一种支持多种前导码的5G PRACH接收机数字前端及算法制造技术

本发明专利技术公开了一种支持多种PRACH格式前导码的4G/5G基站的PRACH接收机数字前端及算法，PRACH接收机前端架构包括从时域混合信号中提取PRACH短前导码信号的第一组滤波器组，从第一组滤波器组输出中提取到包括但不限于C2、A2和B2格式短前导码的信号，也就是PRACH短前导码统一在第一组滤波器组输出中提取到；同时，还包括从时域混合信号中提取PRACH长前导码信号的第二组滤波器组，包括但不限于格式(format)0等长前导码统一在第二组滤波器组输出中提取到。通过配置不同的滤波器组，能够从100MHz(5GNR)或者20MHz(4GLTE)宽带信号中，提取到不同PRACH格式的6RB的窄带的PRACH前导信号，进行非相干检测，从而使PRACH接收机支持多种不同PRACH格式(format)的前导码做非相干检测。

【技术实现步骤摘要】
一种支持多种前导码的5GPRACH接收机数字前端及算法
本专利技术涉及通信领域，进一步说，尤其涉及一种支持多种PRACH格式的非相干检测的PRACH接收机前端架构和相应算法。
技术介绍
目前，很多4G/5G基站采用的接收机架构，传统的方案一是PRACH信号和PUSCH/PUCCH经过同一信号处理链路，也就是经过同样点数的快速傅里叶变换(FFT)模块，所以仅支持和PUSCH/PUCCH(子载波间隔30KHz)同样子载波间隔的PRACH格式，例如A2，子载波间隔也是30KHz。如果PRACH接收机需要支持多种PRACH格式的非相干检测，如果采用传统方案二，在PRACH接收机前端，采用了30000多点FFT，占用的很多硬件资源和计算资源；这两种PRACH接收机架构具有如下缺点，第一种方案仅支持SCS子载波间隔，不支持PUSCH/PUCCH和PRACH不同子载波间隔的系统；第二种方案能够支持多种PRACH格式，但需要采用30000多点的FFT来提取6RB的PRACH前导信号，占用的太多的硬件资源和计算资源。针对4G/5G基站，本专利技术提供一种支持多种PRACH格式的非相关检测的PRACH接收机前端的架构和算法设计主要是指通用的提取139点短前导码和839点长前导码信号的两组滤波器组设计以及相关的PRACH接收机前端的算法和信号处理。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种支持多种PRACH格式的PRACH接收机前端架构及算法和信号处理方法，通过设计的两组不同的滤波器组，能够从100MHz(5GNR)或者20MHz(4GLTE)宽带信号中，提取不同PRACH格式的6RB的窄带的PRACH前导信号，进行非相干检测，从而使PRACH接收机支持多种不同PRACH格式(format)的前导码的非相干检测。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：PRACH接收机前端架构主要有两组滤波器组组成，提取短前导码信号的第一滤波器组，在第一组滤波器组输出中提取到PRACH短前导码信号，包括但不限于C2、A2和B2139点多种短前导码格式；提取839点长前导码信号的第二滤波器组，在第二组滤波器组输出中提取到长前导码信号，包括但不限于格式0(format0)的839点多种长前导码格式。上述的一种支持多种前导码的4G/5GPRACH接收机数字前端，PRACH接收机前端架构通过实时配置PRACH格式，选择第一组滤波器组或者第二组滤波器组中的对应的一组滤波器组，从接收到的信号的PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH混合信号或者单纯PRACH信号中，降采样抽取得到PRACH长前导码或者短前导码信号，然后送入PRACH接收机后端非相干检测模块。一种应用支持多种前导码的4G/5GPRACH接收机数字前端的算法具体为：PRACH接收机前端架构包括信号主分支一和信号主分支二；(1)信号主分支一，上行PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号或者PRACH信号通过第一组适配短前导码的滤波器组，提取出139点短前导码，第一组滤波器组针对短前导码设计的。(2)信号主分支二，PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号或者单纯PRACH信号通过第二组适配长前导码的滤波器组，降采样抽取出839点PRACH长前导码，第二组滤波器组针对长前导码设计的；(3)信号主分支一或者主分支二提取出来的PRACH前导码信号，每个符号的数据送入AGC模块，调整信号幅度，再送入2048点傅里叶变换；然后通过2048点傅里叶变换，将时域信号转化成频域信号，通过资源解映射，将每个用户的频域信号被提取出来。(4)经过2048点傅里叶变换后，取出频域数据和本地存储的ZC序列做互相关；(5)在相关后的点频域数据尾部增加“0”，然后每个用户的频域IQ数据再通过256点或者1024点反向傅里叶变换(IFFT)到时域(短前导码采用256点IFFT，长前导码采用1024点IFFT)，做PRACH信号非相干检测。(6)PRACH前导码非相干检测：经过256点或者1024点反向傅里叶变换，每个样点I和Q做模平方并且累加，然后和根据信噪比设定的门限进行比较，累加值大于设定门限，认为检测到某一格式的PRACH前导码。本专利技术这种PRACH接收机前端架构支持多种PRACH格式前导码非相干检测的处理方法，为了从基站接收到PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号中滤波和抽取信号，首先把接收到的信号频移到滤波器的通带。本专利技术的这种PRACH接收机前端架构支持多种PRACH格式的处理方法，采用两组滤波器组分别降采样提取PRACH长前导码或者短前导码；可选地，采用5级半带滤波器降采样率，最后通过一级信道滤波器，提取出窄带6RB的PRACH前导码。上述的一种PRACH接收机前端架构支持多种PRACH格式的前导码非相干检测的处理方法，可选地，PRACH傅里叶变换之前自动增益控制，在接收信号中滤波抽取含PRACH前导码信号以后，再送往快速傅里叶变化模块，将频域信号变换到时域信号，接着做资源解映射，然后分用户进行非相干检测。本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果：本专利技术的提出了一种运算复杂度低、硬件资源占用少，可以支持检测多种PRACH格式(format)前导码(preamble)的PRACH接收机检测前端架构及算法。本专利技术所设计的PRACH接收机前端架构和通用滤波器组，能够用相对比较简单的架构和信号处理算法以及相对一致的滤波器组来支持多种短前导码PRACH格式或者长前导码PRACH格式；第一组滤波器组主要针对PRACH短前导码的提取，能用一组相对一致的滤波器组来提取短前导(shortpreamble)并做PRACH信号的非相干检测，例如A2和C2。第二组滤波器组主要针对PRACH长前导码的提取而设计的，提取长前导(longpreamble)例如格式(format)0做非相关检测；传统的PRACH接收机与PUSCH/PUCCH接收机采用相同的信号处理链路，与传统PRACH接收机架构相比，本专利技术的架构和算法，PRACH接收机采用独立的信号处理链路。附图说明图1为传统的4G/5G基站PUSCH/PUCCH/SRS接收机和PRACH接收机架构和算法处理功能块示意图。图2为本专利技术的PRACH接收机架构和算法模块的示意图。图3为本专利技术的一种支持多种PRACH格式检测的PRACH接收机，包括前端的架构和算法实施例的示意图。图4为以839点的长前导(shortpreamble)的PRACH格式(format)0为例的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。FFT：傅里叶变换。IFFT：反向傅里叶变换。PUSCH：物理层共享用户信道。PUCCH：物理层用户控制信道。PRACH：物理层随机接入信道。SRS：上行探测参考信号。ShortPreamble：短前导码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持多种PRACH前导码的4G/5G PRACH接收机数字前端，其特征在于：PRACH接收机前端架构主要包括提取短前导码信号的第一滤波器组，139点的短前导码格式可以统一在第一组滤波器组输出中提取，包括但不限于C2、A2和B2；以C2和A2的格式的PRACH前导码为例，统一采用第一组滤波器组，A2格式可以通过旁路第一组滤波器组中的第三级半带滤波器，在该滤波器组的输出提取到PRACH C2或者A2各自的短前导信号；同时，提取长前导码信号的第二滤波器组，包括但不限于格式(format)0的839点长前导码格式的前导码信号统一在第二组滤波器组输出中提取到。/n

【技术特征摘要】
1.一种支持多种PRACH前导码的4G/5GPRACH接收机数字前端，其特征在于：PRACH接收机前端架构主要包括提取短前导码信号的第一滤波器组，139点的短前导码格式可以统一在第一组滤波器组输出中提取，包括但不限于C2、A2和B2；以C2和A2的格式的PRACH前导码为例，统一采用第一组滤波器组，A2格式可以通过旁路第一组滤波器组中的第三级半带滤波器，在该滤波器组的输出提取到PRACHC2或者A2各自的短前导信号；同时，提取长前导码信号的第二滤波器组，包括但不限于格式(format)0的839点长前导码格式的前导码信号统一在第二组滤波器组输出中提取到。


2.如权利要求1所述的一种支持多种PRACH前导码的4G/5GPRACH接收机数字前端，其特征在于：PRACH接收机前端架构通过实时配置某一种PRACH前导码格式，将接收到的信号PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号选择通过第一组滤波器组或者第二组滤波器组中相应PRACH格式对应的一组滤波器组，降采样抽取得到PRACH前导码信号，然后送入非相干检测模块。


3.一种支持多种PRACH前导码的4G/5GPRACH接收机数字前端的信号算法，其特征在于：PRACH接收机前端架构包括信号主分支一和信号主分支二；
(1)信号主分支一：如果基站配置为短前导码，上行PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号通过针对短前导码设计的多级滤波器组降采样抽取出PRACH短前导码；
(2)信号主分支二：如果基站配置为长前导码，上行PUSCH/PUCCH/SRS和PRACH混合信号通过针对长前导码设计的多级滤波器组降采样抽取出PRACH长前导码。
(3)主分支一或者主分支二提取出来的PRA...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡征，
申请(专利权)人：上海守正通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31