大牛带你一次整明白LTE随机接入参数规划

小区的绝对时延差小于5ms(153600*Ts)。

PRACH Configuration Index还唯一确定了一个四元组

(......表未完全，欲查详细，请查阅3GPP 36.211)

是子帧内的频域索引。

指明随机接入资源是否重复出现在所有的无线帧，偶数无线帧，或者奇数无线帧。

指明随机接入资源在前半帧还是后半帧。

是随机接入前导在上行两个连续的DL-UL转换点内的上行起始时隙号，而两个连续DL-UL转换点内的上行起始时隙以0标识。*对应随机前导格式4，代表特殊子帧中的UpPTS位置。

以PRACH Configuration Index=15为例，Preamble Format=0,Density Per 10ms DRA=5,Version rRA=0,对应了5个四元组(0,0,0,0),(0,0,0,1),(0,0,0,2),(0,0,1,1),(0,0,1,2)，这意味着对应TDD Uplink-Dowlink配置0时，每10ms的无线帧周期中，分别在子帧2,3,4,8,9中可以配置随机接入资源。对于前导码格式0~3，参数prach-FrequencyOffset和fRA决定了频域随机接入起始位置，计算公式如下

而对于前导序列格式4，参数fRA唯一确定了随机接入其实位置，计算公式如下

与LTE FDD系统一样，TD-LTE为每个随机接入前导序列也分配连续6个PRB。

3、不同的前导序列格式对应什么样的场景

随机前导格式一共有4种，不同的随机接入前导格式对应了不同的覆盖场景。

由于UE在上行随机接入同步时，并不确定所在子帧的位置，因此前导格式剩下的保护时间GT被用来设计防止与下一个子帧进行碰撞。我们假设TD-LTE系统小区覆盖导致的基站到UE的传输延时nTs,那么针对随机接入前导格式0而言，n=(30720×3-30720×2-3168-24576)/2=1488Ts,那么小区覆盖距离=3x10^8x1488Ts=14.531公里。对于LTE FDD系统，上下行子帧也需要在基站侧进行同步，只不过同步精度不需要像TDD系统那么要求严格，因此计算方法与TD-LTE是一样的，对应前导格式0而言，小区覆盖距离依然是14.531公里。同理我们依次计算出不同随机前导格式对应的小区覆盖分别如下：

随机前导格式1---77.34公里

随机前导格式2---29.53公里

随机前导格式3---107.34公里

随机前导格式4---1.41公里

由于不同的前导格式对应小区的覆盖距离不一样，因此下一步需要确定不同覆盖小区与循环移位Ncs之间的关系。为什么不同小区的覆盖还有考虑Ncs个循环移位呢，这里和基站侧对于ZC序列的处理相关，简单来说，由于不同UE与基站之间的位置不同，随机接入前导序列到达基站的位置也不同，不考虑上行功率的情况下，基站为了保证每次在随机接入配置子帧中能够对最大64个随机接入序列分别进行正确解码，需要满足小区边缘UE随机接入前导序列到基站侧延时不超过Ncs（以下示意图节自网络）

我们归纳出如下公式：

那么我们分别对格式0~3对应的最小Ncs计算，可得如下结果：

随机前导格式0---14.531公里---Ncs=119(>107.89)

随机前导格式1---77.34公里---Ncs=0(循环移位839>547.054)

随机前导格式2---29.53公里---Ncs=119(>106.382)

随机前导格式3---107.34公里---Ncs=419(>378.4)

同理，可以根据Nzc=139计算格式4，结果如下：

随机前导格式4---1.41公里---Ncs=10(>9.77，忽略delay spread)

以前导格式0举例，由于每个小区含有64个随机接入前导序列，根据Ncs=119可知，一个根序列可以通过循环移位产生7个随机接入前导序列，那么该小区至少需要配置64/7取整+1=10个根序列。

值得一提的是，不过FDD还是TDD系统，针对前导格式0~3,长度为839的ZC序列按照频域子载波间隔为1.25kHz进行放置，这样预留两端共计25个子载波作为频域保护带。（以下示例图节自网络）

4、关于随机接入规划的思考

经过以上分析，我们大致摸清了一些涉及到随机接入规划参数的配置原则。不同的随机接入前导格式对应的Ncs不同，例如随机接入前导格式0的Ncs其实可以配置为119,167,279,419，该值越大，一个根序列循环移位产生的随机接入前导序列就越少，而一个小区需要的根序列就越多，由于根序列总数是有限的，这样会造成根序列的复用度受限，因此对于Ncs的选取应该在小区覆盖距离和根序列的复用度两个因素之间进行平衡，采取够用即可的原则。。

另外一个问题是针对小区覆盖距离对随机前导格式的选取，以TD-LTE系统举例，一般密集城区站间距都在200~300米左右，那么采取最小的小区覆盖距离对应的随机接入格式4是否合适呢？答案是否定的。我们假定UE随机接入发射功率可以覆盖周边1公里范围，假设Ncs=10，那么每个根序列可以产生13个循