《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TD-LTE系統(tǒng)中RACH信號檢測的仿真與實現(xiàn)
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2011年第10期
李小文, 許 虎
（重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院, 重慶 400065）
摘要： 提出了TD-LTE系統(tǒng)中RACH（隨機接入）信號檢測算法,。該算法利用ZC(Zadoff-Chu)序列和FFT（快速傅里葉變換）特點，結(jié)合循環(huán)相關(guān)函數(shù)為eNodeB提供快速有效的隨機接入,。仿真結(jié)果表明，在不同的信道環(huán)境下,，該檢測算法都能較好地工作,，具有快速穩(wěn)定、易于實現(xiàn)等優(yōu)點,。
中圖分類號： TN929.5
文獻標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2011)10-0108-03
Simulation and realization on RACH signal detection in TD-LTE system
Li Xiaowen, Xu Hu
School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
Abstract： RACH signal detection algorithm is proposed in TD-LTE system. According to the ZC sequence and FFT character; Moreover, combined with the circulate correlation function, the rapid and effective random accesss is provided. Simulation results show the effectiveness and reliability of algorithm under scenarios with different channel environment.
Key words : TD-LTE system; RACH; preamble detection


    在TD-LTE系統(tǒng)中, 隨機接入過程的目的是使 UE 與網(wǎng)絡(luò)建立連接或是使UE獲得上行同步[1-2],。只有在隨機接入過程完成后，UE和eNode才可以進行正常的數(shù)據(jù)傳輸和接收,。然而由于有限的接入資源,，在相同時間上多個UE同時發(fā)起隨機接入就會產(chǎn)生碰撞，碰撞概率越大,，UE接入eNode的延遲越大[3],。LTE系統(tǒng)要求提供更大的容量及更短的時延，所以能夠設(shè)計出快速有效的隨機接入過程對于LTE系統(tǒng)的性能很重要,。TD-LTE系統(tǒng)無線幀中的RACH信號使用了ZC(Zadoff-Chu)序列[4],，由于ZC序列在時域和頻率具有良好的相關(guān)性，所以利用接收端接收到的信號與本地生成前導(dǎo)序列的互相關(guān),，可以得到發(fā)送的前導(dǎo)序列號,，但是這種算法運算量很大，給eNode帶來很大的負擔(dān)[1],。
    本文提出了一種快速穩(wěn)定,、易于實現(xiàn)的利用FFT和循環(huán)相關(guān)求RACH信號檢測的方法。首先分析了時域上前導(dǎo)檢測算法和基于FFT和循環(huán)相關(guān)的檢測算法,，然后進行了算法的仿真及仿真結(jié)果分析,。仿真結(jié)果顯示，與時域的前導(dǎo)檢測算法相比,，基于FFT的循環(huán)相關(guān)的RACH檢測算法在符合LTE物理層協(xié)議的性能要求時,，大大減少了eNode的運算復(fù)雜度,，對LTE整體性能有很好影響。

 




    (1)計算兩個序列各自的DFT;
    (2)將其中一個DFT函數(shù)取共軛后與另一個DFT函數(shù)相乘,，即是點乘;
    (3)對該乘積取IDFT,。
    本文提出的基于FFT的循環(huán)相關(guān)RACH序列檢測的算法利用FFT快速計算循環(huán)相關(guān)，在輸出的序列中查找到峰值,，即可確定發(fā)送的前導(dǎo)序列號和時間提前量,。基于FFT的PRACH信號的檢測流程如圖3所示,。

3 性能仿真
    使用Matlab仿真工具,，對循環(huán)相關(guān)函數(shù)采用直接和FFT的運算量進行分析。從圖4可以看出,隨著序列長度的增加,，采用直接計算的計算量將急劇增加,，而采用FFT后，計算量增長緩慢,，可知對于NZC=839點的前導(dǎo)序列采用FFT后將大大減少運算量,。

    對提出的算法來估計RACH信號成功檢測進行分析。協(xié)議要求的PRACH的誤檢測率[4]要求性能如表2[3]所示,。仿真中用到的主要參數(shù)如表3,。

　仿真結(jié)果如圖5所示。圖5表明,，對于AWGN信道,，當(dāng)信噪比SNR=-11.5 dB時成功檢測概率可以達到99%，表2中此時的情況SNR=-13.4 dB,。由于表2中顯示的是兩天線情況,，本文仿真是在單天線情況下進行的，所以結(jié)果略有差別,。同理,，對于ETU 70信道，圖5滿足性能要求時信噪比SNR=-6,表2中此時的情況SNR=-5.7 dB,。由以上仿真結(jié)果可以看出,，本文提出的算法能較好地工作，并且降低了eNode端的運算復(fù)雜度,。

    本文首先介紹了用TD-LTE系統(tǒng)無線幀中的ZC序列求RACH前導(dǎo)序列,，并對時域的RACH信號檢測算法進行分析，在此基礎(chǔ)上提出了一種采用FFT和循環(huán)相關(guān)函數(shù)的檢測算法,。仿真表明,本文提出的算法能夠滿足TD-LTE系統(tǒng)上行隨機接入的需要,。該算法已經(jīng)用到國家科技重大專項項目“TD-LTE無線終端綜合測試儀表”的開發(fā)中，并驗證了其有效性,。
參考文獻
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