NR前導(dǎo)碼需要考慮幾個(gè)方面，包括前導(dǎo)碼序列、傳輸持續(xù)時(shí)間、numerology 和資源供應(yīng)。對(duì)于許多通信系統(tǒng)中的同步，具有良好自相關(guān)和互相關(guān)特性的序列是非常理想的。在LTE中，Zadoff Chu（ZC）序列用于PSS、PRACH、UL DMRS和SRS。ZC序列具有CAZAC特性，這也有利于低峰均比傳輸。另一個(gè)好處是，ZC序列的DFT變換會(huì)產(chǎn)生原始序列的加權(quán)和循環(huán)移位版本。鑒于CP-OFDM和DFT-S-OFDM都將至少在高達(dá)40GHz的eMBB上行鏈路中得到支持，ZC序列非常適合于前導(dǎo)傳輸，而不管UL波形如何。

在LTE中，RACH前導(dǎo)碼format0和format1的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為24576 Ts，相當(dāng)于12個(gè)OFDM符號(hào)。長(zhǎng)的RACH前導(dǎo)碼支持更大的搜索窗口，這是估計(jì)大小區(qū)的往返時(shí)間（RTT：round trip time）所需的。然而，這也帶來(lái)了更高的檢測(cè)復(fù)雜度。LTE還支持額外的RACH前導(dǎo)碼format2和3，用于從15公里到100公里的擴(kuò)展覆蓋區(qū)域。此外，還定義了長(zhǎng)度為2個(gè)OFDM符號(hào)的短RACH前導(dǎo)format4，以便充分利用TDD特殊子幀的UpPTS區(qū)域。由于短序列長(zhǎng)度，短前導(dǎo)序列可僅用于微小區(qū)，但具有檢測(cè)復(fù)雜度較小的優(yōu)點(diǎn)。由于它適用于小型小區(qū)，因此可能不需要限制集來(lái)支持高速用戶。

在NR幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，自包含結(jié)構(gòu)是主要的幀結(jié)構(gòu)，以支持在圖1所示的時(shí)隙內(nèi)使用HARQ-ACK反饋的快速傳輸和短處理時(shí)間。如圖所示，時(shí)隙可以包含下行傳輸部分、gap周期和UL傳輸部分。每個(gè)DL/UL傳輸部分的持續(xù)時(shí)間預(yù)計(jì)較短，以支持eMBB應(yīng)用的低延遲高速數(shù)據(jù)傳輸。URLLC應(yīng)用程序期望更短的間隔，以滿足0.5ms的用戶面延遲要求。URLLC在初始接入時(shí)也需要低延遲。此外，動(dòng)態(tài)TDD配置信令將根據(jù)當(dāng)前的業(yè)務(wù)特性調(diào)整DL/UL配置。因此，RACH前導(dǎo)序列應(yīng)該足夠短，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)TDD和自包含結(jié)構(gòu)。

如前所述，短前導(dǎo)序列具有檢測(cè)復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)，盡管覆蓋率較低，但它支持較小小區(qū)大小的RRT估計(jì)。這也意味著需要更多的根序列來(lái)滿足目標(biāo)碰撞概率。換句話說(shuō)，在其他條件相同的情況下，對(duì)于較短的前導(dǎo)序列，PRACH容量會(huì)降低。較低的覆蓋率意味著目標(biāo)檢測(cè)性能需要較高的信干比。為了提高前導(dǎo)檢測(cè)性能，降低短前導(dǎo)序列的沖突概率，可以考慮采用多級(jí)前導(dǎo)序列。多級(jí)前導(dǎo)序列設(shè)計(jì)為具有一組組合為單個(gè)RA Msg1傳輸?shù)亩鄠€(gè)短前導(dǎo)序列。UE將選擇在由網(wǎng)絡(luò)配置的單個(gè)時(shí)頻資源中發(fā)送的一組短前導(dǎo)序列。網(wǎng)絡(luò)（gNB/TRP）將檢測(cè)整個(gè)短前導(dǎo)序列集，以宣布成功的RACH Msg1檢測(cè)。多階段短前導(dǎo)序列可以消除RACH前導(dǎo)峰值檢測(cè)的模糊性，從而緩解前導(dǎo)檢測(cè)的SINR要求。如果在每個(gè)階段獨(dú)立地選擇短前導(dǎo)序列，則碰撞概率將以指數(shù)方式降低。

具有短CP和GT的多級(jí)短前導(dǎo)序列更適用于微小區(qū)，但不適用于NR中的大小區(qū)。NR應(yīng)支持短前導(dǎo)和長(zhǎng)前導(dǎo)長(zhǎng)度。因此，應(yīng)考慮短前導(dǎo)和長(zhǎng)前導(dǎo)長(zhǎng)度的可配置性。一種解決方案是重用相同的LTE前導(dǎo)碼方案，即定義具有不同前導(dǎo)碼長(zhǎng)度的不同RACH前導(dǎo)碼格式。

在LTE中，format0~3的RACH前導(dǎo)碼的numerology 為1.25 KHz，format4的為7.5 KHz，這與DL/UL數(shù)據(jù)/控制信道不同。對(duì)于LTE，一個(gè)小區(qū)支持的最大前置碼數(shù)為64。對(duì)于NR，一個(gè)小區(qū)中支持的最大前導(dǎo)碼數(shù)應(yīng)不少于LTE，例如64。

對(duì)于如圖2所示的LTE RACH前導(dǎo)碼format4，采用uth?root Zadoff Chu序列作為前導(dǎo)碼序列，其定義如下：

哪里根據(jù)uth?root-Zadoff-Chu序列，具有長(zhǎng)度為NCS-1的零相關(guān)區(qū)的隨機(jī)存取前導(dǎo)碼由循環(huán)移位定義。由于Nzc在（1）中為139，所以物理根序列的總數(shù)為138。由于只有一個(gè)前導(dǎo)序列，因此該序列也稱為一級(jí)序列。

對(duì)于LTE PRACH format4，SCS=7.5K Hz，TCP=448Ts，Tseq=4096Ts，TGT=228Ts。

對(duì)于NR RACH前導(dǎo)碼選項(xiàng)4，如圖3所示，其中兩個(gè)短序列組合為一個(gè)RA Msg1。使用兩個(gè)具有CP的不同RACH序列，GT保留在兩個(gè)連續(xù)前導(dǎo)序列的末尾。每個(gè)前導(dǎo)碼由UE獨(dú)立選擇，并由gNB獨(dú)立檢測(cè)。因?yàn)間NB將在宣布成功的RA Msg1檢測(cè)之前檢測(cè)兩個(gè)短前導(dǎo)序列，這意味著當(dāng)且僅當(dāng) preamble-1和 preamble-2均成功檢測(cè)時(shí)，RA Msg1被成功檢測(cè)。

還采用了uth?root-Zadoff-Chu序列作為前導(dǎo)序列，其定義如下：

其中Nzc是小于72的最大素?cái)?shù)，即71。

對(duì)于NR PRACH選項(xiàng)4，SCS=15K Hz，TCP=448Ts，T'seq=1/2Tseq=2048Ts，TGT=228Ts。。

表1給出了基于圖3中類似結(jié)構(gòu)的時(shí)域兩級(jí)前導(dǎo)碼的示例格式，假設(shè)數(shù)據(jù)子載波間隔為15 kHz。此示例格式源自LTE format4。