LTE-随机接入总结

1、LTE随机接入总结随机接入总结随机接入的主要目的UE通过随机接入过程(Random Access Procedure)与cell建立连接并取得上行同步。只有取得上行同步，UE才能进行上行传输。与Cell获得上行同步为UE分配一个唯一的标识C-RNTI随机接入的触发方式PDCCH order触发：eNodeB通过特殊的DCI format 1A 告诉UE需要重新发起随机接入，并告诉UE应该使用的Preamble Index和PRACH Mask Index，此时已经有了C-RNTIMAC sublayer触发：UE自己选择Preamble发起接入，此时已经有了C-RNTI上层触发：1）初始接入；

2、2）RRC连接重建； 3）切换。初始接入和RRC连接重建没有C-RNTI，将使用一个来自核心网的唯一的UE标志（S-TMSI或一个随机数）作为其标志随机接入的触发事件1) 初始接入时建立无线连接，即RRC_IDLE态时的initial access （UE从RRC_IDLE态到RRC_CONNECTED态） 上层触发2) RRC连接重建过程，即radio link failure后的initial access（RRC Connection Re-establishment Procedure） 上层触发3) 切换（Handover）, 在切换的过程中，目标eNodeB可以通过服务eNodeB

3、来告诉UE它可以使用的资源 上层触发4) RRC_CONNECTED态下，下行数据到达（此时需要回复ACK/NACK）时，上行处于不同步“non-synchronized”状态，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，eNodeB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 PDCCH order触发5) RRC_CONNECTED态下，上行数据到达（例：需要上报测量报告或发送用户数据）时，上行处于不同步“non-synchronized”状态或没有可用的PUCCH资源用于SR（上行调

4、度请求，Scheduling Request）传输（此时允许上行同步的UE使用RACH来替代SR），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eNodeB，UE存在上行数据需要发送 MAC sublayer触发6) RRC_CONNECTED态下，为了定位UE，需要timing advance PDCCH order触发随机接入的方式 基于竞争（Contention based）：应用于之前介绍的前5种事件，即除定位UE随机接入的方式 基于非竞争（Non-Contention based或Contention-Free based）：只应用于之前介绍的 (3)、(4) 、(6

5、)三种事件，即切换、下行数据到达和定位UE随机接入的基本流程1首先是UE发送Random Access Preamble，即Msg1。Preamble的主要作用是告诉eNodeB有一个随机接入请求，并使得eNodeB能估计其与UE之间的传输时延，以便eNodeB校准uplink timing并将校准信息通过timing advance command告知UE。Preamble在PRACH上传输，通常eNodeB不会在预留给随机接入的RB上调度其它上行数据。UE要成功发送Preamble，需要： 选择码资源(Preamble Index) 选择用于发送Preamble的PRACH时频资源(pra

6、ch-ConfigIndex、prach-FrequencyOffset、PRACH Mask Index) 确定对应的RA-RNTI 确定目标接收功率(PreambleInitialReceivedTargetPower) 由根序列索引rootSequenceIndex(通过系统广播信息得到，0837)查211表Table 5.7.2-4得到物理根序列号(ZC序列) 用zeroCorrelationZoneConfig(015)以及highSpeedFlag(如果为高速是限制集否则为非限制集。在高速情况下，因为多普勒频移，只有部分循环移位可以使用，所以叫做限制集)查表格Table 5.7.2

7、-2得到循环位移NCS 用根序列循环位移得到64个Preamble。1个根序列可能无法生产64个Preamble，则取下一个根序列继续生成，直到得到64个Preamble选择码资源选择码资源64个Preamble序列可以分成两部分，一部分用于基于竞争的随机接入，另一部分用于基于非竞争的随机接入。用于基于竞争的随机接入的Preamble序列又可分为两组：group A和group B（group B可能不存在）。这些配置eNodeB是通过RACH-ConfigCommon(SIB2)下发的。UE使用Preamble Index 在 Preamble 序列集中随机选择一个 Preamble 序列。

8、对于基于非竞争的随机接入，eNodeB通过为UE分配一个专用的Preamble Index来避免冲突的发生并指定一个PRACH Mask Index。如果Preamble Index为0则表示使用基于竞争的方式，其Preamble Index是由UE随机选择的。如果Preamble Index不为0，但PRACH Mask Index为0也是可以的，说明基站只单独为UE分配了Preamble，但时频资源还是要UE自己选择。eNodeB分配Preamble index和PRACH Mask Index的方式有两种： 通过RACH-ConfigDedicated的ra-PreambleIndex和

9、ra-PRACH-MaskIndex字段设置（Handover过程）。如果eNodeB在重配置消息中，根本不带rach-ConfigDedicated字段（该字段是可选的），则UE发起基于竞争的随机接入 在PDCCH order触发的随机接入中，通过DCI format 1A的Preamble Index和PRACH Mask Index字段来设置（下行数据到达或定位）选择码资源选择时频资源eNodeB会通过广播系统信息SIB2发送rach-ConfigCommon，告诉UE Preamble的分组、Msg3大小的阈值、功率配置等。通过SIB2 发送prach-Config，通知所有的UE，允

10、许在哪些时频资源上传输Preamble。 对于FDD和TDD而言，preamble在时域上的配置是由prach-ConfigIndex(063)确定的 对于FDD而言，preamble在频域上的起始RB等于prach-FrequencyOffset(094)指定的值 对于TDD而言，preamble在频域上的起始RB是由prach-ConfigIndex和prach-FrequencyOffset确定的选择时域资源每个Preamble在频域上占用6个连续RB的带宽，这正好等于LTE支持的最小上行带宽。因此，不管小区的传输带宽有多大，都可以使用相同的RA Preamble结构。Preamble在

11、时域上的长度取决于配置，由prach-ConfigIndex决定preamble format对于FDD，只支持preamble format 03。对于TDD，format 4只用于特殊子帧的UpPTS字段，且只支持长度为或的UpPTS字段。由于CP的长度明显小于format 03，format 4只支持覆盖范围很小的小区选择时频资源 FDD：36.211的Table 5.7.1-2指定了format以及允许传输preamble的子帧配置。假如UE接收到的prach-ConfigIndex配置为12，则该UE可以选择任意(Any)系统帧的(0,2,4,6,8)这5个子帧中的某一个来传输for

12、mat 0的preamble。假如UE接收到的prach-ConfigIndex配置为18，则该UE只能选择在偶数(Even)系统帧的子帧7来传输format 1的preamble。 TDD：Table 5.7.1-4指定了preamble的时频位置。四元组 唯一指定一个特定的随机接入资源。随机接入的基本流程2接着UE等待Random Access Response(RAR)，即Msg2。Msg2没有采用HARQ，故会有一个响应窗的长度（响应窗起始于随机接入码的发送子帧加3个子帧，长度为ra- ResponseWindowSize，SIB信息中获得）来指示UE如果没等到Msg2，便接着发送下次

13、随机接入。UE通过RA-RNTI（与发送Msg1的PRACH时频位置对应）寻址PDCCH解析SCH中的Msg2，Msg2中包含：Msg1的Preamble Index，TA，Msg3的上行资源分配，临时C-RNTI，backoff参数等。如果Preamble Index与其选择的一致，认为其收到随机接入响应RAR。如果没有收到RAR或者Preamble Index不一致，则Preamble传输计数器加1，若计数器值超过最大传输次数PreambleTransMax，则向高层指示本次随机接入失败随机接入的基本流程3基于非竞争的随机接入，Preamble是某个UE专用的，所以不存在冲突。又因为该UE

14、已经拥有在接入小区内的唯一标志C-RNTI，所以也不需要eNodeB给它分配C-RNTI。因此，只有基于竞争的随机接入才需要此步骤三和后面的步骤四。UE按照Msg2中的调度信息发送Msg3，Msg3支持HARQ(MaxHARQMsg3Tx)，通过临时C-TNTI寻址PDCCH可获得重传指示。Msg3信息如下： 如果是初次接入，msg3为在CCCH上传输RRC Connection Request，且至少需要携带NAS UE标志信息（S-TMSI或一个随机数） 如果是RRC连接重建，msg3为CCCH上传输的RRC Connection Re-establishment Request，包含ReestabUE-Identity，不携带任何NAS消息 如果是切换，msg3为在DCCH上传输的经过加密和完整性保护的RRC Handover Confirm，必须包含UE的C-RNTI，且如果可能的话需要携带BSR 对于其它触发事件，则至少需要携带C-RNTI随机接入的基本流程4eNodeB和UE通过Msg4完成最终的竞争解决。e