814-5G PRACH preamble 如何形成.docx

5GPRACHpreamble如何形成接收机波束赋形(BF)用于通过组合来自多个天线的接收信号来增加前导检测器的接收信号强度，从而在特定空间方向上接收更多信号能量。通过数字和频域波束赋形，使用FFT(fastFouriertransform)将信号从时域转换为频域，见图1。这里，天线信号首先在无线单元(RU:RadioUnit)中接收，然后在模数转换器(ADC：nalog-to-DigitalConverter)中采样和量化。使用FFT完成从时域到频域的转换，然后应用前导检测器。FFT通常针对每个天线或天线子集计算，使得在进一步的信号处理之前，可以提取接收信号的不同子频带中的不同用户和信道。在图1中，在FFT和提取分配给PRACH的子载波之后应用前导检测器。当在频域中进行波束赋形时，一个或多个特定波束赋形器可应用于用于随机接入的那些子载波。通过这些波束赋形器，前导检测器在多个空间方向上是敏感的。图1:每个天线一个FFT的数字波束赋形当在发射机中构造OFDM符号时，如果UE中使用数字波束赋形，则通常为每个天线计算一个IFFTo随着载波频率的增加，发射机和接收机中的天线单元的数量预计将增加，从而使得IFFT和FFT的计算复杂度变大。这些处理块对功耗和硬件成本有很大影响。对于模拟波束赋形，波束赋形在接收机中FFT之前完成，见图2。因此，来自多个天线的时域信号在波束赋形中被组合，从而对所有子载波产生相同的波束赋形。这里，相同的波束赋形随后用于所有子载波，使得用于上行数据和控制的波束赋形也用于同时接收的PRACH前导码。FFTg MFg S IFFTI-I2图2：模拟波束赋形，每个波束一个FFT在初始接入时，基站对UE的位置的了解有限。因此，前导接收机必须评估多个波束，以便能够检测前导。对于时域波束赋形，每个波束赋形器需要一个从FFT到前导检测器的处理序列。1.TE中目前有五种不同的RA前导码参数PRACH格式，其中FOnnat0-3定义为帧结构TyPe1和2,而Format4仅定义为帧结构TyPe2,如下表1所示。表1:ReIT3中随机接入preamble参数TS36.211Preambleformat7"eq03168-7；24576-7；121024%24576-7；26240-7；224576-7；321024-7；224576-7；4448-7；4096-7；PRACH前导码FOrmat0基于长度为24576的PRAeH前导码序列。该长度对应于1.25kHz的子载波间隔，与使用15kHz子载波间隔的PUSCH和PUCCH相反。对于LTERel-8,由于不同的子载波间隔而产生的载波间干扰通过在PRAeH和PUSeH之间具有小的保护频带以及通过将PRACH分配给相邻子载波的单个间隔来限制。用于PRACH前导码Fonnat0到3的发射机需要至少一个大小为24576的IFFT,此外，还需要支持2048的IFFT来为PUSeH和PUCCH生成普通OFDM符号。这种PRAeH前导码格式的直接接收机需要大小为24576的FFT。然后，该FFT仅用于PRAeH前导码检测，并与大小为2048的FFT并行使用，用于接收PUSCH和PUCCH,参见图3。在频域数字波束赋形中，每个天线需要一个这样的FFT。图3:用于用户数据（PUSCH和PUCCH）的接收机FFT大小为2048,用于LTEPRACH前导码Format2的接收机FFT大小为24576.为了简化实现和降低功耗，非常需要一种PRACH前导码设计，该设计保留了类似的覆盖特性，但避免了在发射机中支持多种尺寸的IFFT和在接收机中支持多种尺寸的FFT。PRACH前导码的设计如图4所示，其中一个OFDM符号再次重复数次，使得每个OFDM符号充当下一个OFDM符号的循环前缀。然而，与LTEPRACH相比，重复的OFDM符号具有更小的长度，并且等于与相邻用户数据OFDM符号相同的长度。图4中每个FFT窗口内的接收信号随后将作用于PRACH前导序列的循环移位版本。图4:通过重复OFDM符号构造前导的PRACH前导格式如图4所示的PRACH前导与用户数据具有相同的子载波间隔，从而避免了载波间干扰。重复与用户数据OFDM符号具有相同长度的相同OFDM符号的一个好处是，如果前导被延迟，则载波间干扰可以忽略。如果由于延迟前导而在FFT窗口内接收到部分PRACH前导OFDM符号，则将具有一些载波间干扰的唯一OFDM符号是子帧的第一个和最后一个OFDM符号。当减少序列的长度时，可用前导序列的数量减少。另一方面，在5G系统中使用窄波束赋形降低了来自其他UE的干扰影响。图4中的所有FFT中的接收信号可以相干地相加，以便通过短序列的这种重复实现类似的链路预算，如同具有一个长序列一样。例如，如果对2048长度序列使用13次重复，则这些重复的相干组合对应于比LTE中的24576长序列大的13X2048=26624长序列。如果使用时域中的模拟波束赋形，则在接收机中随时间在波束之间进行切换。这里，在与一个FFT中使用的样本相对应的时间间隔中，只能评估一个波束赋形。因此，图3中的LTEPRACH设计只能支持两种波束赋形配置。因此，期望PRACH前导码设计，其中可以在PRACH前导码期间评估多个波束赋形候选。图4中重复短序列的PRACH前导格式也在图5中进行了说明，其中有三个在PRACH前导期间改变波束赋形配置的示例。在第一示例中，对于从1到13的每个波束，仅使用一个接收短序列中的接收信号。因此，可以对大量波束进行评估。在图5的第二个示例中，评估的波束较少，但现在探测器中使用了在两个短序列中接收到的信号。在第三个示例中，所有短重复用于评估一个波束赋形，该波束赋形可以是非常宽的波束或覆盖大空间区域。s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n)Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam1?4_5_6_7_891J _11_ 12 13T FrequencyBeam 1Beam 2Beam 3Beam 4Beam 5Beam 6s(n) S(TI) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n) s(n)图5:波束赋形候选者之间的时间切换.可以在TRP中决定要使用的相干组合或波束赋形配置的数量之间的权衡，而无需配置UE。由于多个TRP同时接收一个PRACH传输，因此可以将这些TRP配置为不同的波束赋形量。