5G随机接入流程

随机接入流程主要用于初始系统接入、从空闲模式过渡到激活模式以及切换。它是高效蜂窝网络设计的关键部分。

NR的随机接入解决方案重用LTE，但由于预期部署场景范围更广，以及精益设计要求的增加，因此对传统流程进行了一些更改。特别是，PRACH传输原理。

如果TRP可以识别对UE最佳的SS波束赋形，那么相同的波束赋形可以用于发送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，应进一步考虑FDD和具有高干扰水平的场景。利用波束赋形的SS和最佳接收SS与PRACH前导码或资源之间的关联，接收PRACH前导码的TRP被告知UE处的最佳接收SS。

SS和PRACH资源之间的关联如图1所示。这里，在每个波束赋形SS和PRACH资源之间定义固定定时。可以在物理广播信道（PBCH）上传输的主信息块（MIB）也被插入到每个SS之后。该MIB可替换地在与SS相同的OFDM符号中传输，但在不同的子载波上。在PRACH的接收中，TRP可以使用与发送SS时相同的波束赋形。通过在TRP的接收机中使用模拟波束赋形，可以针对每个PRACH资源评估一个波束赋形。一个缺点是上下行波束数之间的关联。因此，图1中的设置似乎暗示了TRP中发射机和接收机之间天线设计关系的限制。此外，PRACH资源的数量的开销以及SS传输之间的未使用时间间隔的开销可能很大。通过图1所示的定时，在PRACH资源之前最多可以传输四个SS，这意味着TDD系统中的波束数量受到限制。

图2中定义了一个PRACH资源，该资源对于多个SS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。从SS到PRACH资源的时间可以在MIB中指示。或者，不同的SS用于不同的定时，使得SS内检测到的序列给出PRACH资源。该PRACH配置可以被指定为相对于SS和PBCH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SS、MIB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SS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SS指示。如图2所示，如果PRACH资源的指示在PBCH中的MIB内完成，则相同的SS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TRP使用的波束数。相反，UE在检测到SS并且成功解码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TRP的DTX成为可能。此外，在该方法中，监视UE中的SS和PBCH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。通过TRP中的模拟波束赋形，可以使用PRACH前导期间不同波束赋形之间的切换。