单/多波束部署下NR PRACH 前导码
NR RACH资源有用于发送RACH前导码的时频资源,可以通过系统广播信息通知UE是否需要在RACH资源的子集内发送一个或多个重复的前导码,例如,在gNB没有Tx/RX互易性的情况下,覆盖gNB RX波束进行扫描。
无论是否在多波束运行,gNB上的Tx/Rx互易性是否可用,至少在空闲模式下的UE上考虑以下RACH流程:
1. 下行广播信道/信号的一个或多个场合与RACH资源子集之间的关联通过系统广播信息通知给UE,或者UE已知;
2. 基于下行测量和相应的关联,UE选择RACH资源的子集
NR支持多种RACH前导码格式,至少包括:
具有更长前导码长度的RACH前导码格式
前导码长度较短的RACH前导码格式
支持RACH资源中的多个重复RACH前导码,根据频率范围,RACH前导码的Numerology 可能有所不同。RACH前导码的Numerology 可以与其他上行数据/控制信道的Numerology 不同或相同。
在NR中,初始接入流程同时考虑单波束操作和多波束操作。对于PRACH 前导码设计,还需要考虑单波束和多波束操作的通用框架。
在LTE中,定义了四种类型的PRACH前导码(即格式0到3),以支持大范围的覆盖(高达100km)。每种格式由两种类型的OFDM符号组成,如下所示:
Format 0,1:循环前缀+序列+保护期
Format 2,3:循环前缀+序列重复+保护期
对于Format 0和1,使用由循环前缀、序列和保护周期组成的OFDM符号。Format 2和格式3的OFDM符号的一个不同点是序列在OFDM符号内重复。所有格式具有相同的序列长度(即24576 Ts),但CP和GP的长度根据PRACH前导码格式确定。与LTE PRACH前导码类似,可以引入上述两种OFDM符号来设计NR RACH前导码。下图描述了NR的RACH前导码类型的示例。

前导码Type 1由单个或多个OFDM符号组成。另一方面,前导Type 2由单个OFDM符号和OFDM符号内的多个重复序列组成。这两种类型的RACH前导码可根据用途和环境(例如覆盖范围扩展、波束扫描、部署场景等)有选择地使用。
接下来,将讨论如何根据单波束和多波束操作使用RACH前导码。表1总结了RACH前导码使用情况的示例。

对于单波束操作,两种类型的RACH前导码可用于覆盖增强和短/长覆盖,类似于LTE PRACH前导。此外,对于多波束操作,根据波束互易条件,可以使用两种类型的RACH前导。
在gNB和UE完全互易的情况下,可以假设发射波束和接收波束的波束对准。对于这种情况,UE可以在多波束操作中发送与下行发送波束方向相关联的单个RACH前导码。
在gNB处而不是UE处的互易情况下,UE需要波束扫描其上行传输,以便TRP接收机确定来自UE的最佳接收方向,并向UE的最佳上行传输波束发送信号。对于上行波束扫描,需要多个OFDM符号,因为信道特性将根据波束变化而改变。因此,具有多个OFDM符号的Type 1 RACH前导对于上行波束扫描支持是优选的。
在UE处而非gNB处的互易情况下,虽然UE能够基于下行信号测量确定其上行链路发射波束方向,但TRP不能基于UE的下行信号测量确定其上行接收波束。为了TRP通过波束扫描确定接收波束方向,Type 2 RACH前导码(即OFDM符号内的重复序列)优选用于TRP Rx波束扫描。所以:
前导码类型1:由单个或多个OFDM符号组成。
前导码类型2:由一个OFDM符号和一个OFDM符号内的多个重复序列组成。