大牛带你一次整明白LTE随机接入参数规划

LTE物理层流程中最重要也是最复杂的一个流程就是UE的随机接入，对于随机接入信道相关的参数配置取决于网络的实际场景，既要考虑上行覆盖，也要考虑接入容量。

每个小区有64个前导序列（preamble sequence）,前导码有5种格式，分别对应着不同的小区覆盖场景。

针对不同覆盖场景的小区，如何正确的配置随机接入前导码的相关参数，我们应该至少解决如下三个问题：

1、如何通过根序列生成前导序列

2、前导序列在物理层子帧中的配置情况

3、不同的前导序列格式对应什么样的场景

4、关于随机接入规划的思考。

好，我们慢慢来细细聊聊。

1、如何通过根序列生成随机接入前导序列。

随机接入前导序列是一些具有0相关性的Zadoff-Chu序列（中文翻译为祖冲之序列），而这些序列源自于一个或者多个ZC根序列。网络侧可以通过配置根序列来配置随机接入前导序列。

一个小区包含64个随机接入前导序列，这64个随机接入前导序列的产生规则是通过系统消息里配置的RACH_ROOT_SEQUENCE的所有循环移位产生，如果单个根序列的所有循环移位无法填满64个随机接入前导序列，那么依次按照索引的循环移位产生随机接入前导序列，直到满足64个前导序列为止。逻辑根序列从0～837进行循环。实际的根序列叫做物理根序列，随机接入前导序列的生成取决于物理根序列的循环移位，逻辑根序列是物理根序列的索引映射。

第u个物理根序列定义如下：

这是一个长度为NZC=839（格式0～3）或者139（格式4）的ZC序列。而随机接入前导序列是根据该原始根序列循环移位得到。循环移位后的序列的计算公式如下：

循环位根据如下定义：

值得一提的是，所谓限制集循环位和非限制集循环位是由高层参数High-speed-flag决定的，限制集循环位的选取是LTE系统中专门为了高速移动性场景下，对抗多普勒频移进行相应的频偏纠正，我们暂且不考虑限制集的情况。

我们按照非限制集中Ncs的取值，计算一下相应的循环移位

前导格式0-3

按照Ncs的取值，分别对应的循环位个数为,这也是一个根序列可以产生的随机接入前导序列个数。

前导格式4

同样，针对前导格式4，按照Ncs的取值，分别对应的循环位个数为,这是前导格式4下，一个根序列可以产生的随机接入前导序列个数。

根据这样的计算，可知通过高层配置参数zeroCorrelationZoneConfig以及选择随机接入前导格式，可以确定每个小区需要配置的根序列的数量。例如zeroCorrelationZoneConfig=10，采用随机接入前导格式0～3，那么每个根序列可以通过循环位移产生11个随机接入序列，那么64/11向上取整=6个根序列。

2、前导序列在物理层子帧中的配置情况。

首先需要澄清一个概念，随机接入前导序列与随机接入前导码。这两种说法经常被混用，为了说明方便，有必要特别明确一下。随机接入前导序列是Zadoff-Chu 序列。不同的前导序列格式的长度不同。

这是基带调制之前的原始序列，映射在上行的资源网格中。

而随机接入前导码可以认为是随机接入序列经过基带调制，头部加循环前缀后在空口的传输形式，一般认为是时域的采样形式。

我们虽然不建议混用，但是协议在英文中并没有特别的区分，而很多文献也没有明确这一点。

随机接入前导码与随机接入前导序列遵从如下关系：

承载随机接入前导序列的资源根据PRACH资源标识（PRACH Resource Index）严格映射在特定的时频资源上。LTE FDD系统中，由于上行子帧较多，规定在一个子帧上最多只有一个随机接入资源。LTE FDD系统中通过高层配置的参数prach-ConfigurationIndex 确定了前导码的传输格式以及随机接入信道配置的子帧。

对于PRACH Resource Index配置为 0,1, 2, 15, 16, 17, 18, 31, 32, 33, 34, 47, 48, 49, 50,63,在跨小区切换中，UE假设邻小区与本小区的绝对时延差小于5ms(153600*Ts)。

LTE FDD系统内长度为839前导序列（preamble formats0~3）的频域起始位置取决于参数prach-FrequencyOffset，占整个频域的6个PRB。

TD-LTE的随机信道时频资源要相对复杂一点，由于TDD系统上行子帧资源受限，有可能存在一个上行子帧包含多个随机接入资源的情况。在TD-LTE系统中，通过高层配置的prach-ConfigurationIndex表征了资源配置三元组（前导码格式，PRACH密度DRA，版本索引rRA）。同样，对于PRACHConfiguration Index配置为0, 1, 2, 20, 21, 22, 30,31, 32, 40, 41, 42, 48, 49, 50,在跨小区切换中，UE假设邻小区与本