NR前导码需要考虑几个方面，包括前导码序列、传输持续时间、numerology 和资源供应。对于许多通信系统中的同步，具有良好自相关和互相关特性的序列是非常理想的。在LTE中，Zadoff Chu（ZC）序列用于PSS、PRACH、UL DMRS和SRS。ZC序列具有CAZAC特性，这也有利于低峰均比传输。另一个好处是，ZC序列的DFT变换会产生原始序列的加权和循环移位版本。鉴于CP-OFDM和DFT-S-OFDM都将至少在高达40GHz的eMBB上行链路中得到支持，ZC序列非常适合于前导传输，而不管UL波形如何。

在LTE中，RACH前导码format0和format1的设计长度为24576 Ts，相当于12个OFDM符号。长的RACH前导码支持更大的搜索窗口，这是估计大小区的往返时间（RTT：round trip time）所需的。然而，这也带来了更高的检测复杂度。LTE还支持额外的RACH前导码format2和3，用于从15公里到100公里的扩展覆盖区域。此外，还定义了长度为2个OFDM符号的短RACH前导format4，以便充分利用TDD特殊子帧的UpPTS区域。由于短序列长度，短前导序列可仅用于微小区，但具有检测复杂度较小的优点。由于它适用于小型小区，因此可能不需要限制集来支持高速用户。

在NR帧结构设计中，自包含结构是主要的帧结构，以支持在图1所示的时隙内使用HARQ-ACK反馈的快速传输和短处理时间。如图所示，时隙可以包含下行传输部分、gap周期和UL传输部分。每个DL/UL传输部分的持续时间预计较短，以支持eMBB应用的低延迟高速数据传输。URLLC应用程序期望更短的间隔，以满足0.5ms的用户面延迟要求。URLLC在初始接入时也需要低延迟。此外，动态TDD配置信令将根据当前的业务特性调整DL/UL配置。因此，RACH前导序列应该足够短，以适应动态TDD和自包含结构。

如前所述，短前导序列具有检测复杂度低的优点，尽管覆盖率较低，但它支持较小小区大小的RRT估计。这也意味着需要更多的根序列来满足目标碰撞概率。换句话说，在其他条件相同的情况下，对于较短的前导序列，PRACH容量会降低。较低的覆盖率意味着目标检测性能需要较高的信干比。为了提高前导检测性能，降低短前导序列的冲突概率，可以考虑采用多级前导序列。多级前导序列设计为具有一组组合为单个RA Msg1传输的多个短前导序列。UE将选择在由网络配置的单个时频资源中发送的一组短前导序列。网络（gNB/TRP）将检测整个短前导序列集，以宣布成功的RACH Msg1检测。多阶段短前导序列可以消除RACH前导峰值检测的模糊性，从而缓解前导检测的SINR要求。如果在每个阶段独立地选择短前导序列，则碰撞概率将以指数方式降低。

具有短CP和GT的多级短前导序列更适用于微小区，但不适用于NR中的大小区。NR应支持短前导和长前导长度。因此，应考虑短前导和长前导长度的可配置性。一种解决方案是重用相同的LTE前导码方案，即定义具有不同前导码长度的不同RACH前导码格式。

在LTE中，format0~3的RACH前导码的numerology 为1.25 KHz，format4的为7.5 KHz，这与DL/UL数据/控制信道不同。对于LTE，一个小区支持的最大前置码数为64。对于NR，一个小区中支持的最大前导码数应不少于LTE，例如64。

对于如图2所示的LTE RACH前导码format4，采用uth root Zadoff Chu序列作为前导码序列，其定义如下：

哪里根据uth root-Zadoff-Chu序列，具有长度为NCS-1的零相关区的随机存取前导码由循环移位定义。由于Nzc在（1）中为139，所以物理根序列的总数为138。由于只有一个前导序列，因此该序列也称为一级序列。

对于LTE PRACH format4，SCS=7.5K Hz，TCP=448Ts，Tseq=4096Ts，TGT=228Ts。

对于NR RACH前导码选项4，如图3所示，其中两个短序列组合为一个RA Msg1。使用两个具有CP的不同RACH序列，GT保留在两个连续前导序列的末尾。每个前导码由UE独立选择，并由gNB独立检测。因为gNB将在宣布成功的RA Msg1检测之前检测两个短前导序列，这意味着当且仅当 preamble-1和 preamble-2均成功检测时，RA Msg1被成功检测。

还采用了uth root-Zadoff-Chu序列作为前导序列，其定义如下：

其中Nzc是小于72的最大素数，即71。

对于NR PRACH选项4，SCS=15K Hz，TCP=448Ts，T'seq=1/2Tseq=2048Ts，TGT=228Ts。。

表1给出了基于图3中类似结构的时域两级前导码的示例格式，假设数据子载波间隔为15 kHz。此示例格式源自LTE format4。