5G NR 随机接入--PRACH
高层配置
SIB1> servingCellConfigCommon > uplinkConfigCommon >
initialUplinkBWP > rach-ConfigCommon
preamble format
前导码格式见38.211-Table6.3.3.1-1和38.211-Table6.3.3.1-2。
由高层配置参数prach-ConfiguratinIndex决定配置给UE的前导码格式,查表38.211–Table6.3.3.2-2~Table6.3.3.2-4可知。
时域资源
周期和偏移
由prach-ConfigurationIndex确定,查38.211–Table6.3.3.2-2~Table6.3.3.2-4可知。
子帧内的起始位置
起始位置的计算方法如下所示:
公式中涉及到的参数:
如果ΔfRA∈{1.25,5}kHz{\Delta}f_{RA}{\in}\{1.25,5\}kHzΔfRA∈{1.25,5}kHz,则μ\muμ取值为0;否则与ΔfRA∈{15,30,60,120}kHz{\Delta}f_{RA}{\in}\{15,30,60,120\}kHzΔfRA∈{15,30,60,120}kHz时μ\muμ的取值一致,而ΔfRA{\Delta}f_{RA}ΔfRA的取值取决于前导码格式,见38.211-Table6.3.3.1-1和38.211-Table6.3.3.1-2。
ntRAn_t^{RA}ntRA取值范围从0到NtRA,slot−1N_t^{RA,slot}-1NtRA,slot−1,NtRA,slotN_t^{RA,slot}NtRA,slot取决于LRAL_{RA}LRA,当LRA=139L_{RA}=139LRA=139时要查表38.211–Table6.3.3.2-2~Table6.3.3.2-4获取,当时LRA=839L_{RA}=839LRA=839,取值固定为1。
NdurRAN_{dur}^{RA}NdurRA的值也是查表38.211–Table6.3.3.2-2~Table6.3.3.2-4获取。
如果ΔfRA∈{1.25,5,15,60}kHz{\Delta}f_{RA}{\in}\{1.25,5,15,60\}kHzΔfRA∈{1.25,5,15,60}kHz,那么nslotRA=0n_{slot}^{RA}=0nslotRA=0;如果ΔfRA∈{30,120}kHz{\Delta}f_{RA}{\in}\{30,120\}kHzΔfRA∈{30,120}kHz,要在38.211–Table6.3.3.2-2~Table6.3.3.2-4中查看表项"Number of PRACH slots within a(60kHz)subframe"的值,如果该值为1,则nslotRA=1n_{slot}^{RA}=1nslotRA=1,否则nslotRA∈{0,1}n_{slot}^{RA}\in\{0,1\}nslotRA∈{0,1}。
时域的持续时长
时域上的持续时长结合38.211-Table6.3.3.1-1和38.211-Table6.3.3.1-2和公式(Nu+NCP,lRA)Tc(N_u+N_{CP,l}^{RA})T_c(Nu+NCP,lRA)Tc可得,其中
举例说明
例一
FR1,paired spectrum,UL-BWP的scs配置为15kHz,prach-ConfiguratinIndex为0,即
- 从表可以得到的信息:
preamble format 0对应LRA=839,ΔfRA=1.25kHzL_{RA}=839,\Delta f_{RA}=1.25kHzLRA=839,ΔfRA=1.25kHz,
周期为16帧,偏移为1帧,起始子帧为1
l=l0+ntRANdurRA+14nslotRA=0+1∗0+14∗0=0l=l_0+n_t^{RA}N_{dur}^{RA}+14n_{slot}^{RA}=0+1*0+14*0=0l=l0+ntRANdurRA+14nslotRA=0+1∗0+14∗0=0,也就是说,preamble为每160ms出现一次,在第二个帧的第二个子帧开始,起始位置为0。
查表38.211-Table6.3.3.1-1可知,
preamble在时域持续时长为
(24576k+3168k+0∗16k)∗Tc=(27744∗Ts/Tc)∗Tc=27744Ts(24576k+3168k+0*16k)*T_c=(27744*T_s/T_c)*T_c=27744T_s(24576k+3168k+0∗16k)∗Tc=(27744∗Ts/Tc)∗Tc=27744Ts
例二
FR1,paired spectrum,UL-BWP的scs配置为15kHz,频点<6GHz(表示PRACH的scs只能为15/30kHz),即
- 从表可以得到的信息:
preamble format A1对应LRA=139L_{RA}=139LRA=139
周期为16帧,偏移为1帧,起始子帧为4
一个子帧内的PRACH slot为2,因为15kHz一个子帧内只有一个slot,则推出ΔfRA\Delta f_{RA}ΔfRA为30kHz,即μ\muμ为1
- 计算l值:
ntRAn_t^{RA}ntRA取值范围从0到NtRA,slot−1N_t^{RA,slot}-1NtRA,slot−1,即[0,5]
nslotRA∈{0,1}n_{slot}^{RA}\in\{0,1\}nslotRA∈{0,1}
l = 0+0*2+14*0 = 0
= 0+0*2+14*1 = 14
= 0+1*2+14*0 = 2
…
= 0+5*2+14*1 = 24
l最终取值为{0,2,4,6,8,10,14,16,18,20,22,24},对应一个子帧2个slot,一个slot 6个occasion,即时域一共有12个prach occasions。
计算tstartRAt_{start}^{RA}tstartRA
计算持续时长,查表38.211-Table6.3.3.1-2
preamble的持续时长为(2∗2048k+288k)/2μ=(2∗2048k+288k)/2=2192k(2*2048k+288k)/2^{\mu}=(2*2048k+288k)/2=2192k(2∗2048k+288k)/2μ=(2∗2048k+288k)/2=2192k
频域资源
nstartRAn_{start}^{RA}nstartRA指示了最低的频域prach occasion的最低RB相对PRB 0(初始激活上行BWP)的偏移,由高层参数msg1-FrequencyStart配置。
nRA∈{0,1,...,M−1}n_{RA}\in\{0,1,...,M-1\}nRA∈{0,1,...,M−1}是在给定的prach传输时刻中频域prach occasion的索引,M由高层参数msg1-FDM指定,msg1-FDM的意思:通过频域复用在一个time instance中的频域prach occasion个数。
每个频域prach occasion占用的RB数见38.211-Table6.3.3.2-1。
频域PRACH occasion与SSB的映射
SSB在不同的波束发送,UE在最强的波束收到SSB,然后通过对应关系在对应的prach occasion发送preamble码,这样基站就可以知道哪个波束对UE最强。
ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB:这个字段分两部分理解,CHOICE指每个prach occasion对应的SSB数,oneEight指1个SSB对应8个prach occasion,即N;ENUMERATED指每个SSB对应的preamble数,n4指4个preamble码,即R。
totalNumberOfRA-Preambles:用于竞争和非竞争preamble码的总数,配置要和ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB一致,就是说要是N的倍数,用NpreambletotalN_{preamble}^{total}Npreambletotal表示。
映射规则:
如果N<1,一个SSB映射到连续的1/N个prach occasion上,preamble索引从0开始,连续R个映射到每个SSB上
如果N>=1,也就是N个SSB映射了1个prach occasion,SSB编号为n,从0~N-1,每个SSB对应的preamble的起始索引为n∗Npreambletotal/Nn*N_{preamble}^{total}/Nn∗Npreambletotal/N
如果是链路恢复触发的随机接入,N值由BeamFailureRecoveryConfig的ssb-perRACH-Occasion提供
如果在一个映射周期内经过了几轮映射之后,有多余的prach occasion没有被映射到,这些prach occasion被视为无效,不能用作PRACH传输
映射步骤:
一个prach occasion里的preamble索引递增
频率复用的prach occasion频率资源索引递增
一个prach 时隙中时域复用的prach occasion索引递增
PRACH时隙的索引递增
SSB Set的周期是5,10,20,40,80,160,SSB和PRACH的关联周期与PRACH周期的关系,就是SSB Set周期相对PRACH周期的倍数,见38.213-Table8.1-1。这样,SSB Set中的每个block在关联周期中至少映射一次PRACH occasion。
PRACH occasion的有效性
paired spectrum,所有的prach occasion都有效
unpaired spectrum
UE没有配置TDD-UL-DL-ConfigurationCommon,在最后一个SSB符号接收后最少NgapN_{gap}Ngap(见38.213-Table8.1-2)个符号的位置开始,prach occasion才会有效
UE配置了TDD-UL-DL-ConfigurationCommon,prach occasion有效的条件是:1,在上行符号;2,在PRACH slot中的位置不会在SSB前面,而且开始位置要满足:最后一个下行符号后最少NgapN_{gap}Ngap个符号,以及最后一个SSB符号发送后最少NgapN_{gap}Ngap个符号。
preamble format为B4的话,NgapN_{gap}Ngap为0
随机接入过程由PDCCH order触发,UE按高层要求在选定的prach occasion发送PRACH,PDCCH order接收的最后一个符号和PRACH传输的第一个符号之间的时间要大于等于NT,2+ΔBWPSwitching+ΔDelayN_{T,2}+{\Delta}_{BWPSwitching}+{\Delta}_{Delay}NT,2+ΔBWPSwitching+ΔDelayms。其中NT,2N_{T,2}NT,2指个符号的持续时长,相当于PUSCH的准备时长;ΔBWPSwitching{\Delta}_{BWPSwitching}ΔBWPSwitching指上行BWP激活所需时间,如果激活的上行BWP不变,则该值为0;FR1,ΔDelay{\Delta}_{Delay}ΔDelay为0.5ms,FR2,ΔDelay{\Delta}_{Delay}ΔDelay为0.25ms。
单小区,或载波聚合在同一频带:1,UE不在相同的时隙传输PRACH和PUSCH/PUCCH/SRS;2,第一个slot的PRACH传输的最后一个符号和第二个slot的PUSH/PUCCH/SRS的第一个符号之间的符号数小于N时,不传输PRACH,上行BWP的子载波间隔为15或30kHz时N取值为2,上行BWP的子载波间隔为60或120kHz时N取值为4
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