基于统一单/多波束的RACH前导码和流程

对于NR RACH流程，还是包括RACH preamble （Msg1） ，随机接入响应（Msg2），在物理层角度，还有MSG3和MSG4，但由于NR是基于波束覆盖的网络，所以随机接入流程应考虑单波束和多波束操作。考虑到NR采用的基于多波束的特性，这里是从前导码设计、资源映射、流程以及不同TRP/beam之间的RACH接收/RAR传输和SS传输方面讨论NR-RACH。

RACH前导码设计应考虑在低/高频、低/高UE移动性等各种场景中的检测性能。对于适用于低频或低UE移动性场景的基于单波束的方法，LTE中的RACH前导码（即Format I）可被重用以满足NR的类似要求。然而，对于适用于高载波频率或高UE移动性的基于多波束的方法，额外的RACH前导码格式（即有利于多波束扫描的Format II），以提高检测性能。前导码Format I和Format II的复用可以是FDM或TDM。这两种格式的两个示例如图1所示。

第一个示例如图1（左侧）所示。UE通过宽波束监控TRP 下行扫描波束以减少波束捕获时间，并发现TRP beam3是与相应UE宽波束α通信的候选波束。当TRP使用beam3进行RACH接收时，UE可以在具有连续随机接入资源的Subband 2上发射，并执行上行UE波束细化。每个UE波束在Subband 2中发送的前导码（Format II）具有比在Subband 1中发送的前导码（Format I）更大的子载波间隔，其中只有一个UE 上行发送波束用于format I前导码的整个资源。Subband 1可用于由与下行同步波束相关联的UE发送RACH前导码。Subband 2可以使用与Subband 1不同的numerology 符号来实现上行波束细化。在这种情况下，format I和IIPreamble是FDMed。

这种多种类型的RACH格式的另一个示例用于高速UE，如图1（右侧）所示。当TRP接收到具有多个窄波束的RACH前导码时，高速UE将在RACH传输间隔内跨越多个波束。在这种情况下，format I前导不适用于这种情况，因为它仅支持一个接收波束用于前导检测。包含具有较大子载波间隔的多个级联前导序列的format II前导可用于支持多个波束上的检测。多波束检测信号可以进行组合以提高接收信噪比。在这种情况下，format I和II前置码是TDMed。

对于基于单波束的方法，可以重用传统的4步RACH过程来获取UE ID、timing advance command和竞争解决方案。基于多波束的方法提供了4步RACH流程，如图2所示。

对于基于单波束的方法，同步信道（SCH）和随机接入信道（RACH）的资源都可以预定义，这可以看作SCH资源和RACH资源之间的关联。

对于基于多波束的方法，基于上下行互易性，UE可以从下行同步过程中获取首选上下行波束对。TRP扫描其接收波束以接收前置码。假设TRP以下行波束的相同顺序扫描其接收波束以发送SS，并且每个波束对应于上下行资源上的某个时刻，UE可以仅在对应于TRP的接收波束的资源处发送其具有优选上行波束的前导码，如图3所示，RACH前导传输的多个资源可以作为format 1以连续方式分配，也可以作为format 2以非连续方式分配。

上行上的RACH前导传输的资源与下行上的SS传输的资源之间的关联可以预定义或通过系统信息（SI）用信号表示。

然而，当在TRP处下行发送波束和上行接收波束之间不存在互易性时，有必要通过从不同波束重复RACH前导传输来引入上行接收波束搜索过程。

在UE获得同步并解码必要的系统信息之后，下一步是发送波束赋形的RACH。发射波束赋形RACH的一种方法是，UE在与最强接收同步波束和与所选波束形成方向相关联的已知TRP接收机定时相关联的方向上发射其波束赋形RACH。

一旦波束赋形的RACH已被至少一个TRP接收，网络可决定以不同波束方向或从不同TRP向UE已建立下行同步的TRP发送RAR响应。

如果网络知道其他波束或TRP将更好地服务于UE，或者如果网络决定从一组波束或TRP建立多点连接，则这种情况可能是有用的。对于这种情况，UE将需要在所有方向上扫频以接收RAR响应，并且随后的通信可以在这些新的波束方向上开始。