LTE-初始随机接入过程1

1、LTE-初始随机接入过程1LTE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： Random Access Preamble(2): MSG2： Random Access Response(3) : MSG3 发送(RRC Connection Request)(4

2、):冲突解决消息.I ui I IeNo产BISIB2(PBCH)(1) random access preamble(PRACH)(2) random access response (PDSCH) msg3 (PUSCH) contention resolution(PDSCH)基于竞争的随机接入过程在发送preamble码之前，UE已经通过S旧2获取小区的prach-config 和rach-configcommon的配置信息所谓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 些控制消息甚至业务数据包，因此

3、简称为MSG工 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 number of RA-Pr eambles,在 SIB2 系统消息中广播.numberOfR人-Preambles64 numbcrOfRA 或rsmbtn62 6364 preombles in each cellnumberOfkA -Preamble -azeOfM Prea/nble&roupAsib2 :radioResourc

4、eConf igCommon(rach-ConfigCommon(preambleInfonumberOfRA-Preambles n52 ),powerRamp i ngParame terspowerRampingStepdB4,preamblelnitialReceivedTargetPower dBm-104),ra-Supervisioninfo(preamb1eTransMax nlO,ra-ResponseWindowSize sflO,mac-ContentionResolutionTimer sf48 ), maxHARQ-Msg3Tx 4用于竞争的随机前导序列，又被分为Gr

5、oupA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 preamble

6、lnitialReceivedTargetPower 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 (Reference Signal R

7、eceived Power)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EN0DEB回复的RAR消息, (Random Access Response), 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U

8、E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-RNTL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

9、.（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time domain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

10、出来RA-RNTIo 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 （Random AccessRNTI)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

11、系统来说，只有一个频域位置，因此 f_id永远为零。FDDTD003BRA-RNTIRA-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

12、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 backoff indictor 来指示,UE可以在0到Backoff Indicator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 (RRC ConnectionRequest).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

13、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MSG3是第一条基于上行调度，通过HARQ (Hybrid Automatic Repeat request), 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 RRCConnectionRequesto 如果 不同的UE接收到相同的RAR消息，那么他们就 为了区分不同的UE,在MSG3中会携带一个UE 特定的ID

14、,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= MME Code + M-TMSI）会获得相同的上行资源,同时发送Msg3消息,rrisg3中包含每个UE唯一的标志。该标志将用于步骤四的冲突解决。对于处于RRCJDONNECTED态的UE来说，其唯 标志是ORNTI。又寸于非RRC_CONNECTED态的UE来说，将使用一个来自核心网的唯一的UE标忐（S- TM

15、SI或个随机数）作为其标志。Message Detais - Q906-lS3S04433_UEl: SAMSUNG S5 G9009W !) 1xd -LTE RRC->RRC Conrcctcn RequestQ clQ rrcCcnre*rt»nReqjMt0 - cr rti s Ex tend QH5 H(fcCcnnectorAeQje£t-f8 Q-ue-denary ；由第TMSI;-mmec 二 OOODCOIO= 1L111C01030LC01011010110C0001100wlabl由mentcgu父-mo-DBta spare - 0玄浅八字以U 苔三= |£jj回UE在发完MSg3消息后就要立刻启动竞争消 除定时器 mac-ContentionReso 1 utionTimer （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，