NR網(wǎng)絡(luò)中PRACH的設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)不同的頻段，考慮不同的方面，表1給出了對(duì)于的要求。

對(duì)于所有頻率范圍和部署，最好只采用單一RACH前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)。然而，這種設(shè)計(jì)不能有效地處理不同部署的PRACH設(shè)計(jì)需求。例如，由于可能的定時(shí)模糊問(wèn)題，對(duì)于非常大的小區(qū)部署，具有高的子載波間隔可能不是有效的。另一方面，由于微站設(shè)計(jì)的時(shí)間占用要求有限，使用非常低的子載波間隔進(jìn)行微站部署可能效率低下。因此，將PRACH設(shè)計(jì)分為兩個(gè)設(shè)計(jì)類(lèi)別：一個(gè)用于中小型小區(qū)覆蓋（例如，小于15km），另一個(gè)用于超大小區(qū)覆蓋。更具體地說(shuō)，對(duì)于中小型蜂窩覆蓋，在6GHz以下和6GHz以上的統(tǒng)一PRACH設(shè)計(jì)如表2所示。在這個(gè)統(tǒng)一的PRACH中，RACH前導(dǎo)在6GHz以下和6GHz以上是相同的，而子載波間隔是可伸縮的。

從雙工模式來(lái)看，PRACH設(shè)計(jì)應(yīng)該在TDD和FDD部署中都很常見(jiàn)。對(duì)于超大小區(qū)部署，預(yù)計(jì)只支持FDD部署。此外，700MHz的頻帶可用于有利的無(wú)線(xiàn)傳播條件。因此，重復(fù)使用表3中提供的LTE PRACH設(shè)計(jì)是合理的。

在具有RACH前導(dǎo)碼重復(fù)的LTE PRACH中，如圖1所示，在連續(xù)的RACH前導(dǎo)碼重復(fù)之間不需要CP。至少在NR大型小區(qū)部署中應(yīng)該支持這種重復(fù)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)表3）。

對(duì)于微小區(qū)部署，可以考慮兩種RACH前導(dǎo)重復(fù)選項(xiàng)：

• Option 1：在RACH前導(dǎo)碼重復(fù)之間沒(méi)有CP，并且保護(hù)處于最后一次RACH前導(dǎo)碼重復(fù)的末尾。這種RACH前導(dǎo)碼重復(fù)類(lèi)似于圖2所示的應(yīng)用于大小區(qū)部署的前導(dǎo)碼重復(fù)。該選項(xiàng)在UE處啟用相同的PRACH發(fā)送處理，并在網(wǎng)絡(luò)處啟用相同的接收處理。

• Option 2：在連續(xù)的RACH前導(dǎo)碼重復(fù)之間插入CP，并且在最后一個(gè)RACH前導(dǎo)碼重復(fù)的末尾插入保護(hù)。該選項(xiàng)允許ue使用不同的擴(kuò)頻碼重復(fù)RACH前導(dǎo)碼，并且可以在給定的時(shí)間-頻率足跡中復(fù)用更多的ue。

在不同的RACH符號(hào)處使用不同的RACH序列增加了接收機(jī)的復(fù)雜度。

對(duì)于低于6GHz的情況，中小型小區(qū)覆蓋的子載波間隔為7.5kHz。需要注意的是，可能需要多次重復(fù)才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)鏈路預(yù)算。因此，可以?xún)?yōu)選地定義基本RACH前導(dǎo)碼塊，并且通過(guò)重復(fù)此類(lèi)RACH前導(dǎo)碼塊來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)可以向基本的RACH前導(dǎo)碼塊指示以及重復(fù)次數(shù)發(fā)送信號(hào)。表4提供了關(guān)于支持不同大小小區(qū)要求的多種RACH前導(dǎo)格式的建議。請(qǐng)注意，該設(shè)計(jì)旨在避免TDD自包含時(shí)隙中的下行鏈路公共突發(fā)（DLCB：downlink common burst）和上行鏈路公共突發(fā)（ULCB：uplink common burst），如圖4所示。避免DLCB的目的是為了減少干擾，而不重疊ULCB的目的是為了在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)側(cè)都實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。對(duì)于大的小區(qū)覆蓋，相同的LTE設(shè)計(jì)可以重復(fù)使用。

表5是為圖4的模擬假設(shè)，而表6總結(jié)了性能和鏈路預(yù)算分析。請(qǐng)注意，當(dāng)前模擬基于PRACH的4.32MHz帶寬。建議是1.08MHz PRACH帶寬（即，類(lèi)似于LTE PRACH）。對(duì)于上行鏈路傳輸，目前的模擬結(jié)果應(yīng)該仍然適用于1.08MHz PRACH帶寬。

RACH前導(dǎo)碼的較小子載波間隔允許UE在更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)發(fā)送RACH前導(dǎo)碼。因此，gNB可以收集更多的能量，并改善鏈路預(yù)算。同樣的效果也可以通過(guò)連貫地組合多個(gè)符號(hào)和更長(zhǎng)的tone間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)。

然而，短符號(hào)限制了可用循環(huán)移位的數(shù)量。RACH前導(dǎo)碼中可用的循環(huán)移位數(shù)的上限是序列持續(xù)時(shí)間與往返時(shí)間和延遲擴(kuò)展之和的比率。因此，短符號(hào)的使用降低了RACH前導(dǎo)碼中的用戶(hù)復(fù)用容量。

圖5顯示了不同音調(diào)間隔的循環(huán)移位的可用數(shù)量。這些數(shù)字是在不假設(shè)任何延遲傳播的情況下獲得的。圖5顯示，可用的循環(huán)移位數(shù)隨著子載波間隔的增加而單調(diào)減少。因此，較短的音調(diào)間隔增加了給定時(shí)間帶寬占用中的RACH資源的可用數(shù)量。

另一方面，較短的音調(diào)間隔和較長(zhǎng)的前導(dǎo)序列容易受到多普勒頻移和頻率偏移的影響。這些效應(yīng)在高載波頻帶中更為突出，這是多波束場(chǎng)景的合適使用情況。

圖6顯示，相對(duì)性能損失隨著音調(diào)間隔的減小而增加。對(duì)于相對(duì)較高的音調(diào)間隔，例如120至30 kHz，相對(duì)性能損失最小。例如，60 kHz的音調(diào)間隔遭受大約0.3 dB的相對(duì)性能損失，而30 kHz的音調(diào)間隔在100 km/hr速度下遭受0.9 dB的性能損失，在UE處遭受3 kHz偏移（在30 GHz頻帶下為0.1 ppm），在基站處遭受1.5 kHz偏移（在30 GHz頻帶下為0.05 ppm）。兩個(gè)60 kHz符號(hào)的相干組合也將遭受0.9 dB的性能損失。兩個(gè)60 kHz符號(hào)的非相干組合將獲得小于3 dB的接收功率提升，并獲得與30 kHz符號(hào)類(lèi)似的性能。另一方面，隨著音調(diào)間隔變得小于30 KHz，相對(duì)性能開(kāi)始急劇下降。因此，在多波束情況下，30 kHz似乎是一個(gè)合理的音調(diào)間隔選擇，它將在高頻段被占用。

在考慮了不同音調(diào)間隔的優(yōu)缺點(diǎn)后，所以NR多波束情況下選擇30 kHz音調(diào)間隔。

gNB可以通知UE是否在gNB處存在波束對(duì)應(yīng)，并且UE可以基于下行同步波束的接收信號(hào)質(zhì)量選擇其RACH傳輸時(shí)間。不同的ue將選擇不同的RACH傳輸時(shí)間，因?yàn)樗鼈兛赡茉?/span>基站處被不同的波束覆蓋。在這種情況下，不同RACH符號(hào)之間的CP對(duì)于避免從一個(gè)UE傳輸?shù)较乱粋€(gè)UE的干擾至關(guān)重要。

波束內(nèi)符號(hào)之間CP的有用性取決于載波頻率和選定的音調(diào)間隔。如果音調(diào)間隔大，即符號(hào)持續(xù)時(shí)間短，則可以重復(fù)發(fā)送RACH前導(dǎo)碼，并且gNB可以在這兩個(gè)符號(hào)之間相干地組合接收。最重要的是，可以在這些符號(hào)之間應(yīng)用擴(kuò)頻碼，以便更多的用戶(hù)可以在這些符號(hào)之間同時(shí)傳輸RACH前導(dǎo)碼。

圖7顯示了兩個(gè)ue可以跨兩個(gè)RACH符號(hào)使用兩個(gè)不同的擴(kuò)頻碼，即[+1+1]和[+1-1]，并同時(shí)發(fā)送RACH前導(dǎo)碼。圖9顯示，如果在30 GHz頻段的多波束情況下選擇60 kHz數(shù)字符號(hào)，則兩個(gè)RACH符號(hào)可以與擴(kuò)頻碼相干組合，因?yàn)榧词乖诟咚傧拢?0 kHz音調(diào)間隔的相對(duì)性能也很小。

圖9顯示了在60 kHz音調(diào)間隔和30 GHz頻帶下，相干合并和擴(kuò)頻對(duì)RACH檢測(cè)性能的影響。使用以下步驟生成圖9的“綠色”曲線(xiàn)：1）UE使用[+1+1]的正交覆蓋碼跨兩個(gè)連續(xù)符號(hào)傳輸RACH序列，即，UE跨兩個(gè)符號(hào)傳輸相同的RACH序列。2） 基站嘗試兩種不同的正交覆蓋碼假設(shè)，[+1+1]和[+1-1]，以檢測(cè)這兩個(gè)符號(hào)之間的RACH。綠色曲線(xiàn)顯示在0.1%的誤報(bào)率下的漏檢概率。

圖9顯示了“無(wú)合并”和“帶擴(kuò)頻的相干合并”之間的性能差距約為2.5 dB。一個(gè)理想的相干合路器可以實(shí)現(xiàn)3dB的性能提升。由于多普勒和頻率偏移的存在，性能差距略有縮小。

圖9說(shuō)明，如果在30GHz頻帶中使用60kHz的音調(diào)間隔，兩個(gè)UE可以實(shí)現(xiàn)接近3dB的SNR提升，同時(shí)通過(guò)使用正交覆蓋碼在兩個(gè)連續(xù)符號(hào)中復(fù)用。

然而，較短的音調(diào)間隔（例如，30ghz頻帶下的10或15khz）將不允許在兩個(gè)連續(xù)符號(hào)之間使用正交覆蓋碼，因?yàn)榉?hào)太長(zhǎng)而無(wú)法相干地組合。

如果數(shù)據(jù)音調(diào)間隔和RACH音調(diào)間隔相同，接收機(jī)的復(fù)雜度就會(huì)降低。對(duì)于這些音調(diào)間隔，正交覆蓋碼的使用增加了PRACH場(chǎng)合中可支持的前置碼的數(shù)量。

如果gNB在多波束場(chǎng)景中沒(méi)有波束對(duì)應(yīng)，則UE需要在Msg1傳輸期間傳輸DL TX波束，以便gNB可以使用該DL TX波束ID來(lái)傳輸Msg1。因此，在多波束場(chǎng)景中，NR需要支持遠(yuǎn)高于64個(gè)前導(dǎo)碼。不同符號(hào)之間的OCC允許系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高數(shù)量的前導(dǎo)碼。

建議的?PRACH 格式.

圖9顯示了format1的示例結(jié)構(gòu)。gNB在10個(gè)不同方向傳輸10個(gè)同步塊。RACH插槽時(shí)隙有10個(gè)RACH塊。gNB通知UE其波束通信狀態(tài)。如果波束對(duì)應(yīng)可用，UE將最佳DL-SYNC資源映射到用于前導(dǎo)傳輸?shù)腞ACH符號(hào)。如果波束對(duì)應(yīng)不可用，UE在所有符號(hào)中傳輸RACH前導(dǎo)碼，gNB通過(guò)掃頻槽找到最佳UL RX波束。

圖10顯示，總體625 us RACH時(shí)隙由五個(gè)120 kHz numerology 的125時(shí)隙組成。每個(gè)時(shí)隙由一個(gè)DL控制塊和UL控制塊以及兩個(gè)RACH塊組成。每個(gè)RACH塊由循環(huán)前綴和序列持續(xù)時(shí)間組成。如果波束對(duì)應(yīng)可用，UE將最佳DL-SYNC塊映射到相應(yīng)的RACH塊。

其中一些子載波區(qū)域可用于在多波束場(chǎng)景中傳輸調(diào)度請(qǐng)求或波束恢復(fù)請(qǐng)求。在這些區(qū)域中，如果ue是時(shí)間同步的，則可以包括更多的調(diào)度請(qǐng)求或波束恢復(fù)請(qǐng)求前導(dǎo)碼。區(qū)域總數(shù)可以在RACH區(qū)域和調(diào)度請(qǐng)求/波束恢復(fù)請(qǐng)求區(qū)域之間靈活劃分?？捎肦ACH前導(dǎo)碼的總數(shù)來(lái)自循環(huán)移位、子載波區(qū)域和不同根序列的使用。由于我們支持1km的小區(qū)半徑，可以適應(yīng)四種不同的循環(huán)移位。允許m個(gè)不同的子載波區(qū)域用于RACH傳輸，前導(dǎo)碼的總數(shù)為=4*m*139。如果將八個(gè)子載波區(qū)域用于RACH傳輸，可以獲得多達(dá)4448個(gè)前導(dǎo)碼。