带你读《5G 无线增强设计与国际标准》第二章接入增强2.1 2步随机接入（三）

2.1.3  MsgAPRACH

 

当用户发起一个 2步 RACH的进程，首先会触发 MsgAPRACH的传输。与 4步 RACH中的 Msg1类似，MsgAPRACH 的传输配置包含PRACH传输机会（RO）的时频资源配置，以及每个 RO上可以承载的前导序列配置。PRACH传输机会的配置候选集与 4步RACH保待一致，前导序列的生成方式以及格式也沿用了 R1538.211中 4步 RACH的设计^[5]，这里不再赘述。

 

对千 PRACH的资源有以下两种配置方式：（1）2步 RACH的时频资源独立配置；

（2）2步 RACH与 4步 RACH共享 RO资源，通过不同的前导资源来区分。

 

 

1.    独立配置

 

独立配置下 2步 RACH的 RO配置继承了 4步 RACH的配置方式，如图 2-3所示。

图2-3   PRACH时频资源配置

 

主要的配置参数及其说明如下。

（1）PRACH配置周期：以无线帧（Frame）为单位，由周期 x和偏移值 y决定，即

在帧号 nSFNmodx=

y处配置 PRACH资源；取值范围为{1,2, 4, 8, 16}。

（2）子帧（Subframe）位置及个数：决定 PRACH资源在每个无线帧内时域的分布密度；每个子帧内可能包含 1个或者 2个 PRACH时隙（Slot）。

（3）PRACH时隙内的 RO分布，包含内容如下。

·时域第一个RO的起始位置，以符号(Symbol)为单位。

·时分复用(TDM)的连续  RO个数。

 

·频域第一个RO相对于该频带(BWP)的起始位置，以资源块(RB)为单位。

·频分复用(FDM)的连续RO个数。

·每个 RO的时域持续时间，以 Symbol为单位，由前导序列格式决定。

·每个 RO所占的频域资源，以 RB为单位，由前导序列格式决定。

PRACH的时频资源预配置完成之后，需要对每个 RO进行有效性判断，只有满足以下条件的 RO才被认为是有效的，用千后面的 SSB映射以及 PRACH传输。

·对于 FDD频谱，所有的 RO都可以被认为是有效的。

·对于 TDD频谱，当 RO位于时隙格式所指示的上行符号内才可以被认为是有效的 否则需要该RO满足与之前的最后一个下行符号之间至少间隔Ngap个符号，并且与该RO之前的最后一个SSB符号之间也至少间隔Ngap个符号，才可以被认为是有效的。其 Ngap与前导的子载波间隔有 ，对于1.25kHz和5kHz的子载波间隔，Ngap0对于 15kHz、30kHz、60kHz以及120kHz的子载波间隔，Ngap2。

每个有效的 RO及其包含的前导序列会与 SSB进行关联映射。用户一旦选择了某个SSB，根据 SSB到 RO的映射规则在相应的 RO资源上随机挑选一个前导序列进行发送。映射规则由以下参数决定。

·每个 RO对应的 SSB个数 N，取值范围为{1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16}。

·每个RO包含的前导个数Npreamble，取值范围为1~64。

·每个SSB对应的用于竞争接入(CBRA)的前导个数R。如果N<1，表明每个SSB对应1/N个连续的RO，其中每个RO的前导索引0~（R-1）对应该 SSB。如果 N?:1，则表明每个 RO对应 N个 SSB，其中，第n个 SSB对应的前导序列索引从n•N_preamble/N开始，其中0气n气N-1，如图2-4所示。

图2-4     SSB与前导映射关系(N�1)

 

其中 SSB到 RO的映射遵循以下顺序。

·首先，按每个RO内的前导索引递增的顺序排列

 

·其次，按频域资源索引递增的顺序对频分复用的RO进行排列

·再次，按时域资源索引递增的顺序对每个 PRACH时隙内时分复用的 RO进行排列

·最后，按PRACH时隙索引递增的顺序排列。

一般情况下，SSB的周期与 RO的周期并非整数倍关系，映射图样会比较复杂，用户可能需要回溯很长的时间才能找到映射起点，推算出当前时刻所选的SSB对应的 RO。为了实现方便，协议还定义了以下两种映射周期。

·SSB到 RO映射周期：从帧号 0开始映射，取配置表里 PRACH配置周期的最小值(从{1,2,4,8,16}个无线帧选取)，并要求能满足所有配置的SSB与联周期内的 RO至少完整映射一次。如果在一个映射内，整个 SSB到 RO的循环映射结束后，还有一些 RO没有被映射到，那么这些 RO丁不会再和 SSB建立映射 系。

·SSB到 RO映射图样周期：一个映射图样周期可能包含一个或者多个映射周期，在不同的图样周期内 SSB到 RO的映射图样是重复出现的，最长为 160ms。在整数个映射周期之后未被 SSB映射到的 RO不会用于 PRACH传输。

这两个周期的定义在后续 MsgAPRACH和  PUSCH的映射中也会用到。

需要注意的是，在独立配置的情况下，2步 RACH所用的时频资源也可能与 4步RACH重叠，这一点协议是没有禁止的，留给基站解决。当这种情况出现的时候，基站仅仅根据 RO位置及前导序列是无法区分用户发起的是哪种 RA类型，因此需要同时反馈 Msg2和 MsgB。

 

2.    共享资源

 

为了节省预留资源的开销，基站也可以将 2步 RACH的时频资源配置为与 4步 RACH的 RO共享，使用不同的前导序列集合加以区分。在共享资源的配置下，PRACH资源的有效性判断以及SSB到 RO的映射也遵循 4步 RACH的规则，仅仅需要额外配置每个SSB对应的用千 2步 RACH的前导个数。假设每个 SSB对应 4步 RACH的前导个数为 R，对应 2步 RACH的前导个数为 Q，当多个 RO对应一个 SSB，即 N<1时，每个 RO的前导索引 0~（R-1）用千 4步 RACH，而前导索引 R~（R+Q-1）用千 2步 RACH；当一个RO对应一个或者多个 SSB，即N?:1时，第 n个 SSB对应的用千 4步 RACH的前导

序列索引从n•N_preamble/N开始数R个，而第n个SSB对应的用千2步RACH的前导序列索引从n•N_preamble/N+R开始数Q个，其中0气n气N-1，如图2-5所示。

图2-5     共享RO的情况下SSB与前导映射关系(N�1)

 

此外，为了更灵活地协调不同RACH类型的资源分配，协议还支待部分 RO的共享，即在每个 SSB对应的 RO中定义一个子集，只有该子集内的 RO允许共享给 2步 RACH使用，而子集外的 RO作为 4步 RACH独享的资源。需要注意的是，该参数使能的前提是一个 SSB对应多个 RO，即 N<1的情况。共享资源下的 RO子集配置表如表 2-1所示，采用 4bit指示。

 

表2-1   共享资源下的RO子集配置表(N<1)