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1、PRACH设计PRACH的设计应针对不同的频段，考虑不同的方面，表1给出了对于的要求。表1:PRACH设计要求方面设计含义6GHz以下6GHz以上LTE用例RACH功能- 随机接入- 上行同步和定时参考- 按需SIB请求-随机接入-上行同步和定时参考覆盖RACHpreamble格式0-100kmIkm0-100km(5种RACHpreamble格式)移动性RACH前导码设计中的移动性处理0-500km/h(在4GHzDoppler高达1.9kHz)I(M)km/h0-35()kmh带宽RACHpreamble长度小于5MHz1.08MHzTonespacing时间占用空间和链接预算1.25Xn
2、（N是一个正整数）7.5kHz和1.25kHzTimefootprint实现简单PRACH至少不应该与TDD时隙结构的DLCB重叠（避免ULCB以缓解干扰）高达3个子帧对于所有频率范围和部署，最好只采用单一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问题，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，由于微站设计的时间占用要求有限，使用非常低的子载波间隔进行微站部署可能效率低下。因此，将PRACH设计分为两个设计类别：一个用于中小型小区覆盖（例如，小于15km）,另一个用于超大小区覆盖。更具体地说，对于中小型蜂窝覆盖
3、，在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，而子载波间隔是可伸缩的。从双工模式来看，PRACH设计应该在TDD和FDD部署中都很常见。对于超大小区部署，预计只支持FDD部署。此外，700MHZ的频带可用于有利的无线传播条件。因此，重复使用表3中提供的LTEPRACH设计是合理的。表2:小区覆盖范围在18Km的统一PRACH参数4-stepPRACH2-stepPRCH(below6GHz)Below6GHzAbove6GHz(format1OfTable7)带宽(MHZ)1.084.324.32SCS
4、(kHz)(note1)7.5(note2)30(note3)30最大小区覆盖范围(km)181.04.5单波束VS多波束单波束多波束单波束RE数144RACHpreamble长度RACHpreamble序列139Zadoff-Chu表3:高达IoOKm小区覆盖范围的PRACH设计参数4-stepPRACH(Below6GHz)带宽(MHZ)1.08SCS(kHz)1.25RE数864RACHpreamble长度839在具有RACH前导码重复的LTEPRACH中，如图1所示，在连续的RACH前导码重复之间不需要CP。至少在NR大型小区部署中应该支持这种重复结构(见表3)。CPRACHpream
5、bleRACHpreamble图1:大小区的RACH重复对于微小区部署，可以考虑两种RACH前导重复选项： Option1：在RACH前导码重复之间没有CP,并且保护处于最后一次RACH前导码重复的末尾。这种RACH前导码重复类似于图2所示的应用于大小区部署的前导码重复。该选项在UE处启用相同的PRACH发送处理，并在网络处启用相同的接收处理。CPRACHpreambleRACHpreamble图2:option1,带有两个针对SmallCell格的RACH重复示例 Option2：在连续的RACH前导码重复之间插入CP,并且在最后一个RACH前导码重复的末尾插入保护。该选项允许Ue使用不同的
6、扩频码重复RACH前导码，并且可以在给定的时间-频率足迹中复用更多的ueoCPRACHpreambleCPRACHpreamble图3:option2,针对SnlaIlCeIl的两个RACH重复示例在不同的RACH符号处使用不同的RACH序列增加了接收机的复杂度。对于低于6GHz的情况，中小型小区覆盖的子载波间隔为7.5kHz。需要注意的是，可能需要多次重复才能实现目标链路预算。因此，可以优选地定义基本RACH前导码块，并且通过重复此类RACH前导码块来实现覆盖增强。网络可以向基本的RACH前导码块指示以及重复次数发送信号。表4提供了关于支持不同大小小区要求的多种RAeH前导格式的建议。请注意
7、，该设计旨在避免TDD自包含时隙中的下行链路公共突发(DLCB：downlinkcommonburst)和上行链路公共突发(ULCB：uplinkcommonburst),如图4所示。避免DLCB的目的是为了减少干扰，而不重叠ULCB的目的是为了在发射机和接收机侧都实现简单。对于大的小区覆盖，相同的LTE设计可以重复使用。DLCB+ G60kHzTDD SF250usULULCB表2：用于中小型小区覆盖的RACH前导格式Slotduration(us)NumberofRACHpreamblerepetitionsRACHpreambleduration(US)CPduration(us)Gua
8、rdduration(us)PRACHdurations(US)Cellcoverage(km)2501133.3323.721.6178.62.85001133.33113.5110.3357.116.3Note:CP持驾2时间为NCP=4.73us的整数倍.图2：PRACH与一个基本的RACH前导码在60kHz的TDD插槽表5是为图4的模拟假设，而表6总结了性能和链路预算分析。请注意，当前模拟基于PRACH的4.32MHZ带宽。建议是L08MHzPRACH带宽(即，类似于LTEPRACH)O对于上行链路传输，目前的模拟结果应该仍然适用于1.08MHZPRACH带宽。表5:模拟假设参数值PR
9、ACHBW(MHz)4.32SCS(kHz)7.5ZCroots7,11,101Ncs25(targetcellradiusof1.5km)Targetfalsealarm0.1%表3：PRACH性能和链接预算分析Antenna1Tx,2Rx1Tx,4Rx1Tx,2RxChannelCDL-C,100nsDSCDL-C,100nsDSAWGNDoppler3kmh,120kmh3kmh,120kmh0Transmitter(UE)TXPOWer(dBm)232323Receiver(qNB)(2)Thermalnoisedensity(dBmHz)-174-174-174(3)Receiver
10、noisefigure(dB)555(4)Interferencemargin(dB)000(5)Occupiedchannelbandwidth(Hz)432000043200004320000(6)Effectivenoisepower=(2)+(3)+(4)+10log(5)(dBm)-102.6-102.6-102.6(7)RequiredSINR(dB)-4-7.3-15(8)Receiversensitivity=(6)+(7)(dBm)-106.6-109.9-117.6(9)MCL=(1)-(8)(dB)129.6132.9140.6(17)Carrfrequency(GHz)
11、444(18)MaxcellRadius(km)0.761.49(17)Carrfrequency(GHz)222(18)MaxcellRadius(km)RAeH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。因此，gNB可以收集更多的能量，并改善链路预算。同样的效果也可以通过连贯地组合多个符号和更长的tone间隔来实现。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率。因此，短符号的使用降低了RAeH前导码中的用户复用容量。图5:可用的循环变化间距不同的tone和1公里小区半径图5显示了不同音调间隔
12、的循环移位的可用数量。这些数字是在不假设任何延迟传播的情况下获得的。图5显示，可用的循环移位数随着子载波间隔的增加而单调减少。因此，较短的音调间隔增加了给定时间带宽占用中的RACH资源的可用数量。另一方面，较短的音调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带中更为突出，这是多波束场景的合适使用情况。Effectoffrequencyoffsetanddopplerfordifferenttonespacingsat30GHz0-0.5020406080100120tone spacing (kHz)-1.5-2-2.5-3-3.5-4力Jo图6:30GHZ频段
13、对频率偏移和多普勒频移的影响图6绘制了不同音调间距相对于其最大组合增益的相对性能损失。换句话说图6是20*log1fD=Dopplershift,fE=SummationoffrequencyerroratBSandUE,T=tonespacing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至30kHz,相对性能损失最小。例如，60kHz的音调间隔遭受大约0.3dB的相对性能损失，而30kHz的音调间隔在100km/hr速度下遭受0.9dB的性能损失，在UE处遭受3kHz偏移（在30GHZ频带下为0.1ppm）,在基站处遭受L5kHz偏移（在30GHZ频带
14、下为0.05ppm）o两个60kHz符号的相干组合也将遭受0.9dB的性能损失。两个60kHz符号的非相干组合将获得小于3dB的接收功率提升，并获得与30kHz符号类似的性能。另一方面，随着音调间隔变得小于30KHz,相对性能开始急剧下降。因此，在多波束情况下，30kHz似乎是一个合理的音调间隔选择，它将在高频段被占用。在考虑了不同音调间隔的优缺点后，所以NR多波束情况下选择30kHz音调间隔。gNB可以通知UE是否在gNB处存在波束对应，并且UE可以基于下行同步波束的接收信号质量选择其RACH传输时间。不同的Ue将选择不同的RAeH传输时间，因为它们可能在基站处被不同的波束覆盖。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IJE的干扰至关重要。波束内符号之间CP的有用性取决于载波频率和选定的音调间隔。如果音调间隔大，即符号持续时间短，则可以重复发送RACH前导码，并且gNB可以在这两个符号之间相干地组合接收。最重要的是，可以在这些符号之间应用扩频码，以便更多的用户可以在这些符号之间同时传输RACH前导码。图7:在两个RACH符号上扩展代码图7显示了两个Ue可以跨两个RACH符号使用两个不同的扩频码，即+1+1和+1T,并同时发送RACH前导码。图9显示，如果在30GHZ频段的
