在TD-LTE系統中, 隨機接入過程的目的是使 UE 與網絡建立連接或是使UE獲得上行同步[1-2]。只有在隨機接入過程完成后，UE和eNode才可以進行正常的數據傳輸和接收。然而由于有限的接入資源，在相同時間上多個UE同時發起隨機接入就會產生碰撞，碰撞概率越大，UE接入eNode的延遲越大[3]。LTE系統要求提供更大的容量及更短的時延，所以能夠設計出快速有效的隨機接入過程對于LTE系統的性能很重要。TD-LTE系統無線幀中的RACH信號使用了ZC(Zadoff-Chu)序列[4]，由于ZC序列在時域和頻率具有良好的相關性，所以利用接收端接收到的信號與本地生成前導序列的互相關，可以得到發送的前導序列號，但是這種算法運算量很大，給eNode帶來很大的負擔[1]。
    本文提出了一種快速穩定、易于實現的利用FFT和循環相關求RACH信號檢測的方法。首先分析了時域上前導檢測算法和基于FFT和循環相關的檢測算法，然后進行了算法的仿真及仿真結果分析。仿真結果顯示，與時域的前導檢測算法相比，基于FFT的循環相關的RACH檢測算法在符合LTE物理層協議的性能要求時，大大減少了eNode的運算復雜度，對LTE整體性能有很好影響。

    (1)計算兩個序列各自的DFT;
    (2)將其中一個DFT函數取共軛后與另一個DFT函數相乘，即是點乘;
    (3)對該乘積取IDFT。
    本文提出的基于FFT的循環相關RACH序列檢測的算法利用FFT快速計算循環相關，在輸出的序列中查找到峰值，即可確定發送的前導序列號和時間提前量。基于FFT的PRACH信號的檢測流程如圖3所示。

3 性能仿真
    使用Matlab仿真工具，對循環相關函數采用直接和FFT的運算量進行分析。從圖4可以看出,隨著序列長度的增加，采用直接計算的計算量將急劇增加，而采用FFT后，計算量增長緩慢，可知對于NZC=839點的前導序列采用FFT后將大大減少運算量。

    對提出的算法來估計RACH信號成功檢測進行分析。協議要求的PRACH的誤檢測率[4]要求性能如表2[3]所示。仿真中用到的主要參數如表3。

　仿真結果如圖5所示。圖5表明，對于AWGN信道，當信噪比SNR=-11.5 dB時成功檢測概率可以達到99%，表2中此時的情況SNR=-13.4 dB。由于表2中顯示的是兩天線情況，本文仿真是在單天線情況下進行的，所以結果略有差別。同理，對于ETU 70信道，圖5滿足性能要求時信噪比SNR=-6,表2中此時的情況SNR=-5.7 dB。由以上仿真結果可以看出，本文提出的算法能較好地工作，并且降低了eNode端的運算復雜度。

    本文首先介紹了用TD-LTE系統無線幀中的ZC序列求RACH前導序列，并對時域的RACH信號檢測算法進行分析，在此基礎上提出了一種采用FFT和循環相關函數的檢測算法。仿真表明,本文提出的算法能夠滿足TD-LTE系統上行隨機接入的需要。該算法已經用到國家科技重大專項項目“TD-LTE無線終端綜合測試儀表”的開發中，并驗證了其有效性。
參考文獻
[1] 3GPP TS 36.211 v9.0.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Physical Channels and Modulation (Release 9)[S]. 2009.12.
[2] 3GPP TS 36.101 v9.0.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) User Equipment (UE) radio transmission and reception (Release 9)[S]. 2009.12.
[3]  SESIA S, TOUFIK L, BAKER M著. LTE-UMTS長期演進理論與實踐.馬霓,烏鋼，張曉博，等譯.北京：人民郵電出版社，2009.
[4] SARWATE D V. Bounds on crosscorrelation and autocorre-lation of sequences[J].IEEE Trans. on Inf. Theory,1979, IT-25(11):720-724.
[5] 丁玉美.數字信號處理[M].西安:西安電子科技大學出版社，2002.
[6] JIANG J, MUHAREMOVIC T. Random access preamble  detection for long term evolution wireless networks[D].submitted to p:118-126,SIPS 2008
[7] Chen Yu，Wen Xiangming， Zheng Wei，et al. Random access algorithm of LTE TDD system based on frequency domain-detection[C].from IEEE.Fifth International Conference on Semantics,2009.
[8] 鄭金金.LTE 系統RACH接收機的一種實現方案[OL].中國科技論文在線,http://www.paper.edu.cn/index.php/default/releasepaper/content/201007-366.
[9] 3GPP TS 36.104 v9.0.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access; BaseStation(BS) radio transmission and reception(Release 9)[S].2009-12.