第三章 LTE MAC协议解读 --- 随机接入过程.doc

第三章LTEMAC协议解读-随机接入过程(2010-03-08 22:24:53) 转载标签： ltemac协议解读随机接入过程it分类： LTE协议 3.4 MAC 过程3.4.1 随机接入过程3.4.1.1 概述 随机接入是蜂窝系统一个最基本的功能，它使终端与网络建立连接成为可能，诚如其名，这样的接入的发起以及采用的资源具有随机性，当然接入成功也具有随机性，那么在什么情况下需要发起随机接入的过程呢？随机的接入场景如下： 基于竞争模式的随机接入： RRC_IDLE状态下的初始接入； 无线链路出错以后的初始接入； RRC_CONNECTED状态下，当有上行数据传输时，例如在上行失步后“non-synchronised”，或者没有PUCCH资源用于发送调度请求消息，也就是说在这个时候除了通过随机接入的方式外，没有其它途径告诉eNB，UE存在上行数据需要发送基于非竞争模式的随机接入： RRC_CONNECTED状态下，当下行有数据传输时，这时上行失步“non-synchronised”，因为数据的传输除了接收外，还需要确认，如果上行失步的话，eNB无法保证能够收到UE的确认信息，因为这时下行还是同步的，因此可以通过下行消息告诉UE发起随机接入需要使用的资源，比如前导序列以及发送时机等，因为这些资源都是双方已知的，因此不需要通过竞争的方式接入系统； 切换过程中的随机接入，在切换的过程中，目标eNB可以通过服务eNB来告诉UE它可以使用的资源；是否基于竞争在于在当时终端能否监听到eNB传递的下行控制信道，以便获得特定的资源用于传输上行前导，当然这个判断是由eNB作出的，而不是UE自己来决定的。3.4.1.2 随机接入过程初始化随机接入过程可以由PDCCH order或者MAC子层自己来触发，如果UE收到一个发给它的PDCCH传输含有一个PDCCH order，那么它就会发起一个随机接入过程，PDCCH order或者是RRC消息会指示ra-PreambleIndex与ra-PRACH-MaskIndex信息以告诉UE它可以使用的前导序列以及发送机会。在发起随机接入过程之前，下面的信息必须已经具备了： 用于发送随机接入前导的PRACH资源以及准备好了，由prach-ConfigIndex指示； 有可用的随机接入前导，在MAC层有可能设置两组随机接入前导:Group B与Group A，分布用于指示发送的MSG3的大小，Group B的前导序列个数由下面的参数推导可得 Group B前导序列个数 = numberOfRA-Preambles - sizeOfRA-PreamblesGroupA 在SIB2里面定义的PRACH的无线资源里面会提供上面的两个参数，从上面可以知道如果Group A的前导序列跟总的随机接入前导序列相等，那么UE就知道不存在Group B的前导序列，Group A与Group B的前导序列编号如下： 0 sizeOfRA-PreamblesGroupA 1以及sizeOfRA-PreamblesGroupA numberOfRA-Preambles 1 UE选择Group A还是选择Group B就看是否有这个需要以及满足一定的条件，比如UE希望在发送MSG3里面携带VoIP的包，那么自然需要的资源就要大一些，那么当eNB收到UE发送的前导序列属于Group B时，它就会分配多一点资源给UE来发送MSG3 如果存在Group B的前导序列，那么由于Group B对于的MSG3消息比较大，因此必须满足一些额外的要求， messagePowerOffsetGroupB与messageSizeGroupA, 配置的UE发射功率 PCMAX ，前导序列与MSG 3的功率偏移量，这些值跟当前的UE功率情况决定了最终选择GroupA还是B的前导序列 获得了接收随机接入响应的窗口大小参数ra-ResponseWindowSize，UE会在这个窗口期监听eNB是否给它回了响应，这个响应有eNB分配给UE的资源用于发送MSG3的。因此这个窗口大小就是UE等待的时间了，如果没有收到响应，那么UE就认为它发的前导没有被eNB收到，那么就要开始后面的处理了； 功率提升步长powerRampingStep.假如在前面发起的接入过程失败了，但是还没有达到最大尝试次数，那么UE就会提升功率发送下一次前导以提供发送成功的机会； 可以尝试发送的次数preambleTransMax，一般超过这个次数就认为UE无法接入了，至少可以认为这次的接入是失败的，会报告给上层协议层； eNB期待接收到的前导序列目标功率preambleInitialReceivedTargetPower，这个值太高了，会造成干扰，太低了可能无法收到前导序列； 前导序列格式对应的功率偏移量，我们知道有5种前导序列，每一种格式都对应一个基准选择发射功率； MSG3 HARQ重传最大次数maxHARQ-Msg3Tx. 竞争消除定时器mac-ContentionResolutionTimer. 注：在某一时刻只能有一个随机接入过程，如果这个UE在处于一个随机接入过程，但是同时又收到新的随机接入的请求，这取决于UE的实现，是继续当前的过程，还是取消当前过程，然后根据新的请求发起一个新的过程3.4.1.3初始随机接入 这里我们对这种最初需要使用的接入模式进行详细的介绍，这个过程一般分成四步，如前一页图所示：图3.4.1-1竞争随机接入过程步骤一、在发送上行接入前导序列之前，终端应该已经和系统下行同步好了，下行同步意味着UE获得了帧同步以及系统广播消息，但是上行并没有同步。通过前导序列，让eNB知道存在一个终端试图跟基站建立连接；根据确认的前导分配相应的资源用于发送消息3（MSG3）；步骤二、 eNB通过时隙调整确保上行同步，也就是发送time-advance消息实现；同时分配上行资源，这些内容就是由随机接入响应消息携带；步骤三、在已经分配的资源上发送用户ID，以及相应的UL-SCH信息用于发送用户ID以及RRC连接请求之类的等基本信息，也就是所谓的消息3了（MSG3），具体内容跟用户所处的状态相关；步骤四、通过DL-SCH发送冲突解决消息到终端。 只有第一步是纯粹的物理层过层，后面三个步骤跟普通的数据传输过程没有区别，看MAC协议经常看到MSG3或者MSG4等等，因为在随机接入的过程中，这些消息的内容不是固定，有时候可能携带的是RRC连接请求，有时候可能会带一些控制消息甚至业务数据包，因此简称为消息3之类，其意思就是第三条消息。步骤一、发送随机接入前导图3.4.1-2 随机接入资源 预留的资源带宽为6个RB，那么对于LTE支持的所有带宽都是可以满足的，这样可以非常方便的实现系统扩展，在物理层设计都会基于这样的考虑的，比如同步信道以及物理广播信道都是如此。考虑到在发送前导序列时，上行并没有同步，需要防止对其他非接入资源的干扰，因此前导的序列长度大约0.9ms，留下0.1ms作为保护时间，前导序列基于ZadoffChu (ZC)，通过特定的移位获得，这种序列有一些很好的特性，比如具有很好的自相关性，恒定幅度等，具体的前导序列设计与检测原理看本系列的物理信道设计部分，使用什么样的前导，终端通过广播消息获得，然后从某一范围的序列随机选取一前导序列。步骤二、 随机接入响应 当eNB检测到这个前导序列，则在DL-SCH上发送一个响应，包含：该序列索引号、时间调整信息、资源调度信息（也就是分配给该用户的上行资源）以及临时RNTI，用于接下来的交互过程中让UE监听相应的PDCCH信道所有发送前导序列的终端则使用一个预留给随机接入响应使用的ID(RA-RNTI )监听来L1/L2控制信道用于解码DL-SCH，从而获得上面的的信息： RA-RNTI =1 + t_id + 10*f_id其中， t_id， 指定PRACH的第一个subframe索引号 (0 = t_id ENB）RRC connection request在进行RRC连接请求以前先完成一些基本的配置： apply the default physical channel configuration apply the default semi-persistent scheduling configuration apply the default MAC main configuration apply the CCCH configuration apply the timeAlignmentTimerCommon included in SystemInformationBlockType2; start timer T300; initiate transmission of the RRCConnectionRequest message in accordance withRRC layer产生RRC connection request并通过CCCH传输CCCH - UL-SCH - PDSCH 获取UE-identity，要么由上层提供(S-TMSI), 要么是random value。如果UE向当前小区的TA（跟踪区）注册了上层就可以提供S-TMSI 把estabilshmentclause设置的与上层一致4. RRC连接应答（ENBUE）RRC connection setupUE接收ENB发送的radioResourceConfiguration等信息，建立相关的连接，进入RRC connetction状态。Action about physical layer:Addressed to the Temporary C-RNTI on PDCCH如果UE检测到RA success,但是还没有C-RNTI，就把temporary C-RNTI升为C-RNTI，否则丢弃。如果UE检测到RA success,而且已经有C-RNTI，继续使用原来的C-RNTI。5. RRC connection setup complete（UE ENB）RRC连接建立完成，UE向ENB表示接收到了连接的应答信息，应该是为了保证连接的可靠性的。如果UE未成功接收到RRC connection setup消息，ENB应该会重发。不然RRC connection setup complete就没有存在必要。分享 0顶阅读(809) 评论 (1) 收藏(0) 转载(0) 顶 打印举报 已投稿到：排行榜 圈子