LTE-初始随机接入过程1

/LTE初始随机接入过程．ＵE选择合适的小区进行驻留以后，就可以发起初始的随机接入过程了。LTE中,随机接入是一个基本的功能,UＥ只有通过随机接入过程，与系统的上行同步以后，才能够被系统调度来进行上行的传输。LTＥ中的随机接入分为基于竞争的随机接入和无竞争的随机接入两种形式．初始的随机接入过程，是一种基于竞争的接入过程，可以分为四个步骤,如下图所示：(1):MSＧ1：RａndomAcceｓsPrｅambｌｅ(２）:MSＧ２：RａndoｍAccessReｓpoｎse（3）：ＭSG３发送（RＲCCｏnneｃtionＲｅquesｔ)（4）：冲突解决消息.所谓MSG3,其实就是第三条消息，因为在随机接入的过程中,这些消息的内容不固定,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MSＧ3．第一步：随机接入前导序列传输.ＬTＥ中，每个小区有64个随机接入的前导序列（Preamble），分别被用于基于竞争的随机接入(如初始接入)和非竞争的随机接入（如切换时的接入).其中，用于竞争的随机接入的前导序列的数目个数为numbｅｒoｆRＡ—Preambleｓ，在SIB2系统消息中广播。sib2:{radioRｅsoｕrceConfｉgCommon{rａch-ConfigCｏmmｏｎ{ｐreambleＩnfo｛numｂerＯfRA－Ｐrｅambleｓｎ５２}，powerＲａｍpiｎｇParａmeters｛powerRａmpｉｎgSｔeｐdB4，ｐreambｌeInitialReｃｅｉvedTａrgｅｔPowerdBｍ－104}，ra—SuperviｓionIｎｆｏ｛prｅamblｅＴransMaxn1０,ｒa—ResｐｏnseWｉｎdoｗSizesｆ1０，mac－ConｔentｉｏnResoｌuｔionTimerｓｆ48},ｍａｘHAＲＱ-Ｍsｇ３Tｘ4用于竞争的随机前导序列，又被分为GrｏupＡ和GroupB两组.其中GroｕpＡ的数目由参数prｅaｍblesＧrouｐＡ来决定,如果GrｏupＡ的数目和用于竞争的随机前导序列的总数的数目相等,就意味着GroｕｐB不存在。ＧrｏuｐA和GrouｐＢ的主要区别在于将要在MＳG3中传输的信息的大小,由参数meｓｓageSizeGroupA表示。在GroｕpB存在的情况下,如果所要传输的信息的长度(加上ＭAC头部,ＭＡC控制单元等）大于meｓsagｅSizeGｒｏupＡ，并且UE能够满足发射功率的条件下，UE就会选择GｒoupB中的前导序列．所谓UＥ满足发射功率指的是：UE的路损>PＣMAX–preamｂｌeInｉtｉalReceｉvｅｄTarｇetPｏwer–ｄｅltaＰreａｍbｌｅMsg3–messageＰoｗerOｆｆseｔGroupBＵE通过选择GｒoｕｐA或者GroupB里面的前导序列，可以隐式地通知ｅNodeB其将要传输的MＳG3的大小.eNｏdeB可以据此分配相应的上行资源,从而避免了资源浪费.eNodeB通过ｐrｅａmblｅiniｔiaｌReceivedTargetPoweｒ通知UE其所期待接收到的前导序列功率,ＵE根据此目标值和下行的路径损耗，通过开环功控来设置初始的前导序列发射功率。下行的路径损耗,可以通过RSＲP（ReｆerenceSigｎaｌＲecｅivｅdPoｗer）的平均来得到。这样可以使得ｅNoｄeB接收到的前导序列功率与路径损耗基本无关,从而利于NodeB探测出在相同的时间—频率资源上发送的接入前导序列．发送了接入前导序列以后,UE需要监听PDCCH信道，是否存在ENODEB回复的RＡR消息，(RaｎｄomＡccｅｓsResponse），RAR的时间窗是从UE发送了前导序列的子帧+３个子帧开始,长度为Ra—ＲesｐonseＷiｎdｏwＳｉzｅ个子帧.如果在此时间内没有接收到回复给自己的RＡR,就认为此次接入失败。如果初始接入过程失败，但是还没有达到最大尝试次数pｒeaｍｂleTｒaｎsMaｘ,那么UE可以在上次发射功率的基础上,功率提升poｗerRamｐingStep，来发送此次前导，从而提高发送成功的机率。在LTE系统中，由于随机前导序列一般与其他的上行传输是正交的,因此,相对于WCDMA系统,初始前导序列的功率要求相对宽松一些，初始前导序列成功的可能性也高一些。步骤二:随机接入响应(RAＲ)。当eNB检测到UE发送的前导序列，就会在PDSCH上发送一个响应，包含:检测到的前导序列的索引号、用于上行同步的时间调整信息、初始的上行资源分配(用于发送随后的MSG3）,以及一个临时C—RNＴI，此临时的C-ＲNＴI将在步骤四(冲突解决）中决定是否转换为永久的C-RNTI。（ＲA—RNTI是随机接入的时候UE通过ＰRACＨ时频域资源算出来的,流程大概是:1、网络侧会给定可用的PRAＣH信道的时频域资源2、UＥ从网络侧给定的PRACＨ信道挑一个出来发送PREＡMＢLE，这个给定的ＰRＡCH信道的timeｄｏｍaｉn是由子帧号（０—9）和一个完整帧内第几个PRACＨ信道号(0-５,TDD规定一个帧下最多有6个PＲACＨ信道）,ＲA－RNTＩ就是由UE使用的PRＡCH信道所在的子帧号和PRＡCH信道号算出来的。RA—ＲNTI=1+子帧号+１0＊PＲACH信道号。具体计算方法在协议３6.21１中随机接入中描述很清楚.只需要查相应表格就可以计算出来RA-RNTI。其中该PRＡＣＨ信道资源在：非竞争随机接入中由网络侧给定，UE高层会指示物理层使用指定的ＰRACH信道资源竞争随机接入由UE物理层在可选PRＡＣH信道资源中随机选取)UE需要在PDＣＣＨ上使用RA-RNＴＩ（RａnｄoｍAcceｓsRNＴＩ）来监听RAＲ消息。RA－RNTＩ=1+t＿ｉｄ+１0＊f_id其中，ｔ_iｄ，发送前导的PＲACH的第一个suｂfraｍe索引号(０＜=t_id<10)ｆ_id，在这个subｆrame里的PRAＣＨ索引，也就是频域位置索引,（0=<f－ｉd＜=6)，不过对于ＦDD系统来说，只有一个频域位置，因此f_id永远为零。RＡ—ＲＮTＩ与ＵE发送前导序列的时频位置一一对应.UE和eNoｄｅB可以分别计算出前导序列对应的ＲＡ—RNTI值。UE监听ＰＤCＣH信道以RA－ＲNTI表征的RＡＲ消息,并解码相应的PDSＣH信道，如果RAR中前导序列索引与UE自己发送的前导序列相同,那么UE就采用RAR中的上行时间调整信息，并启动相应的冲突调整过程。在RAR消息中，还可能存在一个bａｃｋoｆf指示,指示了UE重传前导的等待时间范围.如果UE在规定的时间范围以内,没有收到任何ＲAR消息,或者RAＲ消息中的前导序列索引与自己的不符,则认为此次的前导接入失败。ＵＥ需要推迟一段时间,才能进行下一次的前导接入。推迟的时间范围,就由bacｋofｆiｎdictor来指示,ＵE可以在０到BackofｆIｎdiｃatｏr之间随机取值.这样的设计可以减少ＵE在相同时间再次发送前导序列的几率。步骤三：ＭSＧ3发送（ＲRCCoｎｎeｃtionReｑueｓｔ）。ＵＥ接收到ＲＡR消息，获得上行的时间同步和上行资源.但此时并不能确定RＡＲ消息是发送给UＥ自己而不是发送给其他的UＥ的.由于ＵE的前导序列是从公共资源中随机选取的,因此,存在着不同的UE在相同的时间—频率资源上发送相同的接入前导序列的可能性，这样,他们就会通过相同的RＡ-ＲNTI接收到同样的RAR。而且UE也无从知道是否有其他的UE在使用相同的资源进行随机接入。为此UE需要通过随后的MSG３和MSG4消息，来解决这样的随机接入冲突。MＳG3是第一条基于上行调度，通过HARQ（HｙbridAｕｔｏｍaticReｐeatrequest）,在ＰＵSCＨ上传输的消息．其最大重传次数由mａxHAＲQ-Mｓｇ３TX定义．在初始的随机接入中,MSG３中传输的是RＲＣＣonnectｉｏnReｑuest.如果不同的UE接收到相同的RAR消息,那么他们就会获得相同的上行资源，同时发送Msg3消息,为了区分不同的ＵE，在MSG３中会携带一个UE特定的ＩD，用于区分不同的UE.在初始接入的情况下，这个IＤ可以是UE的S-TMSI(如果存在的话)或者随机生成的一个４0位的值（可以认为，不同ＵE随机生成相同的40位值的可能性非常小).（MMEＣ明确定义为8位、Ｍ－TMSＩ是32位的在MME内ＵE的IＤ,S-TMSI=MMEＣｏde+Ｍ—TMSI)UE在发完MSg3消息后就要立刻启动竞争消除定时器mac－CｏnｔｅｎtiｏｎRｅsolutｉonＴｉmeｒ（而随后每一次重传消息3都要重启这个定时器），UE需要在此时间内监听eＮｏdeＢ返回给自己的冲突解决消息。步骤四:冲突解决消息。如果在mac—CｏntentｉｏnResolutioｎTimｅr时间内,ＵＥ接收到eNodｅＢ返回的Cｏntenti