LTE-TDD随机接入过程-RAR以及MSG1地重传

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RAF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

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

3、ndowSize参数由 SIB2 中的 RACH-ConfigCommon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|kACH -CZctl土 二吕匚razon I 5三MCZ艺 1SEQUENCE £.EHUMBRATED tn勺.n$.r nl2, nil rn20v n24r:nn34 r n40* n44n4Bnn3<&Pn 60,(1j a.穽Qg科6 ENUHE?lATED n% 眄 nil, me ”n述 n24r 伽*I1132, n36.P ri fl, nfl 4r n4B(,ftso)rENUMErtATED

4、bl44vb256.5；日已 i3«T-'?awe- rO Ff se-tG roup'sENUMEUTED :ninusiriflnityr dB©r dB5,clB10r dBlZ:dBiSj d&l&1pOMlUbfLLMeedpom rRarap LngPa r anw t e rajSEQUENCE iHUWEJWTE2, ds-ij. 364.prcanbAInitialJteefc二vodTargctFowsr SNUMERATE3 <dBni-120p djri-110, dBm-二二丘d3<n-m,d3in-L1

5、2dBm-2ia, clBnt-lCiS, LLBm ZCEj ctBm* 1 a, dSm-102.dBJIn-100,dlBB-96g dB®-94H*4>r tjj 企pw r甘1艮左曰“j. ft 士曰EE.OIJ£ljCE (EHUMERATE3 <ri3, nr占 g.n?ruiID r xz2 0 < nSOnLC仇 riOOHra-pojiFLonTiiiwI ndw5iEWUMEHATliCD sfa, sfJj匸芒 5 卡 s£-g sf7rfj冲壺只卄口。】ij讣Th的itENWIERTBS SCB, Sf16r 0fZ4P

6、 3f3Zr 3F40p Sfl冲壮二扫十罕r首贞|it fiTuiKfiARj-Masg 3TxIHTE&R 0.2. 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 messages are transmitte

7、d. 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详 细描述了这两个值的具体含义。eNB

8、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PRACF中的Preamble 信息，有可能是没有调度 RARB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RAF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将执行如下操作：(1)将本地变量 PREAMBL

9、E_TRANSMISSION_CC加NTER（2）如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_CO变量TERpreambleTransMa）+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_COUNTERibleTransMaxM），且之前的 Preamble 是由 UE侧 MA（选择的，那么UE将在0到backoff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

10、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_COUN围ER 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段中，见上文截图。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

11、 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。Table 7 .2-1: Bac koff Parameter values.In ciexBackoff Parameter value (ms)00i102203304JO5606B0712DS160eserved14-Reserved15served前导码的发送和重传时机如下图所示。Preamble (re)transmission Valid RARIdetected Msg3RA

12、R RAR/RARwindow window ”/windowBackoff delayMSG侮次发送前导码的功率值 preamble_received_target_pOWEr下:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWEFpreamble In itialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTE) R powerRampingStep其中，preamble_transmission_co是当TERMSG的 传输次数，第一次（新传）时， preamble_transmission_cc被设置

13、为 1。preamblel ni tialReceivedTargetPower表示初始功率值，范围从 -120dBm 到-90dBm 不等。powerRampingStep表示功率抬升因子，范围从 OdB到6dB不等。上述三个参数都由 SIB2中的RACH-ConfigCommon段带给UE,见前文截图。DELTA_PREAMBL一个功率偏移量，与 Preabmle的格式相关。Table 7.6-1: DELTA_PREAMBLE values.Preamble FormalDELTA PREAMBLE00 d010 dB23 de3-3dB48 dB4. RAR的格式随机接入过程中的 MA

14、CPDU包含3个部分：MAC头、payload (1个或多个RAR单元)和可选的填充paddingMAC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RAF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

15、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。E/T/RJR/BIerrRAPioE/T.'RAF 0EiTi'RAPIDELbhcador1嶋n甲nOh&ddur n<MAC headerMAC RAR 1MAC RAR 2 HMAC RAR nPadding (opt)-MAC paytoddFigure 2J-11 Example of MAC PDU consisting of a MAC header and MAC RARs带BI (Backoff Indicator)参数

16、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。ETRAPIDFigure &.1.5-1: E/T/RAPID MAC subheaderE1RRBlFigure 6.1.5-2: E/T/R/R/BI MAC subheader子头中每个字段的含义是:E: E

17、xtension 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 MA（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 RAPreamble ID，0表示后面携带的是 BI指示（Backoff Indicator ）。R Reserved bit ，固定填 0。Bl: Backoff 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

18、!RandomAccess Preamble Identifier，随机前导码标识，MSG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一样，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!，不同的RA-RNTI, 不能封装在一个 MAC PDU中。100 0Backoff Indicator11RA Preamble ID 101RA Preamble ID 2payload指1个或多个RAR空制单元，具体个数取决于MAC子头中对应的 RAP

19、ID的个数。如果 RAF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。Timing Advance CommandTiming Advance CommandUL GrantUL GrantUL GrantTemporary C-RNTlTemporary C-RNTIOd102Od3Oct 4Oct 5Od6Figur»6J J>3; MAC RAR每个RAF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 Gran

20、t：上行授权，占20个bit位。指示UE用于上行传输 MSG3勺资源，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肖息使用该值加扰。对于2个RAR的 MAC PDU它的格式如下1000Backoff IndicatorRA Preamble ID 1二_ 1PRA Preamble ID 2匚二一 一 一一一y-0-TAI (HighT-TAI(Low)TA2(Lov)UL Grant 1(High)UL Grant!(Mid)UL Grant 1(L

21、ow)TC-RNTIl(High)TC-i»TI 1 (Low)- UL Grants(High)UL Grant2(Mid)UL Grants(Low)TC-RNTI2(High)TC-RNTI2(Low)20bits 的UL GRANT包括的内容有:-Hopping flag- 1 bit ，指示 PUSCH!否执行跳频。-Fixed size resource block assignment- 10 bits ，指示 MSG3勺 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 MSG使用的 MCS-TPC comma nd for scheduled PUSCH - 3 bits ，指示 PUSCH勺 TPC参 数。-UL delay - 1 bit 。指示MSG发送时刻。LTE-TDD HARQ( 1)-上行HAR