基于TMS320C6670的LTE-PRACH接收机的设计与实现

摘要：物理随机接入信道(PRACH)是长期演进计划(LTE)无线通信系统中终端完成与网络之间上行同步的关键信道。通过对PRACH接收机算法和TI公司新一代数字信号处理器TMS320C6670(以下简称CC6670)特性的研究，提出了一种基于大点离散傅里叶变换(Big-point DFT)的PRACH接收机系统方案，详细介绍了这一方案的实现方法，并给出了主要的软件算法。由于其系统实现简单，软件开销小，可广泛应用于LTE基站接收机中。

随机接入是LTE移动通信系统中用户终端(UE)与无线网络建立连接，进行通信的首要步骤。随机接入的目的包括4个方面：(1)UE获得上行同步，(2)跨区切换时，作为切换流程的一部分，UE在新小区发起接入请求，(3)UE从空闲状态转换到连接状态，(4)UE从无线链路失败状态下恢复。基站通过接收处理UE的PRACH信号，计算出UE的上行定时偏差，并通过下行信道向UE通知反馈，来协助UE完成上面的各项功能。

本文是作者在开发一个基于C6670的LTE基站演示系统中，在设计与开发基站PRACH接收机中所实现的方案，本文着重阐述了一种基于大点离散傅里叶变换(DFT)的PRACH接收机的设计以及在DSP上的实现。　　

PRACH的发送和接收

根据3GPP TS36.211协议，如图1所示，LTE中使用的PRACH在时域上由循环前缀(CP)和实际发送序列(Sequence)组成，根据这两种信号时间长度的不同组合，协议中定义了五种不同的PRACH格式(在表1中列出)。　　

 

LTE中使用的PRACH在频域上固定占用6个RB，其对应的频域带宽为1.08 MHz。表1中列出的五种格式中，format0-3适用于FDD和TDD两种双工方式，这四种格式在频域上使用长度为839点的Zadoff-Chu (ZC)序列作为频域参考序列，子载波间隔为1.25 kHz，两边预留有保护带。format4只适用于TDD双工方式，在频域上使用长度为139点的ZC序列作为频域参考序列，子载波间隔为7.5 kHz，两边预留有保护带。实际系统中高层根据物理小区的双工方式和覆盖半径的保护时延间隔来决定采用哪一种时域发送格式。