成本有效的PRACH检测

技术领域

本公开涉及蜂窝通信网络中的随机接入，并且特别地，涉及基站处随机接入前导码的检测。

背景技术

随机接入是蜂窝通信系统中无线装置请求连接设立的过程。随机接入被用于许多情形，诸如例如，当在初始接入期间建立无线电链路时，当在无线电链路故障之后重建无线电链路时，当在切换之后建立与新小区的无线电链路时，当在上行链路控制信道上还没有为无线装置配置专用调度请求资源的情况下发送调度请求时，等等。在第三代合作伙伴计划（3GPP）长期演进（LTE）和新空口（NR）（其也称为第五代（5G））中，在随机接入过程期间，用户设备装置（UE）在共享物理随机接入信道（PRACH）上传送随机接入前导码。通常，随机接入前导码（本文也称为PRACH前导码）包括随机接入序列（本文也称为PRACH序列）和循环前缀（CP）。在基站处，所述基站在3GPP LTE中被称为演进的或增强的节点B（eNB）并且在3GPP NR中被称为NR基站（gNB），基站包括操作以检测由UE传送的PRACH前导码的PRACH检测器。

基站处的PRACH检测器检测PRACH上从UE传送的PRACH前导码，并且更具体而言是PRACH序列。具体而言，PRACH检测器标识由UE在PRACH上传送的PRACH序列以及PRACH序列的时间偏移。该PRACH检测应该以使得检测PRACH序列的概率高并且错误检测的概率低的这种方式来执行。在检测到由UE传送的PRACH序列时，基站以包括定时信息的随机接入响应（RAR）消息来响应于UE。

图1图示了在3GPP NR中已经针对PRACH前导码提出的选项。选项1基于重复相同的PRACH序列（即，相同的PRACH正交频分复用（OFDM）符号）而在重复之间没有CP，使得一个PRACH OFDM符号充当下一个PRACH OFDM符号的CP。选项2重复相同的PRACH序列，而选项4使用不同的PRACH序列进行重复。本公开涉及选项1，其中PRACH前导码是PRACH OFDM符号以背靠背（back-to-back）方式（即，没有任何CP）的多次重复的序列。

图2示出了在将选项1用于PRACH前导码设计并使用常规PRACH检测技术时针对3GPP NR由PRACH检测器执行的步骤。PRACH前导码包括相同PRACH OFDM符号的多次重复（即，相同PRACH序列的多次重复）。这些PRACH OFDM符号跨越多个子载波。对于NR，在正常情况下，用于PRACH OFDM符号的子载波的数量是72。通常，PRACH前导码在一个时隙中传送（即，包括相同PRACH OFDM符号的多次重复的PRACH前导码的持续时间是一个时隙）。在基站接收的每个时域PRACH OFDM符号都通过PRACH OFDM符号长度上的短快速傅立叶变换（FFT）从时域变换到频域。

对于每个PRACH OFDM符号，按子载波来执行由FFT输出的该PRACH OFDM符号的频域表示的匹配滤波。匹配滤波在每子载波的基础上将PRACH序列的频域表示应用于FFT的输出。接收的PRACH OFDM符号的延迟表现为子载波上的相位斜坡。

匹配滤波器的输出在子载波和PRACH OFDM符号上相干累加（accumulate），以提供累加的输出。累加的输出从频域变换到时域。也就是说，对累加的输出执行逆FFT（IFFT）。IFFT的输出是在与实际延迟对应的位置处的狄拉克脉冲。IFFT的输出被重新计算为功率。虽然未示出，但是可以在不同的天线极化和/或符号块（即，在相干组合（combining）中组合的符号块）上执行非相干组合，以及对所有码、所有时间位置和所有波束方向的信噪比（SNR）进行估计。然后判定是否已经检测到PRACH前导码。

发明内容

本文公开了用于检测在蜂窝通信网络中来自用户设备装置（UE）的物理随机接入信道（PRACH）传输的系统和方法。在一些实施例中，基站包括无线电装置和至少一个附加装置。该无线电装置包括分别耦合到基站的天线阵列的多个天线元件的多个窄带接收器。每个窄带接收器被配置成从多个天线元件中的相应天线元件接收接收信号，并处理该接收信号以提供经由多个天线元件中的相应天线元件接收的PRACH的多个接收符号。每个窄带接收器的带宽对应于PRACH的带宽。该无线电装置还包括累加电路，该累加电路被配置成：针对多个天线元件中的每个，累加经由天线元件接收的PRACH的多个接收符号的子集，以输出经由天线元件接收的PRACH的第一平均（averaged）符号。至少一个附加装置被配置成从无线电装置接收经由多个天线元件接收的PRACH的第一平均符号，并且处理PRACH的第一平均符号以针对一个或多个接收波束执行PRACH检测。作为窄带接收器和累加电路的结果，需要从无线电装置向至少一个附加装置传递的数据量显著减少。

在一些实施例中，PRACH的多个接收符号的子集是PRACH的多个接收符号中的前N个接收符号，其中N是大于1且小于或等于PRACH的多个接收符号中接收符号总数的正整数。

在一些实施例中，累加电路进一步被配置成：针对多个天线元件中的每个，累加经由天线元件接收的PRACH的多个接收符号的第二子集，以输出经由天线元件接收的PRACH的第二平均符号。在一些实施例中，PRACH的多个接收符号的子集是PRACH的多个接收符号的前N个接收符号，并且PRACH的多个接收符号的第二子集是PRACH的多个接收符号的随后N个接收符号，其中N是大于1且小于或等于PRACH的多个接收符号中接收符号总数的

在一些实施例中，N是可配置的。在一些实施例中，N是作为一个或多个系统参数的函数的变量值。在一些实施例中，一个或多个系统参数包括带内干扰级别。

在一些实施例中，无线电装置经由通信接口可通信地（communicatively）耦合到至少一个附加装置。

在一些实施例中，至少一个附加装置包括第二装置，该第二装置经由通信接口可通信地耦合到所述无线电装置，其中所述第二装置被配置成经由所述通信接口从所述无线电装置接收所述第一平均符号。在一些实施例中，通信接口是通用公共无线电接口（CPRI）。在一些实施例中，第二装置进一步被配置成将经由所述多个天线元件接收的PRACH的第一平均符号从时域变换到频域和波束域，从而提供一个或多个接收波束中的每个接收波束的每子载波输出。其中所述至少一个附加装置进一步被配置成处理一个或多个接收波束中的每个接收波束的每子载波输出，以针对所述一个或多个接收波束执行PRACH检测。注意，频域从天线元件接收的时域信号到频域的转换产生。然后对所得到的频域信号进行处理，以形成各种波束方向上信号的频域表示。现在这是波束域。在一些实施例中，至少一个附加装置包括第三装置，该第三装置被配置成接收一个或多个接收波束中每个接收波束的每子载波输出，并处理一个或多个接收波束中每个接收波束的每子载波输出，以针对一个或多个接收波束执行PRACH检测。在一些实施例中，第一装置是第一专用集成电路（ASIC）或第一现场可编程门阵列（FPGA），第二装置是第二ASIC或第二FPGA，并且第三装置是第三ASIC或第三FPGA。换句话说，第一、第二和第三装置中的每个能被实现为ASIC或FPGA。

在一些实施例中，第一装置是第一ASIC或FPGA，以及第二装置是第二ASIC或第二FPGA。

在一些实施例中，至少一个附加装置包括时域到频域变换电路、波束变换电路、匹配滤波电路和频域到时域变换电路。时域到频域变换电路被配置成：针对经由多个天线元件接收的PRACH的第一平均符号中的每个第一平均符号，将第一平均符号从时域变换到频域，从而提供多个频域输出，经由多个天线元件的所述相应天线元件接收的PRACH中的每个子载波一个频域输出。波束变换电路被配置成将经由多个天线元件接收的PRACH的所述多个频域输出相应地从天线域变换到波束域，从而针对PRACH中的每个子载波提供多个波束域输出，多个接收波束方向中的每个方向一个波束域输出。匹配滤波电路被配置成：针对所述多个接收波束方向中的每个接收波束方向的所述多个波束域输出中的每个波束域输出，基于要执行检测的随机接入符号序列的频域表示来执行所述波束域输出的匹配滤波，从而针对所述多个接收波束方向中的每个接收波束方向，为PRACH中的每个子载波提供匹配滤波器输出。频域到时域变换电路被配置成：针对所述多个接收波束方向中的每个接收波束方向，将所述接收波束方向的所述匹配滤波器输出从所述频域变换到所述时域，以针对每个接收波束方向提供时域输出。至少一个附加装置进一步包括电路，所述电路被配置成：针对每个接收波束方向，生成所述接收波束方向的所述时域输出的幅度平方，从而针对所述多个接收波束方向中的每个提供第一幅度平方值。以相同的方式，所述时域到频域变换电路、所述波束变换电路、所述匹配滤波电路、所述频域到时域变换电路和所述电路进一步被配置成处理经由所述多个天线元件接收的PRACH的所述第二平均符号，从而针对所述多个接收波束方向中每个提供第二幅度平方值。一个或多个附加装置进一步包括：非相干组合电路，被配置成：针对所述多个接收波束方向中的每个接收波束方向，将针对所述接收波束方向的所述第一和第二幅度平方值进行非相干组合，从而提供所述接收波束方向的组合时域输出；以及检测电路，被配置成基于所述一个或多个接收波束的组合时域输出在所述接收波束上相应地执行PRACH。

还公开了用于检测在蜂窝通信网络中来自UE的PRACH传输的基站操作方法的实施例。在一些实施例中，所述方法包括：在无线电装置处，针对基站的天线阵列的多个天线元件的每个天线元件：在窄带接收器处从多个天线元件中相应天线元件接收接收信号；在所述窄带接收器处，处理所述接收信号以提供经由所述多个天线元件中的相应天线元件接收的PRACH的多个接收符号，其中所述窄带接收器的带宽对应于PRACH的带宽；以及累加经由所述天线元件接收的PRACH的所述多个接收符号的子集，以输出经由所述天线元件接收的PRACH的第一平均符号。所述方法进一步包括：在一个或多个附加装置处：从无线电装置接收经由多个天线元件接收的PRACH的第一平均符号；以及处理PRACH的第一平均符号以针对一个或多个接收波束执行PRACH检测。

附图说明

并入本说明书中并形成其一部分的附图图示了本公开的几个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1图示了在第三代合作伙伴计划（3GPP）新空口（NR）中已经针对物理随机接入信道（PRACH）前导码提出的选项；

图2示出了在将特定选项用于PRACH前导码设计并使用常规PRACH检测技术时针对3GPPNR由PRACH检测器执行的步骤；

图3图示了根据本公开的一些实施例的蜂窝通信网络的一个示例；

图4图示了PRACH符号序列的背靠背快速傅里叶变换（FFT）；

图5是根据本公开一些实施例的基站的更详细图示；

图6和7更详细地图示了根据一个示例实施例图5的基站；

图8是图示根据本公开的一些实施例在基站中的方法的流程图；

图9是根据本公开的一些实施例的无线电接入节点的示意性框图；

图10是图示根据本公开的一些实施例图9的无线电接入节点的虚拟化实施例的示意性框图；以及

图11是根据本公开的一些其他实施例图9的无线电接入节点的示意性框图。

具体实施方式

下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的信息，并且图示了实践实施例的最佳模式。在根据所附的附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文未特别解决的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用落入本公开的范围内。

无线电节点：如本文所使用的“无线电节点”是无线电接入节点或者无线装置。

无线电接入节点：如本文所使用的“无线电接入节点”或“无线电网络节点”是蜂窝通信网络的无线电接入网络中操作以无线传送和/或接收信号的任何节点。无线电接入节点的一些示例包括但不限于基站（例如，第三代合作伙伴项目（3GPP）第五代（5G）NR网络中的新空口（NR）基站（gNB）或3GPP长期演进（LTE）网络中的增强或演进的节点B（eNB））、高功率或宏基站、低功率基站（例如，微基站、微微基站、家庭（home）eNB等）以及中继节点。

核心网络节点：如本文所使用的“核心网络节点”是核心网络中的任何类型的节点。核心网络节点的一些示例包括例如移动性管理实体（MME）、分组数据网络网关（P-GW）、服务能力开放功能（SCEF）等。

无线装置：如本文所使用的“无线装置”是通过向（一个或多个）无线电接入节点无线传送和/或接收信号来接入蜂窝通信网络（即由其服务）的任何类型的装置。无线装置的一些示例包括但不限于3GPP网络中的用户设备装置（UE）和机器类型通信（MTC）装置。

网络节点：如本文所使用的，“网络节点”是作为蜂窝通信网络/系统的核心网络或无线电接入网的任一部分的任何节点。

注意，本文给出的描述集中在3GPP蜂窝通信系统，并且因此，经常使用3GPP术语或类似于3GPP术语的术语。然而，本文所公开的概念不限于3GPP系统。

注意，在本文的描述中，可能提到了术语“小区”；然而，特别是关于5G NR概念，可以使用波束来代替小区，并且因此，重要的是注意，本文描述的概念同样适用于小区和波束两者。

通常，基站包括无线电单元和数字单元。关于物理随机接入信道（PRACH）检测，PRACH检测器是常规上作为数字单元的一部分的功能性。无线电单元将接收信号转发给PRACH检测器。无线电单元中不执行预处理。

当在以诸如例如28千兆赫（GHz）的高载波频率操作的诸如3GPP NR的系统中使用常规的PRACH检测器时，出现了问题。在这些频率处，基站需要使用由大量天线组成的天线阵列，并且需要使用波束成形以在足够大的地理覆盖区域中实现具有高质量的通信。

由于在高载波频率处的不良链路预算，来自所有天线元件的接收信息必须在基站处组合。当基站接收器知道指向UE的接收信息的空间方向和到UE的无线电路径时，这可以完成。当此知识被建立时，基站接收器能组合来自所有天线的信号，以建立来自所有接收路径的信号的良好相干组合。过于简单的观点是声称窄天线波束聚焦在从UE到达基站天线阵列的信号能量的方向上。

为了获得最佳接收器性能，基站的无线电单元会将所有无线电接收路径单独传递到数字域，并且然后将每个路径变换到频域，以实现频域中的信号组合。这使得能够对接收信号进行频率相关组合。通常，这要求来自每个接收路径的信息至少在无线电单元与数字或基带单元之间传递，无线电单元通常被实现为专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA），数字或基带单元通常被实现为一个或多个附加的ASIC或FPGA，执行时域到频域变换以及天线组合。

天线元件的数量以及因此基站处的接收路径的数量可是庞大的（例如，大于100）；因此，通过无线电单元和数字单元之间的通信接口传递的信息量是庞大的。后果可能是在ASIC实现方面以及在功耗方面两者的高成本。为了缓解这个问题，许多解决方案在时域中执行全部或部分信号组合，从而降低接口负荷。

与正常的上行链路传输相比，对于PRACH接收，从UE接收的功率到达基站的天线阵列的空间方向的知识不存在或者至少不充分。换句话说，没有关于在哪里侦听潜在的PRACH前导码传输的信息。因此，所有接收信号路径都需要被变换成波束域信息，其中每个波束表示来自一个方向的接收信号能量（信息）。因此，当搜索PRACH前导码传输时，PRACH检测器必须在所有波束方向上搜索信号。当检测到PRACH前导码时，从PRACH序列、定时偏移和波束方向中知道UE身份。

通过控制无线电单元侦听不同的波束方向，能有序地执行对不同波束方向上的PRACH前导码传输的搜索。然而，这种解决方案是不可取的，因为它非常耗时，并且需要UE多次重复它的PRACH前导码。更好的解决方案是使用最佳接收器架构进行PRACH前导码检测。这要求从每个天线元件接收的PRACH信号通过通信接口从（一个或多个）无线电ASIC或（一个或多个）FPGA发送到（一个或多个）基带ASIC或（一个或多个）FPGA。然而，PRACH信号的信号带宽比NR空中接口的全带宽小得多；因此，实现专用于PRACH信号的具有最佳接收器性能的特殊窄带接收器可能是现实的。然而，接口成本可能仍然太高。

本公开描述了用于例如在3GPP NR系统中成本有效的PRACH检测的系统和方法。特别地，公开了系统和方法以用于在基站处提供PRACH检测，同时减少需要通过基站的无线电装置（例如，（一个或多个）无线电ASIC或（一个或多个）无线电FPGA）和基站的一个或多个附加装置（例如，一个或多个附加的ASIC或FPGA）之间的通信接口来传递的信息量，所述附加装置处理接收信号以执行PRACH检测。注意，虽然本文公开的系统和方法涉及PRACH检测，但是用于组合无线电装置中（例如，无线电ASIC或无线电FPGA中）符号信息的累加原理能被用于接收上行链路探测信息。

更具体地，本公开提供了基站及其操作方法的实施例，其中在基站的无线电装置中执行PRACH正交频分复用（OFDM）符号的相干累加。如上面关于图2所讨论的，当使用常规PRACH检测器时，在每符号的匹配滤波之后，在基站的数字单元中执行相干累加。进一步，由于需要将来自所有天线元件的PRACH信号从无线电单元传递到数字单元，以使得能够在波束域中搜索PRACH前导码传输，所以必须将非常大量的信息从无线电单元传递到数字单元。

本公开的实施例通过在无线电单元处（例如，在基站的无线电装置，诸如例如无线电ASIC或FPGA内）在时域中执行PRACH OFDM符号的相干累加来解决前述问题。在不损失性能的情况下，在通过通信接口向数字单元（例如，基站的一个或多个附加装置，诸如例如一个或多个附加ASIC或FPGA）发送结果之前，在无线电单元处在时域中聚合相关数量的PRACHOFDM符号。这极大地降低了PRACH信息传递所需的通信接口的容量要求，以及降低了后续PRACH检测器阶段中的处理负荷。例如，如果PRACH前导码包括十次重复，则在无线电单元处在时域中PRACH符号的累加能将从无线电单元传递到数字单元的信息量降低为原来的10分之一。此外，在剩余的PRACH检测阶段中实现PRACH前导码检测所需的计算量减少为原来的10分之一。

此外，所提出的解决方案使得能够将无线电ASIC或FPGA附近的天线功能性与在基带ASIC或FPGA和软件中执行的基带处理分离。在一些情形中，接口容量减少可以使得能够将基站进一步拆分成正在其他硬件（例如在基于i86的云服务器）上执行的一个基带部分和无线电头端附近的天线。在这种情形下，在接口上携带的信息变成相干平均的PRACH符号相关信息，相比不利用本公开的情况需要的带宽更少。因此，本公开的实施例通过将接口容量要求降低到足够小以允许这种拆分的程度，实现了无线电ASIC或FPGA附近的天线功能性与在基带ASIC或FPGA和软件中执行的基带处理的分离。

图3图示了可以实现本公开的实施例的蜂窝通信网络300的一个示例。在本文描述的实施例中，蜂窝通信网络300是5G NR网络。在此示例中，蜂窝通信网络300包括基站302-1和302-2，它们在5G NR中被称为gNB，其控制对应的宏小区304-1和304-2。基站302-1和302-2一般在本文被统称为基站302，以及被单独称为基站302。同样，宏小区304-1和304-2在本文通常被统称为宏小区304，以及被单独称为宏小区304。蜂窝通信网络300还可以包括控制对应的小小区308-1至308-4的若干低功率节点306-1至306-4。低功率节点306-1至306-4可以是小基站（诸如微微或毫微微基站）或者远程无线电头端（RRH）等。值得注意的是，虽然未示出，但是小小区308-1至308-4中的一个或多个备选地可以由基站302提供。低功率节点306-1至306-4在本文通常被统称为低功率节点306，以及被单独称为低功率节点306。同样，小小区308-1和308-4在本文通常被统称为小小区308，以及被单独称为小小区308。基站302（以及可选的低功率节点306）连接到核心网络310。

基站302和低功率节点306向对应的小区304和308中的无线装置312-1至312-5提供服务。无线装置312-1至312-5在本文通常被统称为无线装置312，并且被单独称为无线装置312。无线装置312在本文有时也被称为UE。

注意，PRACH OFDM符号由无线装置（例如，UE）通过共享信道（即PRACH）传送。为了降低错误的概率，PRACH OFDM符号与正交码一起发送，以将无线装置彼此分离。对于每个PRACH OFDM符号时间，使用多个子载波携带PRACH序列。对于NR，PRACH序列（其也被称为PRACH码）比第四代（4G）LTE系统中更短。因此，在NR中由PRACH OFDM符号使用的子载波的数量是低的，并且因此，对于单独传送PRACH前导码来说，占用的带宽是低的。这样，能使用窄带接收器来接收PRACH OFDM符号。此外，通过使用窄带接收器，从基站（例如，基站302）的无线电单元向基站的数字单元发送从所有接收器天线元件的接收的所有信息以进行PRACH检测所需的信息量显著地减少。然而，虽然存在这种减少，但信息量仍然存在问题。

值得注意的是，图2所示的快速傅里叶变换（FFT）操作，示出了现有的PRACH接收器，是用于变换覆盖全信息带宽的所有信息的相同FFT操作。将窄带接收器用于PRACH时，情况并非如此，因为FFT输入信息仅覆盖PRACH带宽。其他信息已经被窄带接收器滤波掉。结果，采样率能相应地降低。因此，在每个FFT窗口之间没有正常循环前缀（CP）间隙的背靠背FFT能被用于PRACH处理。图4图示了这样的背靠背FFT。

可以看出，这实现了一种解决方案，其中得到了具有重新划分功能性的不同PRACH检测器。新组件被添加到无线电单元（例如，新组件被添加到无线电ASIC或FPGA），使得所有相干累加能够在无线电单元内（例如，在无线电ASIC或FPGA内）在非常早期阶段完成。这种累加在FFT之前完成。这种累加是可能的，因为要累加的时域间隔是背靠背放置的，如图4所示。

在这方面，图5是根据本公开的一些实施例的基站500（诸如例如图3的基站302）的更详细图示。如图所示，基站包括天线阵列502、无线电单元504和数字单元506。天线阵列502包括多个（N

注意，多次累加（例如，对前N个PRACH OFDM符号累加第一次和针对随后的N个PRACH OFDM符号累加第二次）增加了频率误差、相位噪声和时变信道的鲁棒性。

此外，在一些实施例中，根据一个或多个系统参数，诸如例如，接口的负荷（即，干扰量）或根据一个或多个已知信道特性，诸如例如频率误差、相位噪声和时变信道状况，对被累加的PRACH OFDM符号的数量（N）进行调节。

无线电ASIC 508经由通信接口将每个天线分支的平均PRACH符号发送到数字单元506，并且特别是数字单元506的波束成形ASIC 514。作为示例，通信接口可以是通用公共无线电接口（CPRI）接口。通过在无线电ASIC 508处在时域中累加PRACH OFDM符号，与累加发生在数字单元506中的基站的实现（这将是使用常规PRACH检测架构时的情况）相比，需要通过通信接口从无线电ASIC 508向数字单元506传递的信息量显著减少。

注意，虽然未示出，但是无线电ASIC 508可以包括附加组件，如本领域普通技术人员将会理解的那样。例如，无线电ASIC 508可以包括用于接收除PRACH信号之外的信号的宽带接收器。

数字单元506包括多个附加装置，它们在这个示例中是波束成形ASIC 514和基带ASIC 516。波束成形ASIC 514从无线电ASIC 508接收每个天线分支的平均PRACH符号。在波束成形ASIC 514内，变换电路518首先将平均PRACH符号从时域变换到频域，从而得到平均PRACH符号的频域表示。变换电路518然后将平均PRACH符号的这些频域表示（从天线域）变换到波束域，从而针对两个或更多接收波束中的每个接收波束（即，针对两个或更多接收波束方向中的每个）提供频域中的PRACH的每个子载波的波束域输出。以这种方式，为每个接收波束提供平均PRACH符号的频域表示。

基带ASIC 516接收每个接收波束的波束成形ASIC 514的输出。在基带ASIC 516处，PRACH检测器520处理波束成形ASIC 514的输出，以针对接收波束中的每个执行PRACH检测。虽然未示出，但是如果检测到来自特定UE的PRACH前导码，则相应的波束方向和时间偏移从而是已知的，并且基站（例如，使用检测到的波束方向）向该UE传送随机接入响应（RAR），并且随机接入过程继续，从而在基站和UE之间建立无线电链路，如本领域技术人员将理解的那样。

图6和7更详细地图示了根据一个示例实施例图5的基站。如图所示，天线阵列502包括多个（N

在一些实施例中，由累加电路604-1至604- N

在波束成形ASIC 514处，变换电路518包括 FFT 606-1至606-N

频域到波束域变换电路608将所有FFT 606-1至606-N

对于由波束成形ASIC 514接收的每个平均PRACH符号组，由波束成形ASIC 514生成的相应波束域输出被传递到基带ASIC 516。基带ASIC 516的一个示例实施例的细节在图7中示出。如图7所示，基带ASIC 516针对每个第i接收波束（对于i=1, …, N

对于每个第i接收波束（对于i=1, …, N

非相干组合电路708-1至708-N

图8是图示根据本公开的一些实施例在基站中的方法的流程图。如图所示，该方法包括在无线电装置（例如，无线电ASIC 508）处执行的多个步骤和在一个或多个附加装置（例如，波束成形ASIC 514和基带ASIC 516）处执行的多个步骤。该方法包括：对于基站500的天线阵列502的每个天线元件600：

·在窄带接收器处从天线元件中的相应天线元件接收接收信号（步骤800）；

·在窄带接收器处处理接收信号以提供经由相应天线元件接收的物理随机接入信道（即PRACH）的多个接收符号（即PRACH OFDM符号）（步骤802），其中窄带接收器的带宽对应于物理随机接入信道的带宽；以及

·累加经由天线元件接收的物理随机接入信道的接收符号的子集，以输出经由天线元件接收的物理随机接入信道的第一累加输出（即，第一平均PRACH符号）（步骤804）。

该方法进一步包括：在基站500的至少一个附加装置处：

从无线电装置接收经由多个天线元件接收的物理随机接入信道的第一累加输出（步骤806）；以及

处理物理随机接入信道的第一累加输出，以针对多个接收波束执行物理随机接入信道检测（步骤808）。

有关基站500的操作方法的附加细节在上面参照图5至7进行了描述。因此，这里不再重复那些细节。

注意，在一些实施例中，无线电ASIC 508被配置有控制信息和/或将控制信息发信号通知给无线电ASIC 508。例如，在一些实施例中，该控制信息可以包括要聚合的PRACHOFDM符号的数量（N）、每PRACH前导码的聚合的PRACH符号的数量、PRACH OFDM符号的长度和/或PRACH检测的开始。在一些实施例中，无线电ASIC 508将聚合报告发送到基带ASIC516或控制单元以进行基带处理。该聚合报告可以包括有关聚合的PRACH符号如何与波束成形ASIC 514对接的信息（例如，延迟、格式等）。

最后，还应当注意，本文公开的系统和方法实现了拆分基站架构（例如，拆分毫米波（mmW）基站架构），其中接口、所需的控制信息和聚合的PRACH信号信息全部发生在靠近天线的无线电头端和不与所述无线电头端共置的服务器（例如，通常在云中的服务器）中的基带处理单元之间。

图9是根据本公开一些实施例的无线电接入节点900的示意性框图。无线电接入节点900例如可以是基站302或306。如图所示，无线电接入节点900包括控制系统902，该控制系统包括一个或多个处理器904（例如中央处理单元（CPU）、ASIC、现场可编程门阵列（FPGA）等）、存储器906和网络接口908。此外，无线电接入节点900包括一个或多个无线电单元910，这些无线电单元各自包括耦合到一个或多个天线916的一个或多个接收器914和一个或多个传送器912。在一些实施例中，（一个或多个）无线电单元910在控制系统902的外部，并且例如经由有线连接（例如，光缆）连接到控制系统902。然而，在一些其他实施例中，（一个或多个）无线电单元910以及潜在地（一个或多个）天线916与控制系统902集成在一起。（一个或多个）无线电单元910和一个或多个处理器904一起操作以执行如本文所述的PRACH检测。例如，在一些实施例中，无线电ASIC 508被实现在（一个或多个）无线电单元910中，而波束成形ASIC 514和基带ASIC 516被实现为控制系统902的一部分（例如，处理器904的一部分）。在一些实施例中，本文描述的基站的（一个或多个）功能中的至少一些采用软件实现，该软件例如被存储在存储器906中，并由一个或多个处理器904执行。

图10是示出根据本公开的一些实施例的无线电接入节点900的虚拟化实施例的示意框图。该讨论同样适用于其他类型的网络节点。另外，其他类型的网络节点可以具有类似的虚拟化架构。

如本文所使用的“虚拟化”无线电接入节点是无线电接入节点900的实现，其中无线电接入节点900的至少一部分功能性（例如，经由在（一个或多个）网络中的（一个或多个）物理处理节点上执行的（一个或多个）虚拟机）被实现为（一个或多个）虚拟组件。如图所示，在该示例中，无线电接入节点900包括控制系统902，该控制系统包括一个或多个处理器904（例如，CPU、ASIC、FPGA等）、存储器906和网络接口908以及一个或多个无线电单元910，这些无线电单元各自包括耦合到一个或多个天线916的一个或多个接收器914和一个或多个传送器912，如上所述。控制系统902例如经由光缆等连接到（一个或多个）无线电单元910。控制系统902经由网络接口908连接到一个或多个处理节点1000，这些处理节点耦合到（一个或多个）网络1002或者被包括作为（一个或多个）网络1002的一部分。每个处理节点1000包括一个或多个处理器1004（例如CPU、ASIC、FPGA等）、存储器1006和网络接口1008。

在此示例中，本文关于PRACH检测描述的无线电接入节点900的至少一些功能1010在一个或多个处理节点1000实现，或者以任何期望的方式分布在控制系统902和一个或多个处理节点1000上。在一些特定实施例中，本文描述的无线电接入节点900的一些或所有功能性1010被实现为虚拟组件，所述虚拟组件由在（一个或多个）处理节点1000托管的（一个或多个）虚拟环境中实现的一个或多个虚拟机执行。如本领域普通技术人员将理解的，使用（一个或多个）处理节点1000和控制系统902和/或（一个或多个）无线电单元910之间的附加信令或通信以便执行至少一些期望的功能1010。值得注意的是，在一些实施例中，可以不包括控制系统902，在此情况下（一个或多个）无线电单元910经由（一个或多个）适当网络接口直接与（一个或多个）处理节点1000通信。

作为示例，在一些实施例中，无线电ASIC 508在（一个或多个）无线电单元910中实现，而波束成形ASIC 514和/或基带ASIC 516的功能性在一个或多个处理节点1000实现，或者分布在控制系统902和一个或多个处理节点1000上。

在一些实施例中，提供了计算机程序，其包括指令，所述指令当由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行无线电接入节点900或实现根据本文描述的任一实施例在虚拟环境中的无线电接入节点900的一个或多个功能1010的节点（例如处理节点1000）的功能性。在一些实施例中，提供了包括前面提到的计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质（例如，非暂时性计算机可读介质，诸如存储器）之一。

图11是根据本公开的一些其他实施例的无线电接入节点900的示意性框图。无线电接入节点900包括一个或多个模块1100，每个模块采用软件实现。（一个或多个）模块1100提供了本文描述的无线电接入节点900的功能性。该讨论同样适用于图10的处理节点1000，其中模块1100可以在处理节点1000之一处实现，或者分布在多个处理节点1000上，和/或分布在（一个或多个）处理节点1000和控制系统902上。

虽然附图中的过程可以示出由本公开的某些实施例执行的特定操作顺序，但是应该理解，这种顺序是示例性的（例如，备选实施例可以按不同的顺序执行操作，组合某些操作，重叠某些操作等）。

在本公开中可以使用以下缩写中的至少一些。如果缩写之间存在不一致性，应优先考虑上面是如何使用的。如果在下面列出多次，则第一次列出应该优先于（一个或多个）任何后续列出。

3GPP第三代合作伙伴计划

4G第四代

5G第五代

AP接入点

ASIC专用集成电路

CP循环前缀

CPRI通用公共无线电接口

CPU中央处理单元

eNB增强的或演进的节点B

FFT快速傅里叶变换

FPGA现场可编程门阵列

GHz千兆赫

gNB新空口基站

IFFT快速傅里叶逆变换

LTE长期演进

MME移动性管理实体

mmW毫米波

MTC机器型通信

NR新空口

OFDM正交频分复用

OTT过顶

P-GW分组数据网络网关

PRACH物理随机接入信道

RAN无线电接入网

RAR随机接入响应

RRH远程无线电头端

SCEF服务能力开放功能

SNR信噪比

UE用户设备

本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有此类改进和修改被认为在本文公开的概念的范围内。