基于MSC8156AMC平臺的PRACH基帶信號生成
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2 基帶信號生成
2．1 ZC序列的DFT
LTE系統(tǒng)中Preamble序列是由ZC根序列經(jīng)過循環(huán)偏移生成的。循環(huán)偏移的ZC序列具有很好的特性：幅度恒定，可以有效地進行功率控制，并且可以維護上行鏈路的低峰均比特性；具有理想的自相關(guān)性和互不相關(guān)性，易于eNodeB獲得準確的定時估計，并且相同ZC根序列生成的Preamble序列構(gòu)成的多個隨機接入嘗試之間不存在小區(qū)間干擾。
在時域上生成的ZC序列循環(huán)偏移之后，需要經(jīng)過DFT處理變換到頻域。DFT處理有很高的時間復雜度，以Preamble Format 0為例，ZC序列的長度是839，839點的DFT需要839x839次復數(shù)乘和838×839次復數(shù)加運算。ZC序列的定義如下：
在MSC8156 DSP上實現(xiàn)時，可以采用查表的方式，這樣計算頻域上每個點，只需要Nzc-1次復數(shù)加，大大降低了DSP負荷。
2．2 資源映射
FDD的一個上行子幀最多可以傳輸一個隨機接入資源；而對于TDD的幀結(jié)構(gòu)，一個子幀可以傳輸多于一個隨機接入資源，不同的隨機接入資源采用頻分的方式。PRACH信道的時域結(jié)構(gòu)由RA(Random Access)時隙的長度和周期兩個變量定義，3GPP標準確定RA時隙長度為子幀長度，RA時隙所占用的子幀取決PRACH的具體配置。RA時隙發(fā)送周期取決于網(wǎng)絡負載大小，小負載網(wǎng)絡采用較長的發(fā)送周期，大負載網(wǎng)絡采用較短的發(fā)送周期。為了使PRACH信道的發(fā)送在時域上盡可能的均勻，每個RA時隙發(fā)送一個隨機接入資源。RA時隙的頻域位置，是有兩個可選擇的。為了保證PUCCH的正交性和用戶帶寬的最大化，PUCCH被分配到用戶頻帶的上下兩端，PRACH放置在緊鄰PUCCH的位置上(二選一)。
在頻域內(nèi)，PRACH占用6個物理資源塊(PRB)，1．08 MHz小區(qū)帶寬，正好匹配LTE中可以操作的最小上行鏈路小區(qū)帶寬。子載波映射時就是按照其時域頻域資源位置來進行映射的，前導序列本身的長度為839或139，根據(jù)時域?qū)挾?1 ms，2 ms及3 ms)進行重復匹配，然后按先頻域后時域的順序進行映射。
20 MHz帶寬對應系統(tǒng)采樣頻率是30．72 MHz，以Preamble Format 0為例，序列部分長度是24 576Ts，PRACH映射時，上述得到的頻域上的ZC序列按照從高層得到的配置參數(shù)進行映射。
2．3 IFFT處理
以Preamble Format 0為例，PRACH映射之后，根據(jù)3GPP物理層協(xié)議的規(guī)定，生成基帶信號需要做24 576點的IDFT。MSC8156的MAPLE-B提供了硬件FFT／IFFT處理單元FFTPE和硬件DFT／IDFT處理單元DFTPE，使用FFTPE或DFTPE可以最大限度地提高運算速度，然而FFTPE一次最多只能做2 048點的FFT／IFFT，DFTPE一次最多提供1 536點DFT／IDFT，因此不能利用MSC8156的MAPLE直接做24 576點的IDFT。出于降低DSP負荷的考慮，軟件實現(xiàn)方案也不可行，因為計算量非常大，這里只能采用其他方案。
Cooley-Turkey算法是一種最常用的FFT算法，這一方法以分治法為策略遞歸地將長度為N=N1*N2的DFT分解為長度分別為N1和N2的兩個較短序列的DFT以及與旋轉(zhuǎn)因子的復數(shù)乘法。它可以用于序列長度N為任意因數(shù)分解形式的DFT，這種算法稱為混合基FFT。
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