2步RACH流程中MSG A和MSG B内容
对于2步和4步RACH之间的PRACH资源关系,协议有3个选项:
Option 1:为2步和4步RACH配置单独的RO
Option 2:2步和4步RACH共享RO但单独的前导码Option
Option 3:2步和4步RACH共享RO和共享前导码
而且,SSB和RACH之间的波束关联规则用于4步RACH,用于2步RACH
PUSCH的非波束关联
MsgA
MsgA包括在PUSCH中携带的前导码和有效载荷。UE选择一个配对RACH时机和有效载荷时机用于msgA的传输。
对于IDLE和INACTIVE状态,msgA应携带CCCH有效载荷。Rel-15中当前允许两种CCCH大小(72位和56位)。
考虑到msgA需要承载CCCH有效载荷,显然msgA有效载荷大小应至少为56位。
2步RACH也适用于RRC_ CONNECTED状态。在连接状态的情况下,来自任何无线承载的数据可以包括在有效载荷中。因此,在连接状态的情况下,msgA的有效载荷大小没有实际上限,即在RRC_CONNECTED状态下,更大的有效载荷大小高达1000位。
gNB可以基于2步和4步RACH之间的PRACH资源的关系来区分UE是从2步CBRA还是4步CBRA发起的RA类型。
对于Option 3,gNB将始终尝试在每个PUSCH场合对有效载荷进行解码,并且当成功检测到前导码时,RAR窗口将受到显著影响,这在延迟和能量效率方面是不合理的。
对于Option 2,gNB可以通过不同的前导码索引来区分RA类型。例如,一组前导码索引用于2步CBRA,另一组前前导码索引用于4步CBRA。在Rel-15规范中,参数totalNumberOfRA前导码限制了传统CBRA和CFRA的可用前导码索引,不包括用于其他目的(例如,SI请求)的前导码,因此2步RACH UE不能使用[0~ TotalNuberOfRA-preamble-1]前导码索引和用于其他目的的前导,因为gNB中可能存在模糊问题。由于2步RACH的一些前导码与64个可用前导码分离,如果2步RAC的业务到达率与2步RACH的前导码数量不匹配,则可能导致2步或4步RACH不同前导码组之间的冲突概率差异,并可能对前导码检测率产生负面影响。
对于Option 1,gNB可以通过单独的RO时间/频率资源来区分RA类型。gNB为msgB PDCCH加扰生成不同的RA-RNTI是有益的,并且UE易于区分msgB或msg2。成本是RACH开销的增加。更优选Option 1。
MsgB
msgB的内容包括4步RACH的msg2和msg4的等效内容。然后,对于msgB中的RAR内容,可以考虑以下信息:
竞争解决ID
UL Grant:用于上行传输的资源
DL Grant:用于下行传输的资源
TA命令
回退指示
4步RACH的msg2和msg4中的其他可能内容。
只有在检测到msgA中的前导码时,才会发送MsgB。根据msgA中的有效载荷是否成功解码,msgB的内容可能不同。
1. 对于msgA前导码和有效载荷都被成功检测和解码的情况,第二步的消息是用于2-step RACH竞争解决的msgB。RAR中的RAPID 是冗余的,因为包含在有效负载中的竞争解决ID可以很好地实现竞争解决目的。在这种情况下,上行许可是可选的,并且如果在msgA中报告BSR,则UL许可可用于在RACH过程之后立即调度可能的上行数据分组。当竞争解决ID不是C-RNTI时,也需要在成功的RA响应中携带C-RNTI。考虑到msgB的有限大小,不可能将来自不同UE的SRB/DRB的MAC SDU包括到一个msgB中,那么DL授权可以包括在成功的RA响应中,以支持可能的后续DL PDSCH。
2. 对于成功检测到前导码但未成功解码有效载荷的情况,可以考虑回退到4步RACH。第二步的消息内容与传统的msg2 RAR相同,包括RAPID和TC-RNTI。回退模式中的UL授权用于作为传统4步RACH的msg3调度。
一旦在msgA中发送了前导码和有效载荷,则UE应当在msgA响应窗口内监视由RA-RNTI或C-RNTI或者其他可能类型的UE ID加扰的msgB的PDCCH。
如果在窗口内没有接收到相应的响应,则UE应假设msgA传输尝试失败,并在允许的情况下发起另一个msgA或msg1传输尝试。
对于msgA响应窗口,通常在RRC信令中配置 msgA response window的大小。
最好重复使用Rel-15 NR的ra-ResponseWindow的准则,这有利于2步RACH和4步RACH过程之间的对齐。
重新使用Rel-15 NR的RA响应范围有两个主要问题:
1) 2步CBRA的ra-ResponseWindow的起始点可能与4步RACH不同,这仅仅是因为msgA包含前导码和数据部分,它们将在两个连续时隙或更多时隙中进行TDMed传输,前导码和有效载荷之间存在间隙。在整个msgA传输之后启动msgA响应窗口是合理的。
2) 窗口大小是否需要扩展尚不清楚,需要进一步讨论。至少对于NR-U的情况,看来RA响应窗口将以高概率扩展。考虑到需要支持两步RACH的NR-U,在NR-U框架下商定的任何扩展RAR窗口长度也可以在两步RACH中重复使用(即使对于许可频谱情况)。可以肯定,ra-ResponseWindow的扩展将显著影响ra-RNTI的生成。
在2步CBRA RACH过程中,在msgA中发送前导码和有效载荷。然而,前导码和有效载荷的接收机灵敏度是不同的。因此,gNB可能成功地检测到前导码,但未能检测到有效载荷部分。在这种情况下,需要回退到4步RACH。
通过调度msg3返回到4步RACH:
当gNB仅检测到前导码并错过有效载荷时,gNB可以在第二步向UE发送与传统msg2相同的msgB内容。UE将在第二步接收消息时采取与4步RACH过程中的msg2接收相同的行为。一旦UE接收到与msg2相同的msgB,则UE应根据接收到的RAR中的UL Grant来发送传统msg3。
回退机制可以避免CBRA前导码的重传,并且至少保持与4步RA过程相同的延迟。

考虑到有效载荷未被解码的情况不是大概率事件,通过调度msg3回退到4步RACH是容易且优选的。
通过启动msg1传输回退到4步RACH
可能msgA检测失败,msgA中的前导码和PUSCH未成功检测。在每次msgA传输失败后,UE将根据预定义的标准(例如,基于SS RSRP阈值)判断和选择RA类型,然后当UE决定选择4步RACH时,可以通过启动msg1传输回退到4步RACH。前导码的重传功率斜坡计数器可以由两种RA类型共享。当然,UE也可以在连续N次msgA检测失败之后故意选择msg1传输。
MsgB用于2步RACH,而msg2用于传统的4步RACH。从UE的角度来看,UE应该区分对msgA/msg1的响应消息是msgB还是msg2。对于仅支持4步RACH的传统UE,如果RA-RNTI与执行2步RACH UE的RA-RNTI相同,则可能会接收到msgB,这可能会导致初始接入过程中的一些异常行为。
为了区分两步CBRA的msgB和四步CBRA中的msg2,可以考虑以下替代方案:
1. 用2步RA-RNTI对PDCCH进行加扰,并将2步RA-RNTI设置为与传统RA-RNTI不同的值范围。由于四步CBRA RACH的RA-RNTI的值可以计算为““1 + s_id + 14 × t_id + 14 × 80 × f_id + 14 × 80 × 8 × ul_carrier_id。当msgA和msg1的前导码使用单独的RO时,自然会生成不同的RA-RNTI。此外,单独的RO不是生成不同RA-RNTI的唯一方法,也不排除其他解决方案。
2. 通过msgA中携带的竞争解决ID对msgB的PDCCH进行加扰。在成功检测到前导码索引但丢失了msgA中的有效载荷的情况下,该方案禁止回退到msg3传输的可能性。
3. 通过RAPID对msgB的PDCCH进行加扰。对于两步RACH,可以通过RAPID对msgB的PDCCH进行加扰。该方案与传统的RA-RNTI加扰方法有很大不同,同一RO对应的RAR不能复用到同一下行消息中,应仔细评估下行信令增加的开销。
4. 用于2步RACH和4步RACH的单独CORESET和search space。该方案更加复杂,如果两种CORESET/search space发生冲突,则会产生歧义。因此需要进一步研究。
5. 在一个PDSCH中复用的msgB或msg2的MAC层中的显式/隐式指示。由于当前RA响应MAC PDU中的R位将被传统UE忽略,传统UE无法通过基于MAC PDU的指示符来区分2步RACH和4步RACH的RA响应,因此2步RACH和4步RACH的RA响应不应包括在一个MAC PDU内。合理的假设是,2步RACH UE和4步RACH-UE共享相同的RO但不同的前导码索引。UE只能尝试根据MAC PDU中的RAPID字段来区分msgB或msg2 RAR。在图2中,显示了一个示例,当msgB和msg2在一个PDSCH中复用时,传统UE将根据4步RACH RAR大小的内容尝试读取每个MAC subPDU。如果用于2步RACH和用于4步RACH的RAR大小不同,并且MAC PDU同时由用于2步RACH和4步RACH的subPDU组成,则当用于4步RACH的MAC subPDU不包含传统UE的RAPID时,传统UE将继续搜索用于2步RACH的MAC subPDU,并且将与MAC subPDU的内部位置不匹配,并且可能误读subPDU内容,因为传统UE不知道2步RACH RAR的大小,这将导致不可预测的错误和致命的UE行为。即使2步RACH和4步RACH的RA响应在不同的MAC PDU中分离,传统UE也会因为相同的RA-RNTI而尝试读取2步RACH的RA响应,并且对于传统UE不能完全避免上述误读。

基于上述分析,方案1更适合区分msgB和msg2。方案4可作为替代方案进一步研究。
此外,如果新定义了MsgA ra-ResponceWidow的长度,并且该长度超过了msg1 ra-ResponseWidow,因此,也应重新设计msgB的ra-RNTI。