LTE-初始随机接入过程1.doc

LTE 初始随机接入过程.UE选择合适的社区进行驻留后来, 就可以发起初始的随机接入过程了.LTE 中, 随机接入是一种基本的功能, UE只有通过随机接入过程, 与系统的上行同步后来, 才可以被系统调度来进行上行的传播.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, 可以分为四个环节, 如下图所示:(1): MSG1：Random Access Preamble(2): MSG2：Random Access Response(3): MSG3 发送 (RRC Connection Request)(4): 冲突解决消息.所谓MSG3, 其实就是第三条消息, 由于在随机接入的过程中，这些消息的内容不固定，有时候也许携带的是RRC连接祈求，有时候也许会带某些控制消息甚至业务数据包，因此简称为MSG3.第一步:随机接入前导序列传播.LTE中, 每个社区有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numberofRA-Preambles,在SIB2系统消息中广播. sib2 : { radioResourceConfigCommon { rach-ConfigCommon { preambleInfo { numberOfRA-Preambles n52 }, powerRampingParameters { powerRampingStep dB4, preambleInitialReceivedTargetPower dBm-104 }, ra-SupervisionInfo { preambleTransMax n10, ra-ResponseWindowSize sf10, mac-ContentionResolutionTimer sf48 }, maxHARQ-Msg3Tx 4 用于竞争的随机前导序列, 又被分为GroupA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的重要区别在于将要在MSG3中传播的信息的大小, 由参数messageSizeGroupA 表达。

在GroupB存在的状况下, 如果所要传播的信息的长度(加上MAC头部, MAC控制单元等)不小于 messageSizeGroupA,并且UE可以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 – preambleInitialReceivedTargetPower – deltaPreambleMsg3 – messagePowerOffsetGroupBUE通过选择GroupA或者GroupB里面的前导序列, 可以隐式地告知eNodeB其将要传播的MSG3 的大小. eNodeB可以据此分派相应的上行资源, 从而避免了资源挥霍.eNodeB 通过preambleinitialReceivedTargetPower告知UE 其 所期待接受到的前导序列功率, UE 根据此目的值和下行的途径损耗, 通过开环功控来设立初始的前导序列发射功率下行的途径损耗, 可以通过RSRP (Reference Signal Received Power)的平均来得到 这样可以使得eNodeB 接受到的前导序列功率与途径损耗基本无关, 从而利于NodeB探测出在相似的时间-频率资源上发送的接入前导序列.发送了接入前导序列后来, UE需要监听PDCCH信道,与否存在ENODEB答复的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受到答复给自己的RAR, 就觉得本次接入失败。

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UE可以在上次发射功率的基本上, 功率提高powerRampingStep, 来发送本次前导, 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她的上行传播是正交的, 因此, 相对于WCDMA系统, 初始前导序列的功率规定相对宽松某些, 初始前导序列成功的也许性也高某些 环节二: 随机接入响应 (RAR).当eNB检测到UE发送的前导序列，就会在PDSCH上发送一种响应，涉及：检测到的前导序列的索引号、用于上行同步的时间调节信息、初始的上行资源分派(用于发送随后的MSG3), 以及一种临时C-RNTI, 此临时的C-RNTI将在环节四(冲突解决)中决定与否转换为永久的C-RNTI.（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信道挑一种出来发送PREAMBLE，这个给定的PRACH信道的time domain是由子帧号（0-9）和一种完整帧内第几种PRACH信道号（0-5,TDD规定一种帧下最多有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信道号具体计算措施在合同36.211中随机接入中描述很清晰只需要查相应表格就可以计算出来RA-RNTI其中该PRACH信道资源在：非竞争随机接入中由网络侧给定，UE高层会批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信道资源中随机选用）UE需要在PDCCH上使用RA-RNTI(Random Access RNTI)来监听RAR消息. RA-RNTI =1 + t_id + 10*f_id其中， t_id， 发送前导的PRACH的第一种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), 但是对于FDD系统来说，只有一种频域位置，因此f_id永远为零RA-RNTI与UE发送前导序列的时频位置一一相应. UE和eNodeB可以分别计算出前导序列相应的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似, 那么UE就采用RAR中的上行时间调节信息, 并启动相应的冲突调节过程。

在RAR消息中, 还也许存在一种backoff批示, 批示了UE重传前导的等待时间范畴. 如果UE在规定的时间范畴以内, 没有收到任何RAR消息, 或者RAR消息中的前导序列索引与自己的不符, 则觉得本次的前导接入失败UE 需要推迟一段时间, 才干进行下一次的前导接入推迟的时间范畴, 就由backoff indictor来批示, UE可以在0到BackoffIndicator之间随机取值. 这样的设计可以减少UE在相似时间再次发送前导序列的几率环节三: MSG3 发送 (RRC Connection Request).UE接受到RAR消息, 获得上行的时间同步和上行资源 但此时并不能拟定RAR消息是发送给UE自己而不是发送给其她的UE的. 由于UE的前导序列是从公共资源中随机选用的, 因此, 存在着不同的UE在相似的时间-频率资源上发送相似的接入前导序列的也许性, 这样, 她们就会通过相似的RA-RNTI接受到同样的RAR并且UE也无从懂得与否有其她的UE在使用相似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突MSG3是第一条基于上行调度,通过HARQ (Hybrid Automatic Repeat request), 在PUSCH上传播的消息. 其最大重传次数由maxHARQ-Msg3TX定义. 在初始的随机接入中, MSG3中传播的是RRCConnectionRequest。

如果不同的UE接受到相似的RAR消息, 那么她们就会获得相似的上行资源, 同步发送Msg3消息, 为了辨别不同的UE, 在MSG3中会携带一种UE特定的ID, 用于辨别不同的UE 在初始接入的状况下, 这个ID可以是UE的S-TMSI(如果存在的话)或者随机生成的一种40位的值(可以觉得, 不同UE随机生成相似的40 位值的也许性非常小)MMEC 明拟定义为8位、M－TMSI是32位的在MME内UE的ID，S-TMSI= MME Code + M-TMSI）UE在发完MSg3消息后就要立即启动竞争消除定期器mac-ContentionResolutionTimer（而随后每一次重传消息3都要重启这个定期器）, UE需要在此时间内监听eNodeB返回给自己的冲突解决消息环节四: 冲突解决消息.如果在mac-ContentionResolutionTimer时间内,UE接受到eNodeB返回的ContentionResolution消息, 并且其中携带的UE ID与自己在Msg3中上报给eNodeB的相符,那么UE就觉得自己赢得了本次的随机接入冲突, 随机接入成功. 并将在RAR消息中得到的临时C-RNTI 置为自己的C-RNTI.否则的话, UE觉得本次接入失败, 并按照上面所述的规则进行随机接入的重传过程.值得注意的是, 冲突解决消息MSG4, 也是基于HARQ的. 只有赢得冲突的UE才发送ACK值, 失去冲突或无法解码Msg4 的UE不发送任何反馈消息。