[發明專利]一種PRACH基帶信號的IDFT及子載波映射實現方法

有效

• 申請號: 201210553299.4
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103873219B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 何蘇勤;鄒家暢;劉兵;唐安;王澤;梅祥
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線通信領域，且更具體地涉及長期演進系統中PRACH（Physical Random Access Channel，物理隨機接入信道）基帶信號生成中的大尺寸IDFT（Inverse Discrete Fourier Transform,離散傅里葉逆變換）和子載波映射實現方法。

背景技術

在LTE（Long Term Evolution，長期演進）無線通信系統的隨機接入過程中，需要完成隨機接入前導序列到PRACH物理層的映射，以生成并發送隨機接入基帶信號。

物理隨機接入信道（PRACH）是承載隨機接入過程的物理基礎，包括一個隨機接入前導序列的發送鏈路和一個前導序列接收檢測鏈路，是實現隨機接入過程的關鍵技術。

然而，隨機接入前導序列的發送和接收鏈路分別涉及一個大尺寸的IDFT和DFT（Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換）運算，對于20MHz的頻譜分配高達24576個點運算，在硬件中很難實現。因此，大尺寸IDFT/DFT的實現方法是實現隨機接入物理鏈路的關鍵之處。

為了避免進行大尺寸IDFT運算，通常的一種選擇方法是使用較小尺寸的IDFT，實際上是IFFT（Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換），且通過時域上采樣和濾波（混合時頻域形式）來完成隨機接入基帶信號的生成。但是采用此方法雖然降低了計算的復雜度，但生成的隨機接入基帶信號卻存在較嚴重的失真。

因此，在隨機接入物理鏈路的實現上，如何以最小的硬件消耗和盡量小的處理延時實現大尺寸的IDFT/DFT變換，具有十分重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種長期演進（LTE）系統下PRACH基帶信號的離散傅里葉逆變換（IDFT）及子載波映射實現方法。該方法通過將一維前導序列二維化，采用小尺寸FFT等效實現大尺寸IDFT，同時設計了兩個序列同步器，控制完成載波映射，解決了隨機接入物理鏈路中的大尺寸IDFT硬件實現困難，同時還能夠降低基帶信號在產生過程中的失真與延時。

實現本發明的具體技術手段有：

1.一種PRACH基帶信號的IDFT及子載波映射實現方法，該方法通過FPGA（Field Programmable Gate Array,即現場可編程門陣列）硬件平臺實現，由前導序列提取控制模塊（1）、取共軛一模塊（2）兵乓FFT模塊（3）、序列同步模塊一（4）、乘法器一（5）、旋轉因子產生(6)、中間數據緩存模塊（7）、兵乓DFT模塊（8）、序列同步模塊二（9）、取共軛二（10）、乘法器二（11）、調制因子產生模塊（12）、輸出基帶信號緩存（13）、前綴插入（14）構成，其特征在于：

1.1.根據公式： ，將原隨機接入基帶信號產生公式中的IDFT（離散傅里葉逆變換）變換轉換為DFT（離散傅里葉變換）變換，避免直接對IDFT變換進行二維變換，最終結果不需要再一次進行乘法運算操作；

1.2.根據公式：，其中N_IDFT=L×M，將一維DFT變換轉換為二維FFT/DFT的兩次變換，通過兩個小尺寸FFT/DFT模塊等效完成大尺寸DFT運算；

1.3．二維FFT/DFT均采用乒乓操作實現流水化處理，同時設計了兩個與二維數據流同步的序列同步模塊，用于標識二維序列在原一維序列中的位置等控制作用；其中序列同步模塊一（4）可用于同步前級FFT序列與特定旋轉因子（6）的乘法邏輯，序列同步模塊二（9）可提供與IDFT數據流同步的載波相位因子；

2.前述步驟1.2中首先進行M次L點FFT運算：

，其中，為前級已計算好的頻域形式的前導序列的共軛；L點FFT運算采用乒乓流水線結構，可根據硬件資源情況和處理速度要求進行切換。

3.前述步驟1.2中，序列同步模塊一（4）和M次L點FFT運算并行工作，控制乒乓FFT模塊（3）的工作，并同步控制特定旋轉因子的產生，以及控制FFT變換的結果與特定旋轉因子相乘，以提高處理速度；

4.前述步驟1.2中，序列同步模塊二（9）提供IDFT序列的同步地址，最終的IDFT序列不需要重新排序，節省處理時間；該同步地址與上層指示的頻域位置索引共同組成了載波調制因子的相位；由調制因子的相位通過調制因子產生模塊（12）完成相位到復數調制因子的轉換；使用載波調制因子調制IDFT變換后的數據，完成子載波映射，并在序列同步模塊二（9）的控制下，將基帶數據（有用部分）寫入存儲器（13），并插入循環前綴（14）。