5G RACH preamble 码的由来
当波束通信在TRP侧保持时，UE在与指定的下行SS/BCH/TRS相关联的单个RACH资源上使用gNB分配的RACH前导码格式发送RACH前导码，同时TRP确定其用于该RACH资源的RX波束，并且TRP应该能够识别用于RACH接收的哪个Tx/RX波束对是合适的，并对用于RAR传输的TRP Tx波束作出决定对应于TRP接收波束。如果TRP没有波束对应，则当TRP扫描其Rx波束并识别用于RACH接收的强Tx/Rx波束对时，UE还使用gNB在与下行SS/BCH/TRS相关联的多个RACH资源上分配的RACH前导码格式发送RACH前导码。RAR传输的TRP Tx波束应在RACH检测期间进行估计。注意，小区中的所有ue仅遵循经由广播信道指示的一个RACH配置。
Option 1：CP插入到连续多个/重复的RACH符号的开头，省略RACH符号之间的CP/GT，GT保留在连续多个/重复的RACH序列的末尾
Option 2：使用与CP相同的RACH序列，GT保留在连续多个/重复的RACH前导码的末尾
Option 4：使用具有CP的不同RACH序列，GT保留在连续多个/重复的RACH前导码的末尾
在Option 1中，与图2所示的其他选项相比，预计Rx波束扫描的机会更多。基本上，Option 2和4每个Rx波束需要至少两个RACH OFDM符号，但考虑到Option 2中至少需要长度2 OCC来提高RACH容量，并且Option 4需要至少两个不同的序列（sequence ID A和sequence ID B），Option 1每个Rx波束需要单个RACH OFDM符号。此外，Option 1中用于连续RACH符号之间的波束切换的保护间隔比Option 2和4短得多。
如上所述，尽管Option 1善于提供波束扫描机会以减少RA延迟，但具有这种前导格式的可用RACH前导码的数量受到限制。与长PRACH序列相比，具有较大子载波间隔和较短符号持续时间的短PRACH序列具有较少的用于UE选择的正交序列。因此，为了使用具有较大子载波间隔的短PRACH序列来增加RACH容量，可以考虑Option 2和4。很明显，如果Option 2采用时域OCC，则与Option 1相比，RACH容量可以增加N倍，其中N是时域OCC长度。时域OCC的长度应根据时变信道特性仔细确定。即使信道在多个RACH前导码之间是恒定的，6GHz以上的相位噪声也会损害时不变特性。由于残留的载波频率偏移，跨多个RACH前导码的恒定信道特性也将无法保持。因此，短序列持续时间有利于在Option 2中应用时域OCC，因此应考虑更大的子载波间隔，以便在多个OFDM符号之间进行相干组合。带有时域OCC的Option 2在较大的子载波间隔和较低的移动性下运行良好。在Option 4中，可以预期通过跨连续的RACH OFDM符号的独立根序列ID的组合来增强RACH容量。如果一个UE选择多个独立的短PRACH序列或其组合，则它可以通过提供更大的序列选择池来降低冲突概率。例如，如果总共有M个根序列ID可用，则可以在选项4中为两个连续的RACH-OFDM符号生成（M2）组合。表1显示了两个选项的可支持根序列ID集的示例。
如表1所示，从可支持的集合数角度来看，Option 4提供了更多具有有限根序列ID的集合。然而，gNB是否能够区分实际序列ID和UE尚不清楚。例如，当假设两个ue分别是选择索引对（A，B）和（B，C）时，gNB将分别在第一时隙中检测（A，C）的序列ID和在第二时隙中检测（B，C）的序列ID。然后，gNB可能认为多个索引对是表1中表示的候选，即使只有两个UE传输RACH。因此，由于gNB无法区分实际的根索引对和UE，虚警概率可能会增加。
表2显示了三个选项之间的相对比较。
从表2中可以看出，Option 2和Option 4之间的特性似乎相似。然而，由于具有大量波束的波束赋形可以在高频下工作以克服路径损耗，因此假设相对较小的小区似乎是合理的，这样就不必考虑非常多的ue。因此，Option 2优选用于增强具有多波束操作的多个/重复的RACH前导码传输的RACH容量增强。
在努力增加一个小区内可用前导码的同时，需要考虑的另一个问题是小区间干扰。在传统LTE系统中，DMRS序列生成将根据特定于小区的序列跳变，更准确地说，是循环移位跳变。通过借用类似的思想，例如，循环移位值与小区ID相关，可以在前导序列生成中利用循环移位跳变来减轻小区间干扰。
Zadoff-chu层序的特征是众所周知的，尤其是它有两个重要的性质：
Constant envelope：序列由公式生成，其形式为。这意味着序列的振幅是恒定的。因此，与m序列相比，Zadoff-chu序列提供了更好的PAPR性能。
Zero Autocorrelation:：使用公式的序列与通过Ncs（Ncs:1~Nseq-1）将同一序列移位生成的另一序列之间的相关性变为零。
由于LTE中定义的Zadoff-Chu序列具有良好的相关性，并且显示出较低的峰均比，因此它也可以在NR中重用。
表3和表4分别显示了6GHz以下和6GHz以上的PRACH前导码格式。
