5GNR漫谈11：PRACH随机接入信道（1）

5GNR漫谈11：PRACH随机接入信道（一）
在5GNR漫谈2中我们知道，终端开机后获取小区广播消息，广播消息里面包含了本小区可利用的资源，到此为止还只是个受众，还没有与小区进行交流，也即终端此时仅是解调了基站发出来的广播下行信号，基站开机后就在那里发送本小区资源信息，告诉周围覆盖范围内的终端，它是该地方的老大，是为人民服务的，大家需要的时候就找它，但是不要随随便便的来，领导都很忙，大家要按规章纪律来，也即要在广播消息里允许的时间地点（频率）来，它才能接待新来客，其它时间基站要处理业务，要闭门谢客的。只有拜访过码头的终端，基站把她的名字记录在案，才让她在本小区内活动开展业务，否则基站是不知道有终端存在的，当然也不会为终端提供服务。终端拜访码头的过程就是随机接入。
终端随机接入主要告诉基站两个信息：一是终端到基站的时间距离，二是终端的临时身份证号（通过preamble）。基站知道了终端到它的时间距离TA，就会通知终端下次发送上行业务的时候，要提前TA的时间发送，使得上行信号到达基站的时候，刚好是基站OFDM符号的边界，至少落在OFDM符号的CP内，否则基站是解调不了终端发送的数据的。为了保持上行OFDM符号的正交性，不对其它终端造成干扰，基站就是通过告知各个终端各自的TA值，来达到各个终端发送信号到达基站时保持正交性。各终端到达基站有远有近，TA值也就有大有小。下图中终端离基站远近的不同，基站发射的信号到达终端的时间不同。

那么时间提前量是怎么计算的呢？终端接收到基站的SSB信号，通过小区搜索获得小区的帧边界的时候，从基站到终端的无线电波要走过一定的路程，花费一定的时间，这个时间记为Tp，也即此时终端获取的时间和基站的时间是存在Tp的时差。终端发起随机接入拜码头，从终端到基站的无线电波又走了Tp时间的路程，一来一回，就是TA=2Tp，这个时间是以基站侧为基准的，毕竟，它地盘内的所有终端都得听它的，一切向它看齐。因此，当随机接入过后，终端有业务向基站申请的时候，终端向基站发射的信号要提前TA值，这样当信号到过基站的时候，才能与基站的时间对齐，基站才能解调出终端业务。
终端可发起随机接入的资源由时频域资源确定。时域上由RACH periodicity（10ms~160ms）和slot set确定，比如10ms周期内，哪几个slots可以发起RACH；频域上由哪一片频域资源可用于RACH，preamble带宽M(个RBs)和RACH occasions（K）确定K*M，起始为第几个RB index。

长度为L_RA(139或839)的preamble序列，是ZC序列，由选出的根u生成根序列，经C_V循环移位后，再DFT变换后，得到频域数据，然后补0，进行IFFT变换，得到OFDM符号时域数据。根据preamble format格式进行N次重复后，再添加CP长度，得到时域preamble。
k=Ts/Tc=64，Ts=1/30.72MHz=32.552ns,Tc=0.50863ns.

5GNR分两种preamble，长preamble为839，短preamble为139。长preamble支持4种format，两种子载波间隔1.25KHz和5KHz，每种format重复次数也不一样。需要指出的是，长preamble仅支持频带小于6GHz的场景（FR1）。可以理解为小区半径比较大。

短preamble支持多种子载波间隔，FR1的时候15KHz，30KHz，FR2的时候60KHz，120KHz。

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