（5G系列5）LTE和NR共享PRACH TX设计
微信公众号 “学问第一课”算法顾问 郭守敬 著
UE随机接入的第一步是发送prach。协议中的prach定义在UMTS/LTE/NR各版本中得以继承和扩展，其中NR的prach规定相比LTE更加复杂，UE实现时能否使用一套TX设计同时支持LTE/NR的prach发送？让我们先来比较两者的协议差别，以下只考虑LTE和NR的FR1版本
PRACH格式：
LTE中支持5种格式，其中format1/3使用了较长的CP，适用于小区半径较大的场景。format2/3将前导序列重复发送，适用于路损较大的场景，format4发送时间短，只用于TDD场景，以下是各种格式的参数：
图1 各种格式的参数
NR中支持基础的4种格式（长前导码）和扩展的几种格式（短前导码），长前导码继承自LTE设计，短前导码更加适配NR的灵活帧格式，其中：
format 0适合于正常半径的小区覆盖
format 1适合于大的小区半径
format 2适合于时延扩展小，信号传播损耗大的场景
format 3适合于高速场景。
format A1/B1用于时延扩展小场景，其他的format A/B/C适用于正常半径的小区场景
以下是各种格式的参数：
图2 各种格式的参数
PRACH频域方面：
LTE prach子载波间隔为1.25k/ 7.5k，占用带宽为1.08M，但实际上1.08M边缘保留了部分子载波用于保护带
具体的频域分布，以序列长度=839为例：
图3 频域分布
NR中的长前导码使用子载波间隔为1.25k/5k，短前导码子载波间隔为15k/30k，占用带宽分为4种情况，每种带宽中边缘都留有部分保护子载波：
图4 保护带
PRACH时域方面：
LTE/NR的prach使用比pusch更小的子载波间隔，这导致符号长度也超过了普通的pusch符号
prach发送时不同foramt使用不同的符号重复数，多个prach符号拼接后长度通常是不满整数子帧/时隙的，协议中对于空白部分当做保护间隔（GP）使用，GP的长度决定了prach能覆盖传输时延，下图以NR为例说明帧格式：
图5 帧格式
PRACH时间模板方面：
LTE的规定为：
图6 时间模板
NR的规定为：
图7 NR时间参数
图8 时间模板
可见时间要求是类似的，只是过渡时间要求有些差异。
以上为协议总结，在具体的UE设计中如果实现NR/LTE prach TX复用，以下几方面需要考虑：
时频变换可以使用常规FFT点数完成，比如使用2048/512点IFFT实现LTE的839/139序列长度的时频变换，使用2048/256点IFFT实现NR的839/139序列长度的时频变换。这时IFFT的输出采样率不是标准采样率（30.72M的倍数），但由于prach/pusch子载波间隔比例为整数倍，所以prach IFFT后只需要做整数倍采样率变换，即可匹配标准采样率，后面再做DFE处理后送给RF发送
ZC序列生成和频域映射LTE/NR差异不大，只需注意不同的参数配置
至于RF的设计，需要注意LTE/NR时间模板的差别，还有两个模式下功率控制的独立性
参考资料：
http://1.www.sharetechnote.com
2.TS38.211/TS38.101
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