LTE随机接入流程
LTE的随机接入过程
LTE的随机接入过程简介UE通过随机接入过程（Random Access Procedure）与cell建立连接并取得上行同步。
只有取得上行同步，UE才能进行上行传输。
随机接入的主要目的：1）获得上行同步；2）为UE分配一个唯一的标识C-RNTI。
随机接入过程通常由以下6类事件之一触发：(见36.300的10.1.5节)1)初始接入时建立无线连接（UE从RRC_IDLE态到RRC_CONNECTED态）；2) RRC连接重建过程（RRC Connection Re-establishment procedure）；3)切换（handover）；4) RRC_CONNECTED态下，下行数据到达（此时需要回复ACK/NACK）时，上行处于“不同步”状态；5) RRC_CONNECTED态下，上行数据到达（例：需要上报测量报告或发送用户数据）时，上行处于“不同步”状态或没有可用的PUCCH资源用于SR传输（此时允许上行同步的UE使用RACH来替代SR）；6) RRC_CONNECTED态下，为了定位UE，需要timing advance。
随机接入过程还有一个特殊的用途：如果PUCCH上没有配置专用的SR资源时，随机接入还可作为一个SR来使用。
随机接入过程有两种不同的方式：(1)基于竞争（Contention based）：应用于之前介绍的前5种事件；(2)基于非竞争（Non-Contention based或Contention-Free based）：只应用于之前介绍的(3)、(4)、(6)三种事件。
preamble介绍随机接入过程的步骤一是传输random access preamble。
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。
LTE-初始随机接入过程1
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, 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, 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（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。
学习心得体会lte的随机接入基本标准流程
LTE旳随机接入基本流程
一、LTE旳随机接入分为竞争旳随机接入和非竞争旳随机接入。
1）基于竞争旳随机接入
接入前导由UE产生，不同UE产生旳前导也许冲突，eNodeB需要通过竞争解决不同UE旳接入（合用于触发随机接入旳所有五种场景状况）。
2）基于非竞争旳随机接入
接入前导由eNodeB分派给UE，这些接入前导属于专用前导。
此时，UE不会发生前导冲突。
但在eNodeB旳专用前导用完时，非竞争旳随机接入就变成基于竞争旳随
机接入（仅合用于触发随机接入旳场景3、场景4两种状况）。
二、随机接入旳基本流程如下：
1）UE将自身旳随机接入次数置为1。
2）UE获得社区旳PRACH配备。
基于竞争旳随机接入。
UE读取系统消息SIB2中旳Prach-ConfigurationIndex消息得到社区PRACH配备。
基于非竞争旳随机接入。
由eNodeB通过RRC信令告知UE社区旳PRACH配备。
3）UE向eNodeB上报随机接入前导。
4）eNodeB给UE发过随机接入响应。
三、基于竞争旳随机接入
基于竞争旳随机接入，接入前导由UE产生，不同UE产生前导可以冲突，eNodeB需要通过竞争解决不同UE旳接入。
基于竞争旳随机接入流程图:
四、基于非竞争旳随机接入
与基于竞争旳随机接入过程相比，基于非竞争旳接入过程最大差别在于接入前导旳分派是由网络侧分派旳，而不是由UE 侧产生旳，这样也就减少了竞争和冲突解决过程。
但在eNodeB 专用前导用完时，非竞争旳随机接入就变成了基于竞争旳随机接入。
基于非竞争旳随机接入流程图:。
LTE物理层协议分析005_随机接入过程
2个TTI
图1-4 RAR 接收窗口示意图 k2 与 RAR 中的 UL delay 字段相关，其若为 0，k2 需要保证不小于 6ms；否者，k2 取值 需要保证 MSG3 在 RAR 之后的第一个 U 帧上传输。 如果收到的 RAR 中不包含本 UE 的响应信息或有收到的 RAR，UE 需要重发 preamble， 记重发 MSG 1（preamble）的时间间隔记为 k3。 对于第一种情况，k3 表示收到 RAR 到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要小于 5ms；对于第二种情况，k3 表示 RAR 窗超时到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要 小于 4ms。 注： 除入网过程外， ENB 还可通过 PDCCH order 指示 UE 主动发起随机接入， PDCCH order 承载在 PDCCH 上，使用 CRNTI 加扰，固定使用 DCI 1A 格式。
TPC 命令对应功控中的 δ msg 2 ，含义如下表 1-2， 表1-2 RAR 中的 TPC 命令 TPC Command 0 1 2 3 4 5 6 7 Value (in dB) -6 -4 -2 0 2 4 6 8
（本文完） 本系列文档针对 LTE 物理层相关协议进行分析，力求使用图表示例等方式更好地分析协议 内容， 追溯协议背后的设计思想。 主要涉及的协议为 3GPP， TS36.201、 TS36.211、 TS36.212、 TS36.213 和 TS36.300，参考协议版本为 R13。 本文档纯属自我学习总结，只做学习交流用途！ Pilot lb19861022@
*1
三、RRC Signal 的发送和接收
ENB 可以通过下发 RRC Signal 指示 UE 在目标小区主动发起随机接入。其承载在 PDSCH 上，物理层不识别。
1124-LTE和NR 随机接入流程
LTE和NR 随机接入流程在LTE中，随机接入过程采用两种不同的形式（如图1所示）：●基于竞争●基于非竞争在基于竞争的随机接入过程中，UE将在步骤1中从确定的前导码组中随机选择一个前导码。
如果多个UE在同一子帧中选择相同的前导码，则将发生冲突。
在这种情况下，冲突将通过步骤4中的后续竞争解决过程来解决，RRC_CONNECTED期间的下行数据到达（例如，当上行同步状态为“非同步”时）和RRC_CONNECT期间的上行数据到达（如当上行状态为“不同步”或没有用于SR的PUCCH资源时）。
在基于非竞争的随机接入过程中，eNB将分配不同的前导码（例如，通过专用RRC信令或PDCCH命令），因此可以避免冲突。
基于非竞争的随机接入过程适用于切换、RRC_CONNECTED 期间的下行数据到达（例如，当上行同步状态为“非同步”时）、定位（例如，UE定位需要定时提前时）和获得sTAG的定时提前对准。
UE eNBUEeNB图1：基于竞争的（左）和基于非竞争的（右）随机接入过程在NR中，似乎基本上所有上述场景仍然有效，因此也支持基于竞争的随机接入过程和基于非竞争的随机接入过程。
从技术上讲，使用LTE中现有的随机接入过程（即Msg 1、2、3和4）是NR中设计的基线。
从UE的角度来看，规范支持在子帧持续时间内/跨个子帧持续时间的TDM或FDM中复用numerology技术在Rel-8中，LTE主要设计用于支持MBB服务。
在Rel-12和Rel-13中，引入了面向低端机器类型通信的低成本UE（即NB-IoT和eMTC）。
低成本UE与普通UE截然不同，它们仅支持有限的信道带宽（NB-IoT为180kHz，eMTC为6个PRB）、有限的传输块大小（NB-IIoT为680bit，eMTC 是1000bit）、单接收器RF等。
此外，低成本UE需要支持例如20db的覆盖增强。
为了实现低成本UE的网络接入，对随机接入过程进行了重大修改（例如，在eMTC中，RAR中的UL grant 需要提供Msg3/4 MPDCCH窄带索引，而Msg1/2/3/4需要考虑大量重复），这显著增加了规范复杂性。
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随机接入过程的总结
LTE随机接入过程的总结LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，具有更高的带宽和更快的数据传输速度。
在LTE网络中，移动设备需要进行随机接入过程，以与基站建立连接，并开始通信。
下面是对LTE随机接入过程的完美总结。
随机接入是移动设备首次接入LTE网络的过程，包括两个步骤：预留资源，发送随机接入请求。
首先，移动设备需要预留资源。
移动设备在接入时，首先需要扫描附近的基站，并选择信号强度最强的基站进行连接。
一旦选择了目标基站，移动设备需要向目标基站发送预留资源请求。
预留资源请求是为了保证基站能够为移动设备分配足够的无线资源，例如时间和频率资源。
一旦预留资源请求被接受，移动设备可以进行下一步，即发送随机接入请求。
移动设备先发送随机接入前导（Preamble），以通知基站其接入意图。
随机接入前导是一个特定的序列，用于激活基站的接入侦听器。
接入侦听器会监听所有传输通道上的随机接入前导，以检测移动设备接入请求。
在发送随机接入前导后，移动设备等待基站的回应。
基站会通过广播信道向周围的移动设备发送接入响应。
如果移动设备在规定时间内收到接入响应，则表示接入成功。
接入响应携带了一些必要的参数，例如：时间同步信息、随机接入标识符等。
接入过程完成后，移动设备和基站之间即建立起物理连接，移动设备可以开始正常通信。
移动设备会收到基站分配的唯一标识（RNTI），用于后续的通信过程。
接入过程还包括了一些安全性措施，例如鉴权过程，以确保通信的安全性。
总结起来，LTE随机接入过程包括了预留资源和发送随机接入请求两个步骤。
移动设备首先发送预留资源请求，以保证基站能够分配足够的无线资源。
然后，移动设备发送随机接入前导，激活基站的接入侦听器。
如果接收到基站的接入响应，表示接入成功，移动设备和基站之间建立起物理连接。
接入过程还包括一些安全措施，以确保通信的安全性。
总的来说，LTE随机接入过程是一系列复杂的步骤，但它确保了移动设备和LTE网络之间的无缝连接，为用户提供更快速和稳定的通信体验。
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随机接入过程
LTE随机接入过程1概述只有上行传输时间严格同步的情况下，LTE UE才会被安排传送上行数据包，为了达成这个条件，LTE RACH(Random Access CHannel)信道扮演了非常关键的角色，它是不同步的UE和正交同步的LTE上行无线接入的接口。
2LTE随机接入的需求在WCDMA网络，RACH的主要作用是初始网络接入和短消息传送。
在LTE网络，RACH仍然用户初始网络接入，但是不再承载任何用户数据，用户数据全部由PUSCH负责承载。
LTE RACH负责帮助UE 实现上行链路的时间同步，它面对的UE要么还没有获得上行时间同步，或者丢失了这种时间同步。
一旦UE获得上行链路同步，eNodeB 就可以给它分配上行链路的正交传输资源。
RACH的相关场景包括：（1）UE处于RRC_CONNECTED状态，但没有实现上行链路同步。
此时UE打算发送新的上行数据包或者控制信息（比如事件触发的测量报告）；（2）UE处于RRC_CONNECTED状态，但没有实现上行链路同步。
此时UE打算接收新的下行数据包，并且需要在上行链路回复相应的ACK/NACK信息；（3）UE处于RRC_CONNECTED状态，正从服务小区切换到目标小区；（4）UE正从RRC_IDLE状态转换到RRC_CONNECTED状态，比如正在进行初始接入或者位置区更新；（5）UE正从无线链路失败的状态中恢复；上述场景要求LTE RACH的时延比较小，同时在低信噪比（SNR）的情况下（比如小区边缘，切换状态等）情况下确保良好的探测概率，从而使得RACH的覆盖范围与PUSCH和PUCCH基本一致。
一次成功的RACH尝试意味着这个UE随后的上行数据包会被插入其它UE已经被分配好的同步数据包中，这决定了RACH必须能够达到所要求的时间估计精度，以及需要的RACH传输带宽。
由于上行链路使用了循环前缀（CP），LTE RACH只需要估算双向时延，而需要的RACH带宽也比WCDMA网络少。
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。
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 :{sradioResourceConfigCommon{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。
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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。
高速模式下，原根序列和生成好的序列相关，峰值会出现三个，同步时需要合并三个窗口能量做估计。
MAC 层处理流程触发条件1、 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、 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BSR3、 PDCCH DCI formart 1A 触发：基站发现UE 的ul timing 老不对了,可能是“Timing AdvanceCommand 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。
A 、 RNTI 用C-RNTI 加扰；B 、 字段“Localized/Distributed VRB assignment flag ”设置为0C 、 Resource block assignment – ⎡⎤)2/)1((log DL RB DL RB 2+N N bits 设置为全1 D 、 Preamble Index – 6 bitsE 、 PRACH Mask Index – 4 bitsF 、 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PreambleIndex （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）。
发送Preamble准备先必须得到一些PRACH 和RACH 的配置参数，才能发起随机接入。
1、 确定时频资源。
prach-ConfigIndex2、 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 。
3、 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。
4、 确定RAR 响应窗口ra-ResponseWindowSize ；5、 每次preamble 不成功后重发增加的功率。
powerRampingStep6、 Preamble 最大重传此时。
preambleTransMax7、 初始功率。
preambleInitialReceivedTargetPower8、 Preamble 功率偏移。
DELTA_PREAMBLE9、 MSG3的HARQ 重传次数。
maxHARQ-Msg3Tx10、 发送组B 的preamble 需要用到的功率参数messagePowerOffsetGroupB11、 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。
RRC配置参数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msg3betaOffset-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。
资源选择步骤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：P CMAX–preambleInitialReceivedTargetPower–deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB>0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。
A、如果非竞争接入，PRACH Mask Index= ra-PreambleIndex,否则PRACH Mask Index=0B、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 MaskIndex，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。
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。
RAR消息类容RA-RNTIRAR对应的PDCCH中CRC用RA-RNTI加扰，RA-RNTI= 1 + t_id+10*f_id。
t_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消息头针对同一个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，不然会扰乱UE的时序，后面会讲。
RAR消息体Oct 1Oct 2Oct 3Oct 4Oct 5Oct 6Timing advance command ：时频调整，绝对值调整，实际调整量为该IE*16个TsTemporary 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()f i 为该值加上(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep )。