PRACH原理和规划方法

PRACH原理及其规划方法

Physical Random Access Channel物理随机接入信道

PRACH的规划概述

作用：PRACH信道用作随机接入，是用户进行初始连接、切换、连接重建立，重新恢复上行同步的唯一途径。UE通过上行RACH来达到与LTE系统之间的上行接入和同步。

原理：用户使用PRACH信道上的Preamble码接入，每个小区的Preamble码为64个。Preamble由ZC根序列(长度839)循环移位产生，PRACH信道的规划主要规划Ncs的大小（循环移位长度）、起始/终止根序列逻辑编号。

Preamble的sequence序列的产生过程

Preamble序列承载在接入信道中，preamle序列是有ZC序列推出来的，推导公式如下：

其中Nzc ＝839，该序列实际是一个虚数数列，简单理解用序列的每个单元是32bit的一个数，该数表示的虚数，高16为实部，低16位为虚部，整个理解成一个数也行。

每个小区使用64个preamble，使用时在其中选取一个进行接入，64个preamble 的产生是首先使用一个ZC根产生一个839的序列，然后通过Ncs参数对这个序列进行循环移位，如果移位步长较大而不够64个preamble，则再拿一个根序列的ZC序列进行循环移位，直到满足个数要求。这么做的原因是不同的循环位移步长和小区接入半径有关，所以有不同的Ncs参数，Ncs是通过系统消息广播下来的。最初选择的根也是通过配置下来的。

简单理解：

例如表示0号preamble，往右循环移位1位表示1号，往右循环移位1位表示2号

PRACH规划步骤：（华为)

Step1:根据小区半径决定Ncs取值；按小区接入半径10km来考虑，Ncs取值为93；其中Ncs与小区半径的约束关系为：

Step2: 839/93结果向下取整结果为9，这意味着每个索引可产生9个前导序列，64个前导序列就需要8个根序列索引；

Step3:这意味着可供的根序列索引为0,8,16…832共104个可用根序列索引；Step4：根据可用的根序列索引，在所有小区之间进行分配，原理类似于PCI分配方法

Ncs configuration

value

低速小区Unrestricted set 高速小区Restricted set

0 0 15

1 13 18

2 15 22

3 18 26

4 22 32

5 2

6 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 -

LTE中的PRACH

在FDD模式下（以下若未特别指出，均是对FDD模式而言）PRACH的大小为6个RB，每个子帧中，至多有一个PRACH（36.211,Section 5.7.1）。TDD模式下，允许一个子帧中存在多个频分的PRACH。

PRACH中的前导序列，包含长度为的循环前缀（CP）和长度为的序列。如下图所示：

为了适应不同的小区大小，LTE FDD中的PRACH定义了四种类型，

上面的图中，格式1和格式3使用了较长的CP，适用于小区半径较大的情况。格式2和格式3中重复的前导序列适用于路损较大的小区环境。格式0占据一个子帧的长度，格式1和格式2占据两个连续子帧的长度，格式3占据3个连续子帧的长度。从上图可以看出，PRACH中的CP和前导序列并没有占满整个子帧的时间，剩余的部分即为保护时间（Guard Period），这对非同步的上行PRACH来说是必要的。

由MAC层触发的随机接入前导序列，只能在特定的时频资源上发送。PRACH在频域上的位置由上层半静态设定的，通过SIB2中的参数prach-FreqOffset广播，prach-FreqOffset的值代表的是物理块资源的，满足，取值围在0到94之间，PRACH上不存在跳频。

SIB2中的参数prach-ConfigIndex（0到63之间取值）决定了小区中PRACH可以出现的帧和子帧的位置以及所使用的PRACH的类型。在3GPP 36.211 Table 5.7.1-2中定义。

Table 5.7.1-2: Frame structure type 1 random access configuration for preamble

PRACHConfigurat

ion Preamb

le

Syste

m

frame

numb

er

Subfra

me

number

PRACH

Configurati

on

Preamb

le

Syste

m

frame

numb

er

Subfra

me

number

Index Format Index Format

0 0 Even 1 32 2 Even 1

1 0 Even 4 33

2 Even 4

2 0 Even 7 34 2 Even 7

3 0 Any 1 35 2 Any 1

4 0 Any 4 36 2 Any 4

5 0 Any 7 37 2 Any 7

6 0 Any 1, 6 38 2 Any 1, 6

7 0 Any 2 ,7 39 2 Any 2 ,7

8 0 Any 3, 8 40 2 Any 3, 8