PRACH主要用于随机接入过程中,LTE系统的随机接入作用包括:

随机接入的主要作用是获取上行同步,比如初始接入以及切换中。

在建立初始网络接入的时候,例如从RRC_IDLE状态过度到RRC_CONNECTED状态,随机接入还起到给UE分配一个小区唯一的标示符C-RNTI的作用。

LTE系统的随机接入过程有两种方式:基于竞争和基于非竞争方式

PRACH位置

随机接入过程可以分为两种类型:

同步随机接入(Synchronized Random Access)

非同步随机接入(Non-synchronized Random Access)

随机接入过程可以分为两种接入模式:

竞争接入(选择前导序列)

非竞争接入(UE分配专用前导序列 )

触发条件:

RRC_IDLE初始接入;

无线链路断开时初始接入;

切换时需要随机接入;

RRC_CONNECTED状态下,下行数据到达(上行失步)上行非同步,需要随机接入过程建立同步;

RRC_CONNECTED状态下,上行数据到达,上行失步或者无PUCCH资源发送上行调度请求(Schedule Request)。

竞争接入:以上5种情况都有可能;非竞争接入:仅切换和下行数据到达。

RACH5种格式及对应参数

RACH的5种格式及对应参数 

RACH的5种格式的时域长度分别为1ms,2ms,2ms,3ms,Extend CP 

0.1667ms(Normal CP 0.1427ms)应用于不同的小区范围;

20M带宽LTE系统采样频率为30.72MHz,Ts为采样周期,对于Preamble format 0格式 ,GI的长度为(30720-Tcp-Tseq)个Ts;对于Preamble format 1、2格式,GI的长度为

(2*30720-Tcp-Tseq)个Ts;对于Preamble format 3格式,GI的长度为(3*30720-Tcp-

 Tseq)个Ts ;对于Preamble format 4格式,GI的长度为(5120-Tcp-Tseq)个Ts


随机接入流程

PRACH分配原则

PRACH格式选择:

综合PRACH占用资源以及常见宏蜂窝覆盖范围和特性,初始网络配置参数使得尽量选择为Format 0。

PRACH根序列选择原则:

(1)共站小区,邻区以及邻区的邻区之间根序列不同

(2)复用根序列的小区之间尽量满足复用距离

(3)高速场景选择循环偏移小的根序列

高速场景循环偏移不宜过大,用于解决频偏造成的循环移位对峰值检测的影响,协议中给出了推荐值RACH规划主要输入参数

RACH规划主要输入参数

以下是PRACH 规划时需要填入的信息:

小区终端的平均移动速度CellUEAvgSpeed:50(非高速公路等场景)

小区终端移动速度门限UESpeedThrdRa:120

小区半径CellRadius:推荐按照,5KM

基于非竞争每秒随机接入次数NumContFreeRA:50

基于竞争每秒随机接入次数NumContRA:50

小区期望的随机接入冲突概率RACollProb:1%

物理小区标识PhyCellId:根据PCI算法分配

上下行配置UlDlConfig:根据实际分配,2:2(配置1)/3:1(配置2)

小区半径门限CellRadiusThr:推荐 5.5KM

天线端口数Antenna Port Number:一般为2,根据实际分配

IOT抬升Prach Noise:4dB

Enable GroupB:False

PRACH主要输出参数

随机接入循环偏移类型RaNcsType:根据UE移动速度,确定是高低速场景前导格式Preamble Format:根据小区半径和半径门限确定是5种格式中的哪一种前导序列的循环偏移NcsPrach:根据RaNcsType、Preamble Format、信道场景(室外选择NLoS,室内选择LOS)、小区半径确定基于非竞争的前导序列个数64-NumRAPreambles:根据基于非竞争的每秒随机接入的次数NumContFreeRA、每秒的随机接入的时隙个数RASlot确定基于非竞争的前导序列个数64-NumRAPreambles;总的接入前导64个,则基于竞争的前导序列个数NumRAPreambles=64-(64-NumRAPreambles)随机接入配置序列PrachConfIndex:基于竞争的每秒随机接入的次数NumContRA、小区期望的随机接入冲突概率RACollProb以及基于竞争的前导序列个数

NumRAPreambles的取值范围进行查表得到每秒的随机接入的时隙的个数RASlot,

再根据Preamble Format、UlDlConfig最终确定NumRAPreambles的取值。

随机接入逻辑根序列配置LogicalRootSequenceNumber:根据NcsPrach、速度场景确定每个前导中的Ncs、根u个数;每个小区都选择连续的根µ,当知道第一个根µ,就可以知道其余的根µ

示例1

2:2配置时 PRACH输出参数

 

示例2

3:1配置时PRACH主要参数