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高投入、高能耗、低利用率的无线接入网已经受到了巨大的挑战,移动运营商必须找到低成本的方法为用户提供无线业务。集中式,协作式,实时云式的绿色无线接入网(C-RAN)能有效减少开支,提高用户的容量,满足未来无线接入网的需求,是未来无线接入网发展的方向。随机接入作为用户网络接入的首要步骤,对C-RAN架构的有效实施起着关键的作用。本论文首先研究了C-RAN的总体架构,包括C-RAN架构下的数字前端的总体方案。数字前端系统包含了PRACH信道接收端的处理,并且要求链路的时钟频率为250MHz,单天线的吞吐率为8Gbps,延时小于1ms,支持5MHz、10MHz、20MHz带宽。分析了LTE中PRACH信道的作用与物理层信道结构,包括前导序列的格式、时频域结构、资源配置方式。其次对PRACH接收端的关键算法进行了分析,包括前导接收方案和检测方案,并且比较了前导接收方案中的直接FFT算法和时域降采样滤波算法的复杂度。在Matlab平台上搭建了PRACH信道发送端和接收端的浮点仿真模型,对直接FFT算法和时域滤波降采样算法进行浮点仿真,比较检测概率是否满足协议的要求。在Matlab平台上对时域滤波和降采样算法的两种实现结构进行了定点仿真,评估了这两种结构在FPGA上实现后的定点误差,定点误差在410?左右。最后基于C-RAN数字前端PRACH接收端的处理过程,设计了PRACH接收端的整体框架,并对各个子模块的电路进行了详细设计,特别是对滤波模块的两种结构进行设计,分析了两种结构的优缺点。验证每个子模块的逻辑功能的正确性,并且分析了PRACH接收端的资源消耗和性能指标,最后在FPGA板卡上进行了板级测试。PRACH接收端静态时序分析后的最大的时钟频率为298.15MHz,单天线的吞吐率为9.54Gbps,处理延时为0.527ms,远远小于1ms,支持5MHz、10MHz、20MHz带宽,满足了C-RAN数字前端实时性的要求。