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LTE随机接入过程 李晓 目录 • 物理信道PRACH • 前导序列的产生 • MSG2 • 发送preamble(MSG1) • MAC层处理 • MSG3 • MSG4 物理信道PRACH PRACH结构 物理信道PRACH PRACH格式 时频域资源 对于格式1到3，频域间隔1.25k，占用864个子载波(ZC序列长度839，剩余25个子载波两边保护)格式4，频域讲7.5k，占用144个子载波（ZC序列139， 剩余5个两边保护） 物理信道PRACH 物理信道PRACH 时频位置 对于TDD，格式有4种，和TDD上下行帧划分和prach-ConfigIndex有关，见 211表Table 5.7.1-3 prach-ConfigIndex确定了四元结构体 ，决定了prach发送的时频位置在 211表Table 5.7.1-4中配置其中 是频率资源索引 分别表示资源是否在 所有的无线帧，所有的偶数无线帧，所有的奇数无线帧上重现 表示随机 接入资源是否位于一个无线帧的前半帧或者后半帧 表示前导码开始的上 行子帧号，其计数方式为在连续两个下行到上行的转换点间的第一个上行 子帧作为0进行计数。

但对于前导码格式4， 表示为(*) 前导导序列产产生 每个基站下有64个preamble序列，怎么产生呢？ 由逻辑根序列号RACH_ROOT_SEQUENCE查表Table 5.7.2-4得到物 理根序列号 用zeroCorrelationZoneConfig以及highSpeedFlag（如果为高速，则是 限制级）查211表格Table 5.7.2-2得到循环位移NCS; 用循环位移NCS与根序列，得到64个preamble序列1个根序列可能无 法生产64个preamle序列，则取下一个根序列继续生成，直到得到64 个preamble MAC层处层处理 流程 MAC层处层处理 触发条件 RRC信令触发包括切换，初始入网，idle醒来需要做随机接入此时没有C-RNTI,msg3在CCCH中发送，在msg4中会 携带msg3的内容作为UE标识让UE知道是否该msg4是针对自己的 UE MAC层触发：此时已经有了C-RNTI，不是为了入网而是为了2种情况： a、UE自己发现好久没有调整ul timing了需要重新调整； b、没有SR资源但需要BSR PDCCH DCI formart 1A触发：基站发现UE的ul timing老不对了,可能是“Timing Advance Command MAC Control Element”老调整不好了（该方式时相对值调整），基站复位一下UE的timing调整参数（随机接入的timing调整时绝对值 调整，做完后应当复位一下相对值参数，以后用MAC控制元素相对值调整） 。

基站通过1个特殊的DCI format 1a告知 UE开始随机接入，该DCI并不分配下行带宽，只是指示随机接入 RNTI用C-RNTI加扰； 字段“Localized/Distributed VRB assignment flag”设置为0 Resource block assignment – bits设置为全1 Preamble Index – 6 bits PRACH Mask Index – 4 bits 剩下的bits全填0 按照是否竞争，又分Contention based和Non-contention based非竞争的消息如果Preamble Index（码索引）填为全0 则表示使用竞争的如果Preamble Index不为0，但PRACH Mask Index（时频资源索引）为0也是可以的，说明码资源 基站单独分配UE了，但时频资源UE还是要自己竞争（感觉这样做很无聊，一般实现应该是都一起分配了吧） 发发送preamble（MSG1） 发送Preamble 先必须得到一些PRACH和RACH的配置参数，才能发起随机接入 确定时频资源prach-ConfigIndex 确定码资源。

先从RACH_ROOT_SEQUENCE查表确定根序列，zeroCorrelationZoneConfig以及highSpeedFlag确定了循环 位移，则可以从根序列确定64个preamble序列把这64个序列取一部分（RRC配置numberOfRA-Preambles），取的这部 分又分为2组（组A和组B），RRC配置了numberOfRA-Preambles，则组B大小为numberOfRA-Preambles - numberOfRA- Preambles 确定功率资源组B用来传大数据的msg3，但由于RB多了多功率有要求计算组B传输的功率不能大于最大功率，用到参 数deltaPreambleMsg3 确定RAR响应窗口ra-ResponseWindowSize； 每次preamble不成功后重发增加的功率powerRampingStep Preamble最大重传此时preambleTransMax 初始功率preambleInitialReceivedTargetPower Preamble功率偏移DELTA_PREAMBLE MSG3的HARQ重传次数maxHARQ-Msg3Tx 发送组B的preamble需要用到的功率参数messagePowerOffsetGroupB 等待msg4成功完成的定时器mac-ContentionResolutionTimer。

参数得到后，清空msg3 buff，设置preamble传输次数为1（PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER=1），设置backoff 参数为0，选择随机接入资源 注明：如果已经开始了随机接入，基站又指示开始新的一个，UE选哪个由UE厂家自己决定 发发送preamble（MSG1） •RRC配置参数 发发送preamble（MSG1） 发发送preamble（MSG1） ra-PRACH-MaskIndex Explicitly signalled PRACH Mask Index for RA Resource selection in TS 36.321 [6]. 非竞争时用，表明时频 位置 ra-PreambleIndex Explicitly signalled Random Access Preamble for RA Resource selection in TS 36.321 [6]. 非竞争时用，表明UE发的码序列索引 发发送preamble（MSG1） •此外还要用到几个参数用来算功率与路损的，MAC和PHY用 P-Max，终端最大发送功率，msg3发送功率的最大值。

如果基站sib中配置 了就用基站的，否则用36101中规定的23dbm（不像wimax每个终端的能 力可以不一样，lte是基站告诉UE而不像wimax相反） referenceSignalPower 基站RS发送功率，用来算路损，发送msg3 betaOffset-CQI-Index：CQI在PUSCH中传输时，占的总资源比例，在基站指定 的随机接入中如果上报CQI就会用到，既用来决定msg3的CQI 占用的RE 数，也会用来做msg3的功控 deltaMCS-Enabled :msg3功控时，是否需要针对不同调制方式做修正 发发送preamble（ MSG1） •资资源选择选择 •步骤1：选取码资源 • •RRC如果配置了指定的资源，则用RRC配置的，参数ra-PreambleIndex为码索引，ra-PRACH-MaskIndex为时频位置当RRC 配置了指定的资源（ra-PreambleIndex不全为0），则选择指定的资源 • •如果RRC没有配置指定的资源，则 •如果MSG3没有传输过： • 如果组B存在，且需要传输的MSG3大于messageSizeGroupA，则看组B要求的功率是否满足，如果满足则随机选取组B 的码发送。

判断条件为：PCMAX – preambleInitialReceivedTargetPower – deltaPreambleMsg3 – messagePowerOffsetGroupB0 •如果MSG3传输过，现在重传，则选取码组时，和上次一样在组B或组A随机选一个 • •步骤2：选取时频资源 •协议容许指定码资源但不指定时频资源但不容许指定时频资源但不知道码资源 • •如果非竞争接入，PRACH Mask Index= ra-PreambleIndex,否则PRACH Mask Index=0 • •B、参考参数prach-ConfigIndex与PRACH Mask Index, ra-PreambleIndex,选取时频资源 • 如果指定了ra-PreambleIndexd(码资源)但没指定时频资源PRACH Mask Index，则随机选择一个时频资源 • 如果码资源没有指定，则随机选择1个时频资源，再在该资源后面连续2帧再选2个资源，最后在这3个资源中几率 均等的选取一个 发发送preamble(MSG1) •功率选择 •PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER = preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep; •可见，发码的时候是不用协议中功控公式的，不需要估计路损等参数，指示从目标功率 开始从最小的一次次往上抬功率。

RAR(MSG2) 监监听窗口 UE第n帧发完RA后，在n+3到n+3+ ra-ResponseWindowSize监听 基站的RAR响应ra-ResponseWindowSize最大为10，如果更 大会引起其他传输的误解 RA-RNTI RAR对应的PDCCH中CRC用RA-RNTI加扰，RA-RNTI= 1 + t_id+10*f_idt_id为子帧索引，f_id为子帧内的第几个时频 资源可见，UE只能解出自己发送preamble的时频资源的 RAR RAR（MSG2） RAR消息头头 针对同一个RA-RNTI（时频资源），可能基站能解出多个码的 preamble，也可能一个也解不出来基站应当针对所有解出 的preamble回一个大RAR消息，该消息包含若干子RAR消息 体（每个消息体对应1个RAPID子头，RAPID是preamble的码 索引），每个消息体针对不同的preamble码回的但backoff 参数只有一个在MAC 子头中基站必须在一个MAC包中回 所有同一RA-RNTI的RAR RAR（MSG2） RAR消息体 Timing advance command：时频调整，绝对值调整，实际调整量为该IE*16个Ts Temporary C-RNTI：临时分配的RNTI，传MSG3时用在传输信道加扰用。

UL Grant如下： - Hopping flag – 1 bit 是否跳频 - Fixed size resource block assignment – 10 bits 转换后可以得到RIV - Truncated modulation and coding scheme – 4 bits 调制编码率，213中表Table 8.6.1-1的前16行 - TPC command for scheduled PUSCH – 3 bits 相对功率(实际发送MSG3时功控公式中参数 为该值加上(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep)见213表Table 6.2-1； - UL delay – 1 bit 为0表示是n+k个子帧传输MSG3，为1是表示n+k个子帧后再等下次机会传输MSG3。