物理隨機接入信道信號生成方法
【專利摘要】本發明涉及一種物理隨機接入信道信號生成方法，包括：接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數；利用隨機接入信道參數計算中心頻點偏移量；將數模轉換芯片的第一采樣頻率降低到第二采樣頻率；利用前導序列參數生成ZC序列，對所述ZC序列進行離散傅里葉變換運算，得到頻域信號；根據所述第二采樣頻率，對所述頻域信號進行快速傅里葉逆變換運算，得到時域信號；根據所述中心頻點偏移量將射頻芯片的第一中心頻點調整到第二中心頻點；根據所述第二中心頻點發送所述時域信號。本申請提供的方法，針對PRACH信道的信號特點通過直接降低采樣頻率和調整中心頻點相結合的方式，大大降低了PRACH信道信號產生的運算量、處理時延和數據緩存，方法簡單且高效。
【專利說明】
物理隨機接入信道信號生成方法
技術領域
[0001] 本申請涉及通信技術領域，尤其涉及一種長期演進（Long Term Evolution，LTE) 系統物理隨機接入信道（Physical Random Access Channel，PRACH)信號生成方法及裝置。
【背景技術】
[0002] LTE系統隨機接入過程中需要終端完成前導序列和基帶信號的生成。根據協議規 定，模擬基帶信號的生成可看做兩部分：ZC(Zad 〇ff-chu)序列長度點前導序列的離散傅里 葉變換（discrete Fourier transform, DFT)和前導序列的時間周期點的快速傅里葉逆變 換（Inverse fast Fourier transform, IFFT)。例如，在20M帶寬下，前導格式為零的前導序 列長度為24576，PRACH信號生成最多需要做24576點IFFT，這就大大增加了運算復雜度以 及數據緩存空間。PRACH信號在頻域所占的帶寬只有6個物理資源塊（physical resource block，PRB)，在完成PRACH信號頻域數據DFT生成后，需要補0到整個帶寬，然后完成多點 IFFT的處理，無論從數據存儲，還是運算復雜角度都是一種浪費。
[0003] 現有技術中，以升采樣頻率和頻偏補償的方式來減低IFFT的長度，雖然會降低長 IFFT的運算量，但很難滿足實時性和功耗的要求，而且之后做的插值和相位調整會花費較 長時間。在沒有插值和相位調整的快速算法的情況下，短IFFT節省下來的時間不足以抵消 插值的時間開銷。
【發明內容】
[0004] 本申請的目的是，提供一種物理隨機接入信道信號生成方法，通過直接降低采樣 頻率和調整中心頻點相結合的方式，解決PRACH信道的信號生成過程中數據運算量大，處 理時間長，占用存儲空間大的問題。
[0005] 為了實現上述目的，本申請提供了一種物理隨機接入信道信號生成方法，所述方 法包括：
[0006] 接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數；
[0007] 利用所述隨機接入信道參數計算中心頻點偏移量；
[0008] 將數模轉換芯片的第一采樣頻率降低到第二采樣頻率；
[0009] 利用所述前導序列參數生成ZC序列，對所述ZC序列進行離散傅里葉變換運算，得 到頻域信號；
[0010] 根據所述第二采樣頻率，對所述頻域信號進行快速傅里葉逆變換運算，得到時域 信號；
[0011] 根據所述中心頻點偏移量將射頻芯片的第一中心頻點調整到第二中心頻點；
[0012] 根據所述第二中心頻點發送所述時域信號。
[0013] 本申請提供的物理隨機接入信道信號生成方法，針對PRACH信道的信號特點通過 直接降低采樣頻率和調整中心頻點相結合的方式，大大降低了 PRACH信道信號產生的運算 量、處理時延和數據緩存，方法簡單且高效。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本申請實施例一提供的物理隨機接入信道信號生成方法流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 為使本申請實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請實施例 中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0016] 圖1為本申請實施例一提供的物理隨機接入信道信號生成方法流程圖。所述方法 的執行主體為無線通信設備，如圖1所示，所述方法具體包括：
[0017] 步驟101，接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數。
[0018] 具體地，設備接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數。隨機接入信道 參數例如，子載波間隔Af，PRACH資源占的第一個物理資源塊號在頻域上一個資源 塊的子載波數iVf ,上行資源塊數。前導序列參數例如，ZC序列長度Nz。。
[0019] 可選地，在所述接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數之后，所述方 法還包括：
[0020] 記錄射頻芯片的第一中心頻點、第一濾波器帶寬和數模轉換芯片的第一采樣頻 率。
[0021] 步驟102,利用所述隨機接入信道參數計算中心頻點偏移量。
[0022] 具體地，根據中心頻點偏移量計算公式
[0023]
[0024] 計算得到中心頻點偏移量，其中，Δ f為子載波間隔，?CB為PRACH資源占的第一 個物理資源塊號，為在頻域上一個資源塊的子載波數，為上行資源塊數。
[0025] 步驟103,將數模轉換芯片的第一采樣頻率降低到第二采樣頻率。
[0026] 具體地，將步驟101中記錄的數模轉換芯片的第一采樣頻率降低到原來的1/N倍， 得到第二采樣頻率，其中N根據設備的處理能力來確定。
[0027] 在所述將數模轉換芯片的第一采樣頻率降低到第二采樣頻率之后，所述方法還包 括：
[0028] 將所述第一濾波器帶寬降低到原來的1/N倍，得到第二濾波器帶寬，其中N根據設 備的處理能力來確定。
[0029] 步驟104,利用所述前導序列參數生成ZC序列，對所述ZC序列進行離散傅里葉變 換運算，得到頻域信號。
[0030] 具體地，根據ZC序列計算公另
0 _：U計算得到 ZC序 列，其中，xu (η)為第u個根ZC序列，Nzc為ZC序列長度。
[0031] 對所述ZC序列進行離散傅里葉變換運算，得到頻域信號推導過程如下：
[0032] 在不考慮時延和幅度換算因子β PRAeH的情況下，前導基帶信號的離散時域表達：
[0033]
[0034] 其中，Nz。為ZC序列長度，x Ui ν (η)為根序列號為u，循環移位為v的ZC序列，
，NSE(j為前導序列的抽樣數，Af RA為隨機接入前導的子載 波間隔，Ts為前導序列的抽樣間隔，TSE(j為前導序列的時間周期，fs為采樣頻率，11。= 小+1((1^+1/2)，11。為在~_點抽樣點上的頻域位置，（})為一個固定的偏移量，用來決定接入 前導序列在物理資源塊中的頻域位置，K為上行數據傳輸的子載波間隔/隨機接入前導的 子載波間隔，
，nP=SPRACH資源占的第一個物理資源塊號，況f 為在頻域上一個資源塊的子載波數，為上行資源塊數。
[0035] xu,v(n)經過 DFT 得到： n-i)
貝1J s(m)可以表示成：
[0036]
[0037] 由于Xu,v(k)序列長度Nzc小于N SE(j，以前導格式0為例，Nzc= 839, NSE(j= 24576,將 XUiV(k)序列根據之前參數算得的頻域位置η。映射到長度為NSEQ新的序列fa>v上，其余未被 Xu,v(k)占的位置添0，！",#)表達式如下：
[0038]
[0039] 貝lj s(m)可以表示成：
[0040]
[0041] 其中Xu,v(k)的推導如下：
[0042]
[0043] 通過分解合并，Xu(k)可表示成：
[0044]
[0045] 其中，u 1代表u取模Νζε后的乘法逆元素 ，u 1可提前做成表格，采取查表方式。
[0046] 將i^k看成一個自變量e
^ 2可表示成：
[0047]
[0048] 將n+u \看成一個整體：
了表示成：
[0051] 根據ZC序列的循環特性，可以得出：
[0049]
[0050]
[0052]
λ=〇. η=0 η=0
[0053] 可以看成是根ZC序列xu(n)的直流分量。在實時信號處理中，可以通過提前計算 不同u值對應的ZC序列的直流分量值，并以查表的方式來加速整個算法的執行。
[0054] 最終，ZC基本序列的DFT可以寫成：
[0055] Xu(k) = xu*(u Jk) · Xu(0)
[0056] 對于循環移位相關的參數v，最終的序列形式為：
[0057] xUjV(n) = xu((n+Cv)mod Nzc)
[0058] 根據序列的循環特性，可以得出：
[0059]
[0060] 將Xu (k)代入上式，可得：
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] Xu，v(k) = (Yu，v(k))* · Xu(0)
[0065] 只需求得Yu,v(k)，與Xu(0)共輒相乘即可。
[0066]
[0067] 其中，δ = (u(u (u \+1)+2Cvk)/(2NZC)，θ = δ/2。
[0068] 步驟105,根據所述第二采樣頻率，對所述頻域信號進行快速傅里葉逆變換運算， 得到時域信號。
[0069] 具體地，第一采樣頻率對應的PRACH信號的IFFT為I點，I = TSE(j/Ts，進行Ν倍降 采樣后，根據第二采樣頻率，將步驟104中得到的X UiV(k)進行Γ = I/N點的IFFT運算，得 到時域信號。
[0070] 步驟106,根據所述中心頻點偏移量將射頻芯片的第一中心頻點調整到第二中心 頻點。
[0071] 具體地，根據步驟102中計算得到的中心頻點偏移量，調整射頻芯片的初始中心 頻點，得到第二中心頻點。
[0072] 步驟107,根據所述第二中心頻點發送所述時域信號。
[0073] 具體地，根據所述第二濾波器帶寬、所述第二采樣頻率以及第二中心頻點，在上行 發射子幀向基站發送所述時域信號。
[0074] 可選地，在所述根據所述第二中心頻點發送所述時域信號之后，所述方法還包 括：
[0075] 將所述第二中心頻點調整到所述第一中心頻點；
[0076] 將所述第二濾波器帶寬調整到所述第一濾波器帶寬；
[0077] 將所述第二采樣頻率調整到所述第一采樣頻率。
[0078] 本申請提供的物理隨機接入信道信號生成方法，針對PRACH信道的信號特點通過 直接降低采樣頻率和調整中心頻點相結合的方式，大大降低了 PRACH信道信號產生的運算 量、處理時延和數據緩存，方法簡單且高效。
[0079] 專業人員應該還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的 對象及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬 件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。 這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。 專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現 不應認為超出本申請的范圍。
[0080] 結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、處理器執行的 軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器（RAM)、內存、只讀存儲器 (ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域 內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
[0081] 以上所述的【具體實施方式】，對本申請的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本申請的【具體實施方式】而已，并不用于限定本申請 的保護范圍，凡在本申請的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本申請的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種物理隨機接入信道信號生成方法，其特征在于，所述方法包括： 接收基站發送的隨機接入信道參數和前導序列參數； 利用所述隨機接入信道參數計算中屯、頻點偏移量； 將數模轉換忍片的第一采樣頻率降低到第二采樣頻率； 利用所述前導序列參數生成ZC序列，對所述ZC序列進行離散傅里葉變換運算，得到頻 域信號； 根據所述第二采樣頻率，對所述頻域信號進行快速傅里葉逆變換運算，得到時域信 號； 根據所述中屯、頻點偏移量將射頻忍片的第一中屯、頻點調整到第二中屯、頻點； 根據所述第二中屯、頻點發送所述時域信號。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述隨機接入信道參數計算中 屯、頻點偏移量具體為： 根據中屯、頻點偏移量計算公^5，計算 得到中屯、頻點偏移量，其中，A f為子載波間隔，Hp苗為PRACH資源占的第一個物理資源塊 號，為在頻域上一個資源塊的子載波數，巡為上行資源塊數。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收基站發送的隨機接入信道參 數和前導序列參數之后，所述方法還包括： 記錄射頻忍片的第一中屯、頻點、第一濾波器帶寬和數模轉換忍片的第一采樣頻率。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述前導序列參數生成ZC序列 具體為： 根據ZC序列計算公式O《n《Nz廣1，計算得到ZC序列，其中，X。(n) 為第U個根ZC序列，N,。為ZC序列長度。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述將數模轉換忍片的第一采樣頻率 降低到第二采樣頻率之后，所述方法還包括： 將所述第一濾波器帶寬降低到第二濾波器帶寬。6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用調整后的射頻忍片向基站發送 所述時域信號具體為： 根據所述第二濾波器帶寬和所述第二采樣頻率，利用調整后的射頻忍片向基站發送所 述時域信號。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根據所述第二中屯、頻點發送所述 時域信號之后，所述方法還包括： 將所述第二中屯、頻點調整到所述第一中屯、頻點； 將所述第二濾波器帶寬調整到所述第一濾波器帶寬； 將所述第二采樣頻率調整到所述第一采樣頻率。
【文檔編號】H04W74/08GK105992385SQ201510076509
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月12日
【發明人】梁敏, 單玉梅, 吉亞平, 王宇飛
【申請人】蘇州簡約納電子有限公司