LTE随机接入过程

MAC层处理
流程
MAC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）。
发送preamble（MSG1）
• RRC配置参数
PRACH-Config field descriptions highSpeedFlag Parameter: High-speed-flag, see TS 36.211, [21, 5.7.2].TRUE corresponds to Restricted set and FALSE to Unrestricted set. 产生序列时用，如果为高速，则用限制级的序列偏移。 prach-ConfigIndex Parameter: prach-ConfigurationIndex, see TS 36.211 [21, 5.7.1]. 确定时频位置时用，确定帧号、子帧号、时隙号，即确定时域位置。 prach-FreqOffset Parameter: prach-FrequencyOffset, see TS 36.211, [21, 5.7.1]. For TDD the value range is dependent on the value of prach-ConfigIndex. 确定时频位置时用，确定频域位置，相对顶部（或底部）多少个RB。 rootSequenceIndex Parameter: RACH_ROOT_SEQUENCE, see TS 36.211 [21, 5.7.1]. 根序列逻辑索引，产生序列时用， zeroCorrelationZoneConfig Parameter: NCS configuration, see TS 36.211, [21, 5.7.2: table 5.7.2-2] for preamble format 0..3 and TS 36.211, [21, 5.7.2: table 5.7.2-3] for preamble format 4. 产生序列时用，觉得序列偏移。
前导序列产生
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。
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(*)。
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 - numberOfRAPreambles。 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。
发送preamble（MSG1）
mac-ContentionResolutionTimer Timer for contention resolution in TS 36.321 [6]. Value in subframes. Value sf8 corresponds to 8 subframes, sf16 corresponds to 16 subframes and so on. maxHARQ-Msg3Tx Maximum number of Msg3 HARQ transmissions in TS 36.321 [6], used for contention based random access. Value is an integer. MSG3的最大HARQ传输次数 messagePowerOffsetGroupB Threshold for preamble selection in TS 36.321 [6]. Value in dB. Value minusinfinity corresponds to –infinity. Value dB0 corresponds to 0 dB, dB5 corresponds to 5 dB and so on. 用组B时，UE发送时功率需要大几个DB messageSizeGroupA Threshold for preamble selection in TS 36.321 [6]. Value in bits. Value b56 corresponds to 56 bits, b144 corresponds to 144 bits and so on. 用组A时，MSG3的最大的消息大小。 numberOfRA-Preambles Number of non-dedicated random access preambles in TS 36.321 [6]. Value is an integer. Value n4 corresponds to 4, n8 corresponds to 8 and so on. Preamble总共的个数 powerRampingStep Power ramping factor in TS 36.321 [6]. Value in dB. Value dB0 corresponds to 0 dB, dB2 corresponds to 2 dB and so on. UE重发preamble时，每次功率增加的步长 preambleInitialReceivedTargetPower Initial preamble power in TS 36.321 [6]. Value in dBm. Value dBm-120 corresponds to -120 dBm, dBm-118 corresponds to -118 dBm and so on. 基站期望的目标功率 preamblesGroupAConfig Provides the configuration for preamble grouping in TS 36.321 [6]. If the field is not signalled, the size of the random access preambles group A [6] is equal to numberOfRA-Preambles. 符合参数，包含sizeOfRA-PreamblesGroupA，messageSizeGroupA，messagePowerOffsetGroupB 如果没有该参数数目只有组A没有组B，组A的大小和RA组大小一样。 preambleTransMax Maximum number of preamble transmission in TS 36.321 [6]. Value is an integer. Value n3 corresponds to 3, n4 corresponds to 4 and so on. Preamble最大发送次数 ra-ResponseWindowSize Duration of the RA response window in TS 36.321 [6]. Value in subframes. Value sf2 corresponds to 2 subframes, sf3 corresponds to 3 subframes and so on. UE发送完preamble后，等待响应的窗口，如果窗口没有收到响应，认为基站没有收到。 窗口为“发送完preamble的最后一个子帧+3”到“发送完preamble的最后一个子帧+3+ ra-ResponseWindowSize ”
LTE随ACH
• 前导序列的产生
• MAC层处理
• 发送preamble(MSG1)
• MSG2
• MSG3
• MSG4
物理信道PRACH
PRACH结构
19760Tss 5120 Ts 7680 6592 T 4384 2560 2192 26336 25600 24144 23040 21952 20480