设计房子需要考虑的因素

NR网络中PRACH的设计应该针对不同的频段，考虑不同的方面。表1给出了要求。

对于所有频率范围和部署，最好只使用单个RACH前导码设计。然而，这种设计不能有效地处理不同部署的PRACH设计需求。例如，由于可能的定时模糊，对于非常大的小区部署，具有高的子载波间隔可能不是有效的。另一方面，由于微站设计的有限时间要求，以非常低的子载波间隔部署微站可能是低效的。因此，PRACH设计分为两个设计类别:一个针对中小型小区覆盖，另一个针对超大小区覆盖。更具体地说，对于中小型蜂窝覆盖，6GHz以下和6GHz以上的统一PRACH设计如表2所示。在这个统一的PRACH中，RACH前导在6GHz以下和6GHz以上是相同的，并且子载波间隔是可缩放的。

从双工模式的角度来看，PRACH设计在TDD和FDD部署中应该是通用的。对于超大型小区部署，预计仅支持FDD部署。此外，700MHz的频带可以用于有利的无线传播条件。因此，重用表3中提供的LTE PRACH设计是合理的。

如图1所示，在具有RACH前导重复的LTE pRACH中，在连续的RACH前导重复之间不需要CP。至少在NR大型小区部署中应该支持这种重复结构。

对于微小区部署，可以考虑两种RACH前导重复选项:

选项1:在RACH前导重复之间没有CP，并且保护在最后一次RACH前导重复的末尾。该RACH前导重复类似于应用于图2所示的大小区部署的前导重复。该选项实现了UE处相同的PRACH传输过程和网络处相同的接收过程。

选项2:在连续的RACH前导重复之间插入CP，并且在最后的RACH前导重复的末尾插入保护。该选项允许ue使用不同的扩频码重复RACH前导码，并且可以在给定的时间-频率覆盖区中重用更多的UE。

在不同的RACH符号上使用不同的RACH序列增加了接收机的复杂性。

对于小于6GHz的情况，中小型小区覆盖的子载波间隔为7.5kHz。注意，可能需要多次迭代才能达到目标链路预算。因此，可以优选地定义基本RACH前导块，并通过重复这样的RACH前导块来实现覆盖增强。网络可以发信号通知基本RACH前导码块指示和重复次数。表4提供了关于支持不同大小的小区所需的多种RACH前导码格式的建议。请注意，这种设计是为了避免TDD自含时隙中出现下行公共突发和上行公共突发，如图4所示。避免DLCB的目的是为了减少干扰，而不重叠ULCB的目的是为了简化发送器和接收器。对于大型小区覆盖，可以重用相同的LTE设计。

表5是图4的模拟假设，而表6总结了性能和链路预算分析。请注意，当前仿真基于PRACH的4.32MHz带宽。建议使用1.08MHz PRACH带宽。对于上行传输，目前的仿真结果应该仍然适用于1.08MHz PRACH带宽。

RACH前导码的较小子载波间隔允许UE在更长的持续时间内发送RACH前导码。所以gNB可以收集更多的能量，提高链接预算。通过一致地组合多个符号和更长的音调间隔也可以实现相同的效果。

然而，短符号限制了可用循环移位的数量。RACH前导码中可用的循环移位数的上限是序列持续时间与往返时间和延迟扩展之和的比值。因此，短符号的使用降低了RACH前导码中的用户复用容量。

图5示出了具有不同音调间隔的循环移位的可用数量。这些数字是在没有任何延迟传播假设的情况下获得的。图5示出了可用循环移位的数量随着子载波间隔的增加而单调减少。因此，在给定的时间带宽占用中，较短的音调间隔增加了RACH资源的可用数量。

另一方面，较短的基音间隔和较长的前导序列容易受到多普勒频移和频率偏移的影响。这些效应在高载波频段更为突出，适合多波束场景的情况。

图6显示相对性能损失随着音调间隔的减小而增加。对于相对较高的音调间隔，例如120到30 kHz，相对性能损失最小。例如，60 kHz音调间隔遭受大约0.3 dB的相对性能损失，而30 kHz音调间隔在100 km/hr的速度下遭受0.9 dB的性能损失，在UE处3 kHz偏移，在基站处1.5 kHz偏移。两个60 kHz符号的相干组合也将遭受0.9 dB的性能损失。两个60 kHz符号的非相干组合将实现小于3 dB的接收功率提升，并实现与30 kHz符号类似的性能。另一方面，随着基音间隔变得小于30 KHz，相对性能开始急剧下降。所以在多波束的情况下，30 kHz似乎是一个比较合理的基音间隔选择，会在高频带被占用。

在考虑了不同基音间隔的优缺点后，在NR多波束的情况下，选择了30 kHz的基音间隔。

gNB可以通知UE在gNB处是否存在波束对应，并且UE可以基于下行链路同步波束的接收信号质量来选择其RACH传输时间。不同的ue将选择不同的RACH传输时间，因为它们可能在基站被不同的波束覆盖。在这种情况下，不同RACH符号之间的CP对于避免从一个UE传输到下一个UE的干扰非常重要。

波束内符号之间的CP的有用性取决于载波频率和所选择的音调间隔。如果音调间隔很大，即符号持续时间很短，则可以重复发送RACH前导码，并且可以在两个符号之间相干地组合和接收gNB。最重要的是，可以在这些符号之间应用扩展码，以便更多的用户可以在这些符号之间同时发送RACH前导码。

图7示出了两个UE可以在两个RACH符号上使用两个不同的扩频码，即[+1+1]和[+1-1]，并且同时发送RACH前导码。图9示出了如果在30 GHz频带中的多波束的情况下选择60 kHz数字符号，则两个RACH符号可以与扩频码相干地组合，因为即使在高速下30 kHz音调间隔的相对性能也很小。

图9示出了在60 kHz音调间隔和30 GHz频带中相干组合和扩频对RACH检测性能的影响。以下步骤用于生成图9的“绿色”曲线:1)UE使用正交覆盖码[+1+1]在两个连续的符号上发送RACH序列，也就是说，UE在两个符号上发送相同的RACH序列。2)基站尝试两个不同的正交覆盖码假设[+1+1]和[+1-1]，以检测这两个符号之间的RACH。绿色曲线显示误检率为0.1%的漏检概率。

图9示出了“无合并”和“具有扩频的相干合并”之间的性能差异约为2.5 dB。理想的相干合成器可以将性能提高3dB。由于多普勒和频偏的存在，性能差距略有缩小。

图9示出了如果在30GHz频带中使用60kHz的音调间隔，则两个UE可以实现接近3dB的SNR改善，同时通过使用正交覆盖码复用两个连续的符号。

然而，较短的音调间隔将不允许在两个连续符号之间使用正交覆盖码，因为符号太长而不能相干组合。

如果数据音调间隔和RACH音调间隔相同，接收机的复杂性将会降低。对于这些音调间隔，正交覆盖码的使用增加了PRACH场合中可以支持的前导码的数量。

如果gNB在多波束场景中没有波束对应，则UE需要在Msg1传输期间发送DL TX波束，以便gNB可以使用DL TX波束ID来发送Msg1。因此，在多波束场景中，NR需要支持远远超过64个前导码。不同符号之间的OCC允许系统实现更多数量的前同步码。

推荐PRACH格式。

图9显示了格式1的示例结构。GNB在10个不同的方向上发送10个同步块。RACH插槽插槽有10个RACH块。GNB通知UE其波束通信状态。如果波束对应可用，则UE将最佳DL-SYNC资源映射到用于前导传输的RACH符号。如果波束对应不可用，则UE在所有符号中发送RACH前导码，并且gNB通过扫描频率时隙来找到最佳的UL RX波束。

图10示出了总的625 us RACH槽由五个120 kHz数字学的125槽组成。每个时隙包括一个DL控制块、一个UL控制块和两个RACH块。每个RACH块由循环前缀和序列持续时间组成。如果波束对应可用，则UE将最佳DL-SYNC块映射到对应的RACH块。

一些子载波区域可以用于在多波束场景中发送调度请求或波束恢复请求。在这些区域中，如果ue是时间同步的，则可以包括调度请求或波束恢复请求的更多前导。区域的总数可以在RACH区域和调度请求/波束恢复请求区域之间灵活划分。可用RACH前导码的总数来自循环移位、子载波区域和不同根序列的使用。因为我们支持1公里的小区半径，所以我们可以适应四种不同的循环移位。允许m个不同的子载波区域用于RACH传输，前导码的总数=4*m*139。如果八个子载波区域用于RACH传输，则可以获得多达4448个前导码。