简单RACH(SRACH)的制作方法

本公开涉及蜂窝通信网络中的随机接入。

背景技术：

随机接入是每个蜂窝通信网络的基础组件。通常，随机接入允许无线装置请求连接设立，无线装置在第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)标准中称为用户设备(UE)。随机接入可用于各种目的，包括在初始接入蜂窝通信网络时建立无线电链路，在无线电链路故障后重新建立无线电链路，为用于切换的新小区建立上行链路同步等。如图1中所示，在3GPP LTE中，在先执行小区搜索过程后执行随机接入过程。更具体地说，演进节点B (eNB) 10广播主要和辅助同步信号(PSS/SSS)和系统信息（步骤1000）。UE 12执行小区搜索过程，由此UE 12通过检测PSS/SSS，同步到eNB 10服务的小区的下行链路定时（步骤1002）。UE 12然后获得或读取系统信息（步骤1004）。系统信息包括各种类型的信息，包括识别要由UE 12用于随机接入的物理时间和频率资源的信息。

关于随机接入过程，UE 12传送随机接入前导码（步骤1006）。随机接入前导码在随机接入信道(RACH)上传送，所述随机接入信道(RACH)是逻辑传输信道。RACH映射到在由eNB 10广播的系统信息指示的时间和频率无线电资源上提供的物理RACH (PRACH)中。eNB 10检测由UE 12传送的随机接入前导码，并且基于其中传送的随机接入序列，确定用于UE 12的上行链路定时（步骤1008）。eNB 10然后将随机接入响应传送到UE 12，包括用于来自UE 12的上行链路的定时调整（步骤1010）。UE 12根据在随机接入响应中接收的定时调整，调整其上行链路定时（步骤1012）。UE 12和eNB 10然后使用无线电资源控制(RRC)信令交换信息以完成在eNB 10与UE 12之间无线电链路的建立（步骤1014和1016）。

如图2中所示，在本文中也称为RACH前导码的随机接入前导码包括具有T_SEQ的持续时间的序列（在本文中称为RACH序列）和具有T_CP的持续时间的循环前缀(CP)。CP被添加到RACH以便降低符号间干扰(ISI)。RACH序列是N_ZC点Zadoff-Chu (ZC)序列，其中，N_ZC=839。N_ZC是ZC序列的长度，并且因此是RACH序列的长度。在3GPP LTE中，支持高达大约150千米(km)（半径）的小区大小。为提供此支持，RACH序列的持续时间(T_SEQ)必须比用于最大支持的小区大小的往返时间更大得多。具体而言，3GPP LTE定义四种随机接入配置（配置0-3）。对于每种配置，RACH序列跨一个或更多个0.8毫秒(ms)（传送）周期。典型的随机接入配置是配置0。在配置0中，RACH序列是0.8 ms序列，并且因此RACH序列只跨一个0.8 ms周期。具体而言，在配置0中，T_SEQ=0.8 ms，T_CP=0.1 ms，并且保护时间（未显示）也等于0.1 ms。配置0允许高达15 km的小区大小（半径）。为支持甚至更大的小区大小（即，高达150 km），配置1-3使用更长的CP，并且就配置2和3而言，更长的序列长度（即，T_SEQ=1.6 ms），但在多个子帧内。例如，在配置2中，T_SEQ=1.6 ms，T_CP=0.2 ms，并且保护时间（未显示）也为0.2 ms。在配置2中，RACH序列（T_SEQ的持续时间=1.6 ms）跨两个0.8 ms周期。然而，每个周期具有0.8 ms的持续时间，其对应于用于1.25千赫(kHz)的PRACH副载波的副载波频率间距(Δf_PRACH)（即，Δf_PRACH=1/T_CYC=1/0.8 ms=1.25 kHz，其中，T_CYC在本文中称为周期时间）。

用于传送RACH前导码的PRACH是在频率域中的6个资源块(RB)。在时间域中，PRACH是1个子帧(1 ms)（配置0）、2个子帧（配置1或2）或3个子帧（配置3）。图3示出用于配置0的PRACH。如图所示，为使0.8 ms序列适合频率域中的6个RB，并且在PRACH副载波之间正交提供，用于PRACH副载波的副载波频率间距(Δf_PRACH)为1.25千赫(kHz)（即，Δf_PRACH=1/T_CYC=1/0.8 ms=1.25 kHz）。因此，如图所示，用于PRACH副载波的副载波频率间距(Δf_PRACH)是用于其它上行链路信道（例如，物理上行链路共享信道(PUSCH)）的副载波，为15 kHz的副载波频率间距(Δf_TRAFFIC)的1/12。在分配用于PRACH的6个RB内有864个PRACH副载波。在这864个PRACH副载波中，839个PRACH副载波用于839点ZC序列的传送。

关于3GPP LTE的常规PRACH的一个问题是由于大数量的PRACH副载波原因，在传送器和接收器的PRACH的处理是复杂的。具体而言，常规RACH前导码传送器14在图4中示出。如图所示，RACH前导码的RACH序列（在时间域中）被输入执行N_ZC点FFT的离散傅立叶变换(DFT)（例如，快速傅立叶变换(FFT)）功能16。再一次，对于3GPP LTE，N_ZC=839。RACH序列是839点ZC序列。RACH序列的周期时间或持续时间(T_CYC)为0.8 ms，并且因此在FFT功能16的输出的频率仓（frequency bin）的频率间距为1/T_CYC=1.25 kHz。副载波映射功能18将FFT功能16的输出映射到上行链路系统带宽内的适当PRACH副载波。

副载波映射功能18的输出被提供到离散傅立叶逆变换(IDFT)（例如，逆FFT(IFFT)）功能20的对应输入。IFFT 20的大小（此处表示为N_DFT）为，其中，f_s为采样率。对于20兆赫(MHz)系统带宽，3GPP LTE使用30.72 MHz的采样率，并且因此，IFFT 20的大小为24576（即，）。IFFT 20的大的大小导致了在实现RACH前导码传送器14时的相当大量的资源和相当大的复杂性。如果需要，重复功能22根据随机接入配置重复IFFT 20输出的时间域序列。最后，CP插入功能24插入CP以便由此输出用于传送的最终时间域RACH前导码。

以相同方式，小的RACH副载波间距导致了在常规RACH前导码接收器的复杂性。如图5中所示，常规设备26包括普通业务路径28和RACH路径30，其中，RACH路径30是常规RACH前导码接收器。普通业务路径28包括数据处理部分32，数据处理部分32包括CP去除功能34、频率移位功能36及符号FFT功能38。CP去除功能34去除接收信号的CP。频率移位功能36然后将接收信号的频率移位普通副载波间距的1/2（即，）。然后，将接收信号分成对应于几分之一（例如，1/14或1/12）微秒的时间片，其中，这些时间片称为符号。符号FFT功能38然后执行每符号的FFT。具体而言，对于20 MHz带宽，符号FFT功能38执行每符号2048点FFT。产生的频率域信号片然后被提供到上行链路处理功能40以便进行进一步信号处理。

对于RACH路径30，“超级FFT”功能42为接收信号的0.8 ms的样本执行FFT。对于20 MHz带宽，FFT的大小为24576。因此，由于FFT的大的大小，FFT在本文中称为“超级FFT”。超级FFT功能42涉及要传输和缓冲的大量数据，并且要求大量的计算。超级FFT功能42的输出然后被提供到数据处理部分44。数据处理部分44包括RACH副载波选择功能46、相关功能48和IFFT功能50。RACH副载波选择功能46选择对应于RACH副载波的超级FFT功能42的839个输出。相关功能48然后将RACH副载波选择功能46的输出与已知ZC序列相关，以便由此提取传送UE的临时标识符。更具体地说，相关功能48执行接收的RACH副载波和频率域中已知ZC序列之一的共轭的相乘。这实际上在一个步骤中同时进行在该ZC序列的所有时间移位的相关。IFFT功能50然后执行2048点IFFT，产生然后由RACH检测模块52处理的时间域信号。IFFT功能50的输出显示任何相关峰值在时间上所处的位置。值得注意的是，为期望的ZC序列的每个序列执行一次相关（在频率域中）和IFFT。超级FFT功能42在存储空间和功率方面是相当大的负担，同时超级FFT功能42的大部分输出在数据处理部分44中被丢弃。

在2011年6月1日提交并且在2014年1月21日发出的名称为“符号FFT处理方法和装置”(SYMBOL FFT RACH PROCESSING METHODS AND DEVICES)的美国专利No.8,634,288 B2描述了用于在不使用超级FFT的情况下提取RACH前导码的系统和方法。图6中示出如在美国专利No.8,634,288 B2中公开的设备54的一个实施例。如图所示，设备54包括用于以消除超级FFT的需要的方式从接收信号提取RACH前导码的装置56。具体而言，装置56包括业务路径和RACH路径。业务路径与图4的路径相同。然而，RACH路径包括数据处理部分32（它也用于业务路径）、装置56、用于RACH路径的数据处理部分44及RACH检测模块52。不同于图4的常规设备26，图5的设备54使用业务路径的数据处理部分32作为具有装置56的RACH路径的一部分以消除FFT功能42。因此，大幅降低了复杂性。

具体而言，对于RACH路径，用于预确定数量的符号（例如，12）的符号FFT功能38的输出被逐个输入装置56中。在装置56内，去映射功能58选择一部分信号，其中，RACH应位于该时间点。由于更粗糙的FFT（即，由符号FFT功能38执行的FFT）原因，跨大约1 MHz的信号的选择部分覆盖在符号FFT的输出频谱中大约72个不同频率。信号的选择部分（其中，所有其它非RACH频率仓已设为零）移位到基带。

IFFT功能60在信号的选择部分上执行256点IFFT，以便由此将信号的选择的部分变换回时间域。相位调整功能62执行相位调整以补偿在将数据移到基带时符号CP间隙的群组延迟（IFFT输出的第一样本的相位可以为零或另一值，其不必等于在CP时间结束时信号的相位）。CP零插入功能64将零插入符号CP时间，并且下采样功能66按因子3对信号进行下采样。进行下采样以将对应于RACH前导码的序列中的点数限制成必需和相关的点数（在IFFT功能60中使用的256点的数量超过作为在去映射后对应于RACH频带的频率的数量的，并且此数量由于符号CP插入而进一步增大）。在功能58-66的数据处理为考虑的每个符号（例如，符号的数量可以为12）执行。

下采样功能66的输出由累积功能68累积，并且RACH前导码部分然后由前导码选择功能70选择。FFT功能72然后执行1024点FFT。FFT功能72的输出仓（output bin）的频率间距为1.25 kHz，并且FFT功能72的输出仓的839对应于839个PRACH副载波。FFT功能72的输出然后被输入数据处理部分44，在其中处理以上述方式进行。因此，通过使用装置56，符号FFT功能38的输出能够用于RACH提取。然而，由于符号FFT功能38的输出的频率间距为15 kHz，因此，装置56进行操作以从具有15 kHz间距的符号FFT功能38的输出中恢复具有1.25 kHz副载波间距的PRACH副载波。

美国专利No.8,634,288 B2的系统和方法在降低复杂性方面提供了相当大的益处。然而，在图5的设备26中使用的常规RACH接收器和在图6的设备54中实现的RACH接收器中，普通业务（例如，PUSCH业务）在RACH检测期间产生干扰，且反之亦然。因此，需要降低或消除在RACH传送与普通业务传送之间干扰的系统和方法。

技术实现要素：

本文公开了与在蜂窝通信网络中随机接入有关的系统和方法。通常，蜂窝通信网络是基于正交频分复用(OFDM)的蜂窝通信网络（例如，第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)蜂窝通信网络）或类似的基于多副载波的蜂窝通信网络。然而，在一个实施例中，蜂窝通信网络是3GPP LTE蜂窝通信网络或其某个衍生物。使用包括具有副载波频率间距的副载波的物理随机接入信道(PRACH)来执行随机接入，所述副载波频率间距等于在上行链路的一个或更多个其他信道（例如，物理上行链路共享信道(PUSCH)）中的副载波频率间距。因此，PRACH中的副载波与上行链路的其它信道中的副载波正交，这又降低或基本上消除了在PRACH副载波与上行链路的其它信道的副载波之间的干扰。

在一个实施例中，提供了在蜂窝通信网络中执行随机接入的无线装置的操作的方法。在一个实施例中，方法包括在蜂窝通信网络中从无线装置到无线电接入节点的上行链路中在PRACH中传送RACH前导码。PRACH包括具有副载波频率间距的副载波，该副载波频率间距等于上行链路的一个或更多个信道（例如，上行链路的PUSCH）中的副载波频率间距。方法还包括响应于传送RACH前导码，接收来自无线电接入节点的随机接入响应。

在一个实施例中，蜂窝通信网络是基于OFDM的蜂窝通信网络。在一个实施例中，蜂窝通信网络是LTE蜂窝通信网络。

在一个实施例中，在PRACH中的副载波以及在上行链路的一个或更多个其它信道中的副载波的副载波频率间距为15千赫(kHz)。在另一实施例中，在PRACH中的副载波和在上行链路的一个或更多个其它信道中的副载波的副载波频率间距为 kHz，其中X>1。

在一个实施例中，传送RACH前导码包括为RACH前导码的RACH序列的一个传送周期生成基础RACH序列，将基础RACH序列从时间域变换到频率域，以便由此提供基础RACH序列的频率域表示，将基础RACH序列的频率域表示映射到上行链路的系统带宽内的PRACH的适当频率偏移，以便由此提供基础RACH序列的映射的频率域表示，以及将基础RACH序列的映射的频率域表示从频率域变换到时间域，以便由此为PRACH的一个符号周期提供RACH前导码的RACH序列的样本。基础RACH序列的长度具有小于或等于PRACH中副载波的数量的长度。在一个实施例中，将从基础RACH序列生成的样本重复总共Q次以提供RACH序列，其中，Q大于或等于1。

在一个实施例中，传送RACH前导码还包括为RACH前导码的RACH序列的一个或更多个另外的传送周期重复RACH前导码的RACH序列的样本。

在另一实施例中，为一个传送周期提供的RACH前导码的RACH序列的样本的数量(Z)被定义为基础RACH序列的持续时间和作为上行链路的系统带宽的函数的系统采样率的积，并且传送RACH前导码还包括为RACH前导码的RACH序列的Q个传送周期重复RACH前导码的RACH序列的Z个样本，其中Q大于或等于2。

在另一实施例中，传送RACH前导码还包括为RACH前导码的RACH序列的一个传送周期在RACH前导码的RACH序列的样本的开始处插入多个循环前缀(CP)样本，为RACH前导码的RACH序列的第二传送周期重复RACH前导码的RACH序列的样本，以及为该传送周期在RACH前导码的RACH序列的样本的开始处插入多个CP样本。CP样本不是RACH CP的一部分，而是在等效于利用PUSCH符号进行的操作的过程中生成，使得CP样本实际上形成RACH前导码的RACH序列的一部分。

在一个实施例中，方法还包括在传送RACH前导码的同时，接收来自无线电接入节点的用于提早终止RACH前导码的传送的请求，并且响应于接收请求，终止RACH前导码的传送。

在一个实施例中，PRACH的带宽为1.08兆赫(MHz)，PRACH中的副载波和在上行链路的一个或更多个其它信道中的副载波的副载波频率间距为15 kHz，并且基础RACH序列的长度小于或等于72。在一个实施例中，基础RACH序列为Zadoff-Chu (ZC)序列，并且基础RACH序列的长度为71。

在另一实施例中，PRACH的带宽为 MHz，PRACH中的副载波和在上行链路的一个或更多个其它信道中的副载波的副载波频率间距为 kHz，并且基础RACH序列的长度小于或等于72，其中X>1。在一个实施例中，RACH序列为ZC序列，并且RACH序列的长度为71。

在另一实施例中，PRACH的带宽为 kHz，PRACH中的副载波和在上行链路的一个或更多个其它信道中的副载波的副载波频率间距为 kHz，并且RACH序列的长度小于或等于M，其中X>1。在一个实施例中，RACH序列为ZC序列，并且RACH序列的长度为小于或等于M的最大质数。

在另一实施例中，公开了配置成根据上述任何一个实施例操作的无线装置。

在与附图相关联地阅读实施例的以下详细描述后，本领域的技术人员将领会本公开的范围，并认识到其另外的方面。

附图说明

并入并形成此说明书一部分的附图示出本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出在第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)网络中的常规小区搜索和随机接入过程；

图2示出常规随机接入信道(RACH)前导码；

图3示出相对于其它上行链路业务信道的副载波频率间距，用于常规物理随机接入信道(PRACH)的副载波频率间距；

图4示出常规RACH前导码传送器；

图5示出包括普通上行链路业务处理路径和常规RACH前导码接收器的设备；

图6示出包括普通上行链路业务处理路径和降低复杂性的RACH前导码接收器的设备；

图7示出根据本公开的一个实施例的利用简单随机接入信道(SRACH)的蜂窝通信网络；

图8示出根据本公开的一个实施例的相对于其它上行链路业务信道的副载波频率间距，简单物理随机接入信道(SPRACH)的一个示例的副载波频率间距；

图9示出用于缩放频率蜂窝通信网络的上行链路子帧的一个时隙；

图10示出根据本公开的一个实施例的在缩放频率蜂窝通信网络中相对于其它上行链路业务信道的副载波频率间距，SPRACH的一个示例的副载波频率间距；

图11示出根据本公开的一个实施例的利用在SPRACH上传送的SRACH前导码的小区搜索和随机接入过程；

图12示出根据本公开的一个实施例的用于生成SRACH前导码的过程；

图13是图7的无线装置的框图，其中，根据本公开的一个实施例，无线装置进行操作以根据图12的过程生成SRACH前导码；

图14是图7的基站的框图，其中，根据本公开的一个实施例，基站进行操作以检测无线装置生成和传送的SRACH前导码；

图15示出根据本公开的一个实施例的用于终止SRACH前导码的传送的提早终止过程；

图16示出根据本公开的另一实施例的用于生成SRACH前导码的过程；

图17是根据本公开的一个实施例的图7的基站的框图；以及

图18是根据本公开的一个实施例的图7的无线装置的框图。

具体实施方式

下述实施例陈述信息以允许本领域的技术人员实践实施例，并示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下说明时，本领域的技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文中未专门提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用落在公开和随附权利要求书的范围内。

本文公开了与在蜂窝通信网络中随机接入有关的系统和方法。通常，蜂窝通信网络是基于正交频分复用(OFDM)的蜂窝通信网络（例如，第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)蜂窝通信网络）或类似的基于多副载波的蜂窝通信网络。随机接入通过使用包括具有副载波频率间距的副载波的物理随机接入信道(PRACH)来执行，该副载波频率间距等于在一个或更多个其它上行链路信道（例如，物理上行链路共享信道(PUSCH)）中的副载波频率间距。因此，PRACH中的副载波与其它上行链路信道中的副载波正交，这又降低或基本上消除了在PRACH副载波与其它上行链路信道的副载波之间的干扰。要注意的是，术语上行链路信道包括上行链路信号（例如，解调参考信号(DRS)或探测参考信号(SRS)）。RACH副载波间距相等也能够适用于上行链路信号，但为简明和清晰起见，术语信道将在本文中使用。

在此方面，图7示出根据本公开的一个实施例，利用PRACH进行随机接入的蜂窝通信网络74的一个示例。值得注意的是，为了区分本文中公开的PRACH和随机接入信道(RACH)与常规PRACH和常规RACH，本文中公开的PRACH与RACH在下面的大部分讨论中称为简单PRACH (SPRACH)和简单RACH (SRACH)。这只是为了讨论的清晰和方便起见。术语“简单”不是要理解为表示用于本文中公开的SPRACH/SRACH的副载波间距等于其它上行链路信道的副载波间距的事实外的任何含意。

在本文中描述的实施例中，蜂窝通信网络74优选地是第4代(4G)、第5代(5G)或将来某一代的3GPP LTE蜂窝通信网络。因此，3GPP LTE术语经常在本文中使用。然而，应领会的是，本文中公开的系统和方法不限于3GPP LTE。相反，本文中公开的系统和方法可在任何基于OFDM的蜂窝通信网络或任何基于多副载波的蜂窝通信网络（即，不限于OFDM)中使用。

如所图示的，蜂窝通信网络74包括服务于小区78的基站76和在3GPP LTE中称为用户设备(UE)的无线装置80。基站76可以是宏或高功率基站，这在3GPP LTE中称为演进节点B (eNB)。基站76可备选地是低功率基站（例如，微、微微、毫微微或家庭eNB）。要注意的是，虽然在下面描述的实施例中使用了基站76，但实施例同样适用于处理随机接入前导码传送的任何无线电接入节点。

无线装置80执行随机接入以实现各种目的，例如包括在初始接入蜂窝通信网络74时建立无线电链路，在无线电链路故障后与基站76重新建立无线电链路，与基站76服务的小区78建立上行链路同步以便进行切换等。在随机接入期间，无线装置80在SPRACH上传送SRACH前导码。在常规3GPP LTE网络中，为支持大的小区大小（即，大于15千米(km)半径以及高达大约150 km半径），常规RACH前导码包括在一个或更多个0.8毫秒(ms)周期（即，T_CYC=0.8 ms）内传送的Zadoff-Chu (ZC)序列。一个周期的ZC序列的长度表示为N_ZC。对于最常见的RACH配置（配置0），RACH前导码包括在一个周期上传送的N_ZC点ZC序列，其中，N_ZC等于839（即，ZC序列的长度为839），并且ZC序列的持续时间为0.8 ms（即，持续时间等于T_CYC=0.8 ms）。为保持在本文中称为PRACH副载波的常规PRACH内副载波之间的正交，在常规PRACH内的副载波频率间距为1.25千赫(kHz)（即，）。然而，虽然1.25 kHz副载波频率间距保持在常规PRACH副载波之间的正交，但1.25 kHz PRACH副载波频率间距不同于用于其它上行链路信道（例如，PUSCH)的15 kHz副载波间距。因此，常规PRACH副载波对于用于其它上行链路信道的副载波（例如，PUSCH副载波）不是正交的。因此，来自一个无线装置的常规PRACH传送对例如来自另一无线装置的PUSCH传送造成干扰，且反之亦然。

相反，SPRACH使用等于在本文中有时称为普通业务信道的其它上行链路信道（例如，PUSCH）的副载波间距(Δf_TRAFFIC)的副载波间距(Δf_SPRACH)。以3GPP LTE为例，Δf_SPRACH=Δf_TRAFFIC=15 kHz。通过为SPRACH和其它上行链路信道使用相同副载波频率间距，SPRACH副载波与其它上行链路信道（例如，PUSCH）的副载波正交，这又基本上消除（如果未完全消除）了在SPRACH前导码传送与上行链路业务传送之间的干扰。

如常规RACH前导码，SRACH前导码包括具有T_CP的持续时间的循环前缀(CP)和具有T_SEQ的持续时间的序列（例如，ZC序列）。用于SRACH前导码的序列在本文中称为SRACH序列。SRACH序列包括在本文中称为基础SRACH序列的相同SRACH序列的一个或多个重复。不同于具有比一个普通业务符号时间（例如，用于3GPP LTE的66.7微秒(µs)）更大得多的周期时间或持续时间（例如，用于3GPP LTE的0.8 ms）的3GPP LTE的常规RACH前导码，SRACH前导码具有等于一个普通业务符号时间的周期时间或持续时间(T_CYC)。因此，使用3GPP LTE作为例子，SRACH具有等于1/15 kHz=66.7 µs的周期时间(T_CYC)。换而言之，基础SRACH序列具有等于T_CYC（其本身等于普通业务符号时间）的持续时间。

在一个实施例中，SRACH前导码包括在时间域中SRACH周期的一个实例和在频率域中某一定义数量的资源块(RB)（例如，用于3GPP LTE的6个RB）。在其它实施例中，SRACH前导码包括SRACH周期的多个重复，并且可跨多个子帧（例如，如在3GPP LTE随机接入配置1-3中一样跨2或3个子帧）。重复允许传送基础SRACH序列的多个重复，这增大了在基站76接收时的灵敏度和时间鉴别。

值得注意的是，与常规RACH周期相比更短长度的SRACH表示小区78的大小限于比使用常规RACH前导码支持的大小更小的大小。例如，通过将SRACH周期的长度降到3GPP LTE网络中的66.7 µs，小区78的大小限于10 km。具体而言，能够使用SRACH前导码的明确小区半径为米，其中，对于3GPP LTE，X=1，对于3GPP LTE的缩放频率版本，X>1，300是以每微秒米表示的电磁传播速度，并且因子0.5解释在两个方向的传送时间。因此，用于X=1的最大小区大小为10 km，并且用于例如X=10的最大小区大小为1 km。更小的小区大小不被视为问题，特别是对于新的和将来几代的LTE（及其它类型的蜂窝通信网络）。新的和将来几代的LTE使用或计划使用更小的小区大小。例如，可使用异构网络部署，其中，异构网络可包括许多小的低功率小区。小的小区大小也特别可能用于将来的5G网络，其预期使用密集部署的小的基站以便支持高业务负载（例如，在城市中）。

图8是根据本公开的一个实施例的SPRACH的频率域表示。此示例是用于3GPP LTE。然而，再一次，本公开并不限于此。在此示例中，SPRACH副载波的副载波频率间距(Δf_SPRACH)为15 kHz，其等于PUSCH副载波的副载波频率间距(Δf_PUSCH)。此外，在此示例中，SPRACH在频率域中跨6个RB，其中，每个RB包括12个副载波。因此，SPRACH由72个SPRACH副载波组成（即，6个RB ∙ 每RB 12个SPRACH副载波=72个SPRACH副载波），并且跨总共1.08 MHz的带宽（即，72个SPRACH副载波∙每SPRACH副载波15 kHz=1.08 MHz）。在此示例中，基础SRACH序列为71点ZC序列（即，N_ZC=71）。然而，要注意的是，如本领域技术人员将领会的，可使用其它类型的序列。由于使用71点而不是72点序列，因此，SPRACH副载波之一未使用。

重要的是，图8的实施例只是示例。例如，将来几代的3GPP LTE网络或其它基于OFDM的蜂窝网络可在频率域中分配多于或少于6个RB到SPRACH信道。作为另一个示例，可使用不同于15 kHz的副载波频率间距。此外，SPRACH信道和SRACH前导码可在缩放频率蜂窝通信网络（例如，缩放频率LTE网络）中使用，其中，频率乘以缩放因子X（例如，SPRACH副载波间距等于 ），并且时间除以缩放因子X（例如，SRACH周期的长度等于 66.7 µs/X）。例如，对于20千兆赫(GHz)载波，缩放因子X可以为例如10。这在图9和10中示出，其中，图9示出在缩放频率网络中上行链路帧结构的一个时隙，并且图10示出在缩放频率网络中的SPRACH。值得注意的是，在一个实施例中，缩放频率网络中的SPRACH具有 kHz的带宽和 kHz的副载波频率间距（其等于其它上行链路信道的副载波频率间距），并且基础SRACH序列的长度小于或等于 M，其中，M是SPRACH副载波的数量(M>1)，并且X是缩放因子(X>1)。注意，M=72和X=1是3GPP LTE网络中SPRACH的一个实施例。在一个实施例中，基础SRACH序列是N_ZC点ZC序列，其中，N_ZC是小于或等于M的最大质数。

图11示出根据本公开的一个实施例，关于图7的蜂窝通信网络74的小区搜索和随机接入过程。注意，虽然图11和一些其它附图示出“步骤”，但应注意的是，术语“步骤”不得理解为要求用于执行关联动作的任何特定顺序。实际上，除非明确指明要求特定顺序，或者操作要求特定排序，否则，步骤可以任何期望的顺序执行。此外，一些步骤可同时执行。

如图所示，基站76广播主要和辅助同步信号(PSS/SSS)和系统信息（步骤2000）。无线装置80执行小区搜索过程，由此无线装置80检测PSS/SSS，并且由此与小区78的下行链路定时同步（步骤2002）。无线装置80然后获得或读取系统信息（步骤2004）。系统信息包括各种类型的信息，包括识别要由无线装置80用于随机接入的物理时间和频率资源的信息。更具体地说，系统信息包括识别要用于的SRACH前导码传送的资源（即，识别SPRACH）的信息。

无线装置80然后传送SRACH前导码（步骤2006）。SRACH前导码在SRACH上传送，SRACH是映射到SPRACH的逻辑信道。基站76检测无线装置80传送的SRACH前导码，并且确定用于无线装置80的上行链路定时（步骤2008）。从这点开始，过程以常规方式继续。具体而言，基站76将随机接入响应从无线装置80传送到UE 80，包括用于从无线装置80开始的上行链路的定时调整（步骤2010）。无线装置80然后根据随机接入响应，调整其上行链路定时（步骤2012）。无线装置80和基站76然后使用无线电资源控制(RRC)信令交换信息以完成在基站76与无线装置80之间无线电链路的建立（步骤2014和2016）。

图12示出根据本公开的一个实施例，用于生成要由无线装置80传送的SRACH前导码的过程。此过程由无线装置80执行。首先，在时间域中生成基础SRACH序列（步骤3000）。然而，注意基础SRACH序列可备选地在频率域中生成，在此情况下，可跳过步骤3002。基础SRACH序列由具有良好互相关、自相关和频率域属性的ZC序列或其它序列的N_ZC个复值组成。虽然不是必需的，但在一个备选实施例中，基础SRACH序列是如在Ian Oppermann等人所著“具有范围广泛的相关属性的复合扩频序列”（“Complex Spreading Sequences with a Wide Range of Correlation Properties”，IEEE通信会报，第45卷，第3期，1997年3月，第365-375页）中公开的序列，该文关于用于基础SRACH序列的适合序列的教导由此通过引用结合于本文中。为实现与现有3GPP LTE标准的互通，基础SPRACH在一个实施例中可以是在频率域中的6个RB（即，72个SPRACH副载波）和具有15 kHz的副载波间距。在此情况下，N_ZC（或更普遍地说，在时间域基础SRACH序列中复值的数量）为71。注意，特别是对于ZC序列，优选是用于序列的复值的数量是质数。

然后，在时间域基础SRACH序列上执行离散傅立叶变换(DFT)（例如，快速傅立叶变换(FFT)），以便由此将时间域基础SRACH序列变换成基础SRACH序列的频率域表示（步骤3002）。FFT中点的数量优选地等于在时间域基础SRACH序列中复值的数量。因此，例如，如果基础SRACH序列为N_ZC点ZC序列，则FFT中点的数量等于N_ZC。FFT的输出频率仓的频率间距等于1/T_CYC，其中，T_CYC为基础SRACH序列的一个周期的长度或持续时间。此外，T_CYC等于用于其它上行链路业务信道的符号长度，并且因此FFT的输出频率仓的频率间距（及因此SPRACH副载波频率间距）等于其它上行链路信道的副载波频率间距。在一个实施例中，T_CYC=66.7 µs，并且N_ZC=71。因此，FFT为71点FFT，并且FFT的输出频率仓的频率间距等于15 kHz（即，1/0.0667 ms=15 kHz），这匹配其它3GPP LTE信道的期望的副载波频率间距。

DFT的输出（其是SPRACH副载波）然后被映射到上行链路内SPRACH的适当频率偏移（步骤3004）。更具体地说，存在上行链路的L个副载波，其中，L是上行链路的带宽的函数。在3GPP LTE和3GPP LTE的频率缩放版本中，。由DFT输出的SPRACH副载波映射到上行链路的L个副载波内的适当副载波集合（即，分配用于PRACH的副载波）。

重要的是，选择时间域基础SRACH序列的长度（即，周期时间T_CYC），使得在FFT的输出仓之间的频率间距以及因此SPRACH副载波频率间距等于其它上行链路信道的副载波频率间距（例如，PUSCH，物理上行链路控制信道(PUCCH)等）。因此，SPRACH副载波将与在基站76的其它上行链路信道的副载波正交。与其它上行链路信道的副载波的此正交即使未消除，也降低了对频率域中在SPRACH的外缘的保护频带的需要。对于常规3GPP LTE PRACH要求此类保护频带。由于在数据/控制副载波与SPRACH副载波之间不存在泄漏，因此，保护频带的消除是可能的。另外，SPRACH副载波的正交将提供改进的信号干扰噪声比(SINR)和系统性能。

在映射后，在频率域样本上执行Z点离散傅立叶逆变换(IDFT)（例如，Z点快速傅立叶逆变换(IFFT)），以便由此将频率域样本变换成Z点时间域样本（步骤3006）。Z的值取决于采样率。具体而言，，其中，f_s是采样率。例如，在3GPP LTE中，在使用20兆赫(MHz)带宽时的采样率为每秒30.72百万样本(Msps)。因此，对于T_CYC=66.7 µs和f_s=30.72 Msps，Z等于2048。IDFT的输出是在适当SPRACH副载波频率OFDM调制的基础PRACH序列的T_CYC长度时间域表示，其中，PRACH副载波频率间距等于其它上行链路信道的副载波频率间距。

在此实施例中，可选择性地重复IDFT输出的Z个时间域样本以提供基础SRACH序列的总共Q次重复，以便由此提供最终SRACH序列（步骤3008）。换而言之，在此实施例中，SRACH前导码的SRACH序列是基础SRACH序列的Q次重复，其中，Q大于或等于1。使用多个重复改进了在基站76的SRACH处理后的灵敏度（例如，SINR）和时间鉴别（例如，时间分辨率）。例如，如果Q=12，并且T_CYC=66.7 µs，则基础SRACH序列的所有重复的总长度为大约0.8 ms，这等效于用于3GPP LTE配置0的常规RACH序列的长度。在一个实施例中，，其中，对于3GPP LTE，X=1，并且对于3GPP LTE的频率缩放版本，X>1。通过使用重复，连续为个样本生成并且在基站76能够有效地提取SRACH前导码的SRACH序列。最后，在基础SRACH序列的Q次重复的开始处插入CP，以便由此提供用于传送的SRACH前导码（步骤3010）。

在一个实施例中，时间域SRACH前导码s(t)被定义为：

其中，是幅度缩放因子，以便确认根据例如用于设置常规PRACH的功率的现有过程可设置的用于SPRACH的传送功率(P_SPRACH)，是第u个根ZC序列的第v个循环移位（根据或类似于3GPP LTE标准），φ是相对于在Δf_SPRACH分辨率中物理RB边界的固定偏移（例如，0或1），K对于SRACH等于1，是SRACH前导码的CP的长度，以及k₀被定义为：

，

其中，参数控制在频率域中的位置，是每RB副载波的数量，以及是上行链路中RB的数量。此外，第u个根ZC序列被定义为：

，

其中，其中，u是ZC物理根序列索引。在一个实施例中，SRACH副载波频率间距(Δf_SPRACH)等于在非频率缩放网络中的某个值Δf（例如，Δf_SPRACH=Δf=在3GPP LTE网络中的15 kHz），其中，Δf等于其它上行链路信道的副载波间距。在另一实施例中，SRACH副载波频率间距(Δf_SPRACH)在频率缩放网络中等于（例如，对于具有为10的缩放因子(X)的3GPP LTE网络的频率缩放版本，），其中，在频率缩放网络中为其它上行链路信道的副载波间距。值得注意的是，值K对于非频率缩放网络等于Δf/Δf_SPRACH=1，并且对于频率缩放网络等于X∙Δf/Δf_SPRACH=1。在任一情况下，K=1，使得在SPRACH与其它上行链路信道之间的副载波间距相等得以实现。

图13是根据本公开的一个实施例，根据图12的过程进行操作以生成SRACH前导码的无线装置80的框图。值得注意的是，图13只示出进行操作以生成SRACH前导码的无线装置80的一部分。无线装置80包括在图13中未示出的其它组件。图13中示出的框可在硬件或软件和硬件的组合中实现。如图所示，无线装置80包括进行操作以执行时间域基础SRACH序列的DFT的DFT功能82。如上面讨论的，时间域基础SRACH序列的长度(T_CYC)使得输出频率仓的频率间距（其为1/T_CYC）等于期望的SPRACH副载波频率间距，其中期望的SPRACH副载波频率间距等于其它上行链路信道的副载波频率间距。副载波映射功能84将DFT的输出映射到适当SPRACH副载波。如上面讨论的，IDFT功能86然后执行副载波映射功能84的输出的IDFT以提供Z个时间域样本。重复功能88然后重复Z个时间域样本总共Q次。最后，CP插入功能90插入CP以完成SRACH前导码。注意，功能82到90可在硬件或软件和硬件的组合中实现。

图14示出基站76的一个实施例，其中，根据本公开的一个实施例，基站76进行操作以检测无线装置80传送的SRACH序列。注意，如本领域技术人员将领会的，基站76包括图14中未示出的其它组件。如图所示，基站76包括由数据处理部分92和上行链路处理功能94形成的普通业务路径和由数据处理功能92、SRACH前导码提取功能95、数据处理功能96及SRACH检测功能98形成的SRACH路径。数据处理功能92包括CP去除功能100、频率移位功能102及符号FFT功能104。在一些实施例中，可不包括频率移位功能102。CP去除功能100去除接收信号的CP。频率移位功能102然后将接收信号的频率移位普通副载波间距的1/2（即，对于3GPP LTE，为）。然后，将接收信号分成对应于子帧（其对于3GPP LTE为1 ms）的几分之一（例如，1/14或1/12）的时间片，其中，这些时间片称为符号。符号FFT功能104然后为20 MHz 3GPP LTE带宽使用每符号2048点FFT，执行每符号FFT。产生的频率域信号片然后被提供到上行链路处理功能94以便进行进一步信号处理。

对于SRACH路径，用于预确定数量的符号（例如，12）的符号FFT功能104的输出被输入SRACH前导码提取功能56中。SRACH前导码提取功能95的细节与上面相对于图6的装置56所述的相同，但其中，在此示例中，只利用71个副载波（而不是839个副载波）。SRACH前导码提取功能95的输出符号被逐一输入数据处理功能96。在数据处理功能96内，SPRACH副载波选择功能106选择对应于使用的SPRACH副载波的符号FFT功能104的（例如，71个）输出。相关功能108然后将SPRACH副载波选择功能106的输出与已知ZC序列相关，以便由此提取传送无线装置80的临时标识符。IFFT功能110然后执行2048点IFFT，产生然后由SRACH检测功能98处理的时间域信号。值得注意的是，图14的功能94和98到110可在硬件或软件和硬件的组合中实现。

如上面讨论的，在一些实施例中，将基础SRACH序列重复Q次以提供SRACH前导码的SRACH序列，以便例如改进在基站76的灵敏度和时间鉴别。然而，在一些情况下，在传送基础SRACH序列的所有Q次重复前，基站76可以能检测SRACH前导码。在此方面，图15根据本公开的一个实施例，示出基站76和无线装置80的操作，以提供无线装置80对SRACH前导码传送的提早终止。如图所示，无线装置80传送SRACH前导码（步骤4000）。在SRACH前导码的传送期间和在传送基础SRACH序列的所有Q次重复前，基站76检测基础SRACH序列（步骤4002）。在检测基础SRACH序列时，基站76将提早终止SRACH前导码的传送的请求发送到无线装置80（步骤4004）。响应该请求，无线装置80在传送SRACH序列的所有Q次重复前终止SRACH前导码的传送（步骤4006）。

关于重复，上面的图12描述了将基础SRACH序列的重复生成为持续信号的过程。图16根据本公开的另一实施例，示出用于生成SRACH前导码的过程，其中每符号业务处理用于为基础SRACH序列的每次重复插入CP。如上面讨论的，在时间域中生成基础SRACH序列（步骤5000），并且然后在时间域基础SRACH序列上执行DFT（例如，FFT），以便由此将时间域基础SRACH序列变换成基础SRACH序列的频率域表示（步骤5002）。DFT的输出是SRACH副载波，DFT的输出然后映射到用于上行链路内SPRACH的适当频率偏移（步骤5004）。在映射后，在频率域样本上执行Z点IDFT（例如，Z点IFFT），以便由此将频率域样本变换成Z点时间域样本（步骤5006）。

在此实施例中，将N_cp,q个样本的CP添加到Z个时间域样本（步骤5008）。N_cp,q是用于SRACH序列的第q次重复的CP中样本的数量。值得注意的是，N_cp,q可对于所有重复是相同的，或者可对于不同重复是不同的。重要的是，N_cp,q个样本的CP不是SRACH前导码的CP的一部分。相反，N_cp,q个样本在等效于为普通上行链路业务符号（例如，PUSCH符号）进行的操作的过程中生成，使得N_cp,q个样本的CP实际上形成SRACH前导码的SRACH序列的一部分。然后，做出有关为SRACH序列生成的时间域样本的总数是否大于或等于的确定（步骤5010）。Q是大于或等于 1的值（即，对于基础SRACH序列的1次重复/实例，等于 1，或者对于基础SRACH序列的不止1次重复/实例，大于1）。如果时间域样本的总数不大于或等于，则增大计数器q（步骤5012），并且过程返回到步骤5008，在该步骤中，利用用于该重复的添加的CP，重复SRACH序列。一旦时间域样本的总数大于或等于，SRACH序列的生成便完成。值得注意的是，然后添加SRACH前导码的CP以完成SRACH前导码。

在一个实施例中，时间域SRACH前导码s(t_s,q)被定义为：

其中，并且，是幅度缩放因子，以便确认根据例如用于设置常规PRACH的功率的现有过程可设置的用于SPRACH的传送功率(P_SPRACH)，是第u个根序列的第v个循环移位（根据或类似于3GPP LTE标准），φ是相对于在Δf_SPRACH分辨率中物理RB边界的固定偏移（例如，0或1），K对于SRACH等于1，是SRACH前导码的CP的总持续时间，是用于生成SRACH前导码的第q个业务符号的N_cp,q个样本的CP的持续时间，以及k₀被定义为：

，

其中，参数控制在频率域中的位置，是每RB副载波的数量，以及是上行链路中RB的数量。此外，第u个根ZC序列被定义为：

，

，其中，u是ZC物理根序列索引。在一个实施例中，SPRACH副载波频率间距(Δf_SPRACH)等于在非频率缩放网络中的某一值Δf（例如，Δf_SPRACH=Δf=在3GPP LTE网络中的15 kHz），其中，Δf等于其它上行链路信道的副载波间距。在另一实施例中，SPRACH副载波频率间距(Δf_SPRACH)在频率缩放网络中等于（例如，对于缩放因子为10的3GPP LTE网络的频率缩放版本，），其中，在频率缩放网络中为其它上行链路信道的副载波间距。值得注意的是，值K对于非频率缩放网络等于Δf/Δf_SPRACH=1，并且对于频率缩放网络等于X∙Δf/Δf_SPRACH=1。在任一情况下，K=1，使得在SPRACH与其它上行链路信道之间的副载波间距相等得以实现。值得注意的是，在用于上述的等式中，另外的项是为补偿由于CP样本的添加造成Z个时间域样本的不连续性而添加的相移。

图17是根据本公开的一个实施例的图7的基站76的框图。此描述同样适用于其它类型的无线电接入节点（即，在蜂窝通信网络74的无线电接入网络中的节点）。如图所示，基站76包括基带单元112（其包括一个或更多个处理器114、存储器116和网络接口118）和无线电单元120（其包括耦合到一个或更多个天线124的收发器122）。在一个实施例中，基站76的上述SRACH处理功能性至少部分在基带单元112中以在基带单元112内或与其关联的处理器114执行的软件形式实现，或者跨两个或更多个网络节点（例如，基带单元112和另一网络节点）分布。在另一示例中，处理器114包括提供一些或所有上述SRACH处理功能性的一个或更多个硬件组件（例如，专用集成电路(ASIC)）。在另一实施例中，处理器114包括一个或更多个硬件组件（例如，中央处理单元(CPU)），并且一些或所有上述SRACH处理功能性在例如存储器116中存储并且由处理器114执行的软件中实现。

图18是根据本公开的一个实施例的图7的无线装置80的框图。如图所示，无线装置80包括处理器126、存储器128和耦合到一个或更多个天线132的收发器130。处理器126包括一个或更多个硬件处理组件，如一个或更多个CPU、一个或更多个ASIC等。在一个实施例中，上述无线装置80的SRACH处理功能性至少部分在处理器126中实现。例如，在一个实施例中，处理器126包括提供一些或所有上述SRACH处理功能性的一个或更多个硬件组件（例如，一个或更多个ASIC）。在另一实施例中，处理器126包括一个或更多个硬件组件（例如，CPU或本身可由多个处理器组成），并且一些或所有上述SRACH处理功能性在例如存储器128中存储并且由处理器126执行的软件中实现。

本文中公开了用于SRACH前导码传送和SRACH序列接收/检测的系统和方法。虽然不限于或依据任何特定益处或优点，本文中描述的至少一些实施例的一些非限制性益处和优点如下所述。如上面讨论的，SRACH的副载波频率间距等于其它上行链路信道的副载波频率间距。因此，SPRACH副载波与其它上行链路信道的副载波正交。与其它上行链路信道的副载波的此正交提供了改进SINR和系统性能。另外，使用与其它上行链路信道相同的副载波频率间距，而不是如在常规3GPP LTE RACH中一样使用更小的副载波频率间距，这通过消除对超级FFT/IFFT的需要，大幅降低了在传送端SRACH前导码生成和在接收端SRACH序列检测/接收的复杂性。作为另一示例，用于生成其它上行链路信道(例如PUSCH)的软件和/或硬件能够用于生成SPRACH。

本公开通篇使用了以下首字母缩略词。

3GPP　　　第三代合作伙伴项目

4G　　　　第4代

5G　　　　第5代

ASIC　　　专用集成电路

CP　　　　循环前缀

CPU　　 　中央处理单元

DFT　　 　离散傅立叶变换

DRS　　 　解调参考信号

eNB　　　 演进节点B

FFT　　　 快速傅立叶变换

GHz　　　 千兆赫

IDFT　　　离散傅立叶逆变换

IFFT　　　快速傅立叶逆变换

ISI　　　 符号间干扰

kHz　　　 千赫

km　　 　千米

LTE　　 　长期演进

MHz　　　 兆赫

ms　　　　毫秒

Msps　　　每秒百万样本

OFDM　　　正交频分复用

PRACH　　 物理随机接入信道

PSS　　　 主要同步信号

PUCCH　　 物理上行链路控制信道

PUSCH　　 物理上行链路共享信道

RACH　　　随机接入信道

RB　　　　资源块

RRC　　　 无线电资源控制

SINR　　　信号干扰噪声比

SPRACH　　简单物理随机接入信道

SRACH　　 简单随机接入信道

SRS　　　 探测参考信号

SSS　　　 辅助同步信号

UE　　　　用户设备

µs　　　　微秒

ZC　　　　Zadoff-Chu

本领域的技术人员将认识到本公开的实施例的改进和修改。所有此类改进和修改被视为在本文中公开的概念范围和随附的权利要求内。