LTE 上行同步（前导码格式和时频位置）

1.什么是前导码Preamble前导码Preamble是UE在物理随机接入信道中发送的实际内容，由长度为Tc...



1.什么是前导码Preamble

前导码Preamble是UE在物理随机接入信道中发送的实际内容，由长度为Tcp的循环前缀CP和长度为Tseq的序列Sequence组成。

2.前导码Preamble格式 

LTE-TDD的前导码有5种格式，分别是Preamble Format 0/1/2/3/4，如下图所示。从上面协议给出的这张表格中，可以推导出以下几个信息：

（1）每种前导码格式占用的子帧个数。因为TDD-LTE的每个子帧时长是30720Ts，从表中可以得出，前导码格式0的Preamble时间=3168Ts+24576Ts=27744TsRadioResourceConfigCommonSIB->prach-Config->PRACH-ConfigSIB->prach-ConfigInfo->prach-ConfigIndex。4.UE会在什么时候什么位置发Preamble

UE发送前导码的时刻和位置由PRACH configuration Index参数（范围0-63，具体路径见前文）和上下行子帧配置UL/DL configuration参数共同决定。UL/DL configuration参数同样来自于RRC层的SIB1消息（36331协议），具体参数路径是：SystemInformationBlockType1->tdd-Config->TDD-Config->subframeAssignment。36211-Table5.7.1-4给出了前导码的位置与PRACH configuration Index和UL/DL configuration两个参数之间的关系，因该表占篇幅较大，只截图部分，不影响理解。从Table5.7.1-4中可以看到，根据PRACH configuration Index和UL/DL configuration参数，可以获取一个或多个四元素数组，分别对应参数（f_RA, t0_RA, t1_RA, t2_RA）。

t0_RA表示PRACH出现的帧位置，=0表示出现在所有的无线帧中，=1表示出现在偶数无线帧，=2表示出现在奇数无线帧。

t1_RA表示PRACH出现的帧内位置，=0表示PRACH资源是位于第一个半帧，=1表示位于第二个半帧。

t2_RA表示前导码开始处的上行子帧号，在两个连续上下行切换点间的第一个上行子帧表示为0。即2号子帧和7号子帧值=0。上下行子帧配置等于0时，t0_RA/t1_RA/t2_RA三个参数的含义如下图所示。f_RA是一个频率位置系数，用于计算PRACH占用的RB起始位置n_RA_PRB。PRACH固定占6个RB，因此LTE支持的带宽不能少于6个RB（Each random access preamble occupies a bandwidth corresponding to 6 consecutive resource blocks for bothframe structures.）。有了n_RA_PRB这个参数，就可以知道PRACH在频域上的位置[n_RA_PRB，n_RA_PRB+5]，有了t0_RA/t1_RA/t2_RA这三个参数，UE就可以知道在哪个子帧发送PRACH，eNB也会去相应的子帧上盲检测PRACH信息。对于有多个四元素数组的情况，eNB需要对每个可能的位置进行盲检测。

计算PRACH起始RB位置n_RA_PRB的公式如下：公式中的各参数说明：

（1）n_RA_PRBoffset由RRC的prach-FreqOffset（范围0~94）参数决定，与PRACH configuration Index参数属于同一个结构体，因此获取参数路径也是相同：SystemInformationBlockType2->radioResourceConfigCommon->RadioResourceConfigCommonSIB->prach-Config->PRACH-ConfigSIB->prach-ConfigInfo->prach-FreqOffset。

（2）f_RA、t1_RA直接从Table5.7.1-4的四元素组中查表获得。

（3）N_UL_RB是带宽RB个数，与DL_bandwidth值相同，如果是20M带宽，则值=100。

（4）N_SP是下行向上行切换点的点数，与上下行子帧配置UL/DL configuration参数相关，因此只有前导码4才会用到。比如上下行子帧配置1，那么N_SP=2，因为在子帧1和子帧6完成了2次下行向上行的切换。只有在上下行子帧配置3、4、5的时候，N_SP=1。（5）n_f表示当前的系统帧号。

至此，UE和eNB就可以明确的知道PRACH的发送/接收位置了。以带宽20M，prach-FreqOffset=0，PRACH configuration Index=9，UL/DL configuration=2举例说明，此时(f_RA, t0_RA, t1_RA, t2_RA)有三种值，分别是（0，0，0，0），（0，0，1，0）和（1，0，0，0）。

对应的频域位置：

f_RA=0时，n_RA_PRB=0+6*0=0，

f_RA=1时，n_RA_PRB=100-6-0-6*0=94。

对应的时域位置：

（0，0，0，0）：PRACH占用从k=0开始到k=5的连续6个RB块，时域L是每个无线帧的2号子帧。

（0，0，1，0）：PRACH占用从k=0开始到k=5的连续6个RB块，时域L是每个无线帧的7号子帧。

（1，0，0，0）：PRACH占用从k=94开始到k=99的连续6个RB块，时域L是每个无线帧的2号子帧。即PRACH的位置如下图。为避免PRACH与其他UE的上行业务RB冲突，eNB调度PUSCH时可以避开PRACH占用的可能RB位置。另外，为了减少盲检测处理时长，可以选择只有一种四元素数组的配置。

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