获取归一化前导子载波频偏的可能取值ifo1和ifo2，将其代入峰值推算公式中，当peakidx1′＝peakidx2′时获取实际定时位置peakidx＝peakidx1′＝peakidx2′。
其中，参见图5-C，当基站侧接收的随机接入前导序列包含非整数个归一化前导子载波频偏时，两路功率时延谱的输出如图5-C举例所示。该场景检测方法与前述方法类似，检测窗①和②检测到各自的最大峰值能量及其位置后，按各自ZC序列的du偏移量，找到距离最大峰值位置du处的较大相邻峰所在位置，并记录最大峰值和较大相邻峰值的能量和位置；根据检测窗①和②的最大峰值和较大相邻峰值的所在位置的关系，按前述方式同样可以推算出实际峰值的位置。
例如，令最大可能的归一化前导子载波频偏为
Figure BDA0002224106790000151
其中，fd max为最大残留频偏，ΔfRA为前导子载波间隔。使用前述方法检测定时位置时，终端选取的组成抗频偏序列部分的ZC序列的根序号u1、u2例如至少满足以下两个条件：
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；并且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure BDA0002224106790000152
其中，α表示参数界限；p为pu1或pu2；du为du1或du2。
其中，第一约束条件(条件①)所述的参数界限α例如是一个基于理论和实际检测综合考虑的值。α是正整数，可以将α的值设为Nzc或者Nzc/2，当组成抗频偏前导序列的ZC序列的根序号u1、u2对应的|du1-du2|不太小时，将该值设置为NZC能扩大抗频偏前导序列能够抵抗的频偏范围；当|du1-du2|较小或者***频偏范围不太大时，将该值设置为NZC/2能够在一定程度上提高检测性能。需要说明的是，仅考虑理论界限时，这种包含不同ZC序列的抗频偏序列部分能够抵抗的最大归一化前导子载波频偏值范围为|ifomax|<Nzc/2，但是，要达到该理论界限，要求检测时获取的峰值位置与理论位置不能存在任何偏差，而在基站的实际处理过程中，由于噪声干扰、定点精度误差等因素，检测到的峰值位置与理论位置往往存在若干点偏差。考虑到在实际***应用的检测方案应具有实用性，这里将可抵抗的频偏范围进行了一定的缩小。
第二约束条件(条件②)的要求实质上是当存在1个归一化前导子载波频偏时，限制两个ZC序列的功率时延谱的峰值位置，同时出现在真实定时位置的左侧或者右侧。条件②规定了功率时延谱的峰值因频偏导致的偏移方向后，可以利用两个峰值之间的差值计算频偏和推算真实定时位置。
进一步地，实际检测中为了避免因峰值位置若干点的检测误差造成性能损失，两个根序号u1、u2对应的du1、du2例如可满足：
|du1-du2|>β
其中，β是一个相对较小的正整数，例如β＝{1,2,3,4,5}。当然，β也可以是其他取值的正整数。
另一方面，随机接入前导包含1个归一化前导子载波频偏时，如果组成序列部分的两个ZC序列的功率时延谱的峰值位置，分别出现在真实定时位置的左侧和右侧，同样可以沿用前述的检测思路，进行频偏计算和真实定时位置推算。
例如，令最大可能的归一化前导子载波频偏
Figure BDA0002224106790000153
其中fd max为最大残留频偏，ΔfRA为前导子载波间隔。此时，用户终端选取的组成抗频偏序列部分的ZC序列的根序号u1、u2例如至少满足以下两个条件：
其中，第三约束条件为：ifomax·(du1+du2)<α；
第四约束条件为：根序号u1、u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数，pu1大于Nzc/2且pu2小于Nzc/2。
其中，α表示参数界限。
特别地，若组成抗频偏序列部分的两个ZC序列的根序号u1、u2满足u1+u2＝Nzc，那么这两个ZC序列互为共轭序列，共轭序列的du相同，且共轭序列例如满足第四约束条件(即条件④)。此时第三约束条件(条件③)可变化为：2·ifomax·du<α。
以NR协议规定的随机接入前导格式1/2/3/B1/B4为例，在各随机接入前导序列中填充符合第一约束条件+第二约束条件(第三约束条件+第二四约束条件)的两个ZC序列时，相应的检测性能具体可如图6-A至图6-D举例所示。
其中，仿真信道为高斯白噪声(AWGN,Additive White Gaussian Noise)信道，序列部分中包含2.5个归一化前导子载波频偏，定时检测门限根据虚检率0.1％的要求确定。
其中，图6-A举例示出的是符合第一约束条件和第二约束条件的随机接入前导序列的检测性能(随机接入前导序列格式1/2/3)。
其中，图6-B举例示出的是符合第一约束条件和第二约束条件的随机接入前导序列的检测性能(随机接入前导序列格式B1/B4)。
其中，图6-C举例示出的是符合第三约束条件和第四约束条件的随机接入前导序列的检测性能(随机接入前导序列格式1/2/3)。
其中，图6-D举例示出的是符合第三约束条件和第四约束条件的随机接入前导序列的检测性能(随机接入前导序列格式B1/B4)。
其中，从仿真结果来看，符合第一约束条件和第二约束条件(或第三约束条件和第四约束条件)的两个ZC序列组成的抗频偏随机接入前导序列都具有良好的上行同步性能，且检测性能几乎没有差别。但是从约束条件来看，在第一种约束条件和第二约束条件下选择的ZC序列能够抵抗更大范围的频偏。
本申请上述举例给出了抗频偏序列部分的检测机制，还举例给出生成抗频偏序列部分的ZC序列根序号的使用限制条件。基站利用本实施例所述方案检测上行定时位置时，可只需要进行一次两路的频域检测，处理复杂度相对较低。
从设计的抗频偏随机接入前导的检测结果来看，这种含多个前导符号的抗频偏随机接入前导，因为包含了不同ZC序列生成的前导符号，使得序列具有更好的抗频偏能力；而且序列格式的设计符合链路预算的需求，还兼容NR协议规定的序列部分生成方式和大部分序列部分结构；此外，不同ZC序列生成的前导符号还能用于大于1个前导符号长度的定时位置检测，适用于更大范围的卫星小区。这些优势满足了卫星通信***对随机接入前导序列的主要设计要求，包括覆盖范围大、抗频偏能力好，以及链路预算需求。
下面举例给出了抗频偏序列部分的ZC序列的根序号传输方式，还举例给出一些适用的根序号映射表。
NR协议规定，终端从SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段，获取可使用的第1个逻辑根索引，若该逻辑根索引对应的根序列通过循环移位产生的序列部分不到64个(每个小区共有64个可用的序列部分)，则默认使用的下一个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分，直至生成全部64个序列。生成序列部分时，先按循环移位递增，再按逻辑根索引递增的顺序，将序列部分编号为0～63，终端侧则可以从所有生成序列中选择1个在随机接入过程中使用。另外，逻辑根索引与生成ZC序列实际使用的物理根序号之间的关系，由协议规定的逻辑根索引与物理根序号的映射表确定，映射表中数值为u、Nzc-u的物理根序号放置在相邻位置，即生成互为共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置。
本申请举例的抗频偏随机接入前导序列由两个ZC序列生成。
当两个ZC序列不是互为共轭时，用户终端则需要获取2个根序号的指示信息。下面对根序号的指示方式进行具体举例说明。
第一种根序号的指示方式可如下，根序号u1、u2各自有一张不同逻辑根索引与物理根序号的映射表，SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段用统一的数值指示u1和u2可使用的第1个逻辑根索引。例如prach-RootSequenceIndex字段指示的第1个逻辑根索引为i，用户终端根据u1、u2的映射表，分别获取u1＝f(i),u2＝g(i)。其中，两张逻辑根索引与物理根序号的映射表，可以使用重新设计的两张表格，或者一张使用LTE/NR协议规定的映射表，一张使用重新设计的映射表。考虑到映射表沿用现有协议中将互为共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置的设计思路，终端使用第n个逻辑根索引不能产生足够的根序号时，应默认使用第(n+2)个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分。
第二种根序号的指示方式可如下，根序号u1、u2使用相同的逻辑根索引与物理根序号的映射表，其中，SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段在原来的基础上增加1个逻辑根索引指示，用两个数值分别指示u1和u2使用的第1个逻辑根索引。例如prach-RootSequenceIndex字段指示的第1个逻辑根索引为i1、i2，相应的，用户终端则可以根据u1、u2共有的映射表获取u1＝f(i1),u2＝f(i2)。使用的逻辑根索引与物理根序号的映射表，可使用重新设计的映射表，或使用LTE/NRNR协议规定的映射表。考虑到映射表沿用LTE/NR协议中将互为共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置的设计思路，终端使用第n个逻辑根索引不能产生足够根序号时，可默认使用第(n+2)个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分。
第三种根序号的指示方式可如下，根序号u1、u2使用相同的逻辑根索引与物理根序号的映射表，SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段用统一的数值指示u1或者u2可以使用的第1个逻辑根索引，u1和u2使用的第1个逻辑根索引有一定关系。例如prach-RootSequenceIndex字段指示u1的第1个逻辑根索引为i1，根据u1、u2映射表关系及逻辑根序号关系，获取u1＝f(i1)和u2＝f(g(i1))，其中，g(·)表示u1和u2使用的第1个逻辑根序号i1、i2之间的函数关系，例如i2＝i1+2，当然也可能是其他函数关系。使用的逻辑根索引与物理根序号的映射表，可以使用重新设计的映射表，或者使用LTE/NRNR协议规定的映射表。考虑到映射表沿用LTE/NR协议中将互为共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置的设计思路，终端使用第n个逻辑根索引不能产生足够的根序号时，可以默认使用第(n+2)个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分。
当两个ZC序列互为共轭时，由于协议规定的映射表将能生成共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置，终端可以只需要获取1个根序号的指示信息。
SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段用统一的数值指示u和Nzc-u可使用的第1个逻辑根索引。例如prach-RootSequenceIndex字段指示的第1个逻辑根索引为i，则终端根据映射表关系获取u＝f(i),(Nzc-u)＝f(i+1)。使用的逻辑根索引与物理根序号的映射表，可以使用重新设计的映射表，或者沿用LTE/NR现有协议规定的映射表。考虑到映射表沿用LTE/NR协议中将互为共轭ZC序列的根序号放置在相邻位置的设计思路，终端使用第n个逻辑根索引不能产生足够的根序号时，可默认使用第(n+2)个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分。
由于第一约束条件和第二约束条件可令序列部分抵抗更大范围频偏，而使用LTE/NR协议规定的逻辑根索引与物理根序号映射表，难以保证连续选取根序号来生成的抗频偏序列部分都满足第一约束条件和第二约束条件。因此考虑基于LTE/NR协议规定映射表的基本设计思想，重新设计一张连续选取根序号时能够满足第一约束条件和第二约束条件的映射表。
LTE/NR协议使用的逻辑根索引与物理根序号的映射表，基于两个因素确定：每个根序号对应ZC序列的立方度量(CM,CubicMetric)和高速小区最大可支持的循环移位。其中，立方度量对小区覆盖有直接影响，高速小区最大可支持的循环移位在协议中确定，并有相应算法支撑高速小区的前导检测，高速小区的循环移位、可用根序号都与对应算法相关。本申请举例提出的抗频偏随机接入前导序列，自身具备一定的抗频偏能力，不需要复用LTE/NR协议规定的高速场景算法，因此重新设计逻辑根索引与物理根序号的映射表时，主要考虑的因素是每个根序号对应ZC序列的立方度量。
以长序列Nzc＝839的逻辑根索引与物理根序号的映射表为例。设计的映射表中838个根序号分为低立方度量组和高立方度量组两个组，低立方度量组含456个根序号，高立方度量组含382个根序号。低立方度量组和高立方度量组的根序号各自被分成16个子组，将子组编号成1～16，第i个子组号的第1个根序号与第(i-1)个子组号的最后1个根序号有近似的立方度量值，第i个子组号的最后1个根序号与第(i+1)个子组号的第1个根序号有近似的立方度量值，并且保证第i个子组内相邻根序号的立方度量值不会发生突变，能够生成共轭ZC序列的根序号具有相同的立方度量值，在映射表中放置在相邻位置，这样的设计保证了连续选取的根序号有相近的立方度量值(或等效为相似的覆盖性能)。为了满足上述实施例中所述的第一约束条件和第二约束条件，相邻放置的立方度量值相同的一组根序号u和Nzc-u，按照功率时延谱的峰值因频偏导致的偏移方向在真实定时位置的右侧、左侧的顺序放置；对每个子组内的根序号顺序进行微调，保证连续选取根序号时能满足|du1-du2|>1。
使用本申请设计的如图7-A和7-B所示的映射表，利用不是互为共轭的两个ZC序列生成抗频偏随机接入前导，例如按前述的第三种根序号的指示方式指示时，SIB1消息的prach-RootSequenceIndex字段指示u1使用的第1个逻辑根索引，例如指示的数值为i，则默认u2使用的第1个逻辑根索引为(i+2)。其中，终端使用第n个逻辑根索引不能产生足够的根序号时，按一定的规则找到下一个逻辑根索引对应的根序号继续产生序列部分。使用图7-A和7-B所示的映射表和前述指示方式，能够保证连续选取根序号、组成抗频偏前导的两个ZC序列满足：2≤|du1-du2|≤53，这样既能保证对实际检测点的误差有一定的容忍性，还能抵抗16个归一化前导子载波的频偏(依据条件ifomax·|du1-du2|<Nzc)，能够满足卫星通信***的抗频偏需求。
参见图8-A，图8-A举例示出了本申请设计的如图7-A和7-B所示的映射表的逻辑根索引对应物理根序号的du分布。
参见图8-B，图8-B举例示出了本申请设计的如图7-A和7-B所示的映射表的逻辑根索引对应物理根序号的立方度量值分布。
本申请实施例举例提供的抗频偏序列部分的ZC序列的根序号传输方式，ZC序列的根序号传输具有多种不同传输形式。基于LTE/NR协议的映射表的基本设计思想，重新设计了一张适用于抗频偏前导的逻辑根索引与物理根序列的映射表，结合第一约束条件和第二约束条件，并选择一种相应的指示方式，使终端能够用简单的方式选取根序号，且基站指示逻辑根索引的信令开销较低，另外还能满足检测方案的约束条件和***性能需求。
可以看出，本申请实施例设计的含多个前导符号的抗频偏随机接入前导，因为包含了不同ZC序列生成的前导符号，使得序列具有更好的抗频偏能力；且序列格式的设计符合链路预算的需求，还兼容NR协议规定的序列部分生成方式和大部分序列部分结构；此外，不同ZC序列生成的前导符号还能用于大于1个前导符号长度的定时位置检测，适用于更大范围的卫星小区。这些优势满足了卫星通信***对随机接入前导序列的主要设计要求，包括覆盖范围大、抗频偏能力好，以及链路预算需求。
结合抗频偏随机接入前导序列的基本设计，本申请实施例还提出了生成抗频偏随机接入前导的ZC序列的根序号的选取方式，并设计了相应的根序号映射表。根序号选取方式及根序号映射表的设计，使抗频偏序列部分检测方案的约束条件和***性能需求能在开销尽量小的情况下得以满足，使整套方案更具有完整性。
参见图9，本申请实施例提供一种卫星通信设备900，可包括：
生成单元910，用于生成随机接入前导序列，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔。
其中，所述序列部分包括子序列A和子序列B。或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列。
所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
输出单元920，用于输出所述随机接入前导序列。
可以看出，本申请实施例方案设计了包含多个前导符号的具有抗频偏能力的随机接入前导序列，随机接入前导序列包含不同ZC序列生成的前导符号，测试发现这样的随机接入前导序列具有较好的抗频偏能力。
其中，每个所述子序列A和每个所述子序列B的长度可分别都大于或等于所述循环前缀的长度。
在一些可能实施方式中，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个。所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间，或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
在另一些可能实施方式中，随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀。至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间。
或者，其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
其中，生成随机接入前导序列的具体格式并不限于上述举例，还可基于需要设计其它的符合需要的格式。
在一些可能实施方式中，接收单元，用于在生成单元生成随机接入前导序列之前，接收根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。生成单元可基于根序号指示来确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
根序号指示具体可以通过多种多样的方式来生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成子序列A和子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
参见图10，本申请实施例还提供一种卫星通信设备1000，包括：
接收单元1010，用于接收随机接入前导序列。
检测单元1020，用于使用第一检测窗和第二检测窗检测接收的所述随机接入前导序列以生成两路功率时延谱；利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量。
其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；所述序列部分包括子序列A和子序列B，或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数。
在一些可能实施方式中，检测单元利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量包括：利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得归一化前导子载波频偏的可能取值，基于所述归一化前导子载波频偏的可能取值获得上行定时提前量。
举例来说，
ifo1＝round((peakidx1-peakidx2)mod L/(du1-du2))
ifo2＝round((peakidx2-peakidx1)mod L/(du2-du1))
peakidx1′＝peakidx1-ifo1·du1or peakidx1-ifo2·du1
peakidx2′＝peakidx2-ifo1·du2or peakidx2-ifo2·du2
其中，ifo1和ifo2表示归一化前导子载波频偏的可能取值；u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述L为功率时延谱窗口的长度。
du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。
其中，peakidx1表示第一检测窗的功率时延谱的相关峰值位置，peakidx2表示第二检测窗的功率时延谱的相关峰值位置。
其中，上行定时提前量对应的峰值位置满足peakidx＝peakidx1′＝peakidx2′。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第二约束条件。
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure BDA0002224106790000211
其中，α表示参数界限；p为pu1或pu2；du为du1或du2。
在一些可能实施方式中，根序号u1和根序号u2满足第一约束条件和第三约束条件。
其中，第一约束条件为：ifomax·(du1+du2)<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2。
第三约束条件可为：根序号u1、u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数，pu1大于Nzc/2且pu2小于Nzc/2。其中，α表示参数界限。
在一些可能实施方式中，卫星通信设备还包括发送单元，用于在接收随机接入前导序列之前：发送根序号指示，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，根序号指示例如可携带于***信息块SIB1的prach-RootSequenceIndex字段或者其它字段或其他消息中。
举例来说，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
或者，其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系。
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成子序列A和子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
参见图11，本申请实施例还提供一种卫星通信设备1100(卫星通信设备1100如终端设备或地面基站或卫星等)，可以包括：相互耦合的处理器1110和存储器1120。其中，所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序，以执行本申请实施例提供的任意一种方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行，以完成本申请实施例提供的任意一种方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在用户设备上运行时，可以使得卫星通信设备执行本申请实施例提供的任意一种方法的部分或全部步骤。
参见图12，本申请实施例还提供一种通信装置1200，包括：输入接口电路1201，逻辑电路1202和输出接口电路1203；其中，所述逻辑电路用于执行本申请实施例提供的任意一种方法的部分或全部步骤。。
参见图13，本申请实施例还提供一种通信装置1300，包括至少一个输入端1301、信号处理器1301和至少一个输出端1303；其中，所述信号处理器1302，用于执行本申请实施例提供的任意一种方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被硬件(例如处理器等)执行，以实现本申请实施例中由任意设备执行的任意一种方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得所述这个计算机设备执行以上各方面的任意一种方法的部分或者全部步骤。
在上述实施例中，可全部或部分地通过软件、硬件、固件、或其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如光盘)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，也可以通过其它的方式实现。例如以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的间接耦合或者直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者，也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例的方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可集成在一个处理单元中，也可以是各单元单独物理存在，也可两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，或者也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质例如可包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims (19)

1.一种卫星通信方法，其特征在于，包括：
生成随机接入前导序列，其中，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；
其中，所述序列部分包括子序列A和子序列B，
或者，所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；
所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数；
输出所述随机接入前导序列；
其中，生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号u1和生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号u2满足第一约束条件和第二约束条件；
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2，ifomax为最大可能的归一化前导子载波频偏；
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure FDA0003496975370000011
其中，α表示参数界限，α是正整数，α的值为Nzc或者Nzc/2；p为pu1或pu2；du为du1或du2，du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述子序列A和每个所述子序列B的长度分别都大于或等于所述循环前缀的长度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个，
其中，所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间，
或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀；
其中，至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
其中，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述生成随机接入前导序列之前还包括：接收根序号指示，其中，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述根序号指示携带于SIB1的prach-RootSequenceIndex字段；其中，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号；
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；其中f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成所述子序列A和所述子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
7.一种卫星通信方法，其特征在于，包括：
接收随机接入前导序列，使用第一检测窗和第二检测窗检测接收的所述随机接入前导序列以生成两路功率时延谱，所述随机接入前导序列包括循环前缀、序列部分和保护间隔；所述序列部分包括子序列A和子序列B，或所述序列部分包括子序列C，并且所述子序列C为子序列A和子序列B的时域叠加序列；所述子序列A包含至少一个前导符号，所述子序列B包含至少一个前导符号，所述子序列A和所述子序列B分别使用不同根序号的ZC序列生成，所述子序列A的个数为m，所述子序列B的个数为m或m-1，其中，所述m为正整数；
利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得上行定时提前量；
其中，生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号u1和生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号u2满足第一约束条件和第二约束条件；
其中，所述第一约束条件为：ifomax·|du1-du2|<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2，ifomax为最大可能的归一化前导子载波频偏；
所述第二约束条件为：根序号u1和u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数；且pu1和pu2均大于Nzc/2，或者，pu1和pu2均小于Nzc/2，其中，
Figure FDA0003496975370000031
其中，α表示参数界限，α是正整数，α的值为Nzc或者Nzc/2；p为pu1或pu2；du为du1或du2，du1是根序号为u1的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值，du2是根序号为u2的ZC序列因1个归一化前导子载波频偏产生的峰值移位值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述随机接入前导序列包括的循环前缀的数量为1个，
其中，所述子序列A和子序列B位于所述循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，所述子序列C位于所述循环前缀和所述保护间隔之间。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述随机接入前导序列包括第一循环前缀和第二循环前缀；
其中，至少一个所述子序列A位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列B位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
至少一个所述子序列B位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列A位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
其中，至少一个所述子序列C位于所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间，至少一个所述子序列C位于所述第二循环前缀和所述保护间隔之间；
或者，
其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀之间包括交替出现的至少一个所述子序列A和至少一个所述子序列B。
10.根据权利要求7至9任意一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差推算出实际峰值位置，包括：利用所述两路功率时延谱的相关峰值的位置之差获得归一化前导子载波频偏的可能取值，基于所述归一化前导子载波频偏的可能取值推算出实际峰值位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
ifo1＝round((peakidx1-peakidx2)modL/(du1-du2))
ifo2＝round((peakidx2-peakidx1)modL/(du2-du1))
peakidx1′＝peakidx1-ifo1·du1 or peakidx1-ifo2·du1
peakidx2′＝peakidx2-ifo1·du2 or peakidx2-ifo2·du2
其中，ifo1和ifo2表示归一化前导子载波频偏的可能取值；u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号；
其中，所述L为功率时延谱窗口的长度；
其中，peakidx1表示第一检测窗的功率时延谱的相关峰值位置，peakidx2表示第二检测窗的功率时延谱的相关峰值位置，
其中，上行定时提前量对应的峰值位置满足peakidx＝peakidx1′＝peakidx2′。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根序号u1和根序号u2满足第三约束条件和第四约束条件；
其中，第三约束条件为：ifomax·(du1+du2)<α；或，2·ifomax·du<Nzc/2；
第四约束条件为：根序号u1、u2满足(pu1u1)mod Nzc＝1且(pu2u2)mod Nzc＝1，pu1是满足(pu1u1)mod Nzc＝1的最小非负整数；pu2是满足(pu2u2)mod Nzc＝1的最小非负整数，pu1大于Nzc/2且pu2小于Nzc/2，
其中，α表示参数界限。
13.根据权利要求7至12任意一项所述的方法，其特征在于，所述接收随机接入前导序列之前还包括：发送根序号指示，其中，所述根序号指示用于确定生成所述子序列A和/或所述子序列B所使用ZC序列的根序号。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
所述根序号指示携带于SIB1的prach-RootSequenceIndex字段；其中，u1为生成所述子序列A所使用ZC序列的根序号，u2为生成所述子序列B所使用ZC序列的根序号；
其中，所述根序号指示包括根序号u1和u2能够使用的第1个逻辑根索引i，其中，u1＝f(i)且u2＝g(i)；f(.)表示第一映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示第二映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1和根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2，其中，u1＝f(i1)且u2＝f(i2)；f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，u1＝f(i1)且u2＝f(g(i1))；其中f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系，g(.)表示根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1与根序号u2能够使用的第1个逻辑根索引i2之间的映射关系；
或者，
其中，所述根序号指示包括根序号u1能够使用的第1个逻辑根索引i1，(Nzc-u1)＝f(i1+1)且u1＝f(i1)；生成所述子序列A和所述子序列B分别使用ZC序列互为共轭ZC序列，f(.)表示映射表中记录的逻辑根索引与物理根序号之间的映射关系。
15.一种终端设备，其特征在于，包括：
相互耦合的处理器和存储器；
其中，所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序，以执行权利要求1至6任意一项所述的方法。
16.一种卫星通信设备，其特征在于，包括：
相互耦合的处理器和存储器；
其中，所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序，以执行权利要求7至14任意一项所述的方法。
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够完成权利要求1至14任意一项所述的方法。
18.一种通信装置，其特征在于，包括：
至少一个输入端、信号处理器和至少一个输出端；
其中，所述信号处理器，用于执行权利要求1-14任意一项所述的方法。
19.一种通信装置，包括：输入接口电路，逻辑电路和输出接口电路，其中，
所述逻辑电路，用于执行如权利要求1-6中任一所述的方法，或者，执行如权利要求7-14任一项所述的方法。
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