CN109792622A

CN109792622A - 用于prach信号恢复的频域prach滤波

Info

Publication number: CN109792622A
Application number: CN201880000768.5A
Authority: CN
Inventors: 褚轶景; 张玉贤; 关文伟; 曾江州
Original assignee: Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Current assignee: Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: CN109792622B

Abstract

使用频域中的资源元素来检测信号的***和方法，其中要检测的信号是与其他信号复用在一起，要检测信号的子载波间隔不同于其他信号的子载波间隔。实施例提供使用频域中的资源元素来检测蜂窝无线通信***中的物理随机接入信道(PRACH)信号，其中PRACH信号与蜂窝无线通信***中其他信道的信号(如数据和/或控制信道信号)多路复用。使用频域滤波器，例如使用用于PRACH恢复的索引进行下采样和离散傅立叶逆变换(IDFT)，从资源网格的频率资源元素中提取PRACH样本，所述资源网格对应于不同于PRACH的子载波间隔。

Description

用于PRACH信号恢复的频域PRACH滤波

【技术领域】

本发明涉及物理随机接入信道(PRACH)信号检测，特别涉及使用频域中的资源元素来进行PRACH信号检测。

【背景技术】

在各种无线网络运行时，无线网络会实施对终端的控制。例如，在许多蜂窝无线通信***(如长期演进(LTE)网络***，也被称为3GPP LTE网络；和第五代(5G)或新无线(NR)网络，也被称为3GPPNR网络)中，上行链路传输参数(如频率、定时和功率)都由从基站(如增强节点B(eNB)或下一代节点B(gNB))发给终端(如用户设备UE)的下行链路控制信令进行调整控制。

使用物理随机接入信道(PRACH)实现的随机接入过程，可以用于诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***中，以便UE发起与基站的连接。在这种随机接入过程中，如图1所示的无线通信网络100，UE(如UE 120)接收提供各种通信参数的下行链路信号，例如可以包括基站(如基站110)广播的同步信号(如主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS))、下行和上行载波配置信息(如主信息块(MIB))、下行控制信息(DCI)、和初始接入参数(如***信息块(SIB))。之后，UE可以选择一个随机接入前导码(如具有良好自相关属性的特定比特序列的前导码)并在PRACH上发送该前导码(即发送一个PRACH信号)以供基站检测，以及随后例如经由物理下行控制信道(PDCCH)向UE分配通信资源。

单载波频分多址(SC-FDMA)可以由诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***来实现，因此在该实现中，上述PRACH信号与数据和其他控制信号混合在一起。例如，如图2所示，在多路复用上行链路200中，PRACH 201与无线网络中运行的不同UE的控制信道和/或数据信道混合在一起。从图2中的多路复用上行链路200的图示应当理解，在频域，PRACH与占据不同频带的其他信道复用，而在时域，SC-FDMA信号包括PRACH和其他信道的正交频分复用(OFDM)符号的混合。

在由诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***实施的PRACH配置中，关于在上行链路中复用的PRACH和其他信道，可以使用不同的子载波间隔。例如，如图2所示，PRACH 201可以使用与复用上行链路200的其他信道(如数据和/或控制信道)不同(如更小)的子载波间隔，由此资源网格211(如用于PRACH信号的864x1频域资源网格)与其他信道的资源网格212(如用于数据和/或控制信道信号的72x12频域资源网格)不同。

可以理解的是，在上述的随机接入操作中，基站需要运行检测来自UE的PRACH信号。具体而言，PRACH信号不仅应该由基站以高置信度检测，而且可以一旦检测到就用于传播延迟估计，因此应该用精确的定时估计来检测。但是，由于PRACH的资源网格与其他信道的资源网格不同，其中复用上行链路的PRACH和其他信道的子载波间隔不同，因此从复用上行链路中提取PRACH信号成为挑战。

考虑到PRACH与复用上行链路的其他信道之间的差异(如前述不同的子载波间隔和相应不同的资源网格)，传统的上行接收机模块可以包括上行数据接收链和上行PRACH接收链，上行数据接收链用于提取复用上行链路的控制信道和数据信道上的数据，上行PRACH接收链用于提取复用上行链路上的PRACH信号。例如，诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***的基站的上行链路接收机模块，通常包括上行数据接收链和上行PRACH接收链。

在图3的上行接收器模块300中，实施着一个上行接收器模块的典型配置，可以看出，复用上行链路的PRACH和其他信道被分开处理。上行数据接收链310用于从多路复用的上行链路提取数据(如来自数据和/或控制信道)。因此，图3的上行数据接收链310包括循环前缀(CP)去除电路311用于从接收到的上行信号中去除循环前缀符号；快速傅立叶变换(FFT)电路312用于将时域上行信号(除了CP之外)转换到数据和控制信道的子载波间隔(即资源网格212)的频域上；以及控制信号处理电路313和数据信号处理电路314，用于分别从多路复用上行链路的信道中提取控制数据和有效载荷数据。

图3的上行接收机模块300的上行PRACH接收链320，用于从多路复用上行链路中提取PRACH信号。应该理解，通常需要PRACH滤波器来促进从复用上行链路的混合信号中提取PRACH信号。传统上，基站会使用低通滤波器(LPF)和下采样的组合来处理时域信号以恢复PRACH信号。在图3所示的上行PRACH接收链320中，显示了使用LPF和下采样的组合来提供PRACH信号的时域滤波，这是一个PRACH滤波器的典型实施。图3的上行PRACH接收链320包括低通滤波器(LPF)电路321，用于将PRACH与多路复用上行链路的其他信道隔开；下采样电路322，用于降低PRACH信号的采样率(如减小随后使用的FFT的大小)以提供PRACH信号检测的PRACH必需样本(requisite sample)；FFT电路323，用于将PRACH必需样本转换到PRACH子载波间隔(即资源网格211)的频域上；以及PRACH检测电路324，用于检测PRACH中的PRACH信号。应该理解的是，虽然LPF电路321和下采样电路322在图3中单独示出，但是这些电路或其部分可以组合在一起。

前述PRACH滤波器是复杂的并且需要相当大的计算复杂度。例如，上行PRACH接收链320的LPF电路321以原始采样率处理所有接收到的复用上行链路输入样本。因此，比起相对窄带PRACH信号(如采样率为fs＝30.72M的格式0的24576个采样)，要处理明显更多的样本。而且，因为PRACH信号带宽与载波带宽相比非常窄，所以上行PRACH接收链320的PRACH滤波器必须非常窄。因此，图3中的LPF电路321包括多个LPF滤波器实例和下采样器，其中LPF电路的带宽由fs确定，并且子载波间隔和下采样率与fs成比例(例如，5G/NR网络中的下采样率可能高达96)。这种LPF引入了额外的延迟并增加了延迟。进一步还会增加复杂度，需要不同配置的LPF来容纳PRACH信号的多个频率位置(例如，5G/NR网络可能需要使用不同的LPF设计来适应各种PRACH信号格式)。因此，虽然在图3中只显示了一个LPF电路321的例子，但是关于任何特定的基站，需要实施多个这样的LPF电路。

【发明内容】

本发明涉及使用频域中的资源元素来检测信号的***和方法，其中要检测的信号与其他信号复用在一起，要检测的信号的子载波间隔不同于其他信号的子载波间隔。例如，本发明实施例提供了使用频域中的资源元素来检测蜂窝无线通信***如LTE和5G/NR网中的PRACH信号，其中PRACH信号与蜂窝无线通信***的其他信道的信号(如数据和/或控制信道信号)复用在一起。

在使用频域中资源元素进行信号检测时，本发明实施例实现了一个相对低复杂度的频域滤波器。例如，使用相对低复杂度的频域滤波器从对应于不同子载波间隔(如与PRACH复用的数据和/或控制信道的子载波间隔)的资源网格中频域资源元素中提取样本，用于恢复PRACH信号。所述不同子载波间隔是指与PRACH子载波间隔不同。根据本发明概念实施的频域PRACH滤波器降低了PRACH信号提取的复杂度并缩短了处理时间。

例如，实施例的频域PRACH滤波器可以使用一个或多个用于PRACH恢复的索引，来进行下采样和离散傅里叶逆变换(IDFT)。例如，根据实施例，用于PRACH恢复的索引包括样本索引(在本文中也被称为“OFDM符号内的样本索引”)，以指示在数据和/或控制信道资源网格中的频域OFDM符号内的样本，以用于PRACH信号恢复，其中数据和/或控制信道与PRACH复用在一起。根据实施例，用于PRACH恢复的索引可以进一步包括：必需样本索引，所述必需样本索引将从数据和/或控制信道资源网格中的频域OFDM符号恢复的PRACH数据映射到PRACH必需样本，其中数据和/或控制信道与PRACH复用在一起。用于PRACH恢复的这些索引，是根据要检测PRACH信号的特定PRACH格式而产生的(如预先产生(apriori))。

实施例的频域PRACH滤波器可以使用前述的OFDM符号内样本索引，以从OFDM符号恢复PRACH信号数据(如使用IDFT计算)。之后，频域PRACH滤波器可以使用上述必需样本索引，将恢复的PRACH数据映射到PRACH必需样本。由本发明实施例的频域PRACH滤波器输出的所得PRACH必需样本可用于恢复PRACH信号(如使用FFT计算)。

根据实施例，基站的上行接收链处理接收到的复用信号，对与PRACH复用的数据和/或控制信道的资源网格中的OFDM符号的输出，提供CP去除和FFT。根据本发明构思，频域PRACH滤波器进行下采样和离散傅立叶逆变换(IDFT)后，可从OFDM符号恢复PRACH数据，并提供PRACH必需样本用于PRACH信号检测(例如，使用FFT将PRACH信号变换到PRACH子载波间隔的频域上，以及进行PRACH检测用于检测PRACH中的PRACH信号)。因此，本发明实施例的实施频域PRACH滤波器的***和方法，在不使用传统上行PRACH接收链的LPF的情况下，可以从频域中的资源单元恢复PRACH信号。

前面已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解随后的本发明的详细描述。下面将描述构成本发明权利要求的主题的本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围。结合附图考虑以下描述，将更好地理解被认为是本发明的特征的新颖特征(无论是其组织和操作方法)以及其他目的和优点。然而，应该明确理解的是，每个附图仅仅是为了说明和描述的目的而提供的，并不意图作为本发明的限制的定义。

【附图说明】

为了更全面地理解本发明，现在结合附图参考以下描述，其中：

图1显示根据本发明实施例的可以被配置为使用频域中的资源元素来检测信号的无线通信网络；

图2显示根据本发明实施例的包含不同子载波间隔并包含PRACH的多路复用上行链路，其中PRACH信号是要被检测的；

图3显示上行接收机模块的典型配置；

图4A显示根据本发明概念配置的上行接收机模块；

图4B显示根据本发明概念配置的上行接收机模块的资源块提取和PRACH恢复处理电路的细节；

图5显示根据本发明概念配置的上行接收机模块的资源块提取和PRACH恢复电路中的频域PRACH滤波器的实施例；

图6显示根据本发明概念配置的上行接收机模块的资源块提取和PRACH恢复电路中的频域PRACH滤波器的另一个实施例；

图7A显示根据本发明实施例的用于PRACH恢复的索引的生成流程图；

图7B显示根据本发明实施例的使用频域中的资源元素来恢复PRACH必需样本的流程图；

图8显示根据本发明实施例的用于PRACH恢复的索引及其用于PRACH必需样本恢复的图解说明。

【具体实施方式】

本发明实施例使用频域中的资源元素来检测信号，其中要检测的信号与其他信号复用在一起，而要检测的信号的子载波间隔不同于其他信号的子载波间隔。为了帮助理解这里描述的概念，参考PRACH信号恢复的例子，其中PRACH信号与数据和/或控制信道复用在一起，并且数据和/或控制信道的子载波间隔与PRACH的子载波间隔不同，例如可以存在于诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***中。但是应该认识到，本发明概念也可以应用于其他信号的恢复。

图4A显示使用频域资源元素进行PRACH信号恢复的一个示例性实施例。具体地，图4A显示本发明的上行接收机模块400包括上行接收链410。例如，上行接收机模块400可以是一个基站(如基站110)的上行接收机模块，该基站可用于从一个或多个终端(如一个或多个UE 120)接收复用的上行信号，并根据本发明概念使用频域资源元素来检测PRACH信号。

在图4A所示的实施例中，上行接收链410被配置以从多路复用上行链路中提取数据(如来自数据和/或控制信道)。因此，上行接收链410包括CP去除电路311，用于从接收到的上行信号中去除循环前缀符号；FFT电路312，用于将时域上行信号(CP除外)变换成具有数据和控制信道子载波间隔(即资源网格212)的频域OFDM符号；以及控制信号处理电路313和数据信号处理电路314，用于分别从多路复用上行链路的信道的OFDM符号中提取控制数据和有效载荷数据，类似于图3的上行接收链310。

但是，图4A的上行接收链410也被配置以从多路复用上行链路中提取PRACH信号。因此，所示实施例的上行接收链410还包括资源块(RB)提取和PRACH恢复处理电路411，其被配置以提取包括PRACH信号的RB，并且从数据和/或控制信道的子载波间隔的资源网格(如资源网格212，即与PRACH资源网格不同的资源网格)中的频域资源元素中恢复PRACH信号，所述数据和/或控制信道是与PRACH复用在一起的。实施例的RB提取和PRACH恢复处理电路411处理频域OFDM符号，并提供PRACH必需样本，用于PRACH信号恢复。与前述一致，图4A的上行接收链410包括FFT电路323，用于将PRACH必需样本变换到PRACH子载波间隔(如资源网格211)的频域上；以及PRACH检测电路324，用于检测PRACH信号，类似于图3的上行PRACH接收链320。

应该认识到，本发明实施例的上行接收链410的功能块及其组件可以使用处理器、电子器件、硬件器件、电子组件、逻辑电路、存储器、软件代码、固件代码或其任何组合等来实现。例如，一个或多个功能块或其一部分可以被实施为分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或其组合，其被配置以提供逻辑用于执行本文描述的功能。另外地或可选地，当以软件实现时，一个或多个前述功能块或其一部分可以是可在处理器上执行的代码段，以提供逻辑用于执行本文描述的功能，所述处理器可以是具有计算机可读介质的计算机***的处理器，可读介质包括诸如半导体存储器器件、只读存储器(ROM)、闪存、可擦除ROM(EROM)、光盘、硬盘等等，用于存储指令，当指令被执行时，即执行在此描述的功能块的功能。例如，用于实施这些功能块的处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合。

已经总体描述了图4A的RB提取和PRACH恢复处理电路411，现在参见图4B，其显示了实施例的RB提取和PRACH恢复处理电路411的进一步细节。图4B中的RB提取和PRACH恢复处理电路411包括使用频域资源元素来检测信号的频域滤波器。具体地，RB提取和PRACH恢复处理电路411包括频域PRACH滤波器电路430，用于从资源网格(如资源网格212)中的频域资源元素中提取PRACH样本，该资源网格对应的子载波间隔(如与PRACH复用的数据和/或控制信道的子载波间隔)不同于PRACH的资源网格(如资源网格211)。

除了频域PRACH滤波器电路430之外，所示实施例的RB提取和PRACH恢复处理电路411还包括RB提取电路420。RB提取电路420用于从聚合的频域OFDM符号中提取包含PRACH信号的RB，所述聚合频域OFDM符号是来自FFT 312(图4A)的多路复用上行链路输出，用于提取PRACH数据并减少由频域PRACH滤波器处理的信号输入。举例来说，RB提取电路420可提取与PRACH序列重叠的OFDM符号的RB。例如，实施例的RB提取电路420可以被配置以提取OFDM符号中与PRACH带宽相对应的RB，所述OFDM符号与PRACH序列重叠。

从图4B所示实施例可以理解，根据本发明概念实施的RB提取和PRACH恢复处理电路411在不使用传统上行PRACH接收链的LPF的情况下(即没有图3的LPF 321)，可以从频域中的资源元素恢复PRACH信号。因此，本发明实施例避免使用LPF的复杂结构和设计，来恢复与数据和/或控制信道复用的PRACH信号，所述数据和/或控制信道与PRACH有不同的子载波间隔。实施例的RB提取和PRACH恢复处理电路411有助于从复用的上行数据和/或控制信道的频域资源网格直接恢复为时域PRACH信号。例如，本发明实施例使用FFT从复用上行链路的其他信道进行数据提取(如在上行接收机模块中用于其他目的的FFT，被实质上用于提供关于PRACH信号的低通滤波)，从子载波恢复为时域的PRACH必需样本。

由RB提取和PRACH恢复处理电路411使用的频域PRACH滤波器可以如图5所示来实现。图5所示实施例的频域PRACH滤波器430使用零填充和N点快速傅立叶逆变换电路510来提取PRACH时域信号。此后，图5实施例的频域PRACH滤波器430使用符号组合电路520来组合由零填充和N点快速傅立叶逆变换(IFFT)电路510输出的时域采样，并提供时域PRACH符号。下采样电路530降低时域PRACH符号的采样率，以从符号组合电路520输出的时域PRACH采样提供PRACH必需样本(即减少FFT 323的复杂度，用于将PRACH必需样本变换到PRACH子载波间隔的频域上)。

尽管图5实施例的频域PRACH滤波器430用于从与复用上行链路的数据和/或控制信道相应的频域资源元素中提取PRACH样本，但是这样的实施在计算效率上有些低。例如，零填充和IFFT在带宽中传递可观数量的数据，所述带宽不是被提取频域信号的一部分；和提取的资源元素(RE)的数量相比，IFFT尺寸会很大，这是非常耗费计算的。于是，本发明实施例要实现更高效和低复杂度的频域PRACH滤波器配置。

图6显示了RB提取和PRACH恢复处理电路411使用高效和低复杂度的频域PRACH滤波器配置。图6实施例的频域PRACH滤波器430包括下采样和IDFT逻辑610，其被配置以使用PRACH恢复索引601的OFDM符号内的样本索引，进行下采样和IDFT计算，以从与PRACH复用的数据和/或控制信道的资源网格的频域OFDM符号的RB中恢复PRACH信号数据。图6的频域PRACH滤波器430还包括OFDM符号映射逻辑620，其被配置以使用PRACH恢复索引610的必需样本索引，将恢复的PRACH信号数据映射到PRACH必需样本。

从以上可以理解，本发明实施例的PRACH恢复索引610，包括各种用于促进PRACH信号恢复的有用索引。具体地，图6所示的PRACH恢复索引601包括用于PRACH信号恢复的OFDM符号内的样本索引。图6的PRACH恢复索引601还包括必需样本索引，用于将PRACH数据映射到PRACH必需样本，所述PRACH数据是从与PRACH复用的数据和/或控制信道的资源网格中频域OFDM符号而恢复的。

根据实施例，PRACH恢复索引601是为了要检测的PRACH信号的特定PRACH格式而生成的。频域PRACH滤波器430可以实时为一个特定PRACH格式而生成一个或多个PRACH恢复索引601。另外或可选地，频域PRACH滤波器430可以为一个特定的PRACH格式预先生成一个或多个PRACH恢复索引601。例如，PRACH恢复索引601可以由一个接收机设备(例如，PRACH恢复确定电路600，其被显示为可选地成为频域PRACH滤波器430的一部分)生成，或者由一个集中式设备(如一个服务开通服务器(provisioning server))生成等。下面参照图7A描述频域PRACH滤波器430的PRACH恢复索引601生成的更多细节。

现在参见图7A，流程700A显示了本发明实施例的生成OFDM符号内的样本索引和PRACH恢复索引601的必需样本索引。应该理解，流程700A的功能可以通过频域PRACH滤波器430的逻辑(如PRACH恢复确定电路600)来实现(例如，预先对要恢复的PRACH信号的特定PRACH格式而生成)，或其主机***，和/或由另一***(如一个服务开通服务器)的逻辑来实现，以提供PRACH恢复索引601，该索引包括一个或多个PRACH格式的索引。

在所示实施例的流程700A中，在步骤701，确定PRACH序列占据的第一个和最后一个OFDM符号索引。例如，确定与PRACH序列重叠的OFDM符号的起始索引(sym_start)和结束索引(sym_end)，如图8所示。应该理解，实施例的第一个和最后一个OFDM符号索引确定OFDM符号的边界，PRACH信号数据存在其中。

在图7A所示实施例的步骤702，对每个OFDM符号，计算OFDM符号内第一样本的PRACH序列的索引。例如，如图8所示，可以为包含PRACH信号的每个OFDM符号确定时域起始索引(TD₁，TD₂，...，TD_p)。通过找到与PRACH序列重叠的第一个OFDM符号来确定关于第一个OFDM符号(如图8中的sym_start)的时域起始移位(TDstartShift)，由此，第一个OFDM符号的时域起始索引被时域起始移位偏移(即TD₁被TDstartShift偏移)。

继续流程700A，在步骤703，对在步骤702中计算的每个OFDM符号的第一样本，使用PRACH序列中的索引为每个OFDM符号计算OFDM符号内的样本索引。实施例使用OFDM符号内的样本索引，以提供对应于PRACH的特定格式(如PRACH CP，序列，子帧，和保护时间参数化)的样本点索引(对于第i个OFDM符号，)，以适当地提取PRACH信号的时域样本，用于IDFT处理。例如，如图8所示，可以使用对每个OFDM符号第一样本的PRACH序列的索引(TD_i)和一个选择的下采样率(M)来确定OFDM符号内的采样索引。例如，本发明实施例所使用的下采样率，可以与采样频率成正比，并且与特定格式的前导码的长度成反比。

在图7A所示流程700A的步骤704，为每个PRACH序列确定必需样本索引。例如，可以使用步骤702中计算的每个OFDM符号的第一样本的PRACH序列的索引来确定与PRACH序列重叠的每个OFDM符号的索引起始(Idx_start)，如图8所示。另外地或可选地，可以使用步骤702中计算的每个OFDM符号的第一样本和所述OFDM符号的已知符号长度，来确定与PRACH序列重叠的每个OFDM符号的索引结束(Idx_end)。因此，根据实施例，可以提供一个特定PRACH序列的必需样本索引(Idx_start，Idx_end；Idx_start，Idx_end；...)。

根据图7A的流程700A，将所生成的OFDM符号内的样本索引和必需样本索引输出作为PRACH恢复601的索引。应当理解，流程700A输出的PRACH恢复索引601可以直接提供给频域PRACH滤波器的逻辑，用于PRACH信号恢复。另外地或可选地，流程700A输出的PRACH恢复索引601可以存储(如在一个或多个数据库中)，以供频域PRACH滤波器的逻辑以后使用，用于PRACH信号恢复。

应该理解，虽然以上参考单个PRACH信号格式讨论了流程700A的实施例，但是以上描述的功能可以适用于任何PRACH信号格式。例如，对诸如LTE和5G/NR网络的蜂窝无线通信***中使用不同采样率和参数(numerologies)的PRACH恢复索引，都可以根据本发明实施例而计算，其中实施例的流程700A可以对多个PRACH信号格式中的每个PRACH信号格式而实施，用于PRACH信号的恢复。因此，PRACH恢复索引601可以包括关于一个或多个PRACH信号格式的索引。

不管PRACH恢复索引的计算的时间和位置如何，本发明实施例的频域PRACH滤波器使用用于PRACH恢复的一个或多个索引，以便于PRACH信号恢复。因此，现在关注图7B，其中显示了频域PRACH滤波器430从OFDM符号中提取PRACH信号数据并为PRACH信号恢复提供PRACH必需样本的细节。应该理解，流程700B的功能或其部分，可以通过频域PRACH滤波器430的逻辑或其主机***和/或通过另一***(如服务开通服务器)的逻辑来实现，以提供本发明概念的PRACH必需样本。

如上所述，实施例的RB提取电路420从复用上行链路的聚合频域OFDM符号中提取包含PRACH信号的OFDM符号的RB，以提供给频分PRACH滤波器430。虽然减少了提供给频域PRACH滤波器430的数据量，但与OFDM符号中的PRACH带宽相对应的RB仍然包括可观数量的数据，其不是被提取PRACH信号的一部分。相应地，下采样和IDFT逻辑被配置以仅对下采样点执行IDFT计算。

根据前述，图7B所示实施例的流程700B使用PRACH恢复索引601的OFDM符号内的样本索引，对包含PRACH信号的OFDM符号执行IDFT计算。例如，在下采样和IDFT电路610的运行里，仅在选择点上(即下采样的点，并非由FFT 312和/或RB提取电路420提供的频域符号中的所有点)，对每个OFDM符号计算IDFT(如对第i个OFDM符号)。因此，根据图7B的步骤710，下采样和IDFT电路610使用OFDM符号内的样本索引，为特定PRACH格式的PRACH信号，提供样本点的索引(对第i个OFDM符号)，适当地提取PRACH信号的时域采样，用于IDFT处理。举例来说，图4的频域PRACH滤波器430的下采样和IDFT电路610可使用OFDM符号内样本索引所提供的OFDM符号映射来识别下采样点，用于计算IDFT。在下采样和IDFT电路610，可以根据下式执行下采样和IDFT的计算

其中k₀是第一PRACH子载波的索引，是PRACH子载波的数目，N是离散傅里叶变换(DFT)尺寸。OFDM符号内的样本索引(如，n＝n₀，n₀+M，n₀+2M，...)标记包含PRACH信号的OFDM符号的特定点，其中PRACH信号要被计算IDFT，从而提供下采样的PRACH信号数据。

从上述内容可以理解，实施例的IDFT仅处理必需(下采样的)样本。由于仅计算下采样信号，因此本发明实施例提供降低复杂度的PRACH滤波器。此外，根据图6的配置和图7B的流程，可以并行处理不同的PRACH符号，从而提供硬件高效实施。根据本发明概念，根据图6的配置以及图7B的流程，能够对PRACH信号的不同采样率、参数和频率位置，执行IDFT，进一步实现硬件效率。

步骤710的下采样和IDFT计算的结果，以及因此得到的下采样和IDFT电路610的输出，提供了时域的下采样的PRACH信号数据。由于CP移除(如CP移除电路311的运行)，根据实施例提供的下采样的PRACH信号的数据需要重新排序，其中***一定数量的零以代替丢失的PRACH数据。这种重新排序的下采样PRACH信号数据，可以在本发明实施例的步骤710处得到。

根据本发明实施例，恢复的时域PRACH信号数据被映射到必需PRACH样本，以适合于PRACH信号检测。因此，在流程700B的步骤720，通过使用PRACH恢复索引601的必需样本索引，通过下采样和IDFT而恢复的PRACH信号数据，被映射到PRACH必需样本。例如，在实施例的OFDM符号映射电路620，可以使用特定PRACH格式的PRACH信号的必需样本索引(Idx_start，Idx_end；Idx_start，Idx_end；...)，将恢复的时域PRACH样本x⁽ⁱ⁾(n⁽ⁱ⁾)映射到PRACH必需样本g(m)，如图8所示。根据实施例，PRACH必需样本的长度基于IDFT的大小(N)和采样率(M)，优选不小于Zadoff-Chu序列(LRA)的长度。

应该认识到，流程700B的功能或其部分，可以在频域PRACH滤波器上实时实施，或者预先对要恢复的PRACH信号的特定PRACH格式进行实施。例如，关于被检测的PRACH信号，由频域PRACH滤波器实施的IDFT计算，如IDFT系数的计算(如)，可以离线地(如先验地)生成，以减少基站在PRACH信号检测时的延迟时间。

实施例的PRACH必需样本是用于导出PRACH频率信号或与局部Zadoff-Chu序列进行相关的样本。例如，由实施例的下采样和IDFT计算产生的PRACH必需样本，可提供给FFT电路323，以将PRACH必需样本变换到具有PRACH子载波间隔(即资源网格211)的频域上。之后，PRACH检测电路324可以分析频域PRACH信号，用于检测PRACH信号。

从前述可以看出，实施例通过使用来自数据和/或控制信道的频域资源网格的资源元素，来进行对PRACH信号的检测，从而节省了可观的计算资源。此外，根据实施例，只有必要的(下采样的)采样被频域PRACH滤波器处理，因此进一步节省了计算复杂度并且有益于硬件实施。根据本发明实施的PRACH提取和恢复配置，便于并行地处理序列/符号，从而减少延迟。本发明实施例有助于各种参数的离线或先验计算，诸如将不同采样率和参数映射到符号和/或系数的索引，以进一步减少延迟时间。应该认识到，根据本发明实施例实现的各种前述优点特别适合于5G/NR网络，这是由于5G中的大PRACH带宽与***带宽比率。当然，本发明实施例也非常适合于4G网络的应用。

尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应该理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种改变、替换和更改。此外，本申请的范围并非意在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员将容易从本发明的公开内容中理解的，目前存在或将来开发的执行基本上相同功能的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤，根据本发明可以实现与本文所述的对应实施例基本相同的结果。因此，所附权利要求意在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims

1.一种物理随机接入信道PRACH信号恢复的方法，其中所述PRACH信号在一个上行信号中被接收到，所述上行信号与一个或多个其它信道复用在一起，而所述其他信道的子载波间隔与所述PRACH的子载波间隔不同，所述方法包括：

处理所述上行信号，提供基于所述一个或多个其他信道子载波间隔的频域符号；

对所述频域符号资源元素进行频域滤波，以从所述一个或多个其他信道子载波间隔的资源网格的资源元素中恢复下采样的PRACH信号数据；

将恢复的下采样PRACH信号数据映射到下采样PRACH必需样本；

处理所述下采样PRACH必需样本，并基于PRACH的子载波间隔提供频域PRACH符号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：提取与所述PRACH信号的PRACH序列重叠的频域符号的资源块，以提供用于进行频域滤波的资源元素。

3.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述上行信号包括：将上行信号从时域变换到频域，以提供所述频域符号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中变换所述上行信号包括：对所述上行信号进行快速傅里叶变换。

5.根据权利要求1所述的方法，其中处理上行信号包括：基于所述一个或多个其他信道的子载波间隔和循环前缀CP类型，对所述上行信号进行CP移除。

6.根据权利要求1所述的方法，其中进行频域滤波包括：通过使用基于一个或多个其他信道子载波间隔的正交频分复用OFDM符号内的样本索引，进行下采样和计算离散傅里叶逆变换IDFT，以提供下采样的PRACH信号数据。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：为所述PRACH信号的PRACH序列占据的OFDM符号中的每个OFDM符号，确定样本索引，以生成OFDM符号内的样本索引。

8.根据权利要求7所述的方法，其中为每个OFDM符号确定样本索引包括：

计算所述PRACH序列占据的每个OFDM符号的第一样本索引；

基于相应OFDM符号的第一采样索引和下采样率，计算PRACH序列占据的每个OFDM符号内的多个样本索引。

9.根据权利要求6所述的方法，其中相对于进行频域滤波，OFDM符号内的样本索引是离线计算的。

10.根据权利要求6所述的方法，其中OFDM符号内的样本索引的计算，是使用PRACH的格式、下采样率以及上行信号中的一个或多个其他信道的参数来计算的。

11.根据权利要求6所述的方法，其中相对于进行频域滤波，进行下采样和计算IDFT中使用到的IDFT系数，是离线计算的。

12.根据权利要求1所述的方法，其中将恢复的下采样PRACH信号数据映射到下采样PRACH必需样本包括：使用包含每个正交频分复用OFDM符号的起始索引和结束索引的必要样本索引，所述每个OFDM符号与PRACH信号的PRACH序列重叠。

13.根据权利要求12所述的方法，其中相对于进行频域滤波，所述OFDM符号内的样本索引，是离线计算的。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述下采样PRACH必需样本的长度是基于IDFT的尺寸N和下采样率M的。

15.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述下采样PRACH必需样本包括：对所述下采样PRACH必需样本进行快速傅立叶变换，以将所述下采样PRACH必需样本变换到频域上，其中所述变换是基于所述PRACH的子载波间隔来提供所述频域符号。

16.一种用于物理随机接入信道PRACH信号恢复的频域PRACH滤波器，其中所述PRACH信号在一个上行信号中被接收到，所述上行信号是与一个或多个其它信道复用的，而所述其他信道的子载波间隔与所述PRACH的子载波间隔不同，所述方法包括：

用于PRACH恢复的索引，其中用于PRACH恢复的索引包括正交频分复用OFDM符号内的样本索引和必需样本索引；

下采样和逆离散傅立叶变换IDFT电路，其被配置以使用PRACH信号的PRACH序列格式的OFDM符号内的样本索引，从频域符号计算下采样的PRACH信号数据；

OFDM符号映射电路，其被配置以使用PRACH序列格式的必需样本索引，将PRACH信号数据映射到PRACH必需样本。

17.根据权利要求16所述的频域PRACH滤波器，还包括：用于PRACH恢复的索引确定电路，其逻辑被配置以生成用于PRACH恢复的索引。

18.根据权利要求17所述的频域PRACH滤波器，其中用于PRACH恢复的索引确定电路，其逻辑被配置以为所述PRACH信号的PRACH序列占据的OFDM符号中的每个OFDM符号，确定样本索引，以生成OFDM符号内的样本索引。

19.根据权利要求18所述的频域PRACH滤波器，其中被配置以为所述PRACH序列占据的OFDM符号中每个OFDM符号而确定样本索引的逻辑包括：

被配置以计算所述OFDM符号中每个OFDM符号的第一样本索引，以及，以使用第一采样索引和下采样率，为多个样本计算每个OFDM符号内的索引的逻辑。

20.根据权利要求16所述的频域PRACH滤波器，还包括：用于PRACH恢复的索引数据库，其中相对于频域PRACH滤波器进行频域滤波，用于PRACH恢复的索引是离线计算的。

21.根据权利要求16所述的频域PRACH滤波器，还包括：IDFT系数数据库，其中至少一部分IDFT系数是由下采样和IDFT电路在计算下采样PRACH必需样本时使用，其中相对于频域PRACH滤波器进行频域滤波，IDFT系数是离线计算的。

22.根据权利要求16所述的频域PRACH滤波器，其中频域PRACH滤波器被布置在3GPPLTE接收机的上行接收机模块中。

23.根据权利要求16所述的频域PRACH滤波器，其中频域PRACH滤波器被布置在3GPP NR接收机的上行接收机模块中。

24.一种物理随机接入信道PRACH信号恢复的方法，其中所述PRACH信号在一个上行信号中被接收到，所述上行信号是与一个或多个其它信道复用的，而所述其他信道的子载波间隔与所述PRACH的子载波间隔不同，所述方法包括：

进行上行信号的循环前缀CP移除；

在CP移除之后，对上行信号进行快速傅立叶变换，将上行信号从时域变换到频域，并基于一个或多个其他信道子载波间隔提供频域符号；

提取与所述PRACH信号的PRACH序列重叠的频域符号的资源块，以提供资源元素用于进行频域滤波；

使用用于PRACH恢复的索引，对从所述频域符号提取的所述资源元素进行频域滤波，并提供下采样的PRACH必需样本，其中所述频域滤波包括：

使用基于一个或多个其他信道子载波间隔的正交频分复用OFDM符号内的样本索引，进行下采样和离散傅里叶逆变换IDFT，而提供下采样的PRACH信号数据，以恢复下采样的PRACH信号数据；

将恢复的下采样的PRACH信号数据映射到下采样的PRACH必需采样；

对所述下采样的PRACH必需样本进行快速傅立叶变换，并基于所述PRACH子载波间隔来提供频域PRACH符号。

25.根据权利要求24所述的方法，其中用于PRACH恢复的索引，是使用PRACH格式、下采样率和上行信号中的一个或多个其他信道的参数来计算的。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：确定PRACH信号的PRACH序列占用的OFDM符号中的每个OFDM符号的样本索引，以生成OFDM符号内的样本索引，其中用于PRACH恢复的索引包括OFDM符号内的样本索引。

27.根据权利要求26所述的方法，其中确定样本索引包括：为每个PRACH序列，找出PRACH序列占据的第一个和最后一个OFDM符号索引。

28.根据权利要求27所述的方法，其中为每个OFDM符号确定样本索引包括：

计算所述PRACH序列占据的每个OFDM符号的第一样本索引；

29.根据权利要求24所述的方法，其中将恢复的下采样的PRACH信号数据映射到下采样的PRACH必需采样包括：

使用必需样本索引，所述必需样本索引包括与PRACH信号的PRACH序列重叠的每个OFDM符号的起始索引和结束索引，其中用于PRACH恢复的索引包括必需样本索引。

30.根据权利要求24所述的方法，其中相对于进行频域滤波，用于PRACH恢复的索引是离线计算的。

31.根据权利要求24所述的方法，其中相对于进行频域滤波，用于进行下采样和IDFT的IDFT系数是离线计算的。

32.根据权利要求24所述的方法，其中所述下采样PRACH必需样本的长度是基于IDFT的尺寸N和下采样率M的。