本文參考協議38300 38211 38212 38213 38321 38331
本文盡量只用協議原話，加入部分翻譯以及一些自己的理解是為了讓過程更加清晰明了
本文對preamble的序列生成相關內容只做簡單介紹，具體可參考38211
由于篇幅限制，本文分為上下兩篇，此篇是上篇

一、NR RA的觸發

NR隨機接入的發起者可以是下面的三種情況：
[TS 38.321] The Random Access procedure described in this subclause is initiated by a PDCCH order, by the MAC entity itself, or by RRC for the events in accordance with TS 38.300 [2].
觸發原因列出如下：
與LTE相比多出了最下面的四種情況，主要是因為NR中新加入了一種狀態RRC-INACTIVE態，從該狀態到連接態要觸發隨機接入；并且NR中有波束管理，所以對于Beam failure recovery會觸發隨機接入；在NR中，系統消息SI可以廣播也可以單播，如果UE請求其他SI，也會觸發隨機接入。
[TS 38.300] The random access procedure is triggered by a number of events:

• Initial access from RRC_IDLE;
• RRC Connection Re-establishment procedure;
• DL or UL data arrival during RRC_CONNECTED when UL synchronisation status is “non-synchronised”;
• UL data arrival during RRC_CONNECTED when there are no PUCCH resources for SR available;
• Request by RRC upon synchronous reconfiguration (e.g. handover);
• To establish time alignment at SCell addition;
• SR failure;
• Transition from RRC-INACTIVE;
• Request for Other SI ;
• Beam failure recovery.
  NR RA依然分為競爭隨機接入CBRA和非競爭隨機接入CFRA。
  
  For random access in a cell configured with SUL, the network can explicitly signal which carrier to use (UL or SUL). Otherwise, the UE selects the SUL carrier if and only if the measured quality of the DL is lower than a broadcast threshold. Once started, all uplink transmissions of the random access procedure remain on the selected carrier.
  我們知道NR中上行鏈路除了UL，還有補充上行鏈路SUL，這段話的意思就是對于配置了SUL的小區，在隨機接入的過程中，高層會指示上行數據在UL還是SUL發送，如果沒指示，就要默認在UL上發送，除非UL通信質量此時正好太差，低于了廣播門限值，而且一旦選定了以后，在整個隨機接入的過程中不再改變。

二、Preamble序列生成

Preamble序列通過下式生成

這是它的頻域變換（說白了就是個傅里葉變換）

NR有長格式的preamble（序列長839位）和短格式的preamble（序列長139位）。
一個PRACH對應64個preamble，preamble按照先一個邏輯根序列的循環移位再邏輯根序列增序的順序產生直到夠64個，prach-RootSequenceIndex指示了起始邏輯根序列。邏輯根序列是循環的，與物理根序列一一對應，具體對應關系參考[TS 38211]Table 6.3.3.1-3（長格式）和Table 6.3.3.1-4（短格式）。
循環移位公式給出如下：

• 循環移位步長Ncs可參考[TS 38211] Tables 6.3.3.1-5 to 6.3.3.1-7（分別對應不同子載波間隔）；
• restrictedSetConfig 指示限制集類型(unrestricted, restricted type A, restricted type B)。
  式中du計算公式為：
  
  其中q是滿足公式 (qu)mod L=1（L是序列長度）的最小非負整數。
  具體計算參考38211
  下面表格給出各種preamble format
  

三、NR RA preamble配置

對于資源配置，上面也說過觸發隨機接入的事件主要多了beam failure recovery和SI request，對于這兩個多出來的事件，RRC會配置單獨的information element，還有配置除了這兩個事件的其他非競爭隨機接入和競爭隨機接入的information element。IE中會配置preamble和PRACH等信息，下面分不同的觸發case分別給出38331中IE原文，在后續的整個隨機接入過程中涉及到的信令在本部分中給出的IE中全部可以對照。這部分先只介紹preamble的配置相關的信令。
1、非競爭隨機接入
（1）beam failure recovery

candidateBeamRSList：
這個參數指示了波束失敗后，哪些SSB或者CSI-RS可以用于波束恢復，UE會從中選擇一個參考信號測量功率RSRP 大于門限值rsrp-ThresholdSSB的SSB或CSI-RS。
ra-PreambleIndex：
如果選擇了CSI-RS用于波束恢復，則該參數指示了對應于CSI-RS的preamble，如果不存在，則使用與CSI-RS準共位置的SSB對應的preamble。如果選擇了SSB用于波束恢復，則該參數指示了對應于所選SSB的preamble。從上面的IE中可以看出，有兩套用于波束恢復的參數：BFR-SSB-Resource和BFR-CSIRS-Resource。

（2）SI request

對于SI request，RRC不會指示要用的SSB，UE先選擇RSRP大于門限值rsrp-ThresholdSSB的SSB，沒有的話任選一個SSB。
ra-PreambleStartIndex：
這個參數指示了SI request情況下要用的preamble，具體的方式如下（其中N的含義會在后面介紹）：

• For N > = 1, for the i-th SSB (i=0, …, N-1)：preamble index = ra-PreambleStartIndex + i
• For N < 1, preamble index = ra-PreambleStartIndex .
  不明白的先記住，看完后面的第三部分后可以再回來看一下這個。
  （3）other events
  
  ra-PreambleIndex：
  這個參數指示了要用哪個preamble。

2、競爭隨機接入

totalNumberOfRA-Preambles：
這個參數指示了用于競爭和非競爭的隨機接入的preamble的總數，但是不包括用于SI request的，如果該參數不存在，則全部64個preamble都是用于競爭和非競爭隨機接入的。
numberOfRA-PreamblesGroupA
這個參數指示了用于競爭隨機接入的Group A中的preamble的個數。

總結一下上面的preamble選擇過程：
NR RA的preamble分為用于競爭隨機接入、非競爭隨機接入和其他三部分，其他用于如上面說到的SI request，用于競爭隨機接入的preamble又分為Group A和Group B。對于非競爭隨機接入，高層參數會指示具體用哪個preamble，從而避免了不同UE選擇了相同preamble進而造成干擾的情況，而競爭隨機接入情況下UE就要隨機選擇要用的preamble了，先選group，然后在group里隨機選擇一個，group的選擇方式如下：
如果滿足下列條件，則選擇group B，否則選擇group A：

• 該RA過程還沒有傳輸過Msg3；
• 高層參數配置了group B；
• Msg3的大小（加上MAC頭和MAC控制單元等）大于ra-Msg3SizeGroupA
• 路損小于下式計算結果：
  PCMAX– preambleReceivedTargetPower–msg3-DeltaPreamble – messagePowerOffsetGroupB
  其中：
  PCMAX是可以配置的最大發送功率
  preambleReceivedTargetPower是基站目標接收功率
  msg3-DeltaPreamble是Msg3和preamble發送時的功率偏移
  messagePowerOffsetGroupB是選擇preamble的功率門限
  如果已傳輸過Msg3，則選擇第一次傳輸Msg3相同的group。

四、NR RA PRACH配置

1、PRACH時頻域配置
（1）基本配置

prach-ConfigurationIndex：
這個參數會指示一個默認配置表格中的index，這個表格給出了PRACH occasion所在的系統幀號、子幀、時隙、起始符號、個數等信息，每一個index對應一種不同的情況。
msg1-FrequencyStart：
這個參數指示了PRACH所在頻域位置
msg1-FDM：
這個參數指示了每個PRACH在頻域上的復用個數
上面所說的基本配置是不管什么原因觸發的隨機接入也不管是競爭還是非競爭隨機接入，都要遵循的配置，在基本配置的基礎上，非競爭隨機接入會進行進一步的配置，對于不同的觸發情況，RRC中會有相應的參數指示PRACH Mask Index：
（1）beam failure recovery
ra-ssb-OccasionMaskIndex (in BeamFailureRecoveryConfig)
（3）SI request
ra-ssb-OccasionMaskIndex (in SI-SchedulingInfo)
（4）其他非競爭隨機接入
ra-ssb-OccasionMaskIndex (in RACH-ConfigDedicated)
PRACH Mask Index會根據下表來具體指示用哪個PRACH occasion，要注意只有非競爭隨機接入才會配置PRACH Mask Index，指定了UE用哪個PRACH，避免了不同UE之間的干擾。

2、參數N和R的指示
（1）beam failure recovery
ssb-perRACH-Occasion（for CF-BFR in BeamFailureRecoveryConfig）
指示參數N的取值，N={1/8 1/4 1/2 1 2 4 8 16}
（1）SI request
ssb-perRACH-Occasion （for SI request in SI-SchedulingInfo）
指示參數N的取值，N={1/8 1/4 1/2 1 2 4 8 16}
（2）Other CFRA
ssb-perRACH-Occasion （for CFRA in RACH-ConfigDedicated）
指示參數N的取值，N={1/8 1/4 1/2 1 2 4 8 16}
（3）CBRA
ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB（in RACH-ConfigCommon）
指示參數N和R的取值，N={1/8 1/4 1/2 1 2 4 8 16}

• N代表N個SSB與一個PRACH occasion相關聯
• R代表R個連續索引的CB preamble對應每個SSB
  因為NR中存在波束指向，不同的SSB對應不同的波束，所以要將SSB與PRACH和preamble對應起來，這樣基站可以根據收到的preamble和所用的PRACH的不同得知UE的位置信息，后續基站可以按照該UE所在的波束方向進行定向的下行發送。如下圖給出N=2，R=24的例子，N=2代表一個PRACH對應2個SSB，R=24代表每個SSB對應24個競爭preamble，每個PRACH始終對應全部64個preamble，這樣的話每個SSB對應的preamble就按照下圖的方式對應。
  
  3、SSB與PRACH occasion、preamble的映射
  下面給出幾種具體的映射例子，就以第一行為例，加入每個SSB周期中有8個SSB，基本配置中頻域復用個數是4，N=1/4，就是一個SSB對應4個PRACH，是可以一對多也可以多對一，然后按照先頻域后時域的順序進行映射。
  
  4、PO選擇的其他限制
  PRACH occasion在選擇的時候還會有一些其他的限制如下：
  （1）For unpaired spectrum
• 如果未配置TDD-UL-DL-ConfigurationCommon，最后一個SSB接收后至少Ngap個符號后的PO才有效。
  • 如果配置了TDD-UL-DL-ConfigurationCommon, 則上行符號內的PO有效，最后一個下行符號后至少 Ngap個符號且最后一個SSB后至少Ngap個符號后的PO有效，1.25kHz和5kHz時Ngap=0，其余子載波間隔時Ngap=2，
    （2）對于PDCCH order觸發的RA
    接收PDCCH order的最后一個符號和傳輸PO的第一個符號之間的時間要大于等于Nt2+△bwpswtich+△delay毫秒，其中Nt2是用于PUSCH準備的時間，△bwpswtich 是上行BWP激活所需時間，如果激活上行BWP沒有變則為0，FR1時△delay=0.5，FR2時△delay=0.25毫秒。
    （3）UE不在同一時隙內傳輸PRACH 和PUSCH/PUCCH/SRS
    （4）如果前一個時隙內PRACH的最后一個符號和下一個時隙內PUSCH/PUCCH/SRS的第一個符號之間的間隔滿足：子載波間隔為15和30kHz是N=2或者子載波間隔為60和120kHz時N=4，則不傳輸PRACH。

其余內容見下一篇https://blog.csdn.net/m0_45416816/article/details/99690204

總結

以上是生活随笔為你收集整理的5G NR 随机接入过程（1）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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