5G RACH preamble 碼的由來
當(dāng)波束通信在TRP側(cè)保持時,UE在與指定的下行SS/BCH/TRS相關(guān)聯(lián)的單個RACH資源上使用gNB分配的RACH前導(dǎo)碼格式發(fā)送RACH前導(dǎo)碼,同時TRP確定其用于該RACH資源的RX波束,并且TRP應(yīng)該能夠識別用于RACH接收的哪個Tx/RX波束對是合適的,并對用于RAR傳輸?shù)腡RP Tx波束作出決定對應(yīng)于TRP接收波束。如果TRP沒有波束對應(yīng),則當(dāng)TRP掃描其Rx波束并識別用于RACH接收的強(qiáng)Tx/Rx波束對時,UE還使用gNB在與下行SS/BCH/TRS相關(guān)聯(lián)的多個RACH資源上分配的RACH前導(dǎo)碼格式發(fā)送RACH前導(dǎo)碼。RAR傳輸?shù)腡RP Tx波束應(yīng)在RACH檢測期間進(jìn)行估計。注意,小區(qū)中的所有ue僅遵循經(jīng)由廣播信道指示的一個RACH配置。

Option 1:CP插入到連續(xù)多個/重復(fù)的RACH符號的開頭,省略RACH符號之間的CP/GT,GT保留在連續(xù)多個/重復(fù)的RACH序列的末尾
Option 2:使用與CP相同的RACH序列,GT保留在連續(xù)多個/重復(fù)的RACH前導(dǎo)碼的末尾
Option 4:使用具有CP的不同RACH序列,GT保留在連續(xù)多個/重復(fù)的RACH前導(dǎo)碼的末尾
在Option 1中,與圖2所示的其他選項相比,預(yù)計Rx波束掃描的機(jī)會更多。基本上,Option 2和4每個Rx波束需要至少兩個RACH OFDM符號,但考慮到Option 2中至少需要長度2 OCC來提高RACH容量,并且Option 4需要至少兩個不同的序列(sequence ID A和sequence ID B),Option 1每個Rx波束需要單個RACH OFDM符號。此外,Option 1中用于連續(xù)RACH符號之間的波束切換的保護(hù)間隔比Option 2和4短得多。

如上所述,盡管Option 1善于提供波束掃描機(jī)會以減少RA延遲,但具有這種前導(dǎo)格式的可用RACH前導(dǎo)碼的數(shù)量受到限制。與長PRACH序列相比,具有較大子載波間隔和較短符號持續(xù)時間的短PRACH序列具有較少的用于UE選擇的正交序列。因此,為了使用具有較大子載波間隔的短PRACH序列來增加RACH容量,可以考慮Option 2和4。很明顯,如果Option 2采用時域OCC,則與Option 1相比,RACH容量可以增加N倍,其中N是時域OCC長度。時域OCC的長度應(yīng)根據(jù)時變信道特性仔細(xì)確定。即使信道在多個RACH前導(dǎo)碼之間是恒定的,6GHz以上的相位噪聲也會損害時不變特性。由于殘留的載波頻率偏移,跨多個RACH前導(dǎo)碼的恒定信道特性也將無法保持。因此,短序列持續(xù)時間有利于在Option 2中應(yīng)用時域OCC,因此應(yīng)考慮更大的子載波間隔,以便在多個OFDM符號之間進(jìn)行相干組合。帶有時域OCC的Option 2在較大的子載波間隔和較低的移動性下運行良好。在Option 4中,可以預(yù)期通過跨連續(xù)的RACH OFDM符號的獨立根序列ID的組合來增強(qiáng)RACH容量。如果一個UE選擇多個獨立的短PRACH序列或其組合,則它可以通過提供更大的序列選擇池來降低沖突概率。例如,如果總共有M個根序列ID可用,則可以在選項4中為兩個連續(xù)的RACH-OFDM符號生成(M2)組合。表1顯示了兩個選項的可支持根序列ID集的示例。

如表1所示,從可支持的集合數(shù)角度來看,Option 4提供了更多具有有限根序列ID的集合。然而,gNB是否能夠區(qū)分實際序列ID和UE尚不清楚。例如,當(dāng)假設(shè)兩個ue分別是選擇索引對(A,B)和(B,C)時,gNB將分別在第一時隙中檢測(A,C)的序列ID和在第二時隙中檢測(B,C)的序列ID。然后,gNB可能認(rèn)為多個索引對是表1中表示的候選,即使只有兩個UE傳輸RACH。因此,由于gNB無法區(qū)分實際的根索引對和UE,虛警概率可能會增加。
表2顯示了三個選項之間的相對比較。

從表2中可以看出,Option 2和Option 4之間的特性似乎相似。然而,由于具有大量波束的波束賦形可以在高頻下工作以克服路徑損耗,因此假設(shè)相對較小的小區(qū)似乎是合理的,這樣就不必考慮非常多的ue。因此,Option 2優(yōu)選用于增強(qiáng)具有多波束操作的多個/重復(fù)的RACH前導(dǎo)碼傳輸?shù)腞ACH容量增強(qiáng)。
在努力增加一個小區(qū)內(nèi)可用前導(dǎo)碼的同時,需要考慮的另一個問題是小區(qū)間干擾。在傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)中,DMRS序列生成將根據(jù)特定于小區(qū)的序列跳變,更準(zhǔn)確地說,是循環(huán)移位跳變。通過借用類似的思想,例如,循環(huán)移位值與小區(qū)ID相關(guān),可以在前導(dǎo)序列生成中利用循環(huán)移位跳變來減輕小區(qū)間干擾。
Zadoff-chu層序的特征是眾所周知的,尤其是它有兩個重要的性質(zhì):
Constant envelope:序列由公式生成,其形式為。這意味著序列的振幅是恒定的。因此,與m序列相比,Zadoff-chu序列提供了更好的PAPR性能。
Zero Autocorrelation::使用公式的序列與通過Ncs(Ncs:1~Nseq-1)將同一序列移位生成的另一序列之間的相關(guān)性變?yōu)榱恪?/span>
由于LTE中定義的Zadoff-Chu序列具有良好的相關(guān)性,并且顯示出較低的峰均比,因此它也可以在NR中重用。

表3和表4分別顯示了6GHz以下和6GHz以上的PRACH前導(dǎo)碼格式。