随机接入专题

1、随机接入AC（Access Classes，接入级别）出处22.011All UEs are members of one out of ten randomly allocated mobile populations, defined as Access Classes 0 to 9. The population number is stored in the SIM/USIM. In addition, mobiles may be members of one or more out of 5 special categories (Access Classes 11 to 15),

2、 also held in the SIM/USIM. These are allocated to specific high priority users as follows. (The enumeration is not meant as a priority sequence):Class15-PLMN Staff;Class14-Emergency Services;Class13-Public Utilities (e.g. water/gas suppliers);Class12-Security Services;Class11-For PLMN Use.ASC（Acces

3、s Service Classes，接入服务级别）出处25.311PRACH资源，时隙（1.28 Mcps TDD的SYNC_UL码）可以被划分为多个接入服务级别，以便在使用RACH时提供不同的优先级。可以将多个ASC或全部ASC分配给同一个SYNC_UL码。在0 £ i £ NumASC £ 7（也就是说，ASC的最大数量为8）范围内来对接入服务类别进行编号，一个ASC是由标识符i ，i定义了PRACH资源的一个特定划分（SYNC_UL resources in 1.28 Mcps TDD）和一个相关的持久值Pi来定义的。一个ASC参数集包括"NumA

4、SC+1"组那样的参数 (i, Pi)， i = 0， ， NumASC。ASC 0 = 最高优先级ASC 7 = 最低优先级在紧急呼叫时使用ASC 0按照目前ZTE配置：ASC参数集如下表所示。ASC # i0123456Pi110.90.90.90.90.9每一个ASC # i 定义的PRACH划分如下，PRACH划分定义了相应ASC可以使用的Subchannel（Available Subchannels）、可用上行同步码index(Available SYNC_UL codes indices)R_PRACHPARTPRACHPARTINDEXACCESSSRVCLSSUBC

5、HSIZEAVAILABLESYNULAVAILABLESUBCH1112551121255113125511412551151255116125511712551PRACH partitioningInformation Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionAccess Service classMP1 to maxASCIf only "NumASC+1" (with, NumASC+1 < maxASC) ASCs are listed, the remaining

6、(NumASC+2 through maxASC) ASCs are unspecified.>ASC SettingMDASC setting 10.3.6.6The default values are same as the previous ASC.If the "default" is used for the first ASC, the default values are all available signaturesand "all available sub-channels" for FDD and "all av

7、ailable channelisation codes" and "all available subchannels" with "subchannel size=Size 1" in TDD.ASC settingInformation Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionVersionCHOICE modeMP>TDD>>CHOICE TDD optionMPREL-4>>>1.28 Mcps TDDREL

8、-4>>>>Available SYNC_UL codes indicesMDBit string(8)Each bit indicates availability of a SYNC_UL code index, where the SYNC_UL code indices are numbered "SYNC_UL code index 0" to "SYNC_UL code index 7". The value 1 of a bit indicates that the SYNC_UL code index is ava

9、ilable for the ASC this IE is associated to. The value 0 of a bit indicates that the SYNC_UL code index is not available for the ASC this IE is associated to. Default is that all SYNC_UL codes defined in SYNC_UL Info are available.REL-4>>CHOICE subchannel sizeMP>>>Size1>>>>

10、;Available SubchannelsMPnullIndicates that all Subchannels are available>>>Size2>>>>Available SubchannelsMDBit string (2)NOTE>>>Size4>>>>Available SubchannelsMDBit string (4)NOTE>>>Size8>>>>Available SubchannelsMDBit string (8)NOTE>&g

11、t;>Size16>>>>Available SubchannelsMDBit string (16)NOTEPSF(Persistence Scaling Factors)si 持久比例因子dynamic persistence level N= 1, 8，动态持久级Information Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionPersistence scaling factorMPReal(0.9.0.2, by step of 0.1)Scaling factors

12、 in the range 0,1Information Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionDynamic persistence levelMPInteger(1.8)Level shall be mapped to a dynamic persistence value in the range 0 . 1. The mapping is described in subclause 8.5.12.从动态持级N = 1, 8（在SIB7中广播）和持久比例因子si （在SIB5中广播，也可在SI

13、B6中广播）来推导出与每个ASC相关的持久值Pi ，如下所述：P(N) = 2-(N - 1)ASC # i01234567Pi1P(N)s2 P(N)s3 P(N)s4 P(N)s5 P(N)s6P(N)s7 P(N)持久比例因子si可选地为i = 2, NumASC提供，其中NumASC+1是PRACH划分所定义的ASC的数目。（也就是说ASC=0、1没有对应持久比例因子，从上表中也可以看出）如果没有广播持久比例因子，若NumASC ³ 2则使用默认值1。如果广播了k ³ 1个持久比例因子，并且NumASC ³ k+2，那么对于i > k +1的ASCs

14、，则应将最后的持久比例因子sk+1作为默认值来使用。如何理解：比如广播了k=2个持久比例因子，即广播了s2、s3。并且NumASC=4 （NumASC ³ k+2）的话，对于i =4> k +1（2+1=3）的ASCs，即s4应将s3作为默认值来使用。以ZTE目前配置为例：R_PRACHPRACHINDEXSYNCULCODEPRXUPPCHDESPWRRAMPSTEPMAXSYNCULMMAXPSFNUMPSFAC2ASCNUMAC2ASCTMSLTMIDAMSHFCHANCODEMODULATIONDYNPSTLEVSIB5ORSIB612552518250x0909090

15、9090070x06050403020100301401222552518250x09090909090070x060504030201002014012dynamic persistence level N= 1PSF数量=5Persistence Scaling Factors s2=0.9Persistence Scaling Factors s3=0.9Persistence Scaling Factors s4=0.9Persistence Scaling Factors s5=0.9Persistence Scaling Factors s6=0.9P(N) = 2-(N - 1)

16、ASC # i01234567Pi1P(N)s2 P(N)s3 P(N)s4 P(N)s5 P(N)s6P(N)s7 P(N)P(N) = 2-(N - 1)P(1) = 2-(1 - 1) =1ASC # i0123456Pi110.90.90.90.90.9AC到ASC的映射接入类别应仅应用于初始接入，也就是说，当发送一个RRC CONNECTION REQUEST消息时。应由系统信息块类型5中的信息元素"AC-to-ASC mapping"来指示接入类别到接入服务类别之间的一个映射。AC与ASC之间的对应，如下表所示。AC0 - 9101112131415ASC1st

17、 IE2nd IE3rd IE4th IE5th IE6th IE7th IE在该表中，" nth IE "将一个在0 - 7范围内的ASC号指配给AC。如果没有定义” nth IE "所指示的ASC”，则本文不指定UE的操作。对于随机接入，应使用各自的ASC所隐含的参数。如果UE具有多个ACs，那么UE应选择最高AC号的ASC。在连接模式下，不应使用AC。问题：不知道UE是如何确定AC的？ 以ZTE配置为例：R_PRACHPRACHINDEXSYNCULCODEPRXUPPCHDESPWRRAMPSTEPMAXSYNCULMMAXPSFNUMPSFAC2ASCN

18、UMAC2ASCTMSLTMIDAMSHFCHANCODEMODULATIONDYNPSTLEVSIB5ORSIB612552518250x09090909090070x06050403020100301401222552518250x09090909090070x060504030201002014012elem0 = 6elem1 = 5elem2 = 4elem3 = 3elem4 = 2elem5 = 1elem6 = 0AC0 - 9101112131415ASC1st IE2nd IE3rd IE4th IE5th IE6th IE7th IEAC-to-ASC mapping如下

19、：AC0 - 9101112131415ASC6543210SYNC_UL codes bitmap、Available SYNC_UL codes indicesSYNC_UL codes bitmap1.28 Mcps TDD，available SYNC_UL codes列表（在PRACH info中定义）要进行编号，从SYNC_UL code index 0到SYNC_UL code index N-1，N是available SYNC_UL codes数量，从最低的available SYNC_UL code号开始按照available SYNC_UL code号升序连续编号。Ava

20、ilable SYNC_UL codes indices信息单元"Available SYNC_UL codes indices"定义的bitmap的i-th bit定义了available SYNC_UL code index i对应的SYNC_UL code在对应的ASC中是否可用。比如：只有签名0, 5, 6, 7可用，则：- SYNC_UL codes 0 is: available SYNC_UL codes index 0- SYNC_UL codes 5 is: available SYNC_UL codes index 1- SYNC_UL codes 6

21、is: available SYNC_UL codes index 2- SYNC_UL codes 7 is: available SYNC_UL codes index 3Available SYNC_UL codes indices 的值是'00001100'表示：SYNC_UL codes 6 SYNC_UL codes 7可用。25.331协议说明：Information Element/ Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionVersionSYNC_UL codes bitmapMPBit

22、string(8)Each bit indicates availability of a SYNC_UL code, where the SYNC_UL codes are numbered "code 0" to "code 7".The value 1 of a bit indicates that the corresponding SYNC_UL code can be used.The value 0 of a bit indicates that the corresponding SYNC_UL code can not be used.

23、REL-4Information Element/ Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionVersionAvailable SYNC_UL codes indicesMDBit string(8)Each bit indicates availability of a SYNC_UL code index, where the SYNC_UL code indices are numbered "SYNC_UL code index 0" to "SYNC_UL code index 7

24、". The value 1 of a bit indicates that the SYNC_UL code index is available for the ASC this IE is associated to. The value 0 of a bit indicates that the SYNC_UL code index is not available for the ASC this IE is associated to. Default is that all SYNC_UL codes defined in SYNC_UL Info are availa

25、ble.REL-4ZTE目前参数设置：R_PRACHPRACHINDEXSYNCULCODEPRXUPPCHDESPWRRAMPSTEPMAXSYNCULMMAXPSFNUMPSFAC2ASCNUMAC2ASCTMSLTMIDAMSHFCHANCODEMODULATIONDYNPSTLEVSIB5ORSIB612552518250x09090909090070x06050403020100301401222552518250x09090909090070x060504030201002014012每个比特代表相应上行同步码是否可用：1可用，0不可用。8个bit指示了编号0-7的8个上行同步码。

26、BIT0:0;BIT1:1;BIT2:2;BIT3:3BIT4:4;BIT5:5;BIT6:6;BIT7:7。ZTE目前配置255(FF),表示8个上行同步都可用，即：- SYNC_UL codes 0 is: available SYNC_UL codes index 0- SYNC_UL codes 1 is: available SYNC_UL codes index 1- SYNC_UL codes 2 is: available SYNC_UL codes index 2- SYNC_UL codes 3 is: available SYNC_UL codes index 3- SY

27、NC_UL codes 4 is: available SYNC_UL codes index 4- SYNC_UL codes 5 is: available SYNC_UL codes index 5- SYNC_UL codes 6 is: available SYNC_UL codes index 6- SYNC_UL codes 7 is: available SYNC_UL codes index 7R_PRACHPARTPRACHPARTINDEXACCESSSRVCLSSUBCHSIZEAVAILABLESYNULAVAILABLESUBCH111255112125511312

28、5511412551151255116125511712551每个ASC的Available SYNC_UL codes indices都是255（FF），表示available SYNC_UL codes index 0到available SYNC_UL codes index 7对应的8个SYNC-UL都可用。SIB5消息sync_UL_Codes_Bitmap.data =255availableSYNC_UlCodesIndics.data =255定义1、FPACHi :第i个FPACH（The ith FPACH），FPACH信道编号i。2、Li : FPACHi对应的RACH传

29、输块的长度，单位是sub-frames。Li 由RACH传输块的TTI确定，比如ZTE目前设置RACH传输格式集的TTI是10ms，则Li =2个sub-frames。R_FPACHCFGCIDFPACHCPCIDFPACHINDEXFPACHMAXPWRRACHCTCIDRACHTFSINDEXPRACHNUMPRACHINDEXPRACHCPCIDPRACHTFCSINDEXPRACHPARTINDEXSTATUSRPTIND7421450248010x020000000x60000x100000000x010000000R_TFSTFSINDEXCHTYPETFNUMTBSIZETRBL

30、KNUMTTICHCODINGTYPECODINGRATERATEMATCHATTRCRCSIZE80610xaa000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000x010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001011033、NRACHi :第i个FPACH对应的PRACH总数。NRACHi的最大值= Li。也就是说一条FPACH对应的PRACH数量和RACH的TTI有关系，RACH的TTI=10ms=2sub-frame，最多可以配

31、两条PRACH。4、nRACHi:第i个FPACH对应的某一个PRACH信道编号，范围从0到NRACHi-1。5、M :在上行导频信道（UpPCH）发送上行同步码的最大次数。R_PRACHPRACHINDEXPRXUPPCHDESPWRRAMPSTEPMAXSYNCULMMAX1251822251826、WT:等待Node B确认消息的最大子帧数。R_FPACHFPACHINDEXCHANCODEMODULATIONTMSLTMIDAMSHFWT12900047、SFN :子帧号。在帧开始处系统帧号SFN=0，子帧号SFN也为0。SFN和SFN的关系为SFN=SFN' div 2。也就

32、是说SFN=0、1对应SFN=0，SFN=2、3对应SFN=1。UpPCH sub-channel为了区分不同的ASCs，UpPCH分成N个Subchannels（编号从0到N-1），N可以是1、2、4、8，N由高层信令来分配。UpPCH的Subchannel编号i由UpPTS时隙的子帧SFN 来定义，SFN mod N = i。其中SFN是子帧编号。比如N=8个Subchannel，SFN=0的子帧，SFN mod 8=0，表示0号Subchannel。下图列出了当N=8时，8个可能的sub channels。Figure : Example of UpPCH subchannels相关参数

33、，ZTE参数设置subchannel size=1，只有1个subchannel，也就表示所有的subchannel可用。R_PRACHPARTPRACHPARTINDEXACCESSSRVCLSSUBCHSIZEAVAILABLESYNULAVAILABLESUBCH1112551121255113125511412551151255116125511712551Information Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionVersion>>CHOICE subchannel sizeM

34、P>>>Size1>>>>Available SubchannelsMPnullIndicates that all Subchannels are available>>>Size2>>>>Available SubchannelsMDBit string (2)NOTE>>>Size4>>>>Available SubchannelsMDBit string (4)NOTE>>>Size8>>>>Available Subc

35、hannelsMDBit string (8)NOTE>>>Size16>>>>Available SubchannelsMDBit string (16)NOTEsubchannel size=1，只有1个subchannel，也就表示所有的subchannel可用。subchannel size=2，有2个subchannel，由AvailableSubCh（Available Subchannels）来决定哪个subchannel可以用，Available Subchannels有2个bit位， bit位=0表示subchannel不可用，bit

36、位=1表示subchannel可用。subchannel size=4，有4个subchannel，由AvailableSubCh（Available Subchannels）来决定哪个subchannel可以用，Available Subchannels有4个bit位， bit位=0表示subchannel不可用，bit位=1表示subchannel可用。subchannel size=8，有8个subchannel，由AvailableSubCh（Available Subchannels）来决定哪个subchannel可以用，Available Subchannels有8个bit位， b

37、it位=0表示subchannel不可用，bit位=1表示subchannel可用。SIB5消息：subchannelSize.t = 1随机接入过程物理随机接入过程按照以下步骤完成UE端：1、设置签名序列重传计数器为M。2、设置签名序列传送功率为签名初始功率。PUpPCH = LPCCPCH + PRXUpPCHdes + (i-1)* Pwrramp当i=1时，PUpPCH 为"Signature_Initial_Power"。3、在给定的ASC下随机选择一个可用的UpPCH sub-channel和一个可用的签名序列(SYNC-UL)。随机函数应保证每个子信道和签名序

38、列被选中的概率相等。4、在选定的UpPCH sub-channel用签名发射功率发射签名序列。当要求的签名发射功率不断增大并超过最大允许值时，设置签名发射功率为最大允许值。5、发送了签名序列之后，在接下来的WT个子帧之内侦听相关的FPACH，获得网络的确认信息。UE在满足以下关系的子帧读取与已发送的UpPCH相关的FPACHi：(SFN mod Li)=nRACHi ; nRACHi=0, NRACHi-1，这里，UE要侦听的FPACH根据下面的公式确定：FPACHi= N mod M其中，N表示签名序列号(0.7)，M表示小区配置的最大FPACH数量。如何理解上面的公式？UE确定需要侦听的F

39、PACH的FPACHi信道编号。如果配置了两条FPACH，M=2，FPACH信道编号分别为FPACH0、FPACH1，根据公式FPACHi= N mod M。表示发送签名序列号为0、2、4、6的UE侦听FPACH0。发送签名序列号为1、3、5、7的UE侦听FPACH1。ZTE目前只配置了1条FPACH信道，所以发送签名序列号为0、1、2、3、4、5、6、7的UE都只侦听这一条FPACH0。UE确定在哪个子帧侦听相关的FPACH。(SFN mod Li)=nRACHi ; nRACHi=0, NRACHi-1ZTE目前配置Li =2，只配置了一条PRACH，nRACHi=0。所以根据公式(SFN

40、 mod Li)=nRACHi 即(SFN mod 2)=0也就是说UE只在0、2、4.偶数号SFN侦听FPACH。6、如果在规定的时间内没有收到正确的响应：如果签名序列重传计数器的值仍然大于0，增加签名序列的发射功率DP0 = Power Ramp Step，将签名序列重传计数器的值减1，然后重复步骤3；否则向MAC子层报告随机接入失败。R_PRACHPRACHINDEXSYNCULCODEPRXUPPCHDESPWRRAMPSTEPMAXSYNCUL12552518225525187、如果在规定的时间内收到了正确的响应1）、根据从网络接收的FPACHi 中的指示来设置PRACH发射定时和功

41、率值2）、在收到FPACH消息后的2个子帧，在相关的PRACH信道发送RACH消息。如果Li 大于1并且收到FPACH响应的子帧号是奇数，UE会再多等一个子帧发送RACH消息。相关的PRACH是与FPACHi相关的nRACHi th PRACH，满足以下关系：(SFN mod Li)=nRACHi其中SFN为收到FPACHi时的子帧号。在UpPCH和PRACH上，发射功率都不能超过网络的设定值。如何理解上面的公式？如果Li =2，配置了两条PRACH，两条PRACH的编号nRACHi分别是0、1。根据(SFN mod Li)=nRACHi 即 (SFN mod 2)=nRACHi如果在0、2、

42、4.号子帧接收到FPACHi，选择编号nRACHi=0的PRACH。如果在1、3、5.号子帧接收到FPACHi，选择编号nRACHi=1的PRACH。以ZTE目前配置为例：配置1条FPACH、1条PRACHWT=4 subframeLi =2 NRACHi=1(1条PRACH)nRACHi=0UE在满足以下关系的SFN侦听FPACH，(SFN mod Li)=nRACHi 即 (SFN mod 2)=0即UE在0、2、4等偶数号子帧侦听FPACH。在收到FPACH消息后的2个子帧，在相关的PRACH信道发送RACH消息。如下图所示：SFN012345SFN'(子帧号)012345678

43、91011UE在UpPCH上发送上行同步码13572468UE在FPACH上收到响应125UE在0号PRACH上发送RACH消息112255如果配置1条FPACH、2条PRACHWT=4 subframeLi =2 NRACHi=2(2条PRACH)nRACHi=0、nRACHi=1UE在满足以下关系的SFN侦听FPACH，(SFN mod Li)=nRACHi 即 (SFN mod 2)=0、(SFN mod 2)=1即UE在0、1、2、3、4所有子帧侦听FPACH。在收到FPACH消息后的2个子帧，在相关的PRACH信道发送RACH消息。如果Li 大于1并且收到FPACH响应的子帧号是奇数

44、，UE会再多等一个子帧发送RACH消息。相关的PRACH是与FPACHi相关的nRACHi th PRACH，满足以下关系：(SFN mod Li)=nRACHi其中SFN为收到FPACHi时的子帧号。在1号子帧收到FPACH消息的UE，根据(SFN mod Li)=nRACHi公式，选择的是1号PRACH，因为收到FPACH响应的子帧号是奇数，UE要多等一个子帧发送RACH消息，在4号子帧发送RACH消息。在2号子帧收到FPACH消息的UE，根据(SFN mod Li)=nRACHi公式，选择的是0号PRACH，因为收到FPACH响应的子帧号是偶数，在收到FPACH消息后的2个子帧发送RAC

45、H消息，在4号子帧发送RACH消息。如下图所示：SFN012345SFN'(子帧号)01234567891011UE在UpPCH上发送上行同步码13572468UE在FPACH上收到响应1234567UE在0号PRACH上发送RACH消息224466UE在1号PRACH上发送RACH消息11335577网络端：- Node B接收到UpPCH后，在满足以下关系的子帧发送FPACHi消息：(SFN mod L)=nRACHi ; nRACHi=0, NRACHi-1,这里，FPACH编号i基于需要应答的signature根据以下等式确定：FPACHi= N mod M,其中，N表示签名序

46、列号(0.7)，M表示小区配置的最大FPACH数量。- Node B不响应在WT个子帧前发送的UpPCHs。接收到有效的Signature：-根据参考时间Tref测量UpPCH的时间偏移，并在相应的FPACH上通过发送FPACH突发来响应检测到的signature。FPACH中发射的信息域的使用和生成Node B使用快速物理接入信道(FPACH)在一个突发内承载对一个检测到的签名的确认，以及对用户设备的有关时间和功率电平调整的指示。信息域的长度和编码Table :FPACH information bits descriptionInformation fieldLength (in bits

47、)Signature Reference Number3 (MSB)Relative Sub-Frame Number2Received starting position of the UpPCH (UpPCHPOS)11Transmit Power Level Command for RACH message7Reserved bits(default value: 0)9 (LSB)签名参考号Signature Reference Number签名参考号区域包含确认的签名的编号。UE利用这一信息验证是否是FPACH 消息的接受器。Signature Reference Number值的范

48、围是0 7，采用3比特编码，例如：比特序列(0 0 0)对应小区的第一个signature; 比特序列(1 1 1)对应小区的第8个signature。相对子帧号Relative Sub-Frame Number相对子帧号区域指示相对于确认的签名被检测到的子帧的当前子帧号。UE利用这一信息验证是否是FPACH 消息的接受器。相对子帧号值的范围是0 3，编码如下：比特序列(0 0)代表一个子帧；; 比特序列(1 1) 代表4个子帧。接收到UpPCH的开始位置(UpPCHPOS) Received starting position of the UpPCH (UpPCHPOS)接收到UpPCH的

49、开始位置 (UpPCHPOS) received starting position of the UpPCH (UpPCHPOS)区域间接指示UE在向网络传输后续信息时需要对时间进行的调整。Node B 按下列规则计算这一参数的正确的数值： UpPCHPOS = UpPTSRxpath - UpPTSTS 其中UpPTSRxpath：上行同步过程中Node B接收到SYNC-UL的时间。UpPTSTS：Node B定时中，DwPCH结束前two symbols （32个chips）。这一信息在UE接入网络时，用来调整时间。 接收到UpPCH开始位置(UpPCHPOS)值的范围是0-2047，

50、单位是1/8chip，编码如下： 比特序列(0 0 0 0 0)指示接收到UpPCH的开始位置UpPCHPOS是0 chip; ; 比特序列(1 1 1 1 1)指示接收到UpPCH的开始位置UpPCHPOS是2047*1/8 chip。如下图所示，当UpPCHPOS=8*16*8=1024时，表示Node B恰好在规定的时间接收到UE发送的SYNC-UL码。Node B在规定的时间接收到UE发送的SYNC-UL如下图所示，当UpPCHPOS>8*16*8=1024时，表示Node B在规定的时间之后接收到UE发送的SYNC-UL码。Node B在规定的时间之后接收到UE发送的SYNC-UL如下图所示，当UpPCHPOS<8*16*8=1024时，表示Node B在规定的时间之前接收到UE发送的SYNC-UL码。Node B在规定的时间之前接收到UE发送的SYNC-ULUE根据UpPCHPOS计算PRACH的发射时间。TTX-PRA