LTE随机接入过程概述.doc

内部公开LTE随机接入过程概述一、 随机接入的作用LTE随机接入的作用是实现UE和网络的同步，解决冲突，分配资源（RNTI）和上行通信资源的分配。二、 随机接入触发条件1、 在RRC_IDLE初始接入；2、 在无线链路断开时初始接入；3、 切换时需要随机接入；4、 RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到下行数据，如上行同步状态为“非同步”时；5、 RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到上行数据，如上行同步状态为“非同步”或者没有PUCCH资源可用于调度时。三、 随机接入过程随机接入过程分为竞争模式随机接入和非竞争模式随机接入两种。竞争模式随机接入是使用所有UE都可在任何时间可以使用的随机接入序列接入，它每种触发条件都可以触发接入；非竞争模式随机接入是使用在一段时间内仅有一个UE使用的序列接入，它只发生在切换和收到下行数据的触发条件下。随机接入过程之后，开始正常的上下行传输。四、 竞争模式随机接入过程在随机接入过程开始之前需要对接入参数进行初始化，它是由UE MAC层发起或者由PDCCH触发。初始化的参数包括：n PRACH的资源和相应的RA-RNTIn 随机接入前导的分组和每组可用的前导n 选择两组随机接入前导中的那一组的门限n RACH响应的接收窗n 功率攀升步长POWER_RAMP_STEPn 前导重传最大次数n 前导初始功率PREAMBLE_INITIAL_POWER初始化的时候置PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER为1。竞争模式随机接入过程如下图所示：1、 随机接入前导发送a) 前导资源选择前导的范围是以广播方式告诉UE的，UE依赖于UL发送的消息尺寸或被请求的资源块，选择RRC配置的两组随机接入前导中的一组，在被选择的组中随机选择一个随机接入前导，使得每个前导都具有相同的可能性。当多个UE同时选择一个前导接入，就发生冲突。竞争模式随机接入过程有解决冲突的能力。b) 设置发射功率-设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 为PREAMBLE_INITIAL_POWER + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER-1) * POWER_RAMP_STEP；-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 小于最小功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最小功率水平；-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 大于最大功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最大功率水平；如果 PREAMBLE TRANMISSION COUNTER = 1, 则决定下一个有效的随机接入机会。如果PREAMBLE TRANSMISSION COUNTER 1, 则随机接入机会通过back-off进程决定。c) 发送前导使用被选择的PRACH资源、相关的RA-RNTI、前缀索引和PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER通知物理层发送前导。在上行链路RACH传输的前导携带了6 bits的信息，其中包括一个5 bit的随机ID和1 bit资源块请求信息。对于TDD帧结构2来说，携带的信息为5 bits。2、 随机接入响应由MAC层发起，在DL-SCH传输的随机接入响应包括的信息有：n TA（Timing Advance），时间调整信息，用来调整上行传输定时达到时间同步，长度为11 bits；n UL Grant，指示上行链路所用的资源，长度为21 bits；n Temporary C-RNTI，是UE在随机接入的时候使用的临时身份标识，长度为16 bits。UE在接入响应接收窗内监测PDCCH ，收到响应后停止监测。a) 收到接入响应：l 如果包括过载指示（OI），更新backoff参数，否则backoff参数置为0；l 如果随机接入响应中包括该UE发送的前导 则随机接入响应接收成功 对TA（Timing Alignment）进行处理 如果包含UL grant，则处理UL grant 保存Temporary C-RNTI 如果UE处于RRC_CONNECTED状态（不包括RLF）并且前导是MAC选择的，则在Message 3中需要包含C-RNTI的控制PDU 如果UE处于RRC_IDLE，则过程成功消息给高层b) 如果在接收窗内没有随机接入响应，或者响应中没有对应的前导，则按照失败处理：l 如果前导传输没有达到最大传输次数： 传输次数+1，如果随机接入前导是MAC选择的或显示信令指示的并且在下一个可用的随机接入时机之前过期，根据backoff计算下一次重传时间 选择随机接入资源(根据情况确定哪些资源需要重新选择)l 如果前导传输达到最大传输次数： 如果UE处于RRC_IDLE状态（或RLF），把随机接入失败的消息通知高层3、 调度传输（FFS）在UL-SCH上开始第一次调度传输：a) 使用HARQ；b) 传输块大小由UL Grant决定，至少80 bits；c) 初始接入的时候：n RRC通过CCCH传输RRC连接请求；n 至少传输NAS UE身份标识，但没有NAS（Non-Access stratum）信息；n RLC TM：no segmentation。d) 当无线链路断开时：n RRC通过CCCH传输RRC重连请求；n RLC TM：no segmentation；n 不包含任何NAS信息。e) 切换成功过后，目标小区：n RRC通过DCCH传输RRC切换配置；n 传输由切换命令分配的UE C-RNTI；n 还可能包括上行缓冲器状态。f) 在别的情况下，至少要传输UE的C-RNTI。4、 冲突检测a) 基本原理：冲突检测是基于PDCCH上的C-RNTI和UE在DL-SCH的冲突检测ID是否匹配来获知是否冲突解决。eNB没有等NAS回复就开始冲突解决，MSG 3并没有同步，支持HARQ。b) 具体过程：当UE发送了包含C-RNTI控制PDU的MSG 3之后：l 启动Contention Resolution Timer；l 在定时器超时之前监测PDCCH： 如果收到了给该C-RNTI的PDCCH,则认为Contention Resolution成功，并通知高层，停止定时器；l 如果定时器超时之前没有收到对该C-RNTI的PDCCH，则认为失败； 如果没有达到前导的最大传输次数，则重新进行发送前导的过程（具体操作如前）。当随机接入成功，且UE没有C-RNTI的时候，用Temporary C-RNTI做为C-RNTI。5、 资源映射a) 随机接入请求消息通过RACH信道传输；b) 随机接入响应消息在PDCCH的公共搜索空间（DCI format = 1c）指明消息内容所在的位置（DL-SCH），响应消息中包含RRC建立消息/重建信息使用资源的位置；c) RRC建立/重建消息：在随机接入响应中指明的资源上发送；d) RRC拒绝：UE查询UE公共搜索空间（DCI format = 1a），到指定区域读取数据。五、 非竞争模式随机接入过程非竞争模式随机接入过程不会产生接入冲突，它是使用专用的Preamble进行随机接入的，目的是为了加快恢复业务的平均速度，缩短业务恢复时间。非竞争模式随机接入过程图如下：1、 随机接入前导分配a) 用下行链路的特定信令分配随机接入前导：eNB给UE分配一个非竞争的随机接入前导，这个前导并不是在BCH通过广播的形式下发的；b) 随机接入前导分配信令通过如下信令下发：n eNB发送的用于切换的切换命令；n 如果收到下行数据的MAC层信令（L1/L2控制信道或者MAC控制PDU）2、 随机接入前导发送UE使用非竞争随机接入前导在下行链路进行前导发送。3、 随机接入响应在DL-SCH传输的随机接入响应，包括的信息是：n 在一个或多个TTI里面和MSG 1半同步；n 没有HARQ；n Timing Alignment信息和用于交换的初始UL grant；n 当下行数据收到时的Timing Alignment信息；n 随机接入前导身份标识；n 一个DL-SCH信息供一个或多个UE使用。n TDD MSG1配置：PRACH configurationIndexPreambleFormatDensityPer 10 msVersionPRACH configurationIndexPreambleFormatDensityPer 10 msVersion000.503220.52100.5133210200.523421130103522040113623050123724060203825070213926080224030.5090304130.51100314230.5211032433101204044311130414532014042463301505047340160514840.50170524940.51180605040.5219061514102010.505