接收機波束賦形（BF）用于通過組合來自多個天線的接收信號來增加前導檢測器的接收信號強度，從而在特定空間方向上接收更多信號能量。

通過數(shù)字和頻域波束賦形，使用FFT（fast Fourier transform）將信號從時域轉(zhuǎn)換為頻域，見圖1。這里，天線信號首先在無線單元（RU：Radio Unit）中接收，然后在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC：Analog-to-Digital Converter ）中采樣和量化。使用FFT完成從時域到頻域的轉(zhuǎn)換，然后應用前導檢測器。FFT通常針對每個天線或天線子集計算，使得在進一步的信號處理之前，可以提取接收信號的不同子頻帶中的不同用戶和信道。在圖1中，在FFT和提取分配給PRACH的子載波之后應用前導檢測器。當在頻域中進行波束賦形時，一個或多個特定波束賦形器可應用于用于隨機接入的那些子載波。通過這些波束賦形器，前導檢測器在多個空間方向上是敏感的。

當在發(fā)射機中構(gòu)造OFDM符號時，如果UE中使用數(shù)字波束賦形，則通常為每個天線計算一個IFFT。

隨著載波頻率的增加，發(fā)射機和接收機中的天線單元的數(shù)量預計將增加，從而使得IFFT和FFT的計算復雜度變大。這些處理塊對功耗和硬件成本有很大影響。

對于模擬波束賦形，波束賦形在接收機中FFT之前完成，見圖2。因此，來自多個天線的時域信號在波束賦形中被組合，從而對所有子載波產(chǎn)生相同的波束賦形。這里，相同的波束賦形隨后用于所有子載波，使得用于上行數(shù)據(jù)和控制的波束賦形也用于同時接收的PRACH前導碼。

在初始接入時，基站對UE的位置的了解有限。因此，前導接收機必須評估多個波束，以便能夠檢測前導。對于時域波束賦形，每個波束賦形器需要一個從FFT到前導檢測器的處理序列。

LTE中目前有五種不同的RA前導碼參數(shù)PRACH格式，其中Format 0-3定義為幀結(jié)構(gòu)Type 1和2，而Format 4僅定義為幀結(jié)構(gòu)Type 2，如下表1所示。

PRACH前導碼Format 0基于長度為24576的PRACH前導碼序列。該長度對應于1.25 kHz的子載波間隔，與使用15 kHz子載波間隔的PUSCH和PUCCH相反。對于LTE?Rel-8，由于不同的子載波間隔而產(chǎn)生的載波間干擾通過在PRACH和PUSCH之間具有小的保護頻帶以及通過將PRACH分配給相鄰子載波的單個間隔來限制。

用于PRACH前導碼Format 0到3的發(fā)射機需要至少一個大小為24576的IFFT，此外，還需要支持2048的IFFT來為PUSCH和PUCCH生成普通OFDM符號。這種PRACH前導碼格式的直接接收機需要大小為24576的FFT。然后，該FFT僅用于PRACH前導碼檢測，并與大小為2048的FFT并行使用，用于接收PUSCH和PUCCH，參見圖3。在頻域數(shù)字波束賦形中，每個天線需要一個這樣的FFT。

為了簡化實現(xiàn)和降低功耗，非常需要一種PRACH前導碼設計，該設計保留了類似的覆蓋特性，但避免了在發(fā)射機中支持多種尺寸的IFFT和在接收機中支持多種尺寸的FFT。

PRACH前導碼的設計如圖4所示，其中一個OFDM符號再次重復數(shù)次，使得每個OFDM符號充當下一個OFDM符號的循環(huán)前綴。然而，與LTE PRACH相比，重復的OFDM符號具有更小的長度，并且等于與相鄰用戶數(shù)據(jù)OFDM符號相同的長度。圖4中每個FFT窗口內(nèi)的接收信號隨后將作用于PRACH前導序列的循環(huán)移位版本。

如圖4所示的PRACH前導與用戶數(shù)據(jù)具有相同的子載波間隔，從而避免了載波間干擾。重復與用戶數(shù)據(jù)OFDM符號具有相同長度的相同OFDM符號的一個好處是，如果前導被延遲，則載波間干擾可以忽略。如果由于延遲前導而在FFT窗口內(nèi)接收到部分PRACH前導OFDM符號，則將具有一些載波間干擾的唯一OFDM符號是子幀的第一個和最后一個OFDM符號。

當減少序列的長度時，可用前導序列的數(shù)量減少。另一方面，在5G系統(tǒng)中使用窄波束賦形降低了來自其他UE的干擾影響。

圖4中的所有FFT中的接收信號可以相干地相加，以便通過短序列的這種重復實現(xiàn)類似的鏈路預算，如同具有一個長序列一樣。例如，如果對2048長度序列使用13次重復，則這些重復的相干組合對應于比LTE中的24576長序列大的13×2048＝26624長序列。

如果使用時域中的模擬波束賦形，則在接收機中隨時間在波束之間進行切換。這里，在與一個FFT中使用的樣本相對應的時間間隔中，只能評估一個波束賦形。因此，圖3中的LTE PRACH設計只能支持兩種波束賦形配置。因此，期望PRACH前導碼設計，其中可以在PRACH前導碼期間評估多個波束賦形候選。

圖4中重復短序列的PRACH前導格式也在圖5中進行了說明，其中有三個在PRACH前導期間改變波束賦形配置的示例。在第一示例中，對于從1到13的每個波束，僅使用一個接收短序列中的接收信號。因此，可以對大量波束進行評估。在圖5的第二個示例中，評估的波束較少，但現(xiàn)在探測器中使用了在兩個短序列中接收到的信號。在第三個示例中，所有短重復用于評估一個波束賦形，該波束賦形可以是非常寬的波束或覆蓋大空間區(qū)域。

可以在TRP中決定要使用的相干組合或波束賦形配置的數(shù)量之間的權衡，而無需配置UE。由于多個TRP同時接收一個PRACH傳輸，因此可以將這些TRP配置為不同的波束賦形量。