5G随机接入流程

随机接入流程用于初始系统访问、从空闲模式过渡到激活模式以及切换。它是高效蜂窝网络的关键部分。

如果gNB能够识别哪个SSB（NR-PSS、NR-SSS和PBCH）波束赋形最适合UE，那么相同的波束赋形可用于发送RAR和后续下行传输。当RAR波束赋形不能基于PRACH接收的互易性时，这尤其有用。例如，关于互易性，应进一步调查FDD和具有高干扰水平的场景。利用波束赋形的SSB和最佳接收的SSB与PRACH前导码或资源之间的关联，接收PRACH前导码的gNB被告知UE处最佳接收的SSB。

SSB和PRACH资源之间的关联如图1所示。在每个波束赋形的SSB和PRACH资源之间固定定时。可以在物理广播信道（PBCH）上传输的主信息块（MIB）也插入到每个SSB中。该MIB可替换地在与NR-PSS或NR-SSS相同的OFDM符号中传输，但在不同的子载波上。在PRACH的接收中，gNB可以使用与发送SSB时相同的波束赋形。通过gNB接收机中的模拟波束赋形，可以为每个PRACH资源评估一个波束赋形。

PRACH资源数量的开销以及SSB传输之间未使用时间间隔的开销可能很大，如图1所示。在该图示中，每个SSB使用3个OFDM符号，并且7个OFDM符号（0.5ms）的PRACH前导码资源。在从SSB的开始到PRACH资源的固定定时为2ms的情况下，在PRACH资源之前最多可以发送四个SSB，这意味着TDD系统中的波束数量受到限制。此外，在SSB之间将有许多OFDM符号。对于更长的PRACH资源，例如LTE中的1或2ms，波束的数量将进一步受到限制。为了保持与LTE中相同的链路预算，NR中的PRACH前导分配可以是至少14个OFDM符号。

图2中定义了一个PRACH资源，该资源对于几个SSB是通用的。与使用固定定时相比，PRACH资源的这种灵活定时指示具有更低的资源开销，如图1所示，使用不同的波束赋形传输四个不同的SSB，需要相等数量的4个PRACH资源。这与图2不同，图2中对于相同数量的SSB波束赋形候选，只需要2个PRACH资源。

从SSB到PRACH资源的时间可以在MIB中指示。或者，不同的NR-PSS和NR-PSS用于不同的定时，使得在NR-PSS和NR-SSS内检测到的序列提供PRACH资源。该PRACH配置可以被指定为相对于SSB的定时，并且可以作为MIB中的有效载荷和另一广播系统信息的组合来给出。

通过定义SSB和PRACH前导码之间的关联，可以潜在地包括在UE中最佳接收的SSB的指示。例如，每个MIB可以指示一组PRACH前导，使得UE随后从该组PRACH前导中随机选择一个PRACH前导。该集合可以定义为在解码该MIB之前接收的MIB和其他广播系统信息的组合。

通常，cell ID由SSB指示。如图2所示，如果在PBCH中的MIB中指示PRACH资源，则相同的NR-PSS和NR-SSS可用于该方法内的所有波束。在这里，不同PBCH中的有效载荷以及因此MIB在波束之间也将不同。UE不必知道gNB使用的波束数。相反，UE在检测到NR-PSS和NR-SSS并且在成功解码MIB之后发送PRACH。这里，在PBCH中需要CRC（Cyclic Redundancy Check）。然后，在PBCH中不显式指示波束，而仅在PRACH配置中隐式指示波束。

PRACH资源的动态指示使gNB的DTX成为可能。此外，在该方法中，监视UE中的SSB所需的时间间隔短。

当检测PRACH前导时，对几个波束赋形候选的评估可能是有益的。