LTE随机接入详细说明
TD-LTE随机接入过程概述
LTE随机接入过程概述一、 随机接入的作用LTE随机接入的作用是实现UE和网络的同步，解决冲突，分配资源（RNTI）和上行通信资源的分配。
二、 随机接入触发条件1、在RRC_IDLE初始接入；2、在无线链路断开时初始接入；3、切换时需要随机接入；4、RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到下行数据，如上行同步状态为“非同步”时；5、RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到上行数据，如上行同步状态为“非同步”或者没有PUCCH资源可用于调度时。
三、 随机接入过程随机接入过程分为竞争模式随机接入和非竞争模式随机接入两种。
竞争模式随机接入是使用所有UE都可在任何时间可以使用的随机接入序列接入，它每种触发条件都可以触发接入；非竞争模式随机接入是使用在一段时间内仅有一个UE使用的序列接入，它只发生在切换和收到下行数据的触发条件下。
随机接入过程之后，开始正常的上下行传输。
四、 竞争模式随机接入过程在随机接入过程开始之前需要对接入参数进行初始化，它是由UE MAC层发起或者由PDCCH触发。
初始化的参数包括：PRACH的资源和相应的RA-RNTI随机接入前导的分组和每组可用的前导选择两组随机接入前导中的那一组的门限RACH响应的接收窗功率攀升步长POWER_RAMP_STEP前导重传最大次数前导初始功率PREAMBLE_INITIAL_POWER初始化的时候置PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER为1。
竞争模式随机接入过程如下图所示：1、随机接入前导发送a)前导资源选择前导的范围是以广播方式告诉UE的，UE依赖于UL发送的消息尺寸或被请求的资源块，选择RRC配置的两组随机接入前导中的一组，在被选择的组中随机选择一个随机接入前导，使得每个前导都具有相同的可能性。
当多个UE同时选择一个前导接入，就发生冲突。
竞争模式随机接入过程有解决冲突的能力。
b)设置发射功率[-设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 为PREAMBLE_INITIAL_POWER +(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER-1) * POWER_RAMP_STEP]；[-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 小于最小功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最小功率水平]；[-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 大于最大功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最大功率水平]；如果 PREAMBLE TRANMISSION COUNTER = 1, 则决定下一个有效的随机接入机会。
LTE随机接入过程概述
LTE随机接入过程概述一、随机接入的作用LTE随机接入的作用是实现UE和网络的同步，解决冲突，分配资源（RNTI）和上行通信资源的分配。
二、随机接入触发条件1、在RRC_IDLE初始接入；2、在无线链路断开时初始接入；3、切换时需要随机接入；4、RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到下行数据，如上行同步状态为“非同步”时；5、RRC_CONNECTED状态下需要随机接入过程时，收到上行数据，如上行同步状态为“非同步”或者没有PUCCH资源可用于调度时。
三、随机接入过程随机接入过程分为竞争模式随机接入和非竞争模式随机接入两种。
竞争模式随机接入是使用所有UE都可在任何时间可以使用的随机接入序列接入，它每种触发条件都可以触发接入；非竞争模式随机接入是使用在一段时间内仅有一个UE使用的序列接入，它只发生在切换和收到下行数据的触发条件下。
随机接入过程之后，开始正常的上下行传输。
四、竞争模式随机接入过程在随机接入过程开始之前需要对接入参数进行初始化，它是由UE MAC层发起或者由PDCCH触发。
初始化的参数包括：⏹PRACH的资源和相应的RA-RNTI⏹随机接入前导的分组和每组可用的前导⏹选择两组随机接入前导中的那一组的门限⏹RACH响应的接收窗⏹功率攀升步长POWER_RAMP_STEP⏹前导重传最大次数⏹前导初始功率PREAMBLE_INITIAL_POWER初始化的时候置PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER为1。
竞争模式随机接入过程如下图所示：UE eNB1、随机接入前导发送a)前导资源选择块，选择RRC前导，b)设置发射功率[-设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 为PREAMBLE_INITIAL_POWER + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER-1) * POWER_RAMP_STEP]；[-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 小于最小功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最小功率水平]；[-如果PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER 大于最大功率水平，则设置PREAMBLE_TRANSMISSION_POWER为最大功率水平]；如果PREAMBLE TRANMISSION COUNTER = 1, 则决定下一个有效的随机接入机会。
LTE随机接入过程总结完美
LTE随机接入过程总结完美LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，它具有更高的速度、更低的延迟和更大的容量。
LTE随机接入过程是指移动设备与LTE 网络建立连接的过程。
接下来，我将总结LTE随机接入过程的详细步骤，并分析其中涉及的关键技术。
1.预备过程首先，移动设备将在频域上选择一个随机接入前导（Random Access Preamble），以准备发送随机接入请求。
这个过程叫做预备过程。
移动设备选择的随机接入前导数目通常是固定的。
2.随机接入过程一旦移动设备选择了随机接入前导，它将开始发送随机接入请求。
请求包括随机接入前导、时间戳和一些身份信息。
随机接入请求会通过物理层协议发送到LTE基站（eNodeB）。
基站接收请求后，会通过控制信道来进行解调。
3.随机接入响应当基站接收到随机接入请求后，它会给移动设备一个随机接入响应。
响应包括一个随机接入响应码、接入时隙和一些其他的参数。
移动设备接收到响应后，会根据接入时隙将其发送回基站。
4.随机接入确认基站接收到移动设备的随机接入响应后，会对其进行解调。
如果解调成功，则确认移动设备的接入请求有效。
确认会通过控制信道发送给移动设备。
移动设备接收到确认后，就可以和LTE网络进行通信了。
1.随机性和多用户接入：由于移动设备选择随机接入前导的过程是随机的，所以每个移动设备之间的接入过程是相互独立的。
这样就能够支持大量用户同时接入LTE网络，提高了网络容量。
2.高效和快速的接入：LTE随机接入过程采用了预备过程，使移动设备提前准备好发送接入请求。
这样可以大大减少接入时延，提高了接入效率。
3. 解决多径效应：LTE随机接入过程中使用了CDMA（Code Division Multiple Access）技术，它可以通过对不同路径上的信号加权来抵消多径效应。
这样可以提高信号质量，降低误码率。
4.增强系统安全性：在随机接入过程中，移动设备需要发送身份信息给基站。
LTE 随机接入介绍
随机接入响应RAR-5
如果没有接收到RAR or 解码MSG2中的preamble index 不 一致： • 将PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER加1； • 如果PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER = preambleTransMax + 1，则： • 向高层指示随机接入问题，本次接入失败。 • 如果在这次随机接入过程中，随机接入前导码是由MAC 选择的，则： • 基于UE侧的backoff参数，从0到backoff参数值之间采用 均匀分布的原则，随机选取一个backoff时间。 • 延迟backoff时间进行下一次随机接入传输； • 执行随机接入资源选择过程
TD_LTE random access
背景知识
• 一步 接入or 两步接入
UE
EnobeB
UE Preamble
TA+UL grant
EnobeB
Preamble + UE inform TA UL grant Ul data
SR UL grant Ul data 两步 接入
一步 接入 一步接入延时小，但UE之间的接入冲突，将引入大的资源浪费。 所以系统采用两步接入
•
基于非竞争模式的随机接入：
– RRC_CONNECTED状态下，当下行有数据传输时，这时上行失步“non-synchronised”，因 为数据的传输除了接收外，还需要确认，如果上行失步的话，eNB无法保证能够收到UE 的确认信息，因为这时下行还是同步的，因此可以通过下行消息告诉UE发起随机接入需 要使用的资源，比如前导序列以及发送时机等，因为这些资源都是双方已知的，因此不 需要通过竞争的方式接入系统； – 切换过程中的随机接入，在切换的过程中，目标eNB可以通过服务eNB来告诉UE它可以 使用的资源；
LTE之随机接入
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, 与系统进行上行同步, 才能够被系统调度来进行上行的传输。
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，即MSG1-MSG4：
MSG1：UE向eNB发送随机接入前导。
UE在发起随机接入请求之前，从可用的随机接入前导中选择一个，，并生成RA-RNTI，它唯一标识了UE发送随机接入前导码所使用的时频域资源块
MSG2：eNB检测到有UE发送接入前导之后向用户发送随机接入响应来告知UE可以使用的上行资源信息
MSG3:UE收到随机接入响应后，在随机接入响应消息所指定的上行资源中发送调度消息，该消息包的括UE唯一标示信息
MSG4：eNB发送冲突解决消息到UE
随机接入前导产生的相关参数配置：
RACH root sequence（RACH root sequence index）：每个小区中有64个可用的随机接入前导。
一个小区中的64个前导序列集合首先通过逻辑索引为RACH_ROOT_SEQUENCE的根ZC序列按照循环移位增加的顺序产生所有的循环移位序列，如果64个前导序列不能由1个根ZC序列产生（长度839），那么由后续的逻辑索引的根序列产生直到产生了64个前导序列
ZeroCorrelationZoneConfig（PRACH cyclic shift）：零相关区配置，决定前导生成的循环移位值（查表）
PRACH configuration index ：
前导格式4不支持频率偏移！！！！室分：prachFreqOff=0。
lte随机接入流程使用的协议
LTE随机接入流程使用的协议1. LTE随机接入流程概述LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信网络技术，其随机接入过程是用户设备（UE）与基站之间建立通信连接的第一步。
在随机接入过程中，UE将按照一定的协议与基站进行信令交换，完成初步的通信参数配置，以便能够正常地接入到LTE网络中。
随机接入流程使用的协议包括：•Random Access Preamble 标准•Random Access Procedure 标准•Random Access Response 标准•Random Access Confirmation 标准2. 随机接入流程详解LTE随机接入流程分为以下几个步骤：2.1 随机接入Preamble发送UE首先在随机接入信道上发送一个称为Preamble的信号。
Preamble是由一系列特定的序列构成，用于唤醒基站并通知其UE的存在。
Preamble的发送采用竞争方式，即多个UE同时发送Preamble，基站会从中选取一个Preamble用于进一步的通信。
2.2 基站选择Preamble，并发送Random Access Response基站在接收到多个UE发送的Preamble后，会选择一个Preamble进行响应。
基站会发送一个Random Access Response信令给UE，该信令携带有随机接入参数，包括Time Alignment Timer的值、UL Grant的大小和起始时隙等信息。
2.3 UE发送随机接入请求UE在接收到基站的Random Access Response后，根据携带的参数进行定时器的设置，并在指定的UL Grant时隙发送PRACH（Physical random access channel）信号。
PRACH信号携带了UE的标识和其他必要的信息。
2.4 基站发送随机接入确认基站在接收到UE的随机接入请求后，会进行相应的处理，并在成功完成处理后发送随机接入确认信令给UE。
LTE学习笔记--随机接入过程、帧结构
2014-3-4:重点了解的：（黄色为自己所批注）一、随机接入过程：1.1、UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能：取得与eNB之间的上行同步：申请上行资源。
1.2、随机接入过程应用于以下6种场景：从RRC_IDLE状态初始接入，即RRC连接建立；无线链路失败后初始随机接入，即RRC连接重建；切换下行数据到达且UE空口处于上行失步状态；上行数据到达且UE空口处于上行失步状态，或者虽未失步但需要通过随机接入申请上行资源；辅助定位，网络利用随机接入获取时间提前量（TA，timing Advance）（TA（Timing Advance），包含6位二进制，数值为0-63，单位为一个传输码元，即3.69µs。
最在时间提前量为63*3.68=233µs,相当电波传输35KM的往反时间。
从这一点说，GSM系统的小区覆盖最大半径为35KM。
）1.3、根据UE发起preamble码时是否存在碰撞的风险，随机接入过程可分为竞争随机接入和非竞争随机接入。
1、基于竞争模式的随机接入：1、RRC_IDLE状态下的初始接入；2、无线链路出错以后的初始接入；3、RRC_CONNECTED状态下，当有上行数据传输时，例如在上行失步后“non-synchronised”，或者没有PUCCH资源用于发送调度请求消息，也就是说在这个时候除了通过随机接入的方式外，没有其它途径告诉eNB，UE存在上行数据需要发送（上行数据到达且UE空口处于上行失步状态）2、基于非竞争模式的随机接入（preamble序列是预先知道的，无碰撞风险）：1、RRC_CONNECTED状态下，当下行有数据传输时，这时上行失步“non-synchronised”，因为数据的传输除了接收外，还需要确认，如果上行失步的话，eNB无法保证能够收到UE 的确认信息，因为这时下行还是同步的，因此可以通过下行消息告诉UE发起随机接入需要使用的资源，比如前导序列以及发送时机等，因为这些资源都是双方已知的，因此不需要通过竞争的方式接入系统（下行数据到达且UE空口处于上行失步状态；）2、切换过程中的随机接入，在切换的过程中，目标eNB可以通过服务eNB来告诉UE它可以使用的资源；3、辅助定位，网络利用随机接入获取时间提前量（TA，timing Advance）是否基于竞争在于在当时终端能否监听到eNB传递的下行控制信道，以便获得特定的资源用于传输上行前导，当然这个判断是由eNB作出的，而不是UE自己来决定的。
LTE-随机接入总结
随机接入的基本流程1
首先是UE发送Random Access Preamble，即Msg1。 Preamble的主要作用是告诉eNodeB有一个随机接入请求，并 使得eNodeB能估计其与UE之间的传输时延，以便eNodeB校 准uplink timing并将校准信息通过timing advance command告 知UE。Preamble在PRACH上传输，通常eNodeB不会在预留 给随机接入的RB上调度其它上行数据。UE要成功发送 Preamble，需要： 选择码资源(Preamble Index) 选择用于发送Preamble的PRACH时频资源(prach-ConfigIndex 、prach-FrequencyOffset、PRACH Mask Index) 确定对应的RA-RNTI 确定目标接收功率(PreambleInitialReceivedTargetPower)
选择时频资源
FDD：36.211的Table 5.7.1-2指定了format以及允许传输 preamble的子帧配置。假如UE接收到的prach-ConfigIndex配置 为12，则该UE可以选择任意(Any)系统帧的(0,2,4,6,8)这5个子 帧中的某一个来传输format 0的preamble。假如UE接收到的 prach-ConfigIndex配置为18，则该UE只能选择在偶数(Even)系 统帧的子帧7来传输format 1的preamble。
对于TDD而言，preamble在频域上的起始RB是由prachConfigIndex和prach-FrequencyOffset确定的
选择时域资源
每个Preamble在频域上占用6个连续RB的带宽，这正好等于 LTE支持的最小上行带宽。因此，不管小区的传输带宽有多大 ，都可以使用相同的RA Preamble结构。Preamble在时域上的 长度取决于配置，由prach-ConfigIndex决定preamble format 对于FDD，只支持preamble format 0~3。对于TDD，format 4 只用于特殊子帧的UpPTS字段，且只支持长度为或的UpPTS字 段。由于CP的长度明显小于format 0~3，format 4只支持覆盖 范围很小的小区
LTE随机接入过程
LTE随机接入过程LTE（Long Term Evolution）是一种4G无线通信技术，提供高速的无线数据传输。
在LTE网络中，设备需要经过随机接入过程才能与网络建立连接。
下面将详细介绍LTE随机接入过程。
1.随机接入前导：随机接入前导是设备用来通知基站它想要接入网络的一种方式。
当设备处于空闲状态，需要进行接入时，它会随机选择一组前导信号发送给基站。
前导信号是一种短暂的信号，用于在频率和时间上与其他设备进行区别。
在随机接入前导的选择上，设备会从多个前导信号中选择一个进行发送，并在发送前使用随机接入ID（RA-RNTI）对前导信号进行标识。
这样做可以确保同一时刻的多个设备在频率和时间上不会发生冲突。
2.随机接入消息：一旦基站接收到设备发送的前导信号，它会向设备发送一个随机接入消息。
随机接入消息包含了一些重要的信息，包括设备的ID、配置参数等。
设备接收到随机接入消息后，会根据其中的指令进行响应。
设备在收到随机接入消息后，会停止发送前导信号，并利用ACK信令通知基站收到了随机接入消息。
然后，设备将进入随机接入过程的下一阶段，即接入过程。
在接入过程中，设备需要尽快完成一系列的步骤，包括发送接入请求、接收接入确认和分配临时的标识。
接入请求是设备向基站请求连接的信号，基站在接收到接入请求后，会向设备发送接入确认，确认设备已成功接入网络，并为设备分配临时标识（RA-RNTI和C-RNTI）。
一旦设备获得了临时标识，它就可以利用这些标识与基站进行进一步的通信，包括发送和接收数据。
LTE网络中的数据通信是基于分组的，设备可以通过无线链路发送和接收数据分组。
需要注意的是，随机接入过程的持续时间应尽可能短，以最大程度地减少网络延迟。
为了实现这一目标，LTE网络采用了一系列的优化措施，包括快速调度算法和基站之间的无缝切换等。
总结起来，LTE随机接入过程是设备通过发送前导信号通知基站其意图，然后接收随机接入消息并响应，最终获得临时的标识以连接到网络。
LTE随机接入(很全)
PRACH 结构PRACH 格式对于格式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）。
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Table5.7.1-3。
prach-ConfigIndex 确定了四元结构体),,,(210RA RA RA RA t t t f ，决定了prach 发送的时频位置。
在211半帧。
2、 表格23、 preamleZC CS N ⎥⎦，ZC N 1、 RRC 在CCCH中发送，在msg4中回携带msg3的内容作为UE 标识让UE 知道是否该msg4是针对自己的。
2、 UEMAC 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ultiming 了需要重新调整；b 、没有SR 资源但需要BSR3、 PDCCHDCIformart1A 触发：基站发现UE 的ultiming 老不对了,可能是“TimingAdvanceCommandMACControlElement ”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DCIformat1a 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。
A 、 RNTI 用C-RNTI 加扰；B 、 字段“Localized/DistributedVRBassignmentflag ”设置为0C 、 Resourceblockassignment –⎡⎤)2/)1((log DL RB DL RB 2+N N bits 设置为全1D 、 PreambleIndex –6bitsE 、 P RACHMaskIndex –4bitsF 、 剩下的bits 全填0。
LTE随机接入详细说明
LTE随机接入详细说明随机接入过程详解作者彭涛/00294921部门GTAC WL LTE eNodeB维护三组版本Version 2.0创建时间2014/10/30修改记录2014/11/051.随机接入概述1.1随机接入目的随机接入（Random Access，简称RA）过程是UE向系统请求接入，收到系统的响应并分配接入信道的过程，一般的数据传输必须在随机接入成功之后进行。
➢除PRACH信道外，UE发送任何数据都需要网络预先分配上行传输资源，通过随机接入来获取。
➢数据通过空口传输需要一段时间。
UE发送上行数据时必须提前一段时间发送，使数据在预定的时间点到达网络，即要保持上行同步。
通过随机接入，UE获得上行发送时间提前量Time Alignment（简称TA）。
1.2随机接入分类随机接入（Random Access）分为基于竞争的随机接入过程和基于非竞争的随机接入过程，相应的流程如图2.1和2.2所示。
图1. 1基于竞争的随机接入图1. 2基于非竞争的随机接入与基于竞争的随机接入过程相比，基于非竞争的接入过程最大差别在于接入前导的分配是由网络侧分配的，而不是由UE侧产生的，这样也就减少了竞争和冲突解决过程。
1.3随机接入场景1)初始接入场景，是基于竞争的随机入过程，由UE MAC Layer发起，多为终端初始入网的时候。
2)RRC连接重建场景，是基于竞争的随机接入过程，由UE MAC Layer发起，多为信号掉线重新进行建立连接。
3)切换场景，通常是非竞争的随机接入过程，但在eNodeB侧没有的专用前导可以分配时，发起基于竞争的随机接入过程，由PDCCH order发起。
4)连接态时UE失去上行同步同时有上行数据到达的场景，是基于竞争的随机接入过程，由UE MAC Layer发起。
5)连接态时UE失去上行同步同时有下行数据需要发送的场景，通常是非竞争的随机接入过程，但在eNodeB侧没有的专用前导可以分配时，发起基于竞争的随机接入过程，由PDCCH order发起。
LTE学习,课题一：随机接入的原理和参数(经典)
步骤四: 冲突解决消息.
如果在mac-ContentionResolutionTimer时间内, UE接收到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就认为自己赢得了此次的随机接入 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认为此次接入失败, 并按照上面所述的规则进行随机接入的重传过程。冲突解决消息MSG4, 也是
频率偏移（prach-FrequencyOffset）
该参数是指在普通上行子帧PRACH（format 0、1、2、3）所在的第一个物理资源 块的索引，该参数的取值影响PRACH信道的频域位置。用来指定PRACH占用的6 个PRB中最下面PRB的索引号。 取值范围：0-94
Prach占用了部分业务信道，是一种开 销。放在两端，保证业务信道资源连续。 各相邻小区之间可以通过配置不同的本 参数，将PRACH的频域位置错开，但这 样会增加剩余PRB调度的复杂度，目前 全网配置相同。
CS间隔
小区半径是随机接入Prach配 置、Preamble码生产的主要 选择依据。
随机接入参数
eNodeB通过广播SIB-2发送RACH-ConfigCommon，告诉UE preamble的分组、Msg 3大小的阈值、功率配置等。UE发起随机接入时，根据可能的Msg 3大小以及pathloss等， 选择合适的preamble。
PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）
用于指示小区的PRACH配置索引。该参数指示了PRACH的频域资源索引、时域的无线帧、 半帧、子帧的资源占用情况。该参数确定后，小区PRACH的时、频资源即可确定，同时
LTE随机接入过程详解(竞争与非竞争)
LTE初始随机接入过程详解LTE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MSG1-4,(1): 前导序列传输（MSG 1）(2): 随机接入响应(MSG 2)(3): MSG3 发送(RRC Connection Request).(4): 冲突解决消息.(MSG 4)Msg1：上行，UE发PreambleMsg2：下行，eNodeB对Preamble做响应Msg3：上行，UE发出Msg3，里边携带UE ID（S-TMSI或者随机数）Msg4：下行，eNodeB对Msg3的UE ID做响应，UE通过比对Msg3和Msg4的ID，判断竞争是否成功。
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，有时候可能会带一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输.LTE中, 每个小区有64个随机接入的前导序列, 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 :??????????????? {s????????????????? 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的主要区别在于将要在MSG3中传输的信息的大小, 由参数messageSizeGroupA 表示。
LTE随机接入全解
-18.7
-18.5
ETU 70*
270 Hz
-11.5
-11.1
-13.5
-13.3
Note*: Not applicable for Local Area BS and Home BS.
Burst format 4
-6.9 0.5 -9.5 -4.5
表格中的信噪比为PRACH所占带宽6个RB，1.08M带宽下的信噪比。 因此，以format0 AWGN为例：
RRC连接重建：RRC连接重建消息以及 C-RNTI等信息；
切换 ：切换确认消息以及C-RNTI 等信息； 其他：UE的C-RNTI等信息；
MSG3消息的发送，支持HARQ重传
随机接入流程
竞争性随机接入
4、竞争判决
当eNode B成功接收到MSG3消息以后，将 在反馈消息中携带该UE在MSG3消息中发送的 的竞争决议标识；当UE在竞争判决定时器启动 其间，成功接收到自己的竞争决议标识的MSG3 消息响应，则认为本次随机接入成功，否则认为
多个PRACH opportunities先配置在不同的时间上，若仅在时间上的分 配不足以满足要求的PRACH资源密度 DRA 再把PRACH opportunities 配置在多个频率上。也即，尽量让小区内PRACH占用的频带比较集中。
时频结构
TDD模式
PRACH资源的物理映射示例 例如： PRACH configuration Index = 18，上下行配置2。
20lg（Sig/Nos）= ** dB
PRACH 性能指标与测试
Table 8.4.1.5-1 PRACH missed detection test requirements for Normal Mode
LTE随机接入(很全)
PRACH结构PRACH格式对于格式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）。
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Table5.7.1-3。
prach-ConfigIndex 确定了四元结构体),,,(210RA RA RA RA t t t f ，决定了prach 发送的时频位置。
在211表Table 5.7.1-4中配置。
其中RA f 是频率资源索引。
2,1,00=RAt 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。
1,01=RA t 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。
2RA t 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4，2RA t 表示为(*)。
序列组产生每个基站下有64个preamble 序列，怎么产生呢？1、 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。
2、 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N CS ;3、 用循环位移N CS 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 。
普通速度模式下（非限制集），preamble 的循环位移时等间隔的，一个根序列能生成ZC CS N N ⎢⎥⎣⎦，ZC N 是长度序列长度为839（格式4为139）。
高速模式下（限制集）循环位移非等间隔。
LTE随机接入介绍
Msg4: contention resolution
4
UE 发送PRACH-准备
• 在触发随机接入过程之前，假设以下信息已知：
•
• • •
可用于传输随机接入前导码的PRACH资源集，prach-ConfigIndex。
随机接入前导码组及每组中可用的随机接入前导码集： 包含在前导码组A和前导码组B中的前导码通过参数numberOfRA-Preambles和sizeOfRA-
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(*)。
• 64个前导分成A B 两组，还有一部分预留给非竞争接入使用。 当UE 的 MSG3 比较大的时候,UE通过使用B组中的前导来告诉EnodeB分配更多的 上行资源。
随机前导序列-6
• RA-RNTI =1 + t_id + 10*f_id
• 其中， • t_id， 指定PRACH的第一个subframe索引号 (0 <= t_id < 10)
初始随机接入
UE eNB Msg1: preamble on PRACH Msg2: RA response on PDCCH and PDSCH Delay about 5ms
LTE移动通信系统第9章 LTE随机接入过程
基于竞争的随机接入流程
如果移动终端已请求执行非竞争的随机接入，例如，为 了切换到新小区，将采用的前导信号会被基站直接指示。
为避免冲突，基站倾向于从序列中选择非竞争的前导信 号，而这需要排除两个被用于基于竞争的随机接入集合。
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基于竞争的随机接入流程
(1)PRACH时频资源 在频域内，PRACH资源带对应6个资源块的小区带宽
LTE移动通信系统第9章 LTE随机接入 过程
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第9章 LTE随机接入过程
➢ 随机接入概况 ➢基于竞争的随机接入流程 ➢随机接入时频结构 ➢随机接入基带信号生成
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第9章 LTE随机接入过程
➢ 随机接入概况 ➢基于竞争的随机接入流程 ➢随机接入时频结构 ➢随机接入基带信号生成
Timing Advance)。
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随机接入概况
随机接入过程涉及物理层、MAC层(媒体接入控制层)、 RRC层(无线资源控制层)等多个协议层。
物理层定义随机接入过程所需的前导码 (Preamble)、PRACH(物理随机接入信道)信道资 源、随机接入过程各消息之间的时序关系等；
MAC层负责控制随机接入过程的触发与实施； 对于一些特定的随机接入场景，例如切换过程中
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基于竞争的随机接入流程
前导信号序列集合B
. .. . . .. . . .. . . .. . . ..
用于无竞争接入
. . . . . . . . . . . . . . . 62 63
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基于竞争的随机接入流程
触发随机接入时，终端首先要根据待发送的Msg3大小和路损 大小确定前导信号序列集合，其中集合B应用于Msg3较大且路 损较小的场景，集合A应用于Msg3较小或路损较大的场景， Msg3大小门限和路损门限在系统消息中通知终端。 终端确定前导信号序列集合后，从中随机选择一个前导信号序 列发送。 如果基站将小区内所有前导信号序列都划归集合A，即不存在 集合B，则终端直接从集合A中随机选择一个前导码发送。 只要没有其他终端同时采用相同的序列执行随机接入尝试，该 尝试就不会发生冲突，并且在很大概率上可以被基站检测到。
一次整明白LTE随机接入参数规划
一次整明白LTE随机接入参数规划(......表未完全，欲查详细，请查阅3GPP 36.211)是子帧内的频域索引。
指明随机接入资源是否重复出现在所有的无线帧，偶数无线帧，或者奇数无线帧。
指明随机接入资源在前半帧还是后半帧。
是随机接入前导在上行两个连续的DL-UL转换点内的上行起始时隙号，而两个连续DL-UL转换点内的上行起始时隙以0标识。
*对应随机前导格式4，代表特殊子帧中的UpPTS位置。
以PRACH Configuration Index=15为例，Preamble Format=0,Density Per 10ms DRA=5,Version rRA=0,对应了5个四元组(0,0,0,0),(0,0,0,1),(0,0,0,2),(0,0,1,1),(0,0,1,2)，这意味着对应TDD Uplink-Dowlink配置0时，每10ms的无线帧周期中，分别在子帧2,3,4,8,9中可以配置随机接入资源。
对于前导码格式0~3，参数prach-FrequencyOffset和fRA决定了频域随机接入起始位置，计算公式如下而对于前导序列格式4，参数fRA唯一确定了随机接入其实位置，计算公式如下与LTE FDD系统一样，TD-LTE为每个随机接入前导序列也分配连续6个PRB。
3、不同的前导序列格式对应什么样的场景随机前导格式一共有4种，不同的随机接入前导格式对应了不同的覆盖场景。
由于UE在上行随机接入同步时，并不确定所在子帧的位置，因此前导格式剩下的保护时间GT被用来设计防止与下一个子帧进行碰撞。
我们假设TD-LTE系统小区覆盖导致的基站到UE的传输延时nTs,那么针对随机接入前导格式0而言，n=(30720×3-30720×2-3168-24576)/2=1488Ts,那么小区覆盖距离=3x10^8x1488Ts=14.531公里。
对于LTE FDD系统，上下行子帧也需要在基站侧进行同步，只不过同步精度不需要像TDD系统那么要求严格，因此计算方法与TD-LTE是一样的，对应前导格式0而言，小区覆盖距离依然是14.531公里。
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1.随机接入概述1.1随机接入目的随机接入（Random Access，简称RA）过程是UE向系统请求接入，收到系统的响应并分配接入信道的过程，一般的数据传输必须在随机接入成功之后进行。
➢除PRACH信道外，UE发送任何数据都需要网络预先分配上行传输资源，通过随机接入来获取。
➢数据通过空口传输需要一段时间。
UE发送上行数据时必须提前一段时间发送，使数据在预定的时间点到达网络，即要保持上行同步。
通过随机接入，UE获得上行发送时间提前量Time Alignment（简称TA）。
1.2随机接入分类随机接入（Random Access）分为基于竞争的随机接入过程和基于非竞争的随机接入过程，相应的流程如图2.1和2.2所示。
图1. 1基于竞争的随机接入图1. 2基于非竞争的随机接入与基于竞争的随机接入过程相比，基于非竞争的接入过程最大差别在于接入前导的分配是由网络侧分配的，而不是由UE侧产生的，这样也就减少了竞争和冲突解决过程。
1.3随机接入场景1)初始接入场景，是基于竞争的随机入过程，由UE MAC Layer发起，多为终端初始入网的时候。
2)RRC连接重建场景，是基于竞争的随机接入过程，由UE MAC Layer发起，多为信号掉线重新进行建立连接。
3)切换场景，通常是非竞争的随机接入过程，但在eNodeB侧没有的专用前导可以分配时，发起基于竞争的随机接入过程，由PDCCH order发起。
4)连接态时UE失去上行同步同时有上行数据到达的场景，是基于竞争的随机接入过程，由UE MAC Layer发起。
5)连接态时UE失去上行同步同时有下行数据需要发送的场景，通常是非竞争的随机接入过程，但在eNodeB侧没有的专用前导可以分配时，发起基于竞争的随机接入过程，由PDCCH order发起。
6)LCS(定位服务)触发非竞争的随机接入。
（具体场景待确认）1.4上下行失步的判断失步分为上行失步和下行失步，在eNB侧检测到的失步称为上行失步；在UE可以同时检测到上行失步及下行失步。
eNB检测上行失步的方法有两种：1、eNB连续N次下发TA但是没有收到TA_ACK；2、检测到ENB L1基带上行连续N次没有上报TA值到L2；两种条件中任意组合连续达到N次，就判断为上行失步。
UE的上行失步：是通过TA定时器维护的，当TA定时器超时后，终端还没有收到eNB 下发的TA调整的MCE，则判断为上行失步。
UE检测下行失步：UE DSP每200ms对时延谱滤波值(z注：相当于参考信号RSRP的检测)进行判断，如果满足某门限，则上报L3（z注：RRC层）失步；L3在同步状态连续收到N310个L1（PHY层）上报的out-of-sync指示，则认为失步；同时，启动T310定时器，在T310超时前，若收到N311次in-sync指示，则认为UE恢复同步状态；则，否T310超时后，UE会触发重建流程，同时启动T311定时器，若超时仍未重建成功，则进入IDLE 态。
UE下行失步检测的流程图如下：2.随机接入过程图2. 1 初始随机接入过程整体log2.1MSG1—随机接入前导（preamble）的发送随机接入前导为一个脉冲，在时域上，此脉冲包含一个循环前缀（时间长度为Tcp）和一个前导序列时间长度（Tseq）和一段空余（T GP）；频域上位为6个资源块。
图2. 2机接入时隙结构CP：保证接收机可以进行频域检测（ZC序列），并抵抗符号间干扰。
GP（GT）：由于在发送RACH时，还没有建立上行同步，因此，需要在Preamble序列之后预留保护时间（GT：Guard Time），用来避免对其他用户产生干扰。
预留的GT需要支持传输距离为小区半径的两倍，这是因为在发送Preamble时还不知道eNB和UE之间的距离，GT的大小必须保证小区边缘的用户获得下行帧定时（小区搜索）后，能够有足够多的时间提前发送。
2.1.1准备工作UE在PRACH上发送随机接入前导。
前导一般携带有6位信息：5位标识RA-RNTI，1位表示msg3上行调度传输时的传输数据大小。
初始随机接入是由UE MAC sublayer自己发起的，在进行初始的随机接入过程之前，需要提前通过SIB2(如图2.2所示)获取以下信息：1．PRACH信道参数：通过Preamble配置索引(prach-ConfigIndex)可以获知Preamble Format（如表2.1所示）以及PRACH位于哪个子帧上；PRACH频域资源偏移（prach-FreqOffset），可以确定PRACH的频域位置。
2．随机接入分组及每组可用的随机接入Preamble；3．随机接入响应窗口（UE通过窗口机制控制Msg2的接收，经过ra_ResponseWindowSize子帧停止Msg2的接收）的大小（ra_ResponseWindowSize）；4．功率递增因子（powerRampingStep）；5．Preamble初始功率（preambleInitialReceivedTargetPower）；6．Preamble的最大发送次数（preambleTransMax）；7. 基于偏移量DELTA_PREAMBLEDE的preamble格式；8．Msg3最大重传次数（maxHARQ-msg3Tx）；9．竞争解决定时器（mac-ContentionResolutionTimer）；表2. 1 随机接入preamble的格式PreambleformatT GP0839(~100us)(12 symbols, 800us)1839(~684us)(12 symbols, 800us)2839(~200us)(24 symbols,2x800us)3839(~684us)(24 symbols,2x800us)4(TDD only)139(~14.6us)(24 symbols,133.33us)(假设最大time advanced时间为20us)图2. 3 SIB2的log信息2.1.4随机接入前导的选择随机接入前导的选择分为两种情况：1.MSG3消息未被传输过首先判断Preamble Group B是否存在；如果Preamble Group B存在，并且可用数据与MAC头以及MAC控制单元之和大于messageSizeGroupA，并且路损小于PARTITION_PATHLOSS_THRESHOLD (即：Pmax – PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER – DELTA_PREAMBLE_MSG3 –messagePowerOffsetGroupB)，则选择B组中的Preamble，否则选择A组的。
确定了Preamble分组之后，随机从中选择一个。
通俗的说就是选择分组的依据为Msg3的大小和线路质量。
如果Msg3较大且线路良好，则选B组，否则选A组。
2.MSG3消息被传输过选择第一次传输Msg3时所使用前导序列所在的随机接入前导序列组。
虽说把根序列循环移位后共得到64个preamble ID（一般情况下是64个preamble ID，但有些特殊情况比如其他厂商或者更大的小区半径范围， preamble ID数量可能发生变化），UE在其中可以随机选一个，但还是要遵循一个规定的范围：➢0到51这前52个preamble ID用于竞争随机接入，其中GroupA需要的Preamble Index 范围是0到27，GroupB需要的Preamble Index范围是28到51。
对于基于竞争的RA，UE要自己先确定选择GroupA还是GroupB以便确认preamble ID可选范围，然后UE再随机选取Preamble Index上报给eNodeB。
➢52到63用于非竞争随机接入。
基站会通过空口消息下发给UE。
2.1.5随机接入前导与小区半径的关系一个小区需要64个preamble，每个preamble都是由ZC根序列经过移位得到。
由于每个ZC根序列每次循环移位的位数是基站根据配置文件中的小区半径计算的，这个根序列可以得到的preamble个数是有限的，一个ZC根序列经过循环移位可能得不到64个preamble，所以一个小区可能需要多个ZC根序列。
如果将小区半径改大，Ncs将变大，导致循环移位次数Cv（Cv= Nzc/Ncs）的取值个数变小，即：一个根序列可生成的preamble的个数，造成小区所需要的ZC根序列增多,可能与周边其他小区的根序列相同导致干扰产生。
UE发送的preamble（例如format0需要64个preamble），是基于根序列循环移位运算后得到的。
一个根序列长度为839，每次可以移位的位数等于Ncs，那么一个根序列可以循环移位的次数为Cv=839/Ncs，向下取整。
系统消息中zeroCorrelationZoneConfig=2，则N CS=15表2. 3 N CS配置表N CS *T S≥T RTD+τmax+T AdSchT S前导序列采样间隔。
对于Preamble格式0~3,T S =800/839(usec)；对于Preamble格式4，T S =133.33/139（usec）T RTD:小区最大RTD时延，和小区半径Radius(Km)的关系为：T RTD=6.67*Radius(usec)τmax:最大多径时延扩展（usec），取值5usec。
T AdSch:向前搜索的时间长度，由下行同步误差决定，下行同步误差最大为2usec2.1.6发送MSG1UE发送preamble时，会根据发送Msg1的子帧号和频率层计算得到的RA-RNTI，RA-RNTI= 1+t_id+10*f_id。
其实是与PRACH信道的时频位置一一对应的。
t_id表示对应 PRACH的第一个Subframe索引(0≤ t_id <10)；f_id表示该Subframe中的PRACH索引(0≤f_id< 6)，PRACH索引按照频域的递增顺序索引。
（RA-RNTI是由PRACH资源位置计算得到的，不需要协商）。
UE发出Msg1后，根据自己发送Msg1所使用的RA-RNTI。
经过一段时间（目前实现采用3ms）后，开始使用RA-RNTI监听网络下发的RA响应（Msg2），UE持续监听Msg2的时间，即Msg2等待窗口大小。
（Msg2的等待窗口大小最大不超过10ms）。
eNodeB接收到MSG1后，eNodeB用64个preamble ID去逐个与检测到的preamble进行相关性峰值计算，也能获得UE和eNodeB的时延。
eNodeB用某一个preamble ID与MSG1计算得到相关性峰值即认为UE发送的就是这个preamble ID。