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3GPP标准组织在2004年启动了3G长期演进的标准化工作。目前,使用LTE来实现航空覆盖正成为研究的热点,相比其它通信系统,LTE可提供更高的传输速率。LTE系统中,UE的初始定时提前量由PRACH信道测量上报,进而建立上行初始同步,随机接入的性能将影响整个系统的性能。航空场景下,覆盖范围很大,又存在很大的多普勒频移。如何在航空场景下进行随机接入,并保持较好的接入性能,是LTE系统实现航空覆盖需要解决的首要问题。LTE系统中,现有的高速随机接入算法覆盖范围只有几十公里,飞机上需要通信就必须在航空范围内建设很多基站,投资成本很高。为了节约投资成本,本文对高速随机接入算法做了进一步的研究,提出了一种超远覆盖的高速算法,扩大系统的覆盖范围,节约LTE航空覆盖的投资成本。本文主要从事了以下工作：(1)深入研究了用LTE系统实现航空覆盖的背景和国内外研究现状、LTE的性能指标及其关键技术、非竞争和竞争的随机接入过程等内容。(2)设计和搭建了LTE随机接入链路。发射端重点研究了前导的生成；接收端重点研究随机接入算法一般流程,包括随机接入序列的提取、PDP运算及合并、搜索窗分割及前导检测与定时估计等内容。(3)本文对现有的LTE随机接入高速算法和ZC序列的频偏特性进行了深入研究,在此基础上提出了新的高速算法。新的高速算法主要是在抗频偏检测模块和定时估计模块上做了改进。抗频偏检测模块上,本文提出了基于特殊逻辑根序列的抗频偏检测算法,该抗频偏检测算法不受覆盖范围的限制；本文对前导格式3各种时延情况进行了详细的分类和分析,在定时估计模块中增加了时偏校准模块,改进后的定时估计方法能有效的扩大系统的定时估计范围。(4)在matlab仿真平台下实现了新的高速算法,对新算法的定时估计性能进行了仿真并对系统的整体有效性进行了验证。仿真结果表明,新算法的定时估计范围比原算法大；新算法有效的扩大了系统可支持的覆盖范围,能在较大覆盖范围内保持良好的系统性能,可节约航空覆盖的建设成本。