随机接入详述(华为)

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2014/11/05

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；否则，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log

2.1MSG1—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

Preamble

format

T GP

0 839 (~100us)

(12 symbols, 800us) 1 839

(~684us)

(12 symbols, 800us) 2 839

(~200us)

(24 symbols, 2x800us) 3 839

(~684us)

(24 symbols, 2x800us) 4

(TDD only)

139 (~14.6us) (24 symbols,

133.33us) (假设最大time advanced 时间

为20us)