LTETDD随机接入过程RARMSG以及MSG的重传

1、本文涉及到的内容有：（1）UE在什么时候开始接收 RAR（2 ）怎么确定RA-RNTI（3）UE没有收到RAR后的处理（4）RAR的格式1. UE 监测 RAR文章LTE-TDD随机接入过程（2）-前导码Preamble的格式与时频位置已经详细说明了 UE发送Preamble前导码的时频位置。当 UE发出Preamble后，并不是立即准备接收 RAR （Random Access Response ），而是在发送前导码之后的第3个子帧之后才开始准备接收 RAR。当然，UE也不可能一直等待 RAR，如果UE连续检测了 ra-ResponseWindowSize个子帧仍然没有收到 RAR，则不再继

2、续监测 RAR信息。the UE shall monitor the PDCCH for Random Access Response(s) identified by the RA-RNTI defined below, in theRA Response window which starts at the subframe that contains the end of the preamble transmission plus threesubframes and has length ra-ResponseWindowSize subframes.ra-ResponseWindo

3、wSize 参数由 SIB2 中的 RACH-ConfigCommon 字段带给 UE，范围是 2-10 个子帧，即 UE 最 多连续监测RAR的时长是10ms。2. RA-RNTI的计算eNB加扰RAR、UE解扰RAR的RA-RNTI并不在空口中传输，但 UE和eNB都需要唯一确定 RA-RNTI的值，否则UE就无法解码RAR，因此RA-RNTI就必须通过收发双方都明确的Preamble的时频位置来计算 RA-RNTI的值。RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response mess

4、ages are transmitted. It? unambiguously? identifies which time-frequency resource was utilized by the UE to transmit the Random Access preamble.协议规定了 RA-RNTI 的计算公式为：RA-RNTI= 1 + t_id+1O*f_id 。其中，t_id表示发送Preamble的起始位置的子帧ID号（范围是0-9）,f_id表示四元素组中的f_RA值（范围是0-5），之前的文章LTE-TDD随机接入过程（2）-前导码Preamble的格式与时频位置已经

5、详细描述了这两个值的具体含 义。 eNB只要能解码出Preamble前导码，就能唯一确定 t_id和f_id参数，也就能唯一确定 RA-RNTI值。3. UE没有收到RAR的处理UE有可能在RAR的监测窗口内没有解码到 RAR消息，这有可能是eNB侧没有检测到PRACH中的Preamble信息， 有可能是没有调度 RAR信息，也有可能是下行无线链路有干扰导致 UE解码RAR失败，无论是哪种原因，UE没有 收到RAR是有可能发生的。如果在RAR响应窗口内没有收到 RAR，或者收到的 RAR中携带的Preamble并不是本 UE之前发送的Preamble， 那么表示UE本次接收RAR失败，UE将执

6、行如下操作：（1）将本地变量 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 力口 1（2） 如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 变量=（preambleTransMax +1），那么将通知协议上层本次RA失败”不再执行（3）、（ 4）过程。这之后的流程，是继续执行新一次的RA过程，还是执行扫频选小区，甚至换网过程，协议并没有明确说明，由UE侧基带厂商自行决定。（3）如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER （ preambleTransMax +1），且之前的 Preamble 是由 UE侧MAC选择的，那么UE将在0到bac

7、koff参数之间随机选择一个值，作为当前失败时刻到下一次发送Preamble时刻的时延。（4） 选择时频资源位置，重新发起RA过程。？从上述过程可以看到，UE侧在每次RA过程中，会维护一个计数器 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER ，范围是【0，preambleTransMax 】，一旦超过 preambleTransMax值，则表示本次 RA 失败。preambleTransMax参数表示本次 Preamble 发送（含重传）的最大次数，和 ra-ResponseWindowSize参数一样，也是包含在 SIB2中的RACH-ConfigCommon字段中，见上文截图

8、。范围从3到200不等，一般取5次即可。backoff参数表示上次接收 RAR失败到下次重新发送 Preamble之间的最大延时，单位是 ms，eNB侧的MAC层通 过RAR消息配置到UE。范围是0-960ms。如果值属于 Reserved，则按照960ms处理。前导码的发送和重传时机如下图所示。MSG1每次发送前导码的功率值 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER计算如下：PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ?=? preamblelnitialReceivedTargetPower ?+DELTA_PREAMBLE ? + （PREAMBLE

9、 TRANSMISSION COUNTER? T） *powerRampingStep其中,PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER是当前 MSG1的传输次数，第一次（新传）时，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER被设置为 1。preamblelnitialReceivedTargetPower表示初始功率值，范围从-120dBm 至U-90dBm 不等。powerRampingStep表示功率抬升因子，范围从 0dB到6dB不等。上述三个参数都由 SIB2中的RACH-ConfigCommon 字段带给UE，见前文截图。DELTA_PREAMBLE 是

10、一个功率偏移量，与 Preabmle的格式相关。4. RAR的格式随机接入过程中的 MAC PDU包含3个部分：MAC头、payload （1个或多个RAR单元）和可选的填充padding。MAC头包含1个或多个MAC子头，但只能有1个子头可以包含Backoff Indicator ，且这个子头只能放在 第一个子 头位置。其他没有包括 Backoff Indicator 的子头均对应一个RAR单元。如下图所示。之所以将 BI子头放在第一个 子头位置，我想可能是为了减少 UE侧的处理时间，比如存在这种情况： UE1-UE10共10个UE同时接入，如果将UE1的RAPID子头不放在第一个位置， 那

11、么UE1还要遍历接下来的所有子头， 读取每个子头的E值和T值，才能知 道这个RAR有没有携带BI子头，而如果规定BI子头固定放在第一个位置， 那么UE1在解码BI子头和自己的RAPID 子头后，就不需要关心余下所有子头的 T字段了。带BI （Backoff Indicator ）参数的 MAC子头，由E/T/R/R/BI组成，而其他的子头则由 E/T/RAPID组成，如下图所 示。需要注意的是，在没有解码到任何BI值的时候，UE本地使用的BI参数是0ms，而如果一旦解码成功 RAR，无论这个RAR是否携带了本UE的Preamble， UE都要存下本次解码得到的 BI，以备重传Preamble的

12、时候使用。但 一旦重新发起 RA过程，UE侧BI参数都将被复位为 0ms。子头中每个字段的含义是：E: Extension field，扩展域。指示后续是否还有MAC子头，1表示还有另一个子头，0表示后面不再有 MAC子头。T: Type field，类型域。指示 MAC 子头后面跟的是 Backoff Indicator 还是 RA Preamble ID （即 UE 上报的 Preamble 值）。1表示当前 MAC子头后面携带了 RA Preamble ID ，0表示后面携带的是 BI指示（Backoff Indicator ）。R: Reserved bit，固定填 0Bl: Back

13、off Indicator。占4个bit位，范围0-15 ,左边是高bit位，右边是低 bit位(下同)。RAPID :?Random Access Preamble Identifier，随机前导码标识，MSG1 携带，占 6 个 bit 位，范围 0-63如果有2个UE正在进行随机接入，且计算得到的 RA-RNTI 样，而前导码不一样时，包含 RAR的PDU头的格式 如下所示。只有当不同UE的RA-RNTI相同时，RAR消息才能封装到一个 MAC-PDU里，不同的RA-RNTI，不能封 装在一个MAC PDU中。payload指1个或多个RAR控制单元，具体个数取决于MAC子头中对应的 R

14、APID的个数。如果 RAR是对2个前导码进行的响应，则 MAC PDU需要有2个RAR控制单元。RAR控制单元的格式如下。每个RAR的长度固定为6个字节。各字段的含义为：Timing Advance Command:时间提前命令域，占 11个bit位。通知UE进行上行同步的 TA值。UL Grant :上行授权，占20个bit位。指示UE用于上行传输 MSG3的资源，包括时频位置、是否跳频、功控等参数。低字节Oct2为高bit位，高字节Oct4为低bit位。Temporary C-RNTI :临时C-RNTI，占16个bit位。UE后续发送的 MSG3消息使用该值加扰。对于2个RAR的MAC PDU，它的格式如下20bits的UL GRANT 包括的内容有:-?Hopping flag? -1 bit，指示 PUSCH 是否执行跳频。-Fixed size resource block assignment-10 bits，指示MSG3的RB资源分配，与带宽有关，以后会详细介绍。-Truncated modulation and coding scheme-4 bits，指示MSG3使用的MCS。-TPC command for scheduled PUSCH-3 bits，指示 PUSCH 的 TPC 参数。-UL de