物理随机接入信道基带信号的生成方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种物理随机接入信道基带信号的生成方法和装置，可显著减少计算复杂度和存储量。该方法包括以下步骤：生成物理随机接入信道对应的ZC根序列；对该ZC根序列进行离散傅立叶变换；对离散傅立叶变换的输出序列进行子载波映射和补零；对映射和补零的序列进行快速傅立叶逆变换；对快速傅立叶逆变换后的序列进行第一次频谱搬移；对第一次频谱搬移后的数据进行过采样滤波；以及对过采样滤波的数据进行第二次频谱搬移，其中该第二次频谱搬移的旋转因子与长度为Nsys的快速傅立叶变换的旋转因子相同。

【技术实现步骤摘要】
物理随机接入信道基带信号的生成方法和装置
本专利技术涉及长期演进(LongtermEvolution，LTE)系统，尤其是涉及LTE系统中的物理随机接入信道（PhysicalRandomAccessChannel,PRACH）基带信号的生成方法和装置。
技术介绍
LTE的物理层基于正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM）技术，子载波宽度为Δf=15KHz，最大支持20MHz带宽。在时域上，基本的时间单位用Ts=1/(15000×2048)s表示。其中，15000即为一个子载波宽度Δf，2048为最大带宽时实现数据频域到时域变换的IFFT点数。为了实现用户设备（UserEquipment,UE）的接入，无线通信系统都需要提供随机接入信道（RACH，RandomAccessChannel）。RACH是一个基于竞争的上行信道，在不同的无线系统中，随机接入的功能也有所不同。例如，可以用作接入网络、进行资源请求、携带控制信令、进行上行同步、调整传输功率等。LTE的上行使用单载波频分多址接入（SingleCarrierFrequencyDivisionMultiplexAccess,SC-FDMA）技术。相对正交频分多址接入（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess,OFDMA），SC-FDMA在发送端增加离散傅里叶变换（DiscreteFourierTransform,DFT）的处理，因此也可以看作基于DFT扩频的OFDM（DFT-S-OFDM）。在一个时隙内，上行资源划分为个资源块（RB，ResourceBlock），每个资源块包含的子载波个数为的大小取决于上行的发送带宽，由小区配置，对应最大上行带宽。物理随机接入信道（PRACH，PhysicalRandomAccessChannel）是上行信道，也基于SC-FDMA实现。LTE中的PRACH的由一组前导（Preamble）序列表示。前导序列的组成部分包括由ZC（Zadoff-Chu）序列生成的长度为TSEQ的基本序列和长度为TCP的循环前缀（CP），如图1所示。前导序列共有5种格式，Format0~Format4，通过哪种格式发送由高层确定。其中Format4是时分双工（TimeDivisionDuplexing,TDD）结构特有的，在上行导频时隙（UpPTS）上发送。具体配置参考下表1。Preamble格式时间长度NZCTCPTSEQ01ms8393168×Ts24576×Ts12ms83921024×Ts24576×Ts22ms8396240×Ts2×24576×Ts33ms83921024×Ts2×24576×Ts4157.3us139448×Ts4096×Ts表1PRACH配置LTE标准3GPPTS36.211中给出了PRACH的时域信号表达式为：其中0≤t<TSEQ+TCP，βPRACH是幅度变换因子，频域的位置由参数控制。系数K=Δf/ΔfRA用于区分随机接入数据和上行数据子载波间隔的不同。变量ΔfRA表示随机接入数据的子载波空间；变量是一固定的偏移量，决定了随机接入数据在物理资源块内的频域位置，以上两值均通过下表2给出。表2Preamble参数因此直观的PRACH基带信号生成方法图2所示。首先在步骤201，按照规范生成PRACH对应的ZC根序列，接着在步骤202，完成对ZC序列的NZC点（839点或者139点DFT）变换。虽然839和139都是质数，不便于做快速傅里叶变换，但论文S.BeymeandC.Leung“EfficientcomputationofDFTofZadoff-Chusequences”指出ZC序列的质数点DFT存在简化计算方法。在步骤203是子载波映射和补零的步骤。PRACH的信号实际占用带宽只有不到1.4MHz，该步骤即把经过DFT变换之后的PRACH频域数据填充到PRACH对应的子载波频域位置，然后在其他子载波位置补零。在步骤204进行N点IFFT快速傅里叶逆变换（InversefastFouriertransform,IFFT）。其中NIFFT=K·Nsys，即最多需要进行24576点的IFFT计算，其中Nsys为当前系统带宽对应的FFT点数，具体数值如下表3：表3在步骤204，对于前导序列格式为2或者3，首先需要将IFFT的数据重复，然后在数据之前插入循环前缀。上述方案的缺点是需要进行NIFFT点的庞大IFFT变换，硬件实现代价较大。例如对于20MHz系统带宽，NIFFT=24576。另外这一方案还需要存储较多中间数据，不考虑重复数据和循环前缀，至少还需要存储NIFFT个复数。以字长为16为例，大约需要24576*16*2=786,432bit的存储空间。因此提出一种改进的PRACH基带信号生成方法如图3所示，步骤301-304、步骤307与图2所示的步骤201-205相同，不同的是在步骤305和306分别进行过采样滤波和频谱搬移。这样做的好处是避免了NIFFT点的庞大IFFT变换，解释如下：对PRACH信号进行以下处理：令N=2n为大于的最小2的整数次幂，s(t)可以进一步写为：其中，s0(t)的频谱范围被限制在内，实际占用的频谱相对于整个服务带宽是很小的一部分，对s0(t)以较小的采样率实现，生成后通过数字信号处理实现过采样为Ts=1/(15000×2048)s的采样率。最后进行频谱搬移，公式上表现为乘以f(t)。上述方案虽然避免了NIFFT点的庞大IFFT变换，但存储空间没有减少。而且，频谱搬移的过程需要每个数分别乘上因子n=0,1，…，NIFFT-1。该因子如果实时计算，由于牵涉到三角函数，计算NIFFT个该因子的复杂度相当高；如果采用存表的形式，又需要增加不少额外的存储空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以显著减少计算复杂度和存储量的PRACH基带信号生成方法和装置。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种物理随机接入信道基带信号的生成方法，包括以下步骤：生成物理随机接入信道对应的ZC根序列；对该ZC根序列进行离散傅立叶变换；对离散傅立叶变换的输出序列进行子载波映射和补零；对映射和补零的序列进行快速傅立叶逆变换；对快速傅立叶逆变换后的序列进行第一次频谱搬移；对第一次频谱搬移后的数据进行过采样滤波；以及对过采样滤波的数据进行第二次频谱搬移，其中该第二次频谱搬移的旋转因子与长度为Nsys的快速傅立叶变换的旋转因子相同。在本专利技术的一实施例中，对快速傅立叶逆变换后的序列的与循环前缀对应的最后一部分进行该第一次频谱搬移的步骤后，再进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤，从而首先生成循环前缀部分；然后再从头将该快速傅立叶逆变换后的序列进行该第一次频谱搬移的步骤后，依次进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤。在本专利技术的一实施例中，对于前导序列的格式2或3，还包括将该该快速傅立叶逆变换后的序列进行该第一次频谱搬移的步骤后，依次进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤。在本专利技术的一实施例中，该第一次频谱搬移、该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理随机接入信道基带信号的生成方法，包括以下步骤：生成物理随机接入信道对应的ZC根序列；对该ZC根序列进行离散傅立叶变换；对离散傅立叶变换的输出序列进行子载波映射和补零；对映射和补零的序列进行快速傅立叶逆变换；对快速傅立叶逆变换后的序列进行第一次频谱搬移；对第一次频谱搬移后的数据进行过采样滤波；以及对过采样滤波的数据进行第二次频谱搬移，其中该第二次频谱搬移的旋转因子与长度为Nsys的快速傅立叶变换的旋转因子相同。

【技术特征摘要】
1.一种物理随机接入信道基带信号的生成方法，包括以下步骤：生成物理随机接入信道对应的ZC根序列；对该ZC根序列进行离散傅立叶变换；对离散傅立叶变换的输出序列进行子载波映射和补零；对映射和补零的序列进行快速傅立叶逆变换；对快速傅立叶逆变换后的序列进行第一次频谱搬移；对第一次频谱搬移后的数据进行过采样滤波；以及对过采样滤波的数据进行第二次频谱搬移，其中该第二次频谱搬移的旋转因子与长度为Nsys的快速傅立叶变换的旋转因子相同，其中Nsys为当前系统带宽对应的快速傅里叶变换点数。2.如权利要求1所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，对快速傅立叶逆变换后的序列的与循环前缀对应的最后一部分进行该第一次频谱搬移的步骤后，再进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤，从而首先生成循环前缀部分；然后再从头将该快速傅立叶逆变换后的序列进行该第一次频谱搬移的步骤后，依次进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤。3.如权利要求2所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，对于前导序列的格式2或3，还包括将该快速傅立叶逆变换后的序列进行该第一次频谱搬移的步骤后，依次进行该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤。4.如权利要求1所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，该第一次频谱搬移、该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤是流水实现。5.如权利要求4所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，该流水实现是使用一个乒乓缓存分段生成输出数据。6.如权利要求5所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，复用物理上行共享信道生成使用的缓存作为该乒乓缓存。7.一种物理随机接入信道基带信号的生成方法，包括以下步骤：生成物理随机接入信道对应的ZC根序列；对该ZC根序列进行离散傅立叶变换；对离散傅立叶变换的输出序列进行子载波映射和补零，且在映射和补零的同时进行第一次频谱搬移；对映射和补零的序列进行快速傅立叶逆变换；对快速傅立叶逆变换后的序列进行过采样滤波；以及对过采样滤波的数据进行第二次频谱搬移，其中该第二次频谱搬移的旋转因子与长度为Nsys的快速傅立叶变换的旋转因子相同，其中Nsys为当前系统带宽对应的快速傅里叶变换点数。8.如权利要求7所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，该过采样滤波的步骤和该第二次频谱搬移的步骤是流水实现。9.如权利要求8所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，该流水实现是使用一个乒乓缓存分段生成输出数据。10.如权利要求9所述的物理随机接入信道基带信号的生成方法，其特征在于，复用物理上行共享信道生成使用的缓存作为该乒乓缓存。11.一种物理随机接入信道基带信号的生成装置，包括：ZC根序列生成模块，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兵，王乃博，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：