5G增强型随机接入

普通的四步随机接入（RA：Random Access）过程已经是诸如LTE的传统系统的当前标准。前两个消息的主要用途之一是获得UE的UL时间对准（TA：time alignment），并向UE提供Msg3的许可。

在多种情况下，支持RA过程中灵活的Msg3大小是有利的。Msg3的大小可以因不同的原因而变化，例如使用哪个UE标识符。在RRC连接中使用C-RNTI，而在RRC不活动中使用RRC上下文标识符。此外，当UE处于RRC非活动状态时，正在进行允许UE与Msg3复用数据的工作。这意味着Msg3和数据的授权的大小可能需要非常大。出于效率原因，这要求UE具有某种方式来通知或向gNB指示可用于传输的数据量。没有该指示，gNB不能给出合适的授权，这意味着UE不能用其Msg3复用数据，或者该授权太大以至于它将浪费资源。如果没有可以从前导码传输导出的指示，则gNB将不能在所有情况下给出正确的授权大小。

有不同的潜在方法来指示前导码中的更多信息。

在当前LTE中，定义了64个不同的前导码签名。如果这将在NR中重复使用，则某些（组）前导码可能意味着一定数量的数据可用于传输，即前导码被划分，其中每个分区指示特定数量的数据。具有大量可用数据的UE将通过从指定组中选择前导码来指示这一点。gNB然后将在接收到前导码时使用该信息来设置授权大小。如果资源可用，则gNB可以将RAR（Msg2）中的授权设置得足够大以适合所有可用数据。将当前的64个前导码签名划分为组不允许非常细粒度的划分。一个明显的改进是增加可能的前导码签名的数量。这样做的一个可能的缺点是，gNB可能难以处理大量可能的前导码签名。

用前导码提供信息的第二种方法将是指定用于前导码的传输的某些资源（时间/频率）意味着特定量的数据可用于传输，即对无线资源进行分区，其中每个分区指示特定的数据量。如果需要高粒度，则必须使用大量无线资源。另一方面，如果为前导码传输留出大量无线资源，则将存在过度供应，从而浪费资源。该方法的优点在于，网络可以以能够平衡提供用于指示可用数据量的高粒度和预留用于前导码传输的资源的需求的方式来配置资源量和分割。

作为第三种方法，可用于传输的数据量可以在PRACH上的前导码之后进行编码，即UE发送前导码和数据量的指示。同样在这里，可以定义一组特定的值，以使gNB能够解码数据量。

总之，如何用前导码指示更多信息的选择是gNB可以处理的可能前导码签名的数量与必须为前导码传输预留的资源量之间的平衡。由于增加前导码签名的数量和增加资源的数量都会导致缺点，因此应该研究如何将这些结合起来以提高粒度，同时对性能的影响最小。

与LTE相比，还可以增强随机接入的其他方面。一种情况是UE在前同步码传输之后没有接收到RAR（Msg2）。在传统LTE中，UE将进行功率提升并重传前导码。这可能导致所谓的RACH风暴，其中UE发送大量前导码，导致干扰和RACH冲突。UE不接收RAR的原因可能不同，并且需要不同的解决方案。下面列出了当UE中未检测到RAR时的一些示例和可能的解决方案。

• 由于UE中的下行同步不良，可能无法检测到RAR。在这种情况下，发送RAR的gNB检测到前导码，但UE未检测到RAR。在这种情况下，UE应该获得下行同步。由于UE不知道下行同步的缺乏，所以当UE没有接收到RAR时，应将下行同步过程的使用添加到RA过程中。例如，在没有接收到RAR的n个前导码重传之后，UE在开始进一步的前导码传输之前获得新的下行同步。

• 如果gNB未检测到前导码，则可能未发送RAR。检测前导码失败可能由于各种原因而发生，例如

1. 不同前导码之间的冲突

2. 高干扰

3. 上行已阻止

这两种情况都将导致UE重新发送前导码，并可能导致RACH风暴。如果可以以更详细的方式配置UE的重传，则可以缓解该问题。例如，可以根据UE类型或数据优先级（即RA的原因）以变化的频率来进行重传。考虑到退避周期，也可以进行重传。在某些情况下，使UE重新获得下行同步也很重要。

另一方面是当UE检测到具有退避的RAR时。也就是说，在两个或多个UE之间存在前导冲突。这通常发生在高负载的情况下，此时gNB需要减少RA的负载。在LTE中，回退命令所有UE（除了在RAR中也接收其前导码的UE）在重传前导码之前回退随机时间。该机制相当粗糙，并且不能区分具有高优先级或时间关键数据的UE或已经执行的RA尝试的数量，例如，在其第三次尝试中经历前导冲突的UE应该比在其第一次尝试中得到更短的回退。允许更详细的退避方案将增加有效资源管理的可能性，但也应考虑LTE中的机制，如接入类别限制。

在多种情况下，支持RA过程中灵活的Msg3大小是有利的。Msg3的大小可以因不同的原因而变化，例如使用哪个UE标识符。在RRC连接中使用C-RNTI，而在RRC不活动中使用RRC上下文标识符。此外，当UE处于RRC非活动状态时，正在进行允许UE与Msg3复用数据的工作。这也可能意味着比普通Msg3更大的授权可能是有益的。前导码传输支持传送可用于传输的数据量。

存在以下解决方案，以在预留的资源量和指示可用数据量所需的粒度之间找到平衡：

1.前导码分区，其中特定前导码意味着可用于传输的特定数量的数据。

2.用于前同步码的传输的某些PRACH资源（时间/频率）意味着特定量的数据可用于传输，即无线资源被划分，其中每个划分指示可用于传输的特定范围的数据。

3.可用于传输的数据量可以在PRACH上的前导码之后进行编码，即UE发送前导码和可用于传输数据量的指示。

在LTE中，诸如丢失的下行同步、不同前导码之间的冲突、高干扰和阻塞的上行等几种情况可能导致UE无法检测RAR，并导致UE多次重新发送前导码，从而导致RACH风暴。应支持配置UE重传的更详细方式。

有以下解决方案，以防止UE多次重新发送前导码：

1.可以根据UE类型或数据优先级（即RA的原因）以变化的频率来进行重传。

2.可以考虑退避周期来进行重传。

3.在某些情况下，还可以考虑使UE重新获得DL同步。

另一方面是当UE检测到具有退避的RAR时。LTE机制相当粗糙，无法区分具有高优先级或时间关键数据的UE或已经执行的RA尝试的数量。与LTE相比，应支持更细粒度的解决方案来处理RAR和回退。