LTED随机接入过程RAR以及MSG的重传

1、本文涉及到的内容有:(1) UE在什么时候开始接收 RAR怎么确定RA-RNTI(3) UE没有收到RAR后的处理(4) RAR的格式监测RAR文章«»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 ,则不再继续监测 RAR信息。the UE shall monitor th

2、e PDCCH for Random Access Response(s) identified by the RA-RNTI definedbelow, in the RA Response window which starts at the subframe that contains the end of the preambletransmission plus three subframes and has length ra-ResponseWindowSize subframes.ra-ResponseWindowSize 参数由 SIB2 中的 RACH-ConfigComm

3、on字段带给 UE ,范围是 2-10 个子帧，即UE最多连续监测 RAR的时长是10ms。1)孰 nl2j 后.nN。. n24v 6口孰 nr口48.nSG事nSD, v ENlMESATED ( n4. nBH nl2H nit T132, ti36 P n40rn4S r it521rftSOh ENUHE即VTEGb25&,ENUMERATED ( minusinf ini tyr dBO, dB5 P 4：0H1r cIB10r cLBl亳. daiSij e&i&i f. 一 Mehed 陲f已加了尸 dB6ENUMERATED (GLBm-120, d&

4、#163;jri-110H d&n-L后- dM-Lld. 曲m-L12.cLSm-liajr cLBmi ICS, dBm ICEcLSm-L口cLSm-lOZip aBM-lg. dBJn-孙dBm=94,dBm-92ENL：£： tEHC-MEHATE3 (xi三 1r r g31r g&t 口nr rt.10 r r.2 0 r nSCt.近白看.n2 gl.ElTOMKRhTED |mENf s ±3.j.口上5.二人区.n£V手序序里工6上EKVME2HED <SC0, S£16f SfZ4f BT32r 9E40P S

5、f49P上3。.单GERf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 transmitted. It? unambiguously? identifies which time-frequency re

6、source 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+10*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 ）,之前的文章已经详细描述了这两个值的具体含义。eNB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。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

7、消息，这有可能是 eNB侧没有检测到PRACH中的 Preamble信息，有可能是没有调度 RAR信息，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RAR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 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 力口 1(2)如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 变量=(preambleTransMax +1),那么将通

8、知协议上层米次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_COUNTER < (preambleTransMax +1)，且之前的 Preamble是由UE侧MAC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_TRANSMI

9、SSION_COUNTER ,范围是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字段中，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 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UEo范围是0-960ms。如果值属于

10、Reserved ,则按照960ms处理。Table 7.2-1: Backoff Parameter values.InciexBackoff Parameter valiit (ms)0011022033044。5606DO7120S16。924010320114E。1296。13Reserved14-Reserved15served前导码的发送和重传时机如下图所示。Preamble (re)transmissionValid RARdetected Msg3transmissionRAR RAR /RARwindow window /windowBackoff delayMSG1每次发送

11、前导码的功率值 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER计算如下:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ?=? preamblelnitialReceivedTargetPower ?+DELTA_PREAMBLE ?+ ( PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER ? 1) * powerRampingStep其中,PREAMBLETRANSMISSIONCOUNTER 是当前MSG1的传输次数，第一次（新传）时,PREAMBLETRANSMISSIONCOUNTER被设置为1。preambleInitialReceivedTar

12、getPower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 0dB到6dB不等。上述三个参数都由 SIB2中的RACH-ConfigCommon 字段带给UE ,见前文截图。DELTA_PREAMBLE 是一个功率偏移量，与 Preabmle的格式相关PreamblB FormatDELTA PREAMBLE ?alue00 d010 dB23 de3-3dB48 dBTable 7.65：DELTA_PREAMBLE values.的格式随机接入过程中的 MAC PDU包含3个部分：MAC头、payload (1个或多个R

13、AR单元)和可选的填充padding 。MAC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RAR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-UE10UE1还要遍历接下来的所有共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，而如果规定 BI子头固定放在第一个位置，那么UE1在解码BI

14、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/RIVB tubhMdvrE/T/RAPIDMbhshW缸 1EjURAPiO白涮2EiTfRAPlD2MM nF-1AC ne ad erMAC RAR 1MAC RAR nPadding(opt)MAC pay loadFigure Example of MAC PDU consisting of a MAC header and MAC RARs带BI (Backoff Indicator )参数的 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

15、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 6.1.5-ii EH/RAP ID MAC subheaderE1RRBlFigure 6.1,5-2: E/T/R/REI MAC subheader子头中每个字段的含义是:E: Extension 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 MA

16、C 子头。T: Type field ,类型域。指示 MAC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 RA Preamble ID , 0表示后面携带的是 BI指示（Backoff Indicator ）。R: Reserved bit ,固定填 0。BI: 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 :? Random Access Preamble Identifier ,随机前导码标识，MSG

17、1 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里，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控制单元，具体个数取决于 MAC子头中对应的 RAPID的个数。如果RAR是 对2个前导码进行的响应，则 MAC PDU需要有2个R

18、AR控制单元。RAR控制单元的格式如下。RTiming Advance CommandTiming Advance CommandUL GrantUL GrantUL GrantTemporary C-RNTITemporary C-RNTIOcti020d3Oct 4Oct 5OdeFigure6J.5-3: MAC RAR每个RAR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 Grant ：上行授权，占20个bit位。指示UE用于上行传输 MSG3的资源，包括时频位置、是否跳频

19、、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消息使用该值加扰。对于2个RAR的MAC PDU ,它的格式如下1000Backoff Indicator:1RA Preamble ID 1 - 1 、1T1tA 栓日91abie ID才'0TAKHighT-TAI(Low)UL Grant 1 (H i(UL Grant 1(Mid)么UL Grant 1(Low)TC-RNTH(High)TC-iffTIl(Lov)-1一二I.0r一TA2(Hi7-'-J

20、!*1TA2(Low)UL Grant2(High)-AUL Grant2(Mid)UL Grant2(Law)JTC-RNTi2(High)1 'TC-RNTI2(Lov) , 一一 _- 一 _ _ _ _ _ ， 1 20bits的UL GRANT 包括的内容有:-?Hopping flag? 1 bit,指示 PUSCH 是否执行跳频。-?Fixed size resource block assignment? 10 bits ,指示MSG3的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 MSG3 使用的 MCS 。 ?-?TPC command for scheduled PUSCH? 3 bits ,指示 PUSCH 的 TPC 参数。-?UL delay? 1 bit。指示MSG3发