CN113347653B - 一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 - Google Patents
一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113347653B CN113347653B CN202110878470.8A CN202110878470A CN113347653B CN 113347653 B CN113347653 B CN 113347653B CN 202110878470 A CN202110878470 A CN 202110878470A CN 113347653 B CN113347653 B CN 113347653B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- prach
- points
- point
- time domain
- sequence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
- H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W56/00—Synchronisation arrangements
- H04W56/004—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay
- H04W56/0045—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay compensating for timing error by altering transmission time
Abstract
本发明公开了一种在NR‑5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法，本发明采用对839点频域序列进行4096点的IFFT完成时域相关运算，到T0的单位表示24个Tc，而协议要求下发的TA的单位是8Ts，即在122.88m的采样率的系统中，对应32Tc，所以对于nT0/32(n=0,1,2...N)，则TA可以取到更准确的值。本发明通过对PRACH的839点序列在频域与基序列做共轭相乘后，通过4096点IFFT转换到时域，利用4096点时域功率谱计算TA，提高TA精度，精确到1，而使用2048/1024/839点的IFFT得到的TA值只能精确到2或3，TA精度的提高，可以避免让UE调整信号太靠前，而造成基站收到到Msg3有ISI干扰。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法。
背景技术
NR-5G，基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础，5G技术将实现超低时延、高可靠性。
在NR-5G（NewRadio 5G）中，UE（User equipment，用户设备）通过下行同步后获取sib1（System information blocks 1）的资源信息后，开始进行上行同步。第一步是进行随机接入，gNodeB（5G基站）通过解调PRACH（Physical Random Access Channel，物理随机接入信道）信号获取Preamble-ID（表示随机信号所携带的前导序列的ID，在211协议里也叫Preamble index），并估算UE到gNodeB的距离TA（Timing Advance，定时提前量）。gNodeB的物理层通过算法处理后，上报Preamble-ID和TA到，MAC（Medium Access Control）将Preamble-ID和TA组包到MCE中通过Msg2（表示随机接入流程中的第二条消息，也就是基站下发给UE的 RAR消息，RAR在协议已的全名为Random Access Response）告知UE。
由于长格式的PRACH的子载波为1.25kHz，NR-5G的常用系统子载波为30kHz。那么对于格式0的PRACH会占用大约2个slot的时间，数据量达110976个时域数据，除去CP（表示循环前缀，cyclic prefix，是每个ofdm符号生成时用末尾的一段数据放到头部，以防止接收段因时延而带来符号间干扰）后，时域数据也有98304点。通过PRACH的解调算法最终会得到839点的频域数据，通过这839点频域数完成Preamble的估计和TA估计。对于TA的估算，由于PRACH的时域信号长度很长，通过频域839点来估计TA会带来一定的误差。如时域98304点Tc处理得到频域839点后，经过时域相关计算得到839点的时域相关值。那么839点的一个时延a相当于PRACH时域的98304点的信号延时了a*98304/839 = 117*a。
我们假设PRACH在时域上的时延是100个Tc（38.211协议上的定义 Tc表示一个时域采样点的时间，如30KHz子载波间隔条件下 Tc= 1/(4096*30000)），而转换到839点时域相关峰计算时延为0.85个单位。从上面的描述来看，这样估算的TA并不精准。且TA的不准确可能会导致UE所做的提前量过多，导致msg3（表示随机接入流程中的第三条消息，也就是UE给基站发送的RRC Request消息）提前到达基站，造成基站在解调的时候有ISI干扰。同样若用1024或2048的时域功率谱来计算延时也会在精度上出现一定的误差。
电信科学技术研究有限公司提出的专利申请CN111565472A，描述了一种确定定时提前量的方法，用以解决目前还没有一种应用于NTN系统的随机接入过程中定时提前量建立的问题。本发明实施例所述的方法包括：接收并获取配置消息中的相关参数，所述相关参数包括小区公共时延信息；根据所述小区公共时延信息，确定上行发送定时位置相对于配置消息接收位置的上行定时提前量。针对NTN系统存在的小区公共时延信息，确定上行发送定时位置，提前发送物理层随机接入信道随机接入前导码Preamble，解决了应用于NTN系统的随机接入过程中定时提前量建立的问题，并保证了随机接入过程之后的数据传输过程中的定时提前量的计算准确度。但此专利未提及定时提前量TA的精度问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法，旨在解决不增加NR-5G子载波30Khz的额外处理资源的情况下，更精确的从PRACH数据中计算出定时提前量TA，减少msg3的码间干扰ISI的技术问题，该方法包括如下步骤：
S1：在PRACH时频资源上接收PRACH时域数据；
S2：通过PRACH处理得到839点PRACH频域数据序列；
S3：将基序列839点与目标序列839点进行频域共轭相乘，并补零到4096点，做IFFT4096点的处理变换到时域；
S4：得到时域4096点后，对每个点进行平方，得到4096点的时域功率谱，并计算出一个门限值，若在4096点里有大于该门限值，则记录相关峰位置；
S5：根据Ncs计算每个随机信号所携带的前导序列ID（Preamble-ID）对应的窗长，以及窗的起点和终点，并得出时延插值T0；
S6：进行定时提前量TA换算。
优选的，所述步骤S2通过PRACH去循环前缀CP、下变频及抽取滤波得到4096点的时域数据，并将4096点时域数据进行FFT，得到839点PRACH频域数据序列。
优选的，所述步骤S4通过PRACH检测算法计算出一个门限值。
优选的，所述步骤S5中每个随机信号所携带的前导序列的ID（Preamble-ID）对应的窗长为：W=Ncs*4096/839=4.882*Ncs，即在4096点里，从0开始每隔W长度为一个窗，所述步骤S5包括以下子步骤：
S51：计算判决门限；
S52：若4096点中有相关峰大于门限，则记录该大于门限的相关峰所在第几个窗内，从而判决解出随机信号所携带的前导序列的ID（Preamble-ID），并记录该大于门限的相关峰的位置；
S53：用相关峰的位置减去窗的终点，值记为T0，则T0为计算出的时延插值。
优选的，所述步骤S6包括如下子步骤：
S61：通过计算出的时延插值T0进一步换算gNodeB下发到UE的定时提前量TA值；
S62：TA=T0*（98304/4096）/32；
S63：对随机接入流程中的第二条消息msg2中下发给UE的提前量采用TA-1来进一步保证起达到基站的数据完全在CP范围内。
本发明的有益效果在于：通过PRACH计算出的TA精度提高，精确到1，而使用2048/1024/839点的IFFT得到的TA值只能精确到2或3；TA精度的提高，可以避免让UE调整信号太靠前，而造成基站收到到Msg3有ISI干扰。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明解决的技术问题是在不增加NR-5G子载波30kHz的额外处理资源的情况下，更精确的从PRACH数据中计算出TA；进一步解决的技术问题是保证在随机接入Msg3达到基站无ISI干扰。
由于长格式的PRACH的子载波为1.25kHz，NR-5G的常用系统子载波为30kHz。那么对于格式0的PRACH会占用大约2个slot的时间，数据量达110976个时域数据，除去CP（表示循环前缀，cyclic prefix，是每个ofdm符号生成时用末尾的一段数据放到头部，以防止接收段因时延而带来符号间干扰）后，时域数据也有98304点。通过PRACH的解调算法最终会得到839点的频域数据，通过这839点频域数完成Preamble的估计和TA估计。
对于TA的估算，由于PRACH的时域信号长度很长，通过频域839点来估计TA会带来一定的误差。如时域98304点Tc处理得到频域839点后，经过时域相关计算得到839点的时域相关值。那么839点的一个时延a相当于PRACH时域的98304点的信号延时了a*98304/839 =117*a。
我们假设PRACH在时域上的时延是100个Tc（38.211协议上的定义 Tc表示一个时域采样点的时间，如30KHz子载波间隔条件下 Tc= 1/(4096*30000)），而转换到839点时域相关峰计算时延为0.85个单位。
从上面的描述来看，这样估算的TA并不精准。且TA的不准确可能会导致UE所做的提前量过多，导致msg3（表示随机接入流程中的第三条消息，也就是UE给基站发送的RRCRequest消息）提前到达基站，造成基站在解调的时候有ISI干扰。
同样若用1024或2048的时域功率谱来计算延时也会在精度上出现一定的误差。
对此，本申请提出了一种解决方法：
实施例1：
参阅图1，本发明提出了一种在NR-5G系统子载波间隔为30kHz时利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法：
在本实施例当中：定时提前量TA计算采用对839点频域序列进行4096点的IFFT（离散傅立叶反变换的快速算法）完成时域相关运算，得到T0的单位表示24个Tc，而协议要求下发的TA的单位是8Ts ，即在122.88m的采样率的系统中，对应32Tc。所以对于nT0/32(n = 0,1,2...N),则TA可以取到更准确的值。
一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法包括如下步骤：
S1：在PRACH时频资源上接收PRACH时域数据；
S2：通过PRACH处理得到839点PRACH频域数据序列；
S3：将基序列839点与目标序列839点进行频域共轭相乘，并补零到4096点，做IFFT4096点的处理变换到时域；
S4：得到时域4096点后，对每个点进行平方，得到4096点的时域功率谱，并计算出一个门限值，若在4096点里有大于该门限值，则记录该相关峰位置；
S5：根据Ncs（在协议211里表示一个变量名，在表Tables 6.3.3.1-5 to 6.3.3.1-7有说明，表示随机序列的cyclic shift值）计算每个Preamble-ID对应的窗长，以及窗的起点和终点，并得出时延插值T0；
S6：进行TA换算。
具体的，所述步骤S2通过PRACH去CP、下变频及抽取滤波得到4096点的时域数据，并将4096点时域数据进行FFT（离散傅立叶变换的快速算法），得到839点PRACH频域数据序列。
具体的，所述步骤S4通过PRACH检测算法计算出一个门限值。
具体的，所述步骤S5中每个Preamble-ID对应的窗长为：W=Ncs*4096/839=4.882*Ncs，即在4096点里，从0开始每隔W长度为一个窗，所述步骤S5包括以下子步骤：
S51：计算判决门限；
S52：若4096点中有相关峰大于门限，则记录该相关峰所在第几个窗内，从而判决解出Preamble-ID，并记录该相关峰的位置；
S53：用相关峰的位置减去窗的终点，值记为T0，则T0为计算出的时延插值。
具体的，所述步骤S6包括如下子步骤：
S61：通过计算出的时延插值T0进一步换算gNodeB下发到UE的TA值；
S62：TA=T0*（98304/4096）/32。
可以理解的，本发明通过对PRACH的839点序列在频域与基序列做共轭相乘后，通过4096点IFFT转换到时域，利用4096点时域功率谱计算TA。
实施例2：
为了进一步保证起达到基站的数据完全在CP范围内，本申请提出了另一实施例。
在本实施例当中：定时提前量TA计算采用对839点频域序列进行4096点的IFFT（离散傅立叶反变换的快速算法）完成时域相关运算，得到T0的单位表示24个Tc，而协议要求下发的TA的单位是8Ts ，即在122.88m的采样率的系统中，对应32Tc。所以对于nT0/32(n = 0,1,2...N),则TA可以取到更准确的值。
一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法包括如下步骤：
S1：在PRACH时频资源上接收PRACH时域数据；
S2：通过PRACH处理得到839点PRACH频域数据序列；
S3：将基序列839点与目标序列839点进行频域共轭相乘，并补零到4096点，做IFFT4096点的处理变换到时域；
S4：得到时域4096点后，对每个点进行平方，得到4096点的时域功率谱，并计算出一个门限值，若在4096点里有大于该门限值，则记录该相关峰位置；
S5：根据Ncs（在协议211里表示一个变量名，在表Tables 6.3.3.1-5 to 6.3.3.1-7有说明，表示随机序列的cyclic shift值）计算每个Preamble-ID对应的窗长，以及窗的起点和终点，并得出时延插值T0；
S6：进行TA换算。
具体的，所述步骤S2通过PRACH去CP、下变频及抽取滤波得到4096点的时域数据，并将4096点时域数据进行FFT（离散傅立叶变换的快速算法），得到839点PRACH频域数据序列。
具体的，所述步骤S4通过PRACH检测算法计算出一个门限值。
具体的，所述步骤S5中每个Preamble-ID对应的窗长为：W=Ncs*4096/839=4.882*Ncs，即在4096点里，从0开始每隔W长度为一个窗，所述步骤S5包括以下子步骤：
S51：计算判决门限；
S52：若4096点中有相关峰大于门限，则记录该相关峰所在第几个窗内，从而判决解出Preamble-ID，并记录该相关峰的位置；
S53：用相关峰的位置减去窗的终点，值记为T0，则T0为计算出的时延插值。
具体的，所述步骤S6包括如下子步骤：
S61：通过计算出的时延插值T0进一步换算gNodeB下发到UE的TA值；
S62：TA=T0*（98304/4096）/32；
S63：对msg2中下发给UE的提前量采用TA-1（TA是计算出来的一个数值，让这个数值直接减去1的结果作为最终的值）来进一步保证起达到基站的数据完全在CP范围内。
可以理解的，本发明通过对PRACH的839点序列在频域与基序列做共轭相乘后，通过4096点IFFT转换到时域，利用4096点时域功率谱计算TA。
需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。
上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在PRACH时频资源上接收PRACH时域数据；
S2：通过PRACH处理得到839点PRACH频域数据序列；
S3：将基序列839点与目标序列839点进行频域共轭相乘，并补零到4096点，做IFFT4096点的处理变换到时域；
S4：得到时域4096点后，对每个点进行平方，得到4096点的时域功率谱，并计算出一个门限值，若在4096点里有大于该门限值，则记录该相关峰位置；
S5：根据Ncs计算每个随机信号所携带的前导序列ID对应的窗长，每个随机信号所携带的前导序列的ID对应的窗长为：W=Ncs*4096/839=4.882*Ncs，即在4096点里，从0开始每隔W长度为一个窗，以及窗的起点和终点，并得出时延插值T0，包括以下子步骤：
S51：计算判决门限；
S52：若4096点中有相关峰大于门限，则记录该相关峰所在第几个窗内，从而判决解出随机信号所携带的前导序列的ID，并记录该相关峰的位置；
S53：用相关峰的位置减去窗的终点，值记为T0，则T0为计算出的时延插值；
S6：进行定时提前量TA换算，包括以下子步骤：
S61：通过计算出的时延插值T0进一步换算gNodeB下发到UE的定时提前量TA值；
S62：TA=T0*（98304/4096）/32；
S63：对随机接入流程中的第二条消息msg2中下发给UE的提前量采用TA-1来进一步保证起达到基站的数据完全在循环前缀CP范围内。
2.如权利要求1所述的一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法，其特征在于，所述步骤S2通过PRACH去循环前缀CP、下变频及抽取滤波得到4096点的时域数据，并将4096点时域数据进行FFT，得到839点PRACH频域数据序列。
3.如权利要求1所述的一种在NR-5G中利用PRACH信号估算定时提前量TA的优化方法，其特征在于，所述步骤S4通过PRACH检测算法计算门限值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110878470.8A CN113347653B (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110878470.8A CN113347653B (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113347653A CN113347653A (zh) | 2021-09-03 |
| CN113347653B true CN113347653B (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=77480519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110878470.8A Active CN113347653B (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113347653B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113784431B (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-15 | 四川创智联恒科技有限公司 | 基于5gnr的ue移动定时提前量优化方法 |
| CN113987843B (zh) * | 2021-12-27 | 2022-03-25 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种数字信号处理系统中抑制吉布斯效应的方法 |
| CN114258128A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-03-29 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种基于nr-5g小基站的接入优化方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101355383A (zh) * | 2008-09-10 | 2009-01-28 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种随机接入信道的信号检测方法 |
| CN102307167A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-01-04 | 京信通信系统（中国）有限公司 | 调整上行定时提前量的方法、装置及基站系统 |
| CN110881215A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-13 | 重庆邮电大学 | 五窗口联合定时提前量估计校准方法及其系统 |
| WO2021049907A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Random access response and contention resolution |
-
2021
- 2021-08-02 CN CN202110878470.8A patent/CN113347653B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101355383A (zh) * | 2008-09-10 | 2009-01-28 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种随机接入信道的信号检测方法 |
| CN102307167A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-01-04 | 京信通信系统（中国）有限公司 | 调整上行定时提前量的方法、装置及基站系统 |
| WO2021049907A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Random access response and contention resolution |
| CN110881215A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-13 | 重庆邮电大学 | 五窗口联合定时提前量估计校准方法及其系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113347653A (zh) | 2021-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113347653B (zh) | 一种在nr-5g中估算定时提前量ta的优化方法 | |
| CN105897641B (zh) | 无线通信网络中的小区搜索 | |
| WO2011003263A1 (zh) | 基于随机接入过程的检测方法和检测装置 | |
| EP2494754B1 (en) | Method and apparatus for mutiplexing reference signal and data in a wireless communication system | |
| KR101460107B1 (ko) | 무선 통신 시스템에서 순환 전치 길이 변경 방법 및 이를 위한 시스템 | |
| US20140105124A1 (en) | Method and Arrangement in a Telecommunication System | |
| CN110868369B (zh) | 基于5g nr系统的上行信道估计方法及装置 | |
| US8797994B2 (en) | Frequency offset estimation method, communication apparatus, wireless communication system, and program | |
| EP1675340A1 (en) | Method and apparatus for cell search in wireless communication system | |
| JP2017527212A (ja) | シンプルｒａｃｈ（ｓｒａｃｈ） | |
| CN102571668B (zh) | 一种lte系统中的相位补偿方法和系统 | |
| JP5661753B2 (ja) | Ｌｔｅ通信ネットワークにおけるｐｓｓ信号からチャネルを推定するプロセス、およびそのレシーバ | |
| CN110493820B (zh) | 一种传输时延评估方法、装置、通信节点和存储介质 | |
| CN106792778B (zh) | 一种测量lte系统中上行srs信号功率的方法及装置 | |
| CN102215204A (zh) | 基于反馈迭代的ofdm/oqam系统及其时频同步方法 | |
| CN102752243B (zh) | 一种支持lte系统高速场景的频偏估计的方法 | |
| CN107294678B (zh) | 用于信道估计的方法和通信设备 | |
| CN106604405B (zh) | 一种宽带集群无线传输方法与系统 | |
| US8311159B2 (en) | Methods and systems for time tracking in OFDM systems | |
| JP3544147B2 (ja) | Ｏｆｄｍ信号受信装置、ｏｆｄｍ信号通信システム及びその通信制御方法 | |
| CN112702774B (zh) | 接入信道的基站侧的处理方法 | |
| Yang et al. | Burst frame synchronization for OFDM transmission in multipath fading links | |
| CN115361260A (zh) | 一种prach接收机前端数据处理方法、系统及设备 | |
| CN103532896A (zh) | 可变带宽系统的定时估计方法和装置 | |
| CN108156108B (zh) | 一种ofdm符号的起点位置确定方法及设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |