LTE_PRACH配置参数分析

LTE_PRACH配置参数分析
LTE PRACH参数配置分析
⽬录
⽬录 (1)
1引⾔ (2)
1.1 编写⽬的 (2)
1.2 ⽂档组织 (2)
1.3 预期读者和阅读建议 (2)
1.4 参考资料 (2)
1.5 缩写术语和常⽤符号 (2)
2PRACH信道的配置分析 (7)
2.1 PRACH信道的配置参数 (7)
2.1.1PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex） (7)
2.1.2零相关配置（zeroCorrelationZoneConfig） (15)
2.1.3根序列索引（rootSequenceIndex） (19)
2.1.4是否为⾼速状态（highSpeedFlag） (22)
2.1.5频率偏移（prach-FrequencyOffset） (23)
2.2 PRACH信道的参数的配置⽅法 (23)
2.2.1PRACH信道参数的配置步骤 (23)
2.2.2邻⼩区的PRACH信道的配置 (24)
3LTE典型PRACH配置 (25)
3.1 F ORMAT 0时PRACH信道的参数的配置 (25)
3.1.1密度为1情况下PRACH相关参数配置 (25)
3.1.2密度为2情况下PRACH相关参数配置 (26)
3.2 F ORMAT 4时PRACH信道的参数的配置 (28)
4⾼速模式下配置原则 (29)
5附录 (32)
5.1 南京规模实验⽹站址分布图 (32)
1引⾔
1.1编写⽬的
本⽂档的编写⽬的是分析PRACH信道的各参数的配置⽅法及各邻区间如何进⾏配置。

1.2⽂档组织
本⽂⾸先对LTE3.0版本需要配置的PRACH信道的各参数进⾏了说明和描述，根据⽹络规划如何确定各参数的取值，并给出相
1.3预期读者和阅读建议
本⽂档的预期读者为LTE⽹络建设⼈员和LTE⽹络优化⼈员、测试⼈员等。

1.4参考资料
1.《LTE⽆线配置参数分析.doc 》V1.1
2.《LTE PRACH密度需求分析.doc》V1.0
3.《LTE——UMTS长期演进理论与实践》马霓、邬钢等译
4.3GPP TS 36.211 Physical Channels and Modulation
1.5缩写术语和常⽤符号
1、原理
PRACH前导序列是由长度为839的ZC（Zadoff-Chu）序列组成，每个前导序列对应⼀个根序列µ。

协议36.211中规定在⼀个⼩区中有64个前导序列。

⼀个根序列µ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µ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µ。

当知道第⼀个根序列µ，就可以知道其余的根序列µ。

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：
λ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。

λ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Preamble Format对应的⼩区最⼤覆盖半径。

Preamble Format ⼩区最⼤半径(km)
0 14
1 77
4 1.4
注1：对应协议36.211中的Table 5.7.1-1: Random access preamble parameters.
λ步骤3：确定Ncs Configuration
协议定义16种Ncs配置（针对Preamble格式0~3）或7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µ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)。

λ步骤4：确定根µ的个数
根据Preamble Format对应的前导序列长度和Ncs Configuration，确定根µ的个数。

注3：对应协议36.211中的Table 5.7.2-1: Random access preamble sequence length.
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 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µ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，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µ才能产⽣64个前导序列。

5）Cell A选择Logical root sequence number为766~769，Cell B选择770~773，Cell C 选择774~777。

Ncs与⼩区半径的关系
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 )关系表。

表5 前导格式0~3 时Ncs值与⽀持的最⼤⼩区半径
zeroCorrelationZoneConfig Unrestricted set Restricted set
0 0 119.1km 15 1.4km
1 13 1.0 km 18 1.7 km
2 15 1.
3 km 22 2.3 km
3 18 1.7 km 26 2.9 km
4 22 2.3 km 32 3.8 km
5 2
6 2.8 km 38 4.6 km
6 32 3.
7 km 46 5.
8 km
7 38 4.5 km 55 7.1 km
8 46 5.7 km 68 8.9 km
9 59 7.5 km 82 10.9 km
10 76 10 km 100 13.5 km
11 93 12.4 km 128 17.5 km
12 119 16.1 km 158 21.8 km
13 167 23 km 202 28.1 km
14 279 39 km 237 33.1 km
15 419 59 km - -
前导格式4Ncs值与⽀持的最⼤⼩区半径表２（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 NA
1 4 NA
2 6 81m
3 8 369m
4 10 657m
5 12 945m
6 15 1376m
注：最⼤扩展时延Tds暂时按照5us考虑，若后期有更合理的值，则再更新⽂档。

1.1.1.3 低速情况下产⽣64个前导码需要的根序列个数
（公式2）
其中,K表⽰根序列的个数；
根据公式2，计算出低速（⾮限制集）情况下产⽣64个前导码需要的根序列数，如表6。

表6 Ncs值和产⽣64个前导需要的根序列数
配置值
(⾮限制集) 产⽣64个前导⾮限制集需要的根序列个数
0 0 64
1 13 1
2 15 2
3 18 2
4 22 2
5 2
6 2
6 32 3
7 38 3
8 46 4
9 59 5
10 76 6
11 93 8
12 119 10
13 167 13
14 279 22
15 419 32
表10 Format 4格式下的根序列
zeroCorrelationZoneConfig 产⽣64个前导⾮限制集需要的根序列个数
0 2 1
1 4 1
2 6 1
3 8 1
4 10 1
5 12 1
6 15 2
2PRACH信道的配置分析
2.1PRACH信道的配置参数
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：
PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）
是否为⾼速状态（highSpeedFlag）
频率偏移（prach-FrequencyOffset）
2.1.1PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）
2.1.1.1参数基本信息
⽤于指⽰⼩区的PRACH配置索引。

该参数指⽰了PRACH的频域资源索引、时域的⽆线帧、半帧、⼦帧的资源占⽤情况。

该参数确定后，⼩区PRACH的时、频资源即可确定，同时也确定了采⽤的前导格式（0~47为前导格式0~3，47~57为前导格式4），其定义见下表（36.211 Table 5.7.1-4）。

PRACH configuration Index (See Table 5.7.1-3)
UL/DL configuration (See Table 4.2-2)
0 1 2 3 4 5 6
0 (0,1,0,2) (0,1,0,1) (0,1,0,0) (0,1,0,2) (0,1,0,1) (0,1,0,0) (0,1,0,2)
1 (0,2,0,2) (0,2,0,1) (0,2,0,0) (0,2,0,2) (0,2,0,1) (0,2,0,0) (0,2,0,2)
2 (0,1,1,2) (0,1,1,1) (0,1,1,0) (0,1,0,1) (0,1,0,0) N/A (0,1,1,1)
3 (0,0,0,2) (0,0,0,1) (0,0,0,0) (0,0,0,2) (0,0,0,1) (0,0,0,0) (0,0,0,2)
4 (0,0,1,2) (0,0,1,1) (0,0,1,0) (0,0,0,1) (0,0,0,0) N/A (0,0,1,1)
5 (0,0,0,1) (0,0,0,0) N/A (0,0,0,0) N/A N/A (0,0,0,1)
6 (0,0,0,2)
(0,0,1,2) (0,0,0,1)
(0,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,1)
7 (0,0,0,1)
(0,0,1,1) (0,0,0,0)
(0,0,1,0)
N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,2)
N/A N/A (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
8 (0,0,0,0)
(0,0,1,0) N/A N/A (0,0,0,0) (0,0,0,1)
N/A N/A (0,0,0,0)
(0,0,1,1)
9 (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,2) (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,1)
(0,0,1,1) (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,1,0)
N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(1,0,0,0)
N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
11 N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,0) N/A N/A N/A N/A (0,0,0,1) (0,0,1,0)
(0,0,1,1)
12 (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,1)
(0,0,1,2) (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,2)
(0,0,0,0)
(1,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
13 (0,0,0,0)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,2) N/A N/A (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,1)
N/A N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,1)
14 (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1) N/A N/A (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,0)
N/A N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
15 (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,2) (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,0,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
(2,0,0,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,1)
(1,0,0,2)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(1,0,0,0)
(1,0,0,1)
(2,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
(4,0,0,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
16 (0,0,0,1) (0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(1,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
(2,0,1,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,0)
(1,0,0,2)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(1,0,0,0)
(1,0,0,1)
(2,0,0,0)
N/A N/A
17 (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,2) (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,0,0)
N/A (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,0)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(0,0,1,2) (0,0,0,0) (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,0,1)
(1,0,1,1)
(0,0,0,0)
(0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
(2,0,0,0)
(2,0,1,0)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(1,0,0,0)
(1,0,0,1)
(1,0,0,2)
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(1,0,0,0)
(1,0,0,1)
(2,0,0,0)
(2,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,0,2)
19 N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0) N/A N/A N/A N/A (0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,0,2)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(1,0,1,1)
20 / 30 (0,1,0,1) (0,1,0,0) N/A (0,1,0,1) (0,1,0,0) N/A (0,1,0,1)
21 / 31 (0,2,0,1) (0,2,0,0) N/A (0,2,0,1) (0,2,0,0) N/A (0,2,0,1)
22 / 32 (0,1,1,1) (0,1,1,0) N/A N/A N/A N/A (0,1,1,0)
23 / 33 (0,0,0,1) (0,0,0,0) N/A (0,0,0,1) (0,0,0,0) N/A (0,0,0,1)
24 / 34 (0,0,1,1) (0,0,1,0) N/A N/A N/A N/A (0,0,1,0)
25 / 35 (0,0,0,1)
(0,0,1,1) (0,0,0,0)
(0,0,1,0)
N/A (0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
N/A (0,0,0,1)
(0,0,1,0)
26 / 36 (0,0,0,1)
(0,0,1,1)
N/A
(0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(2,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
N/A
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(1,0,0,1)
27 / 37 (0,0,0,1) (0,0,1,1)
(1,0,0,1)
(1,0,1,1) (0,0,0,0) (0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
N/A
(0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(2,0,0,1)
(3,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
N/A
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(1,0,0,1)
(1,0,1,0)
(1,0,1,1)
(2,0,0,1) (0,0,0,0) (0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
(2,0,0,0)
N/A
(0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(2,0,0,1)
(3,0,0,1)
(4,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
(4,0,0,0)
N/A
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(1,0,0,1)
(1,0,1,0)
(2,0,0,1)
29 /39 (0,0,0,1) (0,0,1,1)
(1,0,0,1)
(1,0,1,1)
(2,0,0,1)
(2,0,1,1) (0,0,0,0) (0,0,1,0)
(1,0,0,0)
(1,0,1,0)
N/A
(0,0,0,1)
(1,0,0,1)
(2,0,0,1)
(3,0,0,1)
(4,0,0,1)
(5,0,0,1)
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
(4,0,0,0)
(5,0,0,0)
N/A
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(1,0,0,1)
(1,0,1,0)
(2,0,0,1)
(2,0,1,0)
40 (0,1,0,0) N/A N/A (0,1,0,0) N/A N/A (0,1,0,0)
41 (0,2,0,0) N/A N/A (0,2,0,0) N/A N/A (0,2,0,0)
42 (0,1,1,0) N/A N/A N/A N/A N/A N/A
43 (0,0,0,0) N/A N/A (0,0,0,0) N/A N/A (0,0,0,0)
44 (0,0,1,0) N/A N/A N/A N/A N/A N/A
45 (0,0,0,0)
(0,0,1,0) N/A N/A (0,0,0,0)
(1,0,0,0)
N/A N/A (0,0,0,0)
(1,0,0,0)
46 (0,0,0,0)
(0,0,1,0) (1,0,0,0) N/A N/A
(0,0,0,0)
N/A N/A
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
47 (0,0,0,0)
(0,0,1,0) (1,0,0,0) (1,0,1,0) N/A N/A
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
N/A N/A
(0,0,0,0)
(1,0,0,0)
(2,0,0,0)
(3,0,0,0)
48 (0,1,0,*) (0,1,0,*) (0,1,0,*) (0,1,0,*) (0,1,0,*) (0,1,0,*) (0,1,0,*)
49 (0,2,0,*) (0,2,0,*) (0,2,0,*) (0,2,0,*) (0,2,0,*) (0,2,0,*) (0,2,0,*)
50 (0,1,1,*) (0,1,1,*) (0,1,1,*) N/A N/A N/A (0,1,1,*)
51 (0,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,0,*)
52 (0,0,1,*) (0,0,1,*) (0,0,1,*) N/A N/A N/A (0,0,1,*)
53 (0,0,0,*)
(0,0,1,*) (0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
55 (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*) (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
56 (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*) (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(4,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(4,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
57 (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(2,0,1,*) (0,0,0,*) (0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(2,0,1,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(2,0,1,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(4,0,0,*)
(5,0,0,*)
(0,0,0,*)
(3,0,0,*)
(4,0,0,*)
(5,0,0,*)
(0,0,0,*)
(1,0,0,*)
(2,0,0,*)
(3,0,0,*)
(4,0,0,*)
(5,0,0,*)
(0,0,0,*)
(0,0,1,*)
(1,0,0,*)
(1,0,1,*)
(2,0,0,*)
(2,0,1,*)
58 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
59 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
60 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
61 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
62 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
63 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
表格中),,,()
2(RA )1(RA )0(RA RA t t t f 的含义如下：
RA f ：在prach-FrequencyOffset 的基础上指⽰同⼀时刻内频分的各个PRACH 信道的频
率位置；
2,1,0)0(RA =t ：指⽰PRACH 信道的⽆线帧位置，0为全部⽆线帧，1为奇数⽆线帧，2为
偶数⽆线帧；
1,0)1(RA =t ：指⽰PRACH 信道在⽆线帧的前半帧或后半帧，0为前半帧，1为后半帧；
)
2(RA
t ：指⽰PRACH 信道在“5ms 半帧”内的上⼦帧序号，带*表⽰在UpPTS 上。

2.1.1.2 前导码格式与⼩区半径的关系
⼩区中⼼UE1
⼩区边缘UE2
图12随机接⼊信号组成
随机接⼊信号是由CP （长度为T CP ）、前导序列（长度为T SEQ ）和GT (长度为GT T )三个部分组成，前导序列与PRACH 时隙长度的差为GT ，⽤于对抗多径⼲扰的保护，以抵消传播时延。

⼀般来说较长的序列，能获得较好的覆盖范围，但较好的覆盖范围需要较长的CP 和GT 来抵消相应的往返时延，即⼩区覆盖范围越⼤，传输时延越长，需要的GT 越⼤，为适应不同的覆盖要求，36.211协议规定了五种格式的PRACH 循环前缀长度、序列长度、以及GT 长度如下表3。

P reamble 格式和⼩区覆盖范围的关系约束原则为：⼩区内边缘⽤户的传输时延需要在GT 内部，才能保证PRACH 能正常接收，且不⼲扰其他的⼦帧。

即需要满⾜的关系为 CP RTT DS T T T >+，GT T RTT T >
其中，TT CP 为循环前缀CP 的长度；
T GT为保护间隔；
T RTT为最⼤往返时间。

T)如表3：根据以上关系，可以得到各种格式下所⽀持⼩区的最⼤半径(考虑
DS
表3
具体可以叙述为：
Preamble 格式 0：持续1ms，序列长度800us，适⽤于⼩、中型的⼩区，最⼤⼩区半径14.53km，此格式看满⾜⽹络覆盖的多数场景。

Preamble 格式 1：持续2ms，序列长度800us，适⽤于⼤型的⼩区，最⼤⼩区半径为77.34km。

Preamble 格式 2：持续2ms，序列长度1600us，适⽤于中型⼩区，最⼤⼩区半径为29.53km。

Preamble 格式 3：持续3ms，序列长度1600us，适⽤于超⼤型⼩区，最⼤⼩区半径为100.16km；⼀般⽤于海⾯、孤岛等需要超长距离覆盖的场景。

Preamble 格式 4： TDD模式专⽤的格式，持续时间157.292µs（ 2个OFDM符号的突发），适⽤于⼩型⼩区，⼩区半径
≤1.4km，⼀般应⽤于短距离覆盖，特别是密集市区、室内覆盖或热点补充覆盖等场景。

它是对半径较⼩的⼩区的⼀种优化，可以在不占⽤正常时隙资源的情况下，利⽤很⼩的资源承载PRACH信道，有助于提⾼系统上⾏吞吐量，某种程度上也可以认为有助于提⾼上⾏业务信道的覆盖性能。

2.1.1.3RACH容量选择
这⾥⽤⼀个简单的模型来估计有限的PRACH资源上的竞争随机接⼊⽤户的承载数量。

设定在某时间间隔T中需要进⾏随机接⼊⽤户数为N（⽤户数⾜够⼤，即⽤户间），随机接?（随机接⼊的资源数由PRACH的密度决定。

m表⽰每10ms内的preambles ⼊的资源数为T m
p。

码数preambles），⽤户等概率地选择这些资源中的⼀个，任⼀⽤户A的碰撞概率为UE
coll
⽤户发⽣碰撞后，重新进⾏随机接⼊时，在这个简单模型中记为⼀个新⽤户的接⼊，则任⼀
⽤户A 选定资源集（共T m ?个资源）中某⼀资源时，其它⽤户不和该⽤户发⽣碰撞，即其
它⽤户都选择其他1T m ?-个资源，其概率约为1
1N T m T m -?-??。

即⽤户A 不和
其他⽤户发⽣碰撞的概率为：
时间间隔T 内，随机接⼊的⽤户数N 表⽰为：
从上式可以看出，⼀定PRACH 密度情况下，⽬标碰撞概率对所⽀持的随机接⼊的⽤户数需求起决定作⽤。

设定⽤户可以接受的碰撞概率UE
coll p =1%（在LTE 中，检测到碰撞后就可以使⽤回退机制），⼀个PRACH 资源（⼀个1.08MHz 带宽的时频资源）中的
64Preambles 均⽤于竞争随机接⼊64m =，则⼀个PRACH 资源可以接⼊的⽤户数
()64ln 10.010.6432N ≈--=个。

如果⼀个⽆线帧（10ms ）内有两个PRACH 资源（即密
度为2），则每秒钟可以接⼊的⽤户数为()()
100264ln 1128UE
coll N p ≈-??-≈个。

这就是LTE
中期望的典型PRACH 负载能⼒。

下⾯两幅图是3GPP 相关提案中给出的不同RACH 负载下的碰撞概率曲线，其中第⼆幅图是对第⼀幅图在碰撞概率低于1%时的缩放。

途中横坐标表⽰1s 中内发起RACH 的总次数（竞争式），纵坐标表⽰碰撞概率，64signatures 表⽰10ms 周期内共有64个preamble 可⽤，128signatures 表⽰共有128个preamble 可⽤。

从第⼀幅图可以看出如果⽬标碰撞概率设为低于1%，则每10ms128个preamble 可以⽀持200次/s 的竞争式随机接⼊。

进⼀步考虑将随机接⼊区分为竞争式的和⾮竞争式两种情况，为⾮竞争式随机接⼊预留
preamble。

提案R2-070205中给出在假设的话务模型下，⼩区竞争式随即接⼊负载和⾮竞争
式随机接⼊负载随⼩区覆盖范围内UE数变化⽽变化的情况，如下图所⽰。

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 aRACH
load 12.2 24.4 36.7 48.9 61.1 73.3 85.6 97.8 110.0 122.2 load for
9.7 19.4 29.2 38.9 48.6 58.3 68.1 77.8 87.5 97.2
dedicated
signatures
虽然预留会导致竞争式的preamble个数的减少，但是由于可以通过分配的⽅式避免碰
撞，preamble的使⽤效率会得到提升。

以7000个UE时⾮竞争随机接⼊的负载是68.1
access/second 为例，这个负载由以下三部分构成：
- Call establishment (RT): 1.9 - Handover (RT):
8.8 - Handover (NRT):
58.3
假设为了切换时能够采⽤⼀个异步的⽅法，⼀个相同的preamble 应该在后续连续5个时刻上被保留，⽽下⾏资源分配（下⾏数据到达）只是需要在1个随机接⼊时刻上1个专⽤preamble 即可。

因此可以采⽤⼀个因⼦5修正切换时的⾮竞争随机接⼊负载，从⽽得到总的
⾮竞争式随机接⼊负载为： 1.9337+
≈（8.8+58.3）5access/second ，或者3.37/occasion （假设10ms inter-occasion period ）。

进⼀步假设：
平均需要分配3.37个专⽤preamble
每个随机接⼊时刻的preamble 需求到达满⾜Poisson 分布 ? 能够接受的专⽤preamble 消耗完的概率是0.5%
满⾜1- P0 – P1-…- Px < 0.5%的x=9，因此预留9个⾮竞争式preable 就可以满⾜上述7000个UE 时的⾮竞争式的随机接⼊负载需求。

可以看出⾮竞争式随机接⼊的preamble 利⽤率⼤⼤提⾼了。

补充
根据以上分析，不考虑当⼩区覆盖范围内的⽤户数⼩于7000时，PRACH 密度配置为2，在⼀般情况下式可以满⾜需求的。

如果⽤户数⼩于3500则可以考虑将PRACH 密度配置为1。

2.1.1.4 相邻⼩区RACH 时域、频域的分配原则
相邻⼩区间的PRACH 信道的时域或频域位置尽可能错开，因前导格式4是在UpPTS 时隙上，且不⽀持配置频率偏移，多个⼩区之间时域上、频域上可以选择的不同的时、频域位置较少，建议⼩半径⼀般采⽤Format 0 格式的PRACH 。

1. 频域相同，时域不同
此种情况，“PRACH 配置索引（prach-ConfigurationIndex ）”参数需配置不同，相邻⼩区在RACH 密度选择相同的情况下，通过三种⽅式将PRACH 的时域配置不同：
将PRACH 配置在不同⽆线帧上，此情况只适⽤于RACH 密度为0.5。

将PRACH配置在不同的前后半帧上。

将PRACH配置在不同的上⾏⼦帧序号上，此情况只适⽤于前导格式0~3。

2.时域相同，频域不同
此种情况，相邻⼩区的“PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）”参数可以配置相同，通过参数“频率偏移（prach-FrequencyOffset）”配置不同，保证给⼩区的PRACH 信道频域位置不同。

此⽅法只适⽤于前导格式0~3，前导格式4时，不需要配置“频率偏移（prach-FrequencyOffset）”参数。

2.1.2零相关配置（zeroCorrelationZoneConfig）
2.1.2.1参数基本信息
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
N的索引值，如下表3（36.211
CS
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 CS N for preamble generation (preamble formats 0-3).
zeroCorrelationZoneConfig
CS N value
Unrestricted set Restricted set
0 0 15 1 13 18 2 15 22 3 18 26 4 22 32 5 26 38 6 32 46 7 38 55 8 46 68 9 59 82 10 76 100 11 93 128 12 119 158 13 167 202 14 279 237 15
419 -
表4: CS N for preamble generation (preamble format 4).
zeroCorrelationZoneConfig
CS N value
0 2 1 4 2 6 3 8 4 10 5 12 6 15 7 N/A 8 N/A 9 N/A 10 N/A 11 N/A 12 N/A 13 N/A 14 N/A 15
N/A
2.1.2.2 Ncs 与⼩区半径的关系
Ncs 与⼩区半径相关，下⾯是Ncs 和⼩区半径r 的关系参见如下公式：
CS ZC s DS RTT
22N N N T T T r c c -=
= （公式1）
其中，对于前导格式0-3，24576N =，对于前导格式4，4096N =；
对于前导格式0-3，839ZC N =，对于前导格式4，139ZC N =；
DS T 为最⼤多径时延扩展，是⼩区边缘UE 对抗多径⼲扰的保护；
c 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DS 5.21T us =)关系表。

表5 前导格式0~3 时Ncs值与⽀持的最⼤⼩区半径
前导格式4Ncs值与⽀持的最⼤⼩区半径表２（考虑Tds = 5us）
表
注：最⼤扩展时延Tds暂时按照5us考虑，若后期有更合理的值，则再更新⽂档。

2.1.2.3 低速情况下产⽣64个前导码需要的根序列个数
（公式2）
其中,K 表⽰根序列的个数；
前导格式0-3，839ZC N =(根长)，对于前导格式4，139ZC N =；
64表⽰64个前导码；
根据公式2，计算出低速（⾮限制集）情况下产⽣64个前导码需要的根序列数，如表6。

表6 Ncs 值和产⽣64个前导需要的根序列数
表10 Format 4格式下的根序列
K = 64/ Nzc/Ncs。