5G随机接入流程
传统5G随机接入的四个步骤基于UE和gNB之间的四条消息（MSG）交互：
MSG1：由UE根据随机接入配置和下行测量发送的一个或多个前导码。
MSG2：对gNB传输的MSG1前导的一个或多个响应，提供MSG3的进一步信息和调度。
MSG3:L2/L3消息
MSG4：竞争解决方案
NR 4步过程大体上遵循LTE 4步随机接入过程的原理。
为了支持不同的NR使用场景并确保前向兼容性，NR随机接入需要灵活且可配置。然而，为了避免压倒性的随机接入配置，需要仔细选择要灵活和可配置的方面。LTE中的随机接入配置可以作为NR中的随机接入配置的基线，并且如下所述修改一些方面。
在LTE中，前导码格式和PRACH子帧集由PRACH配置索引（0-63）共同指示。在NR中，前导码格式将包括几个方面，包括重复次数（例如，支持TRP Rx波束扫描）和前导码numerology （例如子载波间隔）。结合广泛的PRACH子帧集，组合的数量可能过多。然而，典型的前导码格式可能严重依赖于载波频率，在更高的载波频率下，更高的重复次数和更高的子载波间隔更为普遍。因此，PRACH配置指数的含义可能与NR中的频率有关。
MSG1前导码格式和资源配置（例如以PRACH配置索引的形式）定义了用于MSG1传输的所有可用资源，至少用于所配置的UE。然而，UE可以被配置为基于与下行广播信道/信号的关联来选择那些资源的子集。
RACH Group定义如下：
RACH group是以下各项的组合：
1. RACH资源的子集
2. PRACH前导码的子集。
如果在最多一个RACH group中包含RACH资源和前导码的任何组合，则RACH group是不相交的。
测量结果和RACH group之间的关联在随机接入配置中配置。以下项目符号列出了定义RACH group的参数示例以及测量结果与RACH group之间的关联：
A.测量结果的数量
1. 典型的“beam-level”RRM测量结果，如SSB RSRP或附加RS的RSRP，用于连接移动性。
2. 可能没有必要明确配置测量结果的数量，例如SSB RSRP的数量。
B.MSG1 preamble format
1. 包括MSG1传输中多个/重复前导码的不同数量
C.MSG1传输的时间和频率资源
1. RACH传输时机被定义为可以在其上传输MSG1的时频资源。
2. MSG1时间实例表示RACH传输场合的时间实例。换句话说，在同一MSG1时间实例上可能存在多个频率复用的RACH传输场合。
D.RACH group周期，即重复相同RACH组的MSG1时间实例数之后。
1. One值（例如1）对应于在每个MSG1时间实例中重复的相同RACH group。这种配置在没有TRP波束对应的情况下非常有用，即测量结果与MSG1时间实例之间没有特定关联。
2. 其他值对应于发生在MSG1时间实例子集中的RACH group，例如，每16个MSG1时间实例，其例如在模拟波束赋形实现中具有TRP波束对应的情况下是有用的，例如，具有16个模拟波束，即，测量结果与MSG1时间实例的子集相关联。
E.每个MSG1时间实例的RACH group数
1. 同一MSG1时间实例上的RACH group由频率或前导子集分隔。
F.RACH group中前导码的数量
例如，为了在LTE中指示MSG3传输资源大小，可以考虑在RACH group中进一步细分前导码集。
C列出的参数对应于LTE中的PRACH资源配置，因为它们定义了可用的RACH资源。注意，基于UE特定的随机接入配置，其他RACH资源可用于其他UE。
参数D和E定义RACH组的数量（N），其等于每个MSG1时间实例的RACH组数量乘以具有不同RACH组的MSG1时间实例的数量，即N=E*D。
每种颜色对应一个不相交的RACH组。在上图中，在MSG1时间实例内发送多个/重复的前导码（例如4），并且在每个MSG1时间实例中重复相同的RACH组。上图可用于没有TRP波束对应的情况，其中UE可（至少部分地）通过选择前导码子集或频率来指示最佳下行Tx波束。在下图中，在MSG1时间实例内发送单个前导码，并且在每4个MSG1时间实例中重复相同的RACH组。下图可用于具有TRP波束对应的情况，其中UE可（至少部分地）通过选择MSG1时间实例指示最佳下行Tx波束。
对于波束对应和模拟/混合波束赋形的情况，应该可以将时间实例（例如，在SSB中）中的下行Rx与MSG1时间实例中的RACH组相关联。这在TRP波束对应的情况下非常有用，其中TRP可以在MSG1时间实例期间使用最佳上下行波束。设M表示已获得不同测量结果的单独时间实例的数量，例如，每个SS burst set的SSB的数量，且设Q表示每个此类时间实例的测量结果的数量。换句话说，通常A＝M×Q。通过标记/编号测量结果和RACH组，可以定义A测量结果和N个RACH组之间的隐式定义的关联规则。如下图所示，可以区分几种情况。
尽可能（取决于参数A、D、E、M、N、Q），来自同一时间实例的测量值应与同一MSG1时间实例中的RACH组相关联。
如果最佳测量结果的指标仅通过选择RACH组部分传达，则剩余部分可在MSG3中传达。对于这种情况下的MSG2传输，并且使用TRP波束对应，TRP可以基于检测到的接收到的MSG1来估计与RACH组相关联的多个下行Tx波束中对UE最好的一个。在没有波束对应的情况下，TRP可以在与RACH组相关联的下行Tx波束的一个或组合上发送MSG2。
在空闲模式ue的情况下，通过SI获得随机接入配置，并且它对于所有空闲元素是公共的。假设需要随机接入配置来请求其他SI的按需交付，则似乎适合将空闲ue的公共随机接入配置包括在剩余最小SI中。
对于空闲ue，测量结果的数量（A）对应于用于空闲RRM测量的RS的配置天线端口的数量。可以提供给SI中空闲ue的另一个参数是每个SS burst set的SSB的数量（M）。假设每个SSB有一个RS天线端口（Q=1），则表示A=M*Q=M。
NR中的连接模式随机接入适用于LTE中的用例，例如切换、建立上行同步、调度请求等，但也可能适用于新的用例。模拟波束赋形和波束对应的空闲模式问题也适用于连接模式随机接入。因此，应将测量结果与RACH组之间具有关联性的相同框架应用于连接模式随机接入。这意味着还应支持在一个MSG1时间实例内具有多个RACH组（通过不相交的前导码子集区分）的场景。在这种情况下，UE不是配置有单个（专用）前导码索引，而是配置有每个RACH组的专用前导码索引。以图4为例，进一步假设单个频率资源用于MSG1。这意味着4个RACH组由前导码的4个子集创建。对于无竞争随机接入，UE被配置为每个RACH组（即每个前导的子集）具有一个前导。对于连接模式随机接入也采用关联框架，使得MSG1的波束赋形接收（在TRP波束互易的情况下）和最佳下行Tx波束指示也能够用于无竞争随机接入。
MSG1
基于所配置的关联和测量结果，UE选择RACH组，优选与最佳测量结果相关联的RACH组。所选择的RACH组定义UE应用于MSG1传输的RACH资源子集和RACH前导码子集。
当UE需要发送MSG1时，它从所选择的RACH组中选择RACH资源和前导码。
在LTE中，UE直到MSG2接收窗口结束后才重新传输MSG1。这具有减少不必要的MSG1传输的优点。然而，在NR中，存在应考虑在被监视的MSG2接收窗口结束之前重复MSG1传输的用例，例如，当需要低随机接入延迟和高可靠性时，或者当需要对MSG1进行UE Tx波束扫描时。重复的MSG1传输意味着在接收到第一个MSG1的MSG2之前，即在被监视的MSG2接收窗口结束之前，传输另一个MSG1，如图6所示。
对于使用专用随机接入配置的ue支持多个MSG1传输，上面讨论的多个MSG1传输不同于由广播系统信息通知的多个/重复前导传输的传输，在该传输期间UE使用相同的Tx波束。
如上所述，UE基于具有最佳测量结果的RS（例如，SSB RSRP）选择RACH组，其可对应于最佳下行Tx波束。MSG1发射功率控制的功率控制应基于此测量结果。
至少对于没有波束对应的ue，上行Tx波束扫描通常应在前导发射功率上升之前执行。在随机接入过程中尽早找到匹配的波束对，有利于节省UE功率，降低干扰功率水平。特别地，如果在被监视的MSG2接收窗口结束之前使用多个MSG1传输，则UE不应在这些传输期间增加Tx功率。
MSG2
LTE MSG2可以作为NR中MSG2的基线。在LTE中，UE期望MSG2位于某个可配置的MSG2接收窗口（“RAR window”）内，这有助于例如不同的网络实现。在某些情况下，eNB可以快速响应，例如在MSG1之后3ms。在其他情况下，例如，对于具有非理想回程的多个TRP，eNB可以在更长的时间后响应，例如，在MSG1之后10ms。同样灵活的机构也适用于NR。
在LTE中，UE可以在第一次成功接收MSG2之后终止MSG2解码尝试。在NR中，可能需要重新考虑这一假设。至少可以考虑两种情况：
情况1：多个TRP检测到相同的MSG1，并分别用MSG2进行响应。
情况2：相同的UE在成功接收对应于前一个MSG1的MSG2之前发送另一个MSG1。
上述两种情况如图7和图8所示。在情况1中，同一小区中的两个trp检测到相同的MSG1，但没有时间协调MSG2，例如，由于非理想回程或高延迟要求。相反，每个TRP独立地发送MSG2，响应相同的MSG1。即使TRP没有时间协调和动态调度单个MSG2传输，它们可能已经半静态地预先分配了资源，用于自己的MSG2传输。
情况2遵循上面的讨论，在接收到对应于先前MSG1传输的MSG2之前允许另一个MSG1传输。这可能是有用的，例如对于低延迟高可靠性随机接入或对于具有MSG1的UE Tx波束扫描的情况。
因此，NR应当支持由同一UE接收多个MSG2的机制。
在第一次成功的MSG2接收之后终止MSG2解码具有较低的UE功耗的优点。多个MSG2的接收具有通信模式的早期UE选择的优点，通过UE选择MSG2来响应。
MSG2的UE选择可以基于多个因素，例如不同接收MSG2上的UE侧测量，以及多个接收MSG2中携带的网络侧信息。网络端排名可以反映在每个MSG2中包含的单个标量参数中。此参数的实际含义应取决于网络实现，但其值可基于以下情况：
接收到MSG1功率电平。例如，当多个MSG2是由于UE Tx波束扫描而导致的多个MSG1传输时，可以使用该方法。通过选择与具有最高接收功率的MSG1相对应的MSG2，UE可以在随后的MSG3传输中使用相同的UE Tx波束。
可用无线电/回程容量。这可由UE用于快速建立与具有最大可用容量的TRP的链路。
当计算不同MSG2的网络侧排名值时，网络还可以使用上述因素或其他因素的组合。
但是，也存在不需要接收多个MSG2的情况。因此，允许网络配置单个MSG2（如在LTE中）或多个MSG2的接收将是有益的。这可以在随机接入配置中或在MSG2中配置，即MSG2指示UE可以终止MSG2接收。
MSG3 和MSG4
LTE MSG3和MSG4可以作为MSG3和MSG4在NR中的基线。MSG1可以通过UE对RACH组的选择完全、部分或甚至根本不指示哪个下行测量结果（例如下行波束或TRP）是最好的。这取决于测量结果的数量以及RACH资源和RACH组的配置。因此，可能需要使用MSG3完成指示。这意味着MSG4可以使用最佳下行Tx波束进行传输，即使MSG1根本没有指示这一点（例如，如果仅配置了单个RACH组）。
