CN101136689B

CN101136689B - 一种前导检测中的天线数据存取调度方法

Info

Publication number: CN101136689B
Application number: CN2006101443943A
Authority: CN
Inventors: 罗柏平
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Shenzhen ZTE Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: CN101136689A

Abstract

本发明提供了一种前导检测的天线数据存取调度方法，包括如下步骤：设置一主缓冲区，用于存储4096码长的天线数据，将该天线数据的采样数据分别存放到不同的缓存中；设置一窗缓冲区，用于形成1024码长的搜索窗，在该主缓冲区存储完4096码片的数据后，将该天线数据继续存储到该窗缓冲区中，同时对该主缓冲区进行存取操作，将读取的数据送到前导检测的相关器进行相关处理，并使每一次操作对应不同的起始位置；设置一预缓冲区，在进行前导检测的1024码片搜索窗处理步骤中，将下一个接入时隙的天线数据存放到该预缓冲区中，给下一个前导检测的处理周期作准备；进行捕获指示信道响应处理，同时使该主缓冲区接收该预缓冲区的数据以及新的天线数据。本发明的上述方法，可以实现4096码片的相关长度、1024码片的搜索窗的设计，克服了设计中需要系统短时间大量运算这个难点，从而降低了系统设计的复杂性，提高了硬件系统的可实现性。

Description

一种前导检测中的天线数据存取调度方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及WCDMA物理随机接入信道(PRACH)前导检测中一种进行数据存取调度的方法。

背景技术

在WCDMA系统中，当用户发起通话或其他业务时，需要先向基站发送物理随机接入信道，此信道由前导(preamble)和消息(message)组成，WCDMA中有16个不同的前导，用户可以随机使用任何一个可用的前导。基站需要先搜索前导，判断是否有用户发起请求，然后给用户发送反馈信息，通知用户是否允许其接入。码片(chip)速率为3.84MHz，即一个码片内无线电波可传送的距离为78.125米。如果无线电波传送的距离为10公里，则这段距离可以称为128码片。

前导检测是NodeB基带接收中的重要组成部分，前导检测模块主要完成随机接入签名的检测，通过接收上行PRACH信道，从PRACH信道的接入前导中解出前导签名、相位、能量等信息，然后上报给数字信号处理器进行接入过程处理，由此建立NodeB(节点B)和UE(用户设备)的通讯，并收集多径信息给Message解调用。

一种常见的接入信道前导检测电路结构首先要进行天线采样数据和前导相关码在相关器内进行相关运算，如果有频率偏移补偿处理，相关结果会送给频率偏移补偿模块。根据设计总体方案要求，一个小区需要一个前导检测模块，一共需要3个前导检测模块来实现一载三扇的系统配置。对于每一个前导检测模块，需要实现的主要特性如下：支持双天线、支持每码片两采样、相关长度4096码片、最大搜索窗1024码片、最多4个频偏补偿、可配置的相干累积长度和非相干累积长度，同时检测16个签名。由于相关长度和搜索窗的增大导致存储空间大大增加，并且要求必须在1.5倍的接入时隙时间内完成一个前导检测周期，预留足够的捕获指示信道(Acquisition Indicator Channel，AICH)响应处理时间，从而也导致系统设计的复杂性和硬件实现的困难。因此找到一种合适的天线数据存储调度方法降低系统设计的复杂性，提高硬件系统的可实现性是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种前导检测中天线数据存取及调度方法，从而降低系统设计的复杂性，从而提高硬件系统的可实现性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种前导检测的天线数据存取调度方法，用于WCDMA系统随机接入信道前导检测，每个接入时隙的天线数据包括I部和Q部，其特征在于，该方法包括如下步骤：

设置一主缓冲区，用于存储4096码长的天线数据，将该天线数据的采样数据分别存放到不同的缓存中；

设置一窗缓冲区，用于形成1024码长的搜索窗，在该主缓冲区存储完4096码片的数据后，将该天线数据继续存储到该窗缓冲区中，同时对该主缓冲区进行存取操作，将读取的数据送到前导检测的相关器进行相关处理，并使每一次操作对应不同的起始位置；

设置一预缓冲区，在进行前导检测的1024码片搜索窗处理步骤中，将下一个接入时隙的天线数据存放到该预缓冲区中，给下一个前导检测的处理周期作准备；

进行捕获指示信道响应处理，同时使该主缓冲区接收该预缓冲区的数据以及新的天线数据。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，在主缓冲区采样数据存放步骤中，进一步将7个比特位宽的采样数据I部和Q部分别存放在7块缓存中；且将一个采样点的数据放置在同一个地址，该样本数据的I部和Q部分别占16比特，同一个码片的样本0和样本1存储在不同地址段。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，每个所述缓存位宽32比特，分为左右2块各16比特，其中，左边存放采样数据的I部，右边存放采样数据的Q部；按照地址深度，每个缓存平均分为16块，每一小块地址深度为16个，其中，地址空间0到15用于存放时隙0到255的天线数据。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，在将地址空间0到15用于存放时隙0到255的天线数据的步骤中，时隙0存入该缓存地址0的bit0，时隙1存入该缓存地址1的bit0，依次存放，时隙255存入该缓存地址15的bit15。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，在设置窗缓冲区的步骤中，设置2块缓存用于存储该搜索窗中的天线数据。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，设置预缓冲区步骤中，设置2块缓存用于存储该预缓冲区中的天线数据。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，当随机接入信道发送与捕获指示信道响应之间的时间间隔为7680码片时，在前导检测完成4096码片的前导和1024码片搜索窗的处理之后，将剩余2560-Td码片的时间用于所述捕获指示信道响应处理的步骤，其中，Td为附加处理延时。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，在对该主缓冲区进行存取操作的步骤中，读取数据后通过移位操作更新相应地址的数据，且每次的起始位置依次递增。

上述的天线数据存取调度方法，其特点在于，该天线数据在该窗缓冲区的存取步骤与该天线数据在该主缓冲区的存取步骤相同。

前导检测存在1024个不同的起始位置，因此要求查找16个前导签名要进行1024次，这样才能这样保证所有可能存在的不同随机接入信道(RandomAccess Channel，RACH)前导在接入时隙中传送，但是要求系统在短时间内做出大量运算。采用本发明的上述方法，可以实现4096码片的相关长度、1024码片的搜索窗的设计，克服了设计中需要系统短时间大量运算这个难点，从而降低了系统设计的复杂性，提高了硬件系统的可实现性。

本发明的附加优点和特征将在后面的描述中进一步得以阐明，通过以下描述，将使它们在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的上述目的和优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。

附图说明

图1为接入时隙前导检测的过程示意图；

图2为天线数据在BRAM中的存储格式；

图3为数据进行前导检测处理的流程图；

图4为前导检测模块对存储区进行数据存取的处理示意图；

图5为完成起始位置0的数据处理后的数据存储图；

图6为完成起始位置1的数据处理后的数据存储图；

图7为完成起始位置2的数据处理后的数据存储图；

图8为完成起始位置3的数据处理后的数据存储图；

具体实施方式

本发明实施的方法可通过如下方式实现：

由于天线数据进来的时钟是3.84MHz的时钟，处理天线数据是采用64倍码片速率，所以每个接入时隙的天线数据(包括I、Q两路)必须送到采样数据缓冲区中进行存储。为此，设置一主缓冲区，用于对采样数据缓存，该采样数据为7比特位宽，需要7块脉冲随机存取存贮器(Burst Random AccessMemory，BRAM)来存储4096码片累计长度的天线数据。设置一窗缓冲区，用来存储搜索窗的天线数据，该搜索窗宽为1024码片，需要2块BRAM。另外，还要设置一预缓冲区用于在数据缓冲区仍在使用中的时候存储下一个接入时隙的数据，需要2块BRAM。

前导检测模块以接入时隙为工作周期，从时隙边界启动前导检测搜索到完成签名检测到最后系统发送AICH的过程如图1所示，(图中Td为处理延时)。该缓冲区都需要进行数据的维护，才可以适应不同起始位置的时候，相关器从缓冲区中读取数据。天线数据在每个BRAM中的存取格式如图2所示，数据是按比特位进行存储的，每个采样的天线数据的I部放到7块不同的RAM中，天线数据的Q部一样，一个采样点的数据放在同一个地址，所以一个地址可以存放16个采样的数据，采样点1和2分开不同的地址段进行存储。

对前导检测最重要的处理延时需求是AICH响应时间，通常RACH发送与AICH响应之间的时间间隔为7680码片(AICH_Transmission_Timing参数设置为0)，由于RACH前导处理是在4096码片后开始，加上搜索窗宽1024码片以及附加处理延时Td，因此剩下最长响应时间为2560-Td码片。在前4096码片的前导接收之后立即开始前导检测处理过程，首先是将接收的数据跟预存的扰码进行相关运算，如果有频率偏移补偿处理，相关结果会送给频率偏移补偿模块，否则相关结果直接送给相干累加模块，一次相干累加一般需要多次迭代来完成，相干累加完成后，相干累加结果送给求复数能量模块，求完复数能量后，数据送给非相干累加模块，非相干累加结束后送给其他模块进行处理，如附图3所示。

以上描述的处理过程先是从接入时隙的起始位置0开始的，然后在搜索窗内的下一个起始位置重复操作。这种操作方式需要有足够的处理时间保证更新接收的前导数据和重新计算预存的扰码。前导检测模块对存储区进行数据存取的处理示意图如图4所示，每个不同的起始位置都是从相同的数据存储区读取数据，因此在读完前一个起始位置的数据后，需要对数据进行更新，由于相邻起始位置的数据只有起始和结尾不一致，所以可以通过对数据进行移位操作后再更新数据存储区。图5、图6、图7、图8分别是完成起始位置0、1、2、3的数据处理后的数据存储图，从图中可以看到存储区相应行的数据进行了移位，并且每次的起始位置在依次递增。

在本发明中，前导检测的天线数据存取调度方法，包括如下步骤：

步骤1，向主缓冲区中填充天线数据，天线数据的7个比特位分别放到不同的BRAM中，采样的样本数据的I部和Q部分别占16比特，同一个码片的样本0和样本1存储在不同地址段；

步骤2，存储完4096码片的数据后，开始把天线数据存储到窗缓冲区中，同时开始对主缓冲区进行存取操作，然后把数据送到前导检测的相关器进行相关处理，每一次操作对应不同的起始位置。读取数据后更新相应地址的数据(通过移位操作实现)，同时起始位置递增；

步骤3，在完成前导检测的1024码片搜索窗处理的过程中，由于存在处理延时Td，并且主缓冲区和窗缓冲区正在使用之中，将天线数据存放到预缓冲区中，给下一个前导检测的处理周期作准备；

步骤4，在前导检测完成4096码片的前导和1024码片搜索窗的处理之后，剩余2560-Td码片的时间是留给AICH响应处理的，同时主缓冲区接收预缓冲区的数据以及新的天线数据。

以上过程是重复进行的，在整个1024码片搜索窗上完成之后就完成一个前导检测的处理周期。

为了更好地说明上述方案，下面结合附图与具体的实施方式对上述方案的具体实施例进一步的详细说明。

在图1中，给出了前导检测模块与天线数据接口交互时的处理流程图，前导检测的处理周期是以天线数据的接入时隙为单位的，即天线数据的一个接入时隙对应前导检测的一个处理周期，接入时隙n与接入时隙n+1完成同样的操作。本发明的前导检测天线数据存取调度在一个接入时隙的具体操作过程为：将天线数据存入主缓冲区，每个时隙的天线数据共有7个比特，分别存放在7个不同的BRAM中，每个BRAM位宽32比特，分为左右2块各16比特，左边存放样本数据的I部，右边存放样本数据的Q部。按照地址深度，BRAM又平均分为16块，每一小块地址深度16个，地址空间0到15存放时隙0到255的天线数据，时隙0存入BRAM地址0的bit0，时隙1存入BRAM地址1的bit0，依次存放，时隙255存入BRAM地址15的bit15。同一个码片的样本0和样本1存储在不同地址段：样本0存放在地址0到地址255空间，样本1存放在地址256到511空间。存储完4096码片的数据后，开始对主缓冲区进行读存取操作，同时开始把天线数据存储到窗缓冲区中，存取格式及方法跟主缓冲区相同，区别是窗缓冲区只需要存放1024码片的天线数据，这样的优点在于很好的进行主缓冲区和窗缓冲区之间的数据移位。然后把数据送到前导检测的相关器进行相关处理，每一次操作对应不同的起始位置，由于相关长度为4096码片，即每次操作对应4096码片的天线数据，因此起始位置n对应码片n到码片4095+n，n＝0，1到1023。读取数据后通过移位操作更新相应地址的数据，更新之后该地址的各比特数据整体左移了一个比特，bit 0的数据是原来bit 1的数据，bi t n的数据是原来bit n+1的数据，由于bit n与bit n+1的码片值相差16，所以bit 16的值用原bit 16码片加16对应的码片数据替换，I部和Q部存储区完成同样的操作，并且此次移位操作之后起始位置加1，这样可以保证第n次移位操作的起始位置的bit 0对应码片n的天线数据；在完成前导检测的1024码片搜索窗处理过程中，由于存在处理延时Td，主缓冲区和窗缓冲区正在使用之中，在下一个接入时隙开始的时候不能立刻将天线数据写入主缓冲区，将天线数据存放到预缓冲区中，给下一个前导检测的处理周期作准备；在前导检测完成4096码片的前导和1024码片搜索窗的处理之后，剩余2560-Td码片的时间是留给AICH响应处理的，这样可以保证一个接入时隙的起始点到AICH处理之间在7680码片之内，同时主缓冲区接收预缓冲区的数据以及新的天线数据，重新开始了一次前导检测的处理周期。

显然在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明覆盖所有落入所附权利要求及其等效物所的范围之内的改进和变型。

Claims

1.一种前导检测的天线数据存取调度方法，用于WCDMA系统随机接入信道前导检测，每个接入时隙的天线数据包括I部和Q部，其特征在于，该方法包括如下步骤：

设置一主缓冲区，包括7块缓存，用于存储4096码长的天线数据，将该天线数据的7个比特位宽的采样数据I部和Q部分别存放在该7块缓存中，且将一个采样点的数据放置在同一个地址，该样本数据的I部和Q部分别占16比特，同一个码片的样本0和样本1存储在不同地址段；

设置一窗缓冲区，用于形成1024码长的搜索窗，在该主缓冲区存储完4096码片的数据后，将该天线数据继续存储到该窗缓冲区中，同时对该主缓冲区进行存取操作，将读取的数据送到前导检测的相关器进行相关处理，并在读取该主缓冲区数据后通过移位操作更新相应地址的数据，且每次的起始位置依次递增，使每一次操作对应不同的起始位置；

2.根据权利要求1所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，每个所述缓存位宽32比特，分为左右2块各16比特，其中，左边存放采样数据的I部，右边存放采样数据的Q部；按照地址深度，每个缓存平均分为16块，每一小块地址深度为16个，其中，地址空间0到15用于存放时隙0到255的天线数据。

3.根据权利要求2所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，在将地址空间0到15用于存放时隙0到255的天线数据的步骤中，时隙0存入该缓存地址0的bit0，时隙1存入该缓存地址1的bit0，依次存放，时隙255存入该缓存地址15的bit15。

4.根据权利要求1、2或3所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，在设置窗缓冲区的步骤中，设置2块缓存用于存储该搜索窗中的天线数据。

5.根据权利要求1、2或3所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，设置预缓冲区步骤中，设置2块缓存用于存储该预缓冲区中的天线数据。

6.根据权利要求1、2或3所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，当随机接入信道发送与捕获指示信道响应之间的时间间隔为7680码片时，在前导检测完成4096码片的前导和1024码片搜索窗的处理之后，将剩余2560-Td码片的时间用于所述捕获指示信道响应处理的步骤，其中，Td为附加处理延时。

7.根据权利要求1所述的天线数据存取调度方法，其特征在于，该天线数据在该窗缓冲区的存取步骤与该天线数据在该主缓冲区的存取步骤相同。