PRACH设计原理和方法

1、1、原理PRACH前导序列是由长度为839的ZC（Zadoff-Chu）序列组成，每个PRACH前导序列对应一个根序列。协议36.211中规定在一个小区中有64个前导序列一个小区中有64个前导序列（839个ZC序列组成），这64个前导序列跟64个根序列（意味着也有64个）。一个根序列通过多次的循环移位产生多个前导序列。如果一个根序列不能产生64个前导序列，那么利用接下来的连续的根序列继续产生前导序列，直到所有64个前导序列全部产生。根据随机接入循环偏移Ncs，可以得到生成64个前导序列所需的根序列个数。因此为了减少信令开销，每个小区都选择连续的根序列。当知道第一个根序列，就可以知道其余的根序列

2、。那么在一个小区中只需要广播第一个根序列的编号Logical root sequence number即可。2、设计1）设计流程图2）具体步骤PRACH设计按照如下步骤设计：l        步骤1：确定高低速场景根据小区覆盖区域的特征，确定该小区覆盖场景是高速或低速场景。该属性值影响Ncs的选择。l        步骤2：确定Preamble Format协议定义了5种Preamble Format，不同的格式适合不同的小区半径。根据小区的覆盖半径，选择合适的Preamble Format这里列举不同Preamb

3、le Format对应的小区最大覆盖半径。Preamble Format        小区最大半径 (km)0        141        772        293        1074        1.4注1：对应协议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        步骤3：确定Ncs Configuration计算方法：839(zc)/18=46 64/46=2(向上取整) 18（Cyclic Shifts） 46是一个root可以产生的preamble,一个cell需呀64个praemble,所以用64/46=2，需要2个root（在Ncs为3的时候）协议定义16种Ncs配置（针对Preamble格式03）或7

5、种Ncs配置（针对Preamble格式4）。不同配置下的Ncs取值不同，从而生成64个Preamble序列所需的根序列的个数不同。同时高速和低速下的Ncs长度也不同。注2：对应协议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; 步骤4：确定根的个数根据Preamble Format对应的前导序列长度和Ncs Configuration，确定根的个数。注3：对应协议36.211中的Table 5.7.2-1: Random access preamble sequence length.l        步骤:5：确定Logical root sequence number根据协议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，随机选择Logical root sequence number，但是要同时满足以下两项条件：1）不能与邻区配置的第一个Logical root sequence number相同；2）与邻区配置的第一个Logical root sequence number不同时，但要保证根据Ncs配置确定的所需根序列个数的情况下，剩余的Logical root sequence number不同；3、Preamble设计实例这里对三个小区（Cell A，Cell B，Cell C）的Preamble进行设计

9、，该三个小区互为邻区。1）该三个小区的覆盖场景为低速场景；2）Preamble format选择format 0；3）Ncs Configuration选择8，Ncs长度等于46；4）根序列数为4。Preamble Format为0，Ncs Configuration为8，对应根序列长度为839，则一个根序列可以生成18个前导序列，其中  （向下取值），所以至少需要4个根才能产生64个前导序列。5）Cell A选择Logical root sequence number为766769，Cell B选择770773，Cell C选择774777。4、附录以下内容选自协议36.

10、211中的5.7 Physical random access channel1）Random access preamble parameters.协议定义了4种preamble格式，不同的格式适合不同的小区半径。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信道的配置参数主要有五个，都是小区级参数分别是：²  RACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）²  零相关配置（zeroCorrelationZoneConfig）²  根序列索引（rootSequenceIndex）²  是否为高速状态（highSpe

54、edFlag）²  频率偏移（prach-FrequencyOffset）1.1.1   零相关配置（zeroCorrelationZoneConfig）1.1.1.1  参数基本信息参数编号        取值范围        物理单位        调整步长        0.15默认值：4        无   

55、;     无参数名称        传送途径        作用范围        参数出处zeroCorrelationZoneConfig        eNodeB->UE        Cell        36.211所属网元及设置途径小区逻辑无线资源参数->物理随机接入信道->零相关配置不同场景下的差异化

56、配置说明无2）功能描述  该参数指示PRACH前导序列生成使用的循环移位配置的索引值，如下表3（36.211 Table 5.7.2-2:）、表4（Table 5.7.2-3），对于前导格式0-3，本参数的取值范围为0-15，对于前导格式4，本参数的取值范围为0-6， “unrestricted set”或“restricted set”参数“是否为高速状态”由2.1.4节的“是否为高速状态（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与小区半径的关系

63、Ncs与小区半径相关，下面是Ncs和小区半径  的关系参见如下公式：              （公式1）其中，对于前导格式0-3，  ，对于前导格式4，  ；对于前导格式0-3，  ，对于前导格式4，  ；为最大多径时延扩展，是小区边缘UE对抗多径干扰的保护；为光速。原则上，Ncs越大，小区半径越大，以下是根据公式1计算获得的前导格式0-3 、前导格式4，Ncs数值及其对应的最大小区半径(假设&

64、#160; )关系表。表5  前导格式03 时Ncs值与支持的最大小区半径zeroCorrelationZoneConfig        Unrestricted set        Restricted set                 小区半径                

65、 小区半径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        -        -前导格式4Ncs值与支持的最大小区半径表（考虑Tds = 5us）表6  前导格式4时Ncs值与支持的最大小区半径zeroCorrelationZoneConfig                 小区半径0        2          NA1        4          NA2