PRACH設(shè)計(jì)原理和方法

1、1、原理PRACH前導(dǎo)序列是由長度為839的ZC（Zadoff-Chu）序列組成，每個(gè)PRACH前導(dǎo)序列對(duì)應(yīng)一個(gè)根序列。協(xié)議36.211中規(guī)定在一個(gè)小區(qū)中有64個(gè)前導(dǎo)序列一個(gè)小區(qū)中有64個(gè)前導(dǎo)序列（839個(gè)ZC序列組成），這64個(gè)前導(dǎo)序列跟64個(gè)根序列（意味著也有64個(gè)）。一個(gè)根序列通過多次的循環(huán)移位產(chǎn)生多個(gè)前導(dǎo)序列。如果一個(gè)根序列不能產(chǎn)生64個(gè)前導(dǎo)序列，那么利用接下來的連續(xù)的根序列繼續(xù)產(chǎn)生前導(dǎo)序列，直到所有64個(gè)前導(dǎo)序列全部產(chǎn)生。根據(jù)隨機(jī)接入循環(huán)偏移Ncs，可以得到生成64個(gè)前導(dǎo)序列所需的根序列個(gè)數(shù)。因此為了減少信令開銷，每個(gè)小區(qū)都選擇連續(xù)的根序列。當(dāng)知道第一個(gè)根序列，就可以知道其余的根序列

2、。那么在一個(gè)小區(qū)中只需要廣播第一個(gè)根序列的編號(hào)Logical root sequence number即可。2、設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)流程圖2）具體步驟PRACH設(shè)計(jì)按照如下步驟設(shè)計(jì)：l        步驟1：確定高低速場景根據(jù)小區(qū)覆蓋區(qū)域的特征，確定該小區(qū)覆蓋場景是高速或低速場景。該屬性值影響Ncs的選擇。l        步驟2：確定Preamble Format協(xié)議定義了5種Preamble Format，不同的格式適合不同的小區(qū)半徑。根據(jù)小區(qū)的覆蓋半徑，選擇合適的Preamble Format這里列舉不同Preamb

3、le Format對(duì)應(yīng)的小區(qū)最大覆蓋半徑。Preamble Format        小區(qū)最大半徑 (km)0        141        772        293        1074        1.4注1：對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的Table 5.7.1-1: Random access preamble parameters.Tabl

4、e 5.7.1-1: Random access preamble parameters.Preamble format01234(frame structure type 2 only)l        步驟3：確定Ncs Configuration計(jì)算方法：839(zc)/18=46 64/46=2(向上取整) 18（Cyclic Shifts） 46是一個(gè)root可以產(chǎn)生的preamble,一個(gè)cell需呀64個(gè)praemble,所以用64/46=2，需要2個(gè)root（在Ncs為3的時(shí)候）協(xié)議定義16種Ncs配置（針對(duì)Preamble格式03）或7

5、種Ncs配置（針對(duì)Preamble格式4）。不同配置下的Ncs取值不同，從而生成64個(gè)Preamble序列所需的根序列的個(gè)數(shù)不同。同時(shí)高速和低速下的Ncs長度也不同。注2：對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的Table 5.7.2-2 Cyclic shifts for preamble generation (preamble formats 0-3)和表Table 5.7.2-3 Cyclic shifts for preamble generation (preamble formats 4)。Table 5.7.2-2: Cyclic shifts for preamble generation

6、(preamble formats 0-3). configuration valueUnrestricted setRestricted set00151131821522318264223252638632467385584668959821076100119312812119158131672021427923715419-Table 5.7.2-3: Cyclic shifts for preamble generation (preamble format 4). configuration value02142638410512615l      &#

7、160; 步驟4：確定根的個(gè)數(shù)根據(jù)Preamble Format對(duì)應(yīng)的前導(dǎo)序列長度和Ncs Configuration，確定根的個(gè)數(shù)。注3：對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的Table 5.7.2-1: Random access preamble sequence length.l        步驟:5：確定Logical root sequence number根據(jù)協(xié)議36.211中的Table 5.7.2-4 Root Zadoff-Chu sequence order for preamble formats 0 3和Table 5.7.2-5 Root

8、 Zadoff-Chu sequence order for preamble formats 4，隨機(jī)選擇Logical root sequence number，但是要同時(shí)滿足以下兩項(xiàng)條件：1）不能與鄰區(qū)配置的第一個(gè)Logical root sequence number相同；2）與鄰區(qū)配置的第一個(gè)Logical root sequence number不同時(shí)，但要保證根據(jù)Ncs配置確定的所需根序列個(gè)數(shù)的情況下，剩余的Logical root sequence number不同；3、Preamble設(shè)計(jì)實(shí)例這里對(duì)三個(gè)小區(qū)（Cell A，Cell B，Cell C）的Preamble進(jìn)行設(shè)計(jì)

9、，該三個(gè)小區(qū)互為鄰區(qū)。1）該三個(gè)小區(qū)的覆蓋場景為低速場景；2）Preamble format選擇format 0；3）Ncs Configuration選擇8，Ncs長度等于46；4）根序列數(shù)為4。Preamble Format為0，Ncs Configuration為8，對(duì)應(yīng)根序列長度為839，則一個(gè)根序列可以生成18個(gè)前導(dǎo)序列，其中  （向下取值），所以至少需要4個(gè)根才能產(chǎn)生64個(gè)前導(dǎo)序列。5）Cell A選擇Logical root sequence number為766769，Cell B選擇770773，Cell C選擇774777。4、附錄以下內(nèi)容選自協(xié)議36.

10、211中的5.7 Physical random access channel1）Random access preamble parameters.協(xié)議定義了4種preamble格式，不同的格式適合不同的小區(qū)半徑。Table 5.7.1-1: Random access preamble parameters.Preamble format         0         1         2  &

11、#160;      3         4(frame structure type 2 only)         2）Preamble sequence generationThe random access preambles are generated from Zadoff-Chu sequences with zero correlation zone, generated from one or several root

12、 Zadoff-Chu sequences. The network configures the set of preamble sequences the UE is allowed to use.There are 64 preambles available in each cell. The set of 64 preamble sequences in a cell is found by including first, in the order of increasing cyclic shift, all the available cyclic shifts of a ro

13、ot Zadoff-Chu sequence with the logical index RACH_ROOT_SEQUENCE, where RACH_ROOT_SEQUENCE is broadcasted as part of the System Information. Additional preamble sequences, in case 64 preambles cannot be generated from a single root Zadoff-Chu sequence, are obtained from the root sequences with the c

14、onsecutive logical indexes until all the 64 sequences are found. The logical root sequence order is cyclic: the logical index 0 is consecutive to 837.3）Random access preamble sequence lengthTable 5.7.2-1: Random access preamble sequence length.Preamble format         0

15、3        8394        1394）Cyclic shifts   for preamble generationTable 5.7.2-2: Cyclic shifts for preamble generation (preamble formats 0-3).  configuration  value        Unrestricted set      &#

16、160; Restricted set0        0        151        13        182        15        223        18        264        22 

17、      325        26        386        32        467        38        558        46        689        59&#

18、160;       8210        76        10011        93        12812        119        15813        167        20214    &#

19、160;   279        23715        419        -Table 5.7.2-3: Cyclic shifts for preamble generation (preamble format 4).  configuration  value0        21        42    &#

20、160;   63        84        105        126        155）Root Zadoff-Chu sequence order for preamble formats 0 3.Table 5.7.2-4: Root Zadoff-Chu sequence order for preamble formats 0 3.Logical root sequence number 

21、      Physical root sequence number  (in increasing order of the corresponding logical sequence number)023        129, 710, 140, 699, 120, 719, 210, 629, 168, 671, 84, 755, 105, 734, 93, 746, 70, 769, 60, 7792, 837, 1, 8382429        5

22、6, 783, 112, 727, 148, 6913035        80, 759, 42, 797, 40, 7993641        35, 804, 73, 766, 146, 6934251        31, 808, 28, 811, 30, 809, 27, 812, 29, 8105263        24, 815, 48, 791, 68, 771, 74, 765, 178, 661, 136, 7

23、036475        86, 753, 78, 761, 43, 796, 39, 800, 20, 819, 21, 8187689        95, 744, 202, 637, 190, 649, 181, 658, 137, 702, 125, 714, 151, 68890115        217, 622, 128, 711, 142, 697, 122, 717, 203, 636, 118, 721, 110, 729, 89, 750, 103

24、, 736, 61, 778, 55, 784, 15, 824, 14, 825116135        12, 827, 23, 816, 34, 805, 37, 802, 46, 793, 207, 632, 179, 660, 145, 694, 130, 709, 223, 616136167        228, 611, 227, 612, 132, 707, 133, 706, 143, 696, 135, 704, 161, 678, 201, 638, 173, 666, 106, 733

25、, 83, 756, 91, 748, 66, 773, 53, 786, 10, 829, 9, 830168203        7, 832, 8, 831, 16, 823, 47, 792, 64, 775, 57, 782, 104, 735, 101, 738, 108, 731, 208, 631, 184, 655, 197, 642, 191, 648, 121, 718, 141, 698, 149, 690, 216, 623, 218, 621204263        152, 687,

26、 144, 695, 134, 705, 138, 701, 199, 640, 162, 677, 176, 663, 119, 720, 158, 681, 164, 675, 174, 665, 171, 668, 170, 669, 87, 752, 169, 670, 88, 751, 107, 732, 81, 758, 82, 757, 100, 739, 98, 741, 71, 768, 59, 780, 65, 774, 50, 789, 49, 790, 26, 813, 17, 822, 13, 826, 6, 833264327     

27、   5, 834, 33, 806, 51, 788, 75, 764, 99, 740, 96, 743, 97, 742, 166, 673, 172, 667, 175, 664, 187, 652, 163, 676, 185, 654, 200, 639, 114, 725, 189, 650, 115, 724, 194, 645, 195, 644, 192, 647, 182, 657, 157, 682, 156, 683, 211, 628, 154, 685, 123, 716, 139, 700, 212, 627, 153, 686, 213, 626,

28、215, 624, 150, 689328383        225, 614, 224, 615, 221, 618, 220, 619, 127, 712, 147, 692, 124, 715, 193, 646, 205, 634, 206, 633, 116, 723, 160, 679, 186, 653, 167, 672, 79, 760, 85, 754, 77, 762, 92, 747, 58, 781, 62, 777, 69, 770, 54, 785, 36, 803, 32, 807, 25, 814, 18, 821,

29、11, 828, 4, 835384455        3, 836, 19, 820, 22, 817, 41, 798, 38, 801, 44, 795, 52, 787, 45, 794, 63, 776, 67, 772, 72767, 76, 763, 94, 745, 102, 737, 90, 749, 109, 730, 165, 674, 111, 728, 209, 630, 204, 635, 117, 722, 188, 651, 159, 680, 198, 641, 113, 726, 183, 656, 180, 659

30、, 177, 662, 196, 643, 155, 684, 214, 625, 126, 713, 131, 708, 219, 620, 222, 617, 226, 613456513        230, 609, 232, 607, 262, 577, 252, 587, 418, 421, 416, 423, 413, 426, 411, 428, 376, 463, 395, 444, 283, 556, 285, 554, 379, 460, 390, 449, 363, 476, 384, 455, 388, 451, 386, 4

31、53, 361, 478, 387, 452, 360, 479, 310, 529, 354, 485, 328, 511, 315, 524, 337, 502, 349, 490, 335, 504, 324, 515514561        323, 516, 320, 519, 334, 505, 359, 480, 295, 544, 385, 454, 292, 547, 291, 548, 381, 458, 399, 440, 380, 459, 397, 442, 369, 470, 377, 462, 410, 429, 407,

32、 432, 281, 558, 414, 425, 247, 592, 277, 562, 271, 568, 272, 567, 264, 575, 259, 580562629        237, 602, 239, 600, 244, 595, 243, 596, 275, 564, 278, 561, 250, 589, 246, 593, 417, 422, 248, 591, 394, 445, 393, 446, 370, 469, 365, 474, 300, 539, 299, 540, 364, 475, 362, 477, 29

33、8, 541, 312, 527, 313, 526, 314, 525, 353, 486, 352, 487, 343, 496, 327, 512, 350, 489, 326, 513, 319, 520, 332, 507, 333, 506, 348, 491, 347, 492, 322, 517630659        330, 509, 338, 501, 341, 498, 340, 499, 342, 497, 301, 538, 366, 473, 401, 438, 371, 468, 408, 431, 375, 464,

34、249, 590, 269, 570, 238, 601, 234, 605660707        257, 582, 273, 566, 255, 584, 254, 585, 245, 594, 251, 588, 412, 427, 372, 467, 282, 557, 403, 436, 396, 443, 392, 447, 391, 448, 382, 457, 389, 450, 294, 545, 297, 542, 311, 528, 344, 495, 345, 494, 318, 521, 331, 508, 325, 514

35、, 321, 518708729        346, 493, 339, 500, 351, 488, 306, 533, 289, 550, 400, 439, 378, 461, 374, 465, 415, 424, 270, 569, 241, 598730751        231, 608, 260, 579, 268, 571, 276, 563, 409, 430, 398, 441, 290, 549, 304, 535, 308, 531, 358, 481, 316, 523752765

36、        293, 546, 288, 551, 284, 555, 368, 471, 253, 586, 256, 583, 263, 576766777        242, 597, 274, 565, 402, 437, 383, 456, 357, 482, 329, 510778789        317, 522, 307, 532, 286, 553, 287, 552, 266, 573, 261, 578790795   

37、    236, 603, 303, 536, 356, 483796803        355, 484, 405, 434, 404, 435, 406, 433804809        235, 604, 267, 572, 302, 537810815        309, 530, 265, 574, 233, 606816819        367, 472, 296, 543820837

38、0;       336, 503, 305, 534, 373, 466, 280, 559, 279, 560, 419, 420, 240, 599, 258, 581, 229, 610Table 5.7.2-5: Root Zadoff-Chu sequence order for preamble format 4.Logical root sequence number        Physical root sequence number  (in increasing order of

39、 the corresponding logical sequence number)0 19        1        138        2        137        3        136        4        135   

40、     5        134        6        133        7        132        8        131        9        130   

41、     10        12920 39        11        128        12        127        13        126        14        125

42、60;       15        124        16        123        17        122        18        121        19        1

43、20        20        11940 59        21        118        22        117        23        116        24     

44、;   115        25        114        26        113        27        112        28        111        29   

45、    110        30        10960 79        31        108        32        107        33        106        34

46、0;       105        35        104        36        103        37        102        38        101        3

47、9        100        40        9980 99        41        98        42        97        43        96      &#

48、160; 44        95        45        94        46        93        47        92        48        91      &#

49、160; 49        90        50        89100 119        51        88        52        87        53        86    &#

50、160;   54        85        55        84        56        83        57        82        58        81    &#

51、160;   59        80        60        79120 137        61        78        62        77        63        76  &#

52、160;     64        75        65        74        66        73        67        72        68        71  &#

53、160;     69        70        -        -LTE 中PRACH信道的配置參數(shù)主要有五個(gè)，都是小區(qū)級(jí)參數(shù)分別是：²  RACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）²  零相關(guān)配置（zeroCorrelationZoneConfig）²  根序列索引（rootSequenceIndex）²  是否為高速狀態(tài)（highSpe

54、edFlag）²  頻率偏移（prach-FrequencyOffset）1.1.1   零相關(guān)配置（zeroCorrelationZoneConfig）1.1.1.1  參數(shù)基本信息參數(shù)編號(hào)        取值范圍        物理單位        調(diào)整步長        0.15默認(rèn)值：4        無   

55、;     無參數(shù)名稱        傳送途徑        作用范圍        參數(shù)出處zeroCorrelationZoneConfig        eNodeB->UE        Cell        36.211所屬網(wǎng)元及設(shè)置途徑小區(qū)邏輯無線資源參數(shù)->物理隨機(jī)接入信道->零相關(guān)配置不同場景下的差異化

56、配置說明無2）功能描述  該參數(shù)指示PRACH前導(dǎo)序列生成使用的循環(huán)移位配置的索引值，如下表3（36.211 Table 5.7.2-2:）、表4（Table 5.7.2-3），對(duì)于前導(dǎo)格式0-3，本參數(shù)的取值范圍為0-15，對(duì)于前導(dǎo)格式4，本參數(shù)的取值范圍為0-6， “unrestricted set”或“restricted set”參數(shù)“是否為高速狀態(tài)”由2.1.4節(jié)的“是否為高速狀態(tài)（highSpeedFlag）”指示。表3   for preamble generation (preamble formats 0-3).zeroCorrelat

57、ionZoneConfig          value        Unrestricted set        Restricted set0        0        151        13        182        15

58、0;       223        18        264        22        325        26        386        32        467        3

59、8        558        46        689        59        8210        76        10011        93        12812     

60、;   119        15813        167        20214        279        23715        419        -表4:   for preamble generation (preamble format 4).zeroCor

61、relationZoneConfig          value0        21        42        63        84        105        126        157      &#

62、160; N/A8        N/A9        N/A10        N/A11        N/A12        N/A13        N/A14        N/A15        N/A1.1.1.2  Ncs與小區(qū)半徑的關(guān)系

63、Ncs與小區(qū)半徑相關(guān)，下面是Ncs和小區(qū)半徑  的關(guān)系參見如下公式：              （公式1）其中，對(duì)于前導(dǎo)格式0-3，  ，對(duì)于前導(dǎo)格式4，  ；對(duì)于前導(dǎo)格式0-3，  ，對(duì)于前導(dǎo)格式4，  ；為最大多徑時(shí)延擴(kuò)展，是小區(qū)邊緣UE對(duì)抗多徑干擾的保護(hù)；為光速。原則上，Ncs越大，小區(qū)半徑越大，以下是根據(jù)公式1計(jì)算獲得的前導(dǎo)格式0-3 、前導(dǎo)格式4，Ncs數(shù)值及其對(duì)應(yīng)的最大小區(qū)半徑(假設(shè)&

64、#160; )關(guān)系表。表5  前導(dǎo)格式03 時(shí)Ncs值與支持的最大小區(qū)半徑zeroCorrelationZoneConfig        Unrestricted set        Restricted set                 小區(qū)半徑                

65、 小區(qū)半徑0        0          119.1km        15         1.4km1        13          1.0 km        18         1.7 km2  

66、0;     15          1.3 km        22        2.3 km3        18          1.7 km        26        2.9 km4        2

67、2          2.3 km        32        3.8 km5        26          2.8 km        38        4.6 km6        32   

68、;       3.7 km        46        5.8 km7        38          4.5 km        55        7.1 km8        46        &#

69、160; 5.7 km        68        8.9 km9        59         7.5 km        82        10.9 km10        76         10 km       

70、100        13.5 km11        93          12.4 km        128        17.5 km12        119         16.1 km        158   

71、60;   21.8 km13        167         23 km        202        28.1 km14        279          39 km        237        33.1 km15

72、60;       419          59 km        -        -前導(dǎo)格式4Ncs值與支持的最大小區(qū)半徑表（考慮Tds = 5us）表6  前導(dǎo)格式4時(shí)Ncs值與支持的最大小區(qū)半徑zeroCorrelationZoneConfig                 小區(qū)半徑0        2          NA1        4          NA2