在TD-LTE系統(tǒng)中, 隨機(jī)接入過(guò)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(jī)接入過(guò)程完成后，UE和eNode才可以進(jìn)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(shí)間上多個(gè)UE同時(shí)發(fā)起隨機(jī)接入就會(huì)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(shí)延，所以能夠設(shè)計(jì)出快速有效的隨機(jī)接入過(guò)程對(duì)于LTE系統(tǒng)的性能很重要。TD-LTE系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)幀中的RACH信號(hào)使用了ZC(Zadoff-Chu)序列[4]，由于ZC序列在時(shí)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(hào)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(hào)，但是這種算法運(yùn)算量很大，給eNode帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)[1]。
    本文提出了一種快速穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)的利用FFT和循環(huán)相關(guān)求RACH信號(hào)檢測(cè)的方法。首先分析了時(shí)域上前導(dǎo)檢測(cè)算法和基于FFT和循環(huán)相關(guān)的檢測(cè)算法，然后進(jìn)行了算法的仿真及仿真結(jié)果分析。仿真結(jié)果顯示，與時(shí)域的前導(dǎo)檢測(cè)算法相比，基于FFT的循環(huán)相關(guān)的RACH檢測(cè)算法在符合LTE物理層協(xié)議的性能要求時(shí)，大大減少了eNode的運(yùn)算復(fù)雜度，對(duì)LTE整體性能有很好影響。

    (1)計(jì)算兩個(gè)序列各自的DFT;
    (2)將其中一個(gè)DFT函數(shù)取共軛后與另一個(gè)DFT函數(shù)相乘，即是點(diǎn)乘;
    (3)對(duì)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(cè)的算法利用FFT快速計(jì)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(hào)和時(shí)間提前量。基于FFT的PRACH信號(hào)的檢測(cè)流程如圖3所示。

3 性能仿真
    使用Matlab仿真工具，對(duì)循環(huán)相關(guān)函數(shù)采用直接和FFT的運(yùn)算量進(jìn)行分析。從圖4可以看出,隨著序列長(zhǎng)度的增加，采用直接計(jì)算的計(jì)算量將急劇增加，而采用FFT后，計(jì)算量增長(zhǎng)緩慢，可知對(duì)于NZC=839點(diǎn)的前導(dǎo)序列采用FFT后將大大減少運(yùn)算量。

    對(duì)提出的算法來(lái)估計(jì)RACH信號(hào)成功檢測(cè)進(jìn)行分析。協(xié)議要求的PRACH的誤檢測(cè)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(duì)于A(yíng)WGN信道，當(dāng)信噪比SNR=-11.5 dB時(shí)成功檢測(cè)概率可以達(dá)到99%，表2中此時(shí)的情況SNR=-13.4 dB。由于表2中顯示的是兩天線(xiàn)情況，本文仿真是在單天線(xiàn)情況下進(jìn)行的，所以結(jié)果略有差別。同理，對(duì)于ETU 70信道，圖5滿(mǎn)足性能要求時(shí)信噪比SNR=-6,表2中此時(shí)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(yùn)算復(fù)雜度。

    本文首先介紹了用TD-LTE系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)幀中的ZC序列求RACH前導(dǎo)序列，并對(duì)時(shí)域的RACH信號(hào)檢測(cè)算法進(jìn)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(cè)算法。仿真表明,本文提出的算法能夠滿(mǎn)足TD-LTE系統(tǒng)上行隨機(jī)接入的需要。該算法已經(jīng)用到國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“TD-LTE無(wú)線(xiàn)終端綜合測(cè)試儀表”的開(kāi)發(fā)中，并驗(yàn)證了其有效性。
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