5G NR RACH Preamble 和信道设计

NR在发起随机接入的时候，网络需要提供RACH资源，这里RACH前导码、RACH资源和信道设计就显得很重要。

每个LTE小区发送SIB2中的RACH配置索引。RACH配置包括确定可用RACH时频资源和格式（循环前缀和序列持续时间）的信息。每个小区也有多达64个RACH前导码可供UE使用。RACH前导码是ZC序列，并且彼此正交或具有低互相关。64个可用的RACH前导码可以从一组允许的ZC根和循环移位中导出，这也可以从SIB2中确定。因此，可用的LTE RACH配置和序列完全是LTE小区特有的。

在NR中，每个NR小区包括许多共享相同NR小区ID的TRP。NR小区内的TRP对UE是透明的，即UE不知道其服务TRP的身份。因此，与LTE不同，RACH配置和序列生成不能在每个单独的TRP上完成。

在NR中，UE连接到NR小区，而不是连接到属于NR小区的每个单独TRP。因此，需要确定NR RACH配置和序列，并从NR小区向其覆盖区域内的所有UE广播。

由于NR小区可包括许多TRP，其覆盖区域中的UE数量可远大于典型LTE小区将服务的UE的数量。这意味着应存在更大的可用RACH序列和时频传输资源池，以避免或至少最小化NR小区中两个UE之间的RACH传输冲突的可能性。

注意，所发送的NR RACH前导可由NR小区中的多个TRP接收。如果联合接收是可能的，则前导码检测性能可以显著地改进。此外，由于NR小区可以覆盖更大区域，因此NR小区的两个不同部分中的两个UE可以在相同的时频资源中使用相同的NR RACH序列，而不会导致冲突。当这两个NR RACH的接收TRP集不相交时，这是可能的。

在LTE中，通过使用不相交的序列根集来区分相邻小区中的前导序列。还可以配置相邻小区的RACH资源配置，使得相邻小区之间的PRACH时频资源的冲突最小化。在NR中，应支持类似的功能，以避免相邻NR小区之间的RACH冲突。

在多波束网络（例如高频）中，RACH可利用多波束前置码来提高检测性能。多波束扫描可发生在TRP侧或UE侧。图1中显示了两个示例（其中多波束RACH称为 format II）：

• 图1左侧（上行Tx扫描）：UE识别最佳TRP Rx波束（例如，图1中的B3对应于UE Rx宽波束），并在B3 RACH接收间隔（显示为蓝色）期间在多个上行Tx波束上扫描RACH，这也有助于细化UE上行波束。

• 图1右侧（上行Rx扫描）：用于高速UE的多波束RACH，其中识别的下行Tx波束方向不可靠，并且UE在宽波束上发送多个RACH，而TRP在不同的上行Rx波束上扫描。

注意，并非所有用户都需要使用多波束RACH，并且一些用户可能以更短的子载波间隔（与多波束前导码相比）发送一个宽波束RACH前导码（在图1中称为format I）。LTE RACH前导码可被复用以满足NR中的类似要求。利用宽波束RACH的UE可与扫描上行Tx波束的UE进行频率复用，并与扫描上行Rx波束的UE进行时间复用。