NR 2步RACH流程细节

关于5G的RACH流程，应该以及很熟悉了，与LTE中类似的4步RACH过程，如下图1所示。在步骤1中，UE在UL中发送RA前导码；在步骤2.gNB以随机接入响应进行响应，向UE提供定时对准信息、初始UL授权和临时C-RNTI；在步骤3中，UE发送第一次调度UL传输，其可以根据触发RACH过程的场景来传送不同的信息；最后在步骤4中，发送竞争解决消息，该消息标识检测到Msg3传输的UE ID。

应当注意，上述两步方法不是指LTE中基于非竞争的RACH过程。实际上，基于非竞争的RACH过程也是“两步”方法，其中网络可以通过发送的前导码来识别UE（步骤1）。该方法使用与上述4步方法相同的PRACH。通常，对于特定场景，如切换、下行数据到达等，NR中也需要支持基于非竞争的RACH过程。如下图2所示。

新的两步方法如下图3所示。

在2步方法中，网络可以配置（例如，经由系统信息信令）PRACH前导码资源和可以与一个或多个PRACH前同步码相关联的基于竞争的数据资源。在步骤1中，UE应当在相关联的数据资源中发送PRACH前导码和数据传输，该数据传输应当至少通过UE ID来标识UE（作为4步方法中的Msg3）。在步骤2中，如果包含UE ID的Msg1的数据部分被gNB正确解码，则与Msg4类似地由gNB以识别特定UE的4步方法发送竞争解决消息。因此，原则上，两步方法可以减少gNB响应于检测到的PRACH前导码发送RAR和UE在RAR调度的UL grant中发送Msg3所需的往返行程，并因此减少过程的等待时间。然而，这种方案的缺点是，当没有UE使用这些资源执行RACH时，任何UE都可能不使用相关联的数据资源。

应当注意，也可以利用相同的前导码资源在网络中并行支持2步和4步方法。如上所述，两步方法中的UL数据资源可能与一个或多个PRACH前导码相关联——例如，网络可能无法保留与可用的PRACH前置码一样多的专用UL数据资源。事实上，对于后一种方法，如果gNB能够确定映射到相同数据资源的多个单独的前导码传输，并且因此数据不能被解码，则可以用4步过程来备份2步过程。原则上，这也可以应用于单个前导码映射到特定UL数据资源的情况（如果在gNB处数据解码失败），然而，如果多个UE选择了相同的前导码/数据资源，则Msg3也将发生冲突。

在这种情况下，除了竞争解决消息之外，UE还可以监听所发送的PRACH前导码索引的可能RAR。备选地，UE总是监听RAR消息（使用2步和4步方法），在2步方法的情况下，RAR消息可以包括竞争解决消息或Msg3 UL grant分配。

两步RACH程序的细节

通常，2步方法可用于适用于4步RACH过程的所有场景，因为原则上该方法是一种纯时延减少技术。然而，由于网络可能不总是有可能（例如，由于小区中的负载条件）分配与所有PRACH前导码资源相对应的机会数据资源，因此考虑可以从两步方法中获益最多的特定用例是有意义的。因此，网络应具有限制使用2步RACH方法进行的尝试的手段。

以下将考虑可以从RACH过程中的较低时延中具体受益的一些特定用例和场景：

• 处于RRC_CONNECTED状态的UE：

1. 当TAT已过期或未为UE配置专用SR资源时，通过RACH过程调度请求：Msg1将至少包括UE的C-RNTI和潜在的BSR。

2. 机会性的小数据传输：基本上与上一次相同，但需要足够大的UL数据资源来传输更高层次的数据，扩展到几十到几百字节。

• 处于新RRC_INACTIVE状态的UE：

1. 从RRC_INACTIVE到RRC_CONNECTED状态的状态转换，以实现最小的状态转换时延。

2. 处于RRC_INACTIVE状态的小数据传输。

• 处于RRC_IDLE状态的UE：

1. 无连接数据传输用例。

还认识到，初始RRC连接建立、重新建立、恢复或任何其他需要RACH的过程基本上可以从RACH过程中的较低时延中受益。因此，可以由网络决定配置过程/服务/UE类型等，其可以在任何给定时间使用2步方法并通过4步方法限制其他接入。还应该由网络决定是否在小区中配置两步资源。

 UE身份

如上所述，主要地，两步RACH过程可以应用于需要RACH接入的任何用例/场景。因此，通常应当支持指示不同大小的UE ID的可能性，例如，通过当前LTE RACH过程中的MAC信令可以实现这种分离（CCCH消息和C-RNTI由单独的LCID值指示）。特定需要不同的ID来寻址处于不同状态的UE，如RRC_CONNECTED中的C-RNTI或RRC_IDLE中的S-TMSI等。

Msg1 UL数据资源的最小分配的一个好的起点是LTE的Msg3最小分配大小为56字节（至少能够传送UE ID），然后该最小分配大小应可扩展到支持完整IP分组的传输（几百到几千字节）。