5G 统一随机接入
初始接入包括小区搜索和同步、系统消息传递、小区选择/重选和随机接入等功能。它对控制面时延、覆盖率、连接密度及网络效能等NR KPI有重大影响。
NR随机接入流程应考虑单波束和多波束操作的使用，包括
基站或用户终端的非接收/发送互易性
基站或用户终端的全部或部分接收/发送互易性
NR随机接入需要TRP和UE支持，这些TRP和UE以各种组合使用单波束或大规模多波束传输，最好是在统一的框架中。
在多波束场景中，如果TRP和UE处的Tx/Rx互易性可用，则可以大大降低随机接入的开销和复杂性。这是因为TRP和UE可将最佳或可接受的Tx（或Rx）波束视为最佳或可接受的Rx（或Tx）波束。
但是，也存在发送/接收互易不可用或不可靠的情况。因此，NR应支持在没有Tx/Rx互易性的情况下确保初始接入覆盖性能的机制。同时，首选覆盖所有情况的统一初始接入框架。
建议引入灵活的下行扫描时间间隔（STI：Sweeping Time Interval）框架，以满足多波束操作的要求，并确保与初始接入相关的信号/信道的覆盖。下行扫描时间间隔由一个或多个下行扫描块组成，每个下行扫描块包含用于初始接入的信号，例如同步信号（SS）。关于STI的讨论至少以空闲模式随机接入为目标，因为连接模式UE可以配置为更有效的随机接入，如下所述。对于涉及RRC的移动性，UE应该能够使用非UE特定的RS进行测量。
DL同步
UE从下行STI中的信号获得与初始接入相关的下行同步和系统信息，例如PRACH和DL/UL STI配置。此外，UE可以确定具有最强接收信号的下行SB，其在多波束情况下将对应于最强TRP Tx波束。UE还可以例如通过跨越多个下行STI的Rx波束扫描来确定对应的最佳UE Rx波束。
UL同步
与下行STI类似，还定义了上行STI，其中包含一个或多个上行SB。上行STI用于PRACH传输，其中一个上行SB对应一个场合。
MSG1的传输
在发送PRACH前导码之前，UE需要知道应当在其中发送PRACH前导码的上行SB，以便TRP能够接收它。这些内容可以从下行同步期间获得的信息和测量中获得。
例如，如果TRP使用波束扫描，并且利用了TRP处的Tx/Rx波束互易性，则TRP可以向UE（例如在SI中）指示下行STI和上行STI中的SB之间存在一对一映射，如图1所示。UE应在上行SB中发送与下行SB相对应的PRACH前导，在该下行SB中检测到最佳或可接受的信号强度。此外，如果TRP想要进一步增加前导码检测的鲁棒性，它可以请求UE（例如，在SI中）也在另N个相邻上行SB中发送前导码（如图2所示）。然而，如果TRP可以从检测到的前导推断出最佳TRP Tx波束，则这可能是有用的。因此，如果多个TRP Tx波束被映射到同一上行SB，例如由于在N个相邻上行SB中的重复，则最佳TRP Tx波束可由所使用的前导索引或频率资源指示。这可能有用的另一种情况是，如果一个下行SB包含UE可以区分的多个波束，例如通过在不同RS端口上的传输。然后，即使这些波束映射到相同的上行SB，也可以通过频率资源的前导索引指示最佳波束。
如果TRP处的Tx/Rx互易性不可靠并且需要TRP Rx波束扫描，则TRP可以请求UE（例如，在SI中）在多个上行SB上重复前导传输。此外，TRP还可以指示没有使用波束扫描或者只有一个波束（即单波束），这意味着可以选择任何上行SB（如果多于一个）进行前导传输。
如果UE使用多波束传输，则还应确定UE Tx波束方向。当UE处的Tx/Rx互易性可用时，它可以使用在下行同步期间确定的UE Rx波束方向作为用于前导传输的UE Tx波束方向。否则，UE可以在不同上行SB或不同上行STI中发送具有不同UE Tx波束方向的前导码。在LTE中，仅当在RAR窗口内未接收到RAR时，UE才发送另一前导。在NR中，可以考虑在接收RAR之前具有不同Tx波束方向的多个前导码的UE传输，以支持具有不同互易水平的波束扫描并加速随机接入过程。
MSG2的传输
对于RAR传输，TRP可以研究基于多波束传输的闭环和开环方案。
对于开环方案，TRP不需要知道哪个TRP Tx波束最好，即不需要反馈或指示。相反，RAR由TRP在所有波束方向上传输。开环方案以下行性能下降为代价，导致较低的上行开销。
通过闭环方案，UE指示用于RAR传输的最佳TRP Tx波束。最佳TRP Tx波束可以通过UE选择上行SB（对应于最佳下行SB）和PRACH前导来指示。闭环方案可能会产生更高的上行开销，尤其是当TRP处的Tx/Rx互易性不可用时，即可能需要更多PRACH资源来指示用于RAR传输的波束。然而，当TRP的Tx/Rx互易性可用时，可以减少UL开销。
MSG3的传输
如上所述，如果使用波束扫描并且在UE侧不确保Tx/Rx互易性，则UE可以在接收RAR之前在不同上行SB和UL STI中连续发送具有不同UE Tx波束方向的前导码。因此，TRP应指明RAR对应的上行STI和上行SB。利用该信息，UE可以推断用于传输MSG3的最佳UE Tx波束。
MSG4的传输
对于MSG4，可以使用与RAR相同的传输方案。此外，TRP也可以使用更复杂的方案，因为更多信息可以通过MSG3反馈。
随机接入不仅用于空闲UE的初始接入，而且还用于连接模式下的UE。目的可以是例如上行同步建立、切换、定位或作为调度请求。处于连接模式的UE与空闲UE的不同之处在于它们具有RRC配置，该配置通常包括特定于UE的RS和测量。考虑到基于UE特定BRS的连接模式移动性比基于NR小区的空闲模式移动性更灵活和高效，合理地考虑基于BRS的基于竞争的随机接入也是合理的。这在每个NR小区具有许多TRP或波束的场景中特别有用。例如，最佳BRS可以与一组时间/频率/前导资源相关联，这将直接向接收TRP指示用于快速RAR传输的TRP或波束。
除了为上行STI中的空闲UE定义的资源外，连接模式UE可以配置用于随机接入的时间/频率资源。然而，连接模式UE也可以被配置为与空闲UE共享上行STI中的资源。因此，重要的是允许空闲UE使用的前导码集合具有足够的可配置性。在LTE中，可用于空闲模式UE的一组前导码可在所有64个前导码之间配置到所有64个UE中的4个。这种灵活性在NR中也很重要，不仅可以实现高效的连接模式随机访问，还可以实现前向兼容性。
