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1、 LTE随机接入研究目 录图 表4表 格71 引言81.1 编写目的81.2 预期读者和阅读建议81.3 缩写术语82 技术特征102.1 LTE概述介绍102.2 LTE系统中随机接入过程概要介绍103 有关随机接入相关提案及发展过程介绍和讨论113.1 随机接入的目的113.2 非同步随机接入的时频结构113.2.1 随机接入资源与数据资源的复用方式113.2.2 多个随机接入资源之间的复用方式133.2.3 随机接入资源的传输带宽163.2.4 PRACH携带控制信息的方式18PRACH包长度的选取19超大小区PRACH的考虑21CP长度的确定223.2.8 PRACH发送之前UE需要获
2、取的信息243.2.9 TDD模式随机接入资源设计的考虑24非同步随机接入的前导（Preamble）设计343.3.1 前导（Preamble）序列设计343.3.2 序列的长度353.3.3 Preamble序列的循环移位操作及相关参数的确定363.3.4 Preamble序列顺序和分组的考虑393.4 高速特殊场景的考虑423.5 非同步随机接入流程493.6 非同步随机接入的功率控制513.7 同步随机接入过程543.7.1 同步随机接入设计的考虑与目标543.7.2 同步随机接入的设计543.8 上行同步保持技术564 36.211协议中关于随机接入的Finalization614.1
3、 非同步随机接入时频资源的最终设计614.1.1 FS1（FDD）模式的结构设计614.1.2 FS2（TDD）模式的结构设计：62非同步随机接入前导（Preamble）格式644.1.4 时频结构格式644.2 前导序列Preamble的最终设计694.3 基带信号生成方式725 随机接入相关算法研究745.1 随机接入的相关算法设计745.1.1 随机接入检测之前准备工作74随机接入前导（Preamble）序列检测78对于检测性能影响的因素825.1.4 模块1855.1.5 模块2855.2 上行同步保持算法855.2.1 上行同步保持资源设计介绍855.2.2 上行同步保持检测算法87
4、对于检测性能影响的因素91结论以及建议947 参考文献958 附录988.1 Zadoff-Chu序列特性和性能分析988.1.1 Zadoff-Chu序列自相关属性988.1.2 Zadoff-Chu序列互相关属性998.1.3 Zadoff-Chu序列频域属性1018.1.4 Zadoff-Chu序列对整数倍频偏和采样偏差的影响1018.1.5 Zadoff-Chu序列插值后的属性1028.2 GCL序列特性和性能分析104图 表图表 31 FDM 、TDM 、TDM/FDM随机接入结构（PRACH与数据的分集）812图表 32 CDM随机接入资源结构（PRACH与数据的复用）213图表
5、33 TDM/FDM模式随机接入资源结构（多个PRACH之间的分集）213图表 34 随机接入模式与RA复杂度、延迟的关系 3214图表 35 Texas Instruments随机接入模式时隙配置 3215图表 36 PRACH频域资源放置位置的设计 3416图表 37 1.25、5.0、20MHz系统能量包络与相应检测门限 5017图表 38 PRACH前导序列带宽与检测性能示意图（AWGN）5017图表 39 PRACH前导序列带宽与检测性能示意图（TU03）5018图表 310 PRACH携带控制信息方案1 518图表 311 PRACH携带控制信息方案2 519图表 312 PRAC
6、H携带控制信息方案3 519图表 313 随机接入0.5ms子帧及对应前导（Preamble）设计 819图表 314 NodeB-UE距离与随机接入Preamble长度关系图1120图表 315 随机接入Preamble在多种模式下性能曲线1120图表 316 Panasonic、DoCoMo针对随机接入Preamble结构的提案1121图表 317 RAN-#46Bis随机接入Preamble结构1221图表 318 对于超大小区Preamble结构设计1322图表 319 在低IDFT采样率时CP的插值6423图表 320 在系统采样率时CP的插值6423图表 321 TDD模式帧结构设
7、计5324图表 322 Ericsson针对Frame Structure2（TDD）Middle Burst结构设计2226图表 323 Frame Structure2（TDD）关于PRACH结构设计226图表 324 CATT针对Frame Structure2（TDD）短RACH结构设计2127图表 325 Ericsson针对Frame Structure2（TDD）短RACH结构设计2227图表 326 Ericsson关于TDD多个PRACH配置示意图5829图表 327 ZTE关于TDD模式在不同R值时NodeB的承载图5930图表 328 ZTE关于TDD模式在短PRACH时
8、频资源设置示意图5930图表 329 ZTE关于TDD模式无线帧配置示意图5931图表 330 TDD模式PRACH配置示意图15934图表 331 TDD模式PRACH配置示意图25934图表 332 TDD模式PRACH配置示意图35934图表 333 ZC序列与GCL序列互相关平均归一化结果2035图表 334 有干扰场景下随机接入漏检测概率3136图表 335 随机接入Preamble子载波映射图3136图表 336 小区半径与最大ZC序列数量关系图4538图表 337 Zadoff-Chu序列的CM值4840图表 338 索引调整后Preamble序列CM值与高速场景下可支持小区大小
9、2440图表 339 频偏对Preamble的相关性能影响图11741图表 340 频偏对Preamble的相关性能影响图21842图表 341 抑制频偏限制集合（Restricted Set）基序列与循环移位示意图1943图表 342 限制集合方案对频偏影响的抑制性能1943图表 343 被限制循环移位示例66(N=839, Ncs=40, du=150)44图表 344 被限制循环移位示例66(N=839, Ncs=40, du=150)45图表 345 参考文献66方法得到被限制循环移位示例6746图表 346 参考文献65方法得到被限制循环移位示例6746图表 347 早期在25.81
10、4随机接入流程方案设计247图表 348 Motorola关于随机接入流程设计6248图表 349 非同步随机接入流程最终方案设计2648图表 350 非同步随机接入功率控制（固定功率）方案2950图表 351 非同步随机接入功率控制（开环功率控制）方案2951图表 352 非同步随机接入功率控制（基于开环功率递增控制）方案2951图表 353 激活模式下调度请求传输模式2753图表 354 基于竞争机制调度请求性能图2753图表 355 同步随机接入流程图3054图表 356 上行同步保持过程54图表 357 UE信号同步场景描述7255图表 41 非同步随机接入时频资源复用结构图59图表
11、42 FS2（TDD）模式时频资源复用结构图61图表 43 随机接入前导序列格式362图表 51 随机接入检测预处理方案1（频域）72图表 52 随机接入检测预处理方案2（时域）72图表 53 随机接入检测预处理DDC示意图74图表 54 预处理低通滤波器示意图75图表 55 降采样在频谱上的示意图75图表 56 前导（Preamble）序列频域检测流程图76图表 57 信道检测中Zero-Padding操作示意图177图表 58 信道检测中Zero-Padding操作示意图278图表 59 频域从长度Q补零到长度mQ（m3）的时域对应示意图78图表 510 前导序列检测时域加窗示意图79图表
12、 511 LTE协议RS信号设计示意图83图表 512 RS信号ZC序列扩展示意图84图表 513 上行RS信号UE发射处理示意图85图表 514 上行同步检测流程图85图表 515 上行同步检测FFT与频域加窗操作86图表 516 上行同步检测频域加窗操作86图表 517 上行同步检测频域提取与IFFT模块操作87图表 518 上行同步检测频域补零模块操作88图表 519 短RS序列自相关属性（1RB）91图表 520 短RS序列自相关属性（2RB）91图表 81 Zadoff-Chu序列（N=63,u=33）自相关属性示意图97图表 82 Zadoff-Chu序列（N=63,u=29,33
13、）互相关属性示意图98图表 83 Zadoff-Chu序列（N=839,u=31）插值前后幅度示意图101图表 84 Zadoff-Chu序列（N=839,u=31）2倍插值局部放大示意图102图表 85 Zadoff-Chu序列（N=839,u=31）4倍插值局部放大示意图102表 格表格 31 Motorola关于随机接入时隙的提案3315表格 32 PRACH带宽与性能关系仿真参数5016表格 33 随机接入Preamble不同结构参数比较1120表格 34 关于随机接入前导序列前期的参数6423表格 35 关于随机接入前导序列CP参数设计6424表格 36 关于TDD模式PRACH参数提案545527表格 37 关于TDD模式PRACH在参考文献56中参数27表格 38 TDD模式Ncs参数配置5628表格 39 Ericsson在文献58中给出的TDD模式PRACH配置表5628表格 310 参考
