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LTE中PRACH信道详解及规划原理


PRACH 原理及其规划方法 Physical Random Access Channel 物理随机接入信道
PRACH 的规划概述 ?作用:PRACH 信道用作随机接入,是用户进行初始连接、切换、连接重建立, 重新恢复上行同步的唯一途径。 UE 通过上行 RACH 来达到与 LTE 系统之间的上行 接入和同步。 ?原理: 用户使用 PRACH 信道上的 Preambl

e 码接入, 每个小区的 Preamble 码为 64 个。 Preamble 由 ZC 根序列(长度 839)循环移位产生,PRACH 信道的规划主要 规划 Ncs 的大小(循环移位长度) 、起始/终止根序列逻辑编号。 ?Preamble 的 sequence 序列的产生过程 Preamble 序列承载在接入信道中,preamle 序列是有 ZC 序列推出来的,推导公 式如下:

其中 Nzc= 839,该序列实际是一个虚数数列,简单理解用序列的每个单元是 32bit 的一个数,该数表示的虚数,高 16 为实部,低 16 位为虚部,整个理解成 一个数也行。 每个小区使用 64 个 preamble, 使用时在其中选取一个进行接入, 64 个 preamble 的产生是首先使用一个 ZC 根产生一个 839 的序列,然后通过 Ncs 参数对这个序 列进行循环移位,如果移位步长较大而不够 64 个 preamble,则再拿一个根序列 的 ZC 序列进行循环移位,直到满足个数要求。这么做的原因是不同的循环位移 步长和小区接入半径有关,所以有不同的 Ncs 参数,Ncs 是通过系统消息广播下 来的。最初选择的根也是通过配置下来的。 简单理解: 例如 01011100110 表示 0 号 preamble,往右循环移位 1 位 00101110011 表示 1 号,往右循环移位 1 位 10010111001 表示 2 号

PRACH规划步骤:(华为)
Step1:根据小区半径决定 Ncs 取值;按小区接入半径 10km 来考虑,Ncs 取值为 93;其中 Ncs 与小区半径的约束关系为:

Step2: 839/93 结果向下取整结果为 9,这意味着每个索引可产生 9 个前导序列, 64 个前导序列就需要 8 个根序列索引; Step3:这意味着可供的根序列索引为 0,8,16?832 共 104 个可用根序列索引; Step4:根据可用的根序列索引,在所有小区之间进行分配,原理类似于 PCI 分 配方法

value Ncs configuration 低速小区 Unrestricted set 高速小区 Restricted set 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 13 15 18 22 26 32 38 46 59 76 93 119 167 279 419 15 18 22 26 32 38 46 55 68 82 100 128 158 202 237 -

表 1 Ncs 可取值(前导格式 0-3) 表 5 前导格式 0~3 时 Ncs 值与支持的最大小区半径
Unrestricted set zeroCorrelationZoneConfig 小区 半径 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 13 15 18 22 26 32 38 46 59 119.1km 1.0 km 1.3 km 1.7 km 2.3 km 2.8 km 3.7 km 4.5 km 5.7 km 7.5 km 15 18 22 26 32 38 46 55 68 82 Restricted set 小区半 径 1.4km 1.7 km 2.3 km 2.9 km 3.8 km 4.6 km 5.8 km 7.1 km 8.9 km 10.9 km 100 13.5 km 128 17.5 km 158 21.8

10

76

10 km

11

93 119

12.4 km 16.1 km

12

km 13 167 23 km 202 28.1 km 237 33.1 km -

14

279 419

39 km 59 km

15

LTE 中的 PRACH
在 FDD 模式下(以下若未特别指出,均是对 FDD 模式而言)PRACH 的大小为 6 个 RB,每个子帧中,至多有一个 PRACH(36.211,Section 5.7.1) 。TDD 模式下, 允许一个子帧中存在多个频分的 PRACH。 PRACH 中的前导序列,包含长度为的循环前缀(CP)和长度为的序列。如下图所 示:

为了适应不同的小区大小,LTE FDD 中的 PRACH 定义了四种类型,

上面的图中,格式 1 和格式 3 使用了较长的 CP,适用于小区半径较大的情况。 格式 2 和格式 3 中重复的前导序列适用于路损较大的小区环境。 格式 0 占据一个 子帧的长度, 格式 1 和格式 2 占据两个连续子帧的长度, 格式 3 占据 3 个连续子 帧的长度。从上图可以看出,PRACH 中的 CP 和前导序列并没有占满整个子帧的 时间,剩余的部分即为保护时间(Guard Period) ,这对非同步的上行 PRACH 来 说是必要的。 由 MAC 层触发的随机接入前导序列,只能在特定的时频资源上发送。PRACH 在 频域上的位置由上层半静态设定的,通过 SIB2 中的参数 prach-FreqOffset 广播, prach-FreqOffset 的值代表的是物理块资源的号码,满足,取值范围在 0 到 94 之 间,PRACH 上不存在跳频。

SIB2 中的参数 prach-ConfigIndex(0 到 63 之间取值)决定了小区中 PRACH 可以 出现的帧和子帧的位置以及所使用的 PRACH 的类型。 在 3GPP 36.211 Table 5.7.1-2 中定义。 Table 5.7.1-2: Frame structure type 1 random access configuration for preamble formats 0-3.
PRACHConfigurat ion Index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Preamb le Format 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Syste m frame numb er Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any 1 4 7 1 4 7 1, 6 2 ,7 3, 8 1, 4, 7 2, 5, 8 3, 6, 9 0, 2, 4, 6, 8 1, 3, 5, 7, 9 0, 1, 2, 14 0 Any 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Even Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any 9 1 4 7 1 4 7 1, 6 2 ,7 3, 8 1, 4, 7 2, 5, 8 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Even Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any 9 1 4 7 1 4 7 1, 6 2 ,7 3, 8 1, 4, 7 2, 5, 8 46 N/A N/A N/A Subfra me number PRACH Configurati on Index 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Preamb le Format 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Syste m frame numb er Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any 1 4 7 1 4 7 1, 6 2 ,7 3, 8 1, 4, 7 2, 5, 8 3, 6, 9 0, 2, 4, 6, 8 1, 3, 5, 7, 9 Subfra me number

27 28 29 30 31

1 1 1 N/A 1

Any Any Any N/A Even

3, 6, 9 0, 2, 4, 6, 8 1, 3, 5, 7, 9 N/A 9

59 60 61 62 63

3 N/A N/A N/A 3

Any N/A N/A N/A Even

3, 6, 9 N/A N/A N/A 9

PRACH 中的前导序列是由 Zadoff-Chu 序列经过循环移位生成的,它们源自一个 或多个 Zadoff-Chu 序列的根序列,序列长度为 839, PRACH 中子载波的间隔 为 1.25K。 一个小区中有 64 个前导序列, 网络侧配置小区内可以使用的前导序列, 并通过 SIB2 中的参数 rootSequenceIndex(在 0 到 837 之间取值)来广播第一个 ZC 根序列,对根序列按一定的规则循环移位,生成相应的 PRACH 前导序列。 由于 PRACH 上行传输的不同步以及不同的传输延迟,相应的循环移位之间需要 有足够的间隔, 并非所有的循环移位都能够作为正交序列使用。如果可用的循环 移位的前导序列数目不够 64 个,则按一定的规则选择下一个 ZC 根序列,通过循 环移位生成新的 PRACH 前导序列。 对于高速移动环境下的 UE,由于 Doppler 效应,会破坏 ZC 序列不同循环移位之 间的正交性,此时,LTE 中定义了特殊的规则来生成 ZC 序列的移位。SIB2 中的 highSpeedFlag 来指明小区是否支持高速移动下 ZC 序列循环移位的选择。

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) 。

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(*)。 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

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) 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 numberOfRA-Preambles。 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。

? 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。 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 transmissionsin 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 tonumberOfRA-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 ” ra-PRACH-MaskIndex Explicitly signalled PRACH Mask Index for RA Resource selection in TS 36.321 [6]. 非竞争时用,表明时频位置。 ra-PreambleIndex Explicitly signalled Random Access Preamble for RA Resource selection in TS 36.321 [6].

非竞争时用,表明 UE 发的码序列索引。

? 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 msg3 betaOffset-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: PCMAX – 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。 如果非竞争接入,PRACH Mask Index= ra-PreambleIndex,否则 PRACH Mask Index=0 B、 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 Mask Index,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(MSG2) 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。

RA-RNTI
RAR 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。

RAR 消息体

Timing advance command:时频调整,绝对值调整,实际调整量为该 IE*16 个 Ts Temporary 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 为 该 值 加 上 (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep)。见 213 表 Table 6.2-1; - UL delay – 1 bit 为 0 表示是 n+k 个子帧传输 MSG3,为 1 是表示 n+k 个子帧 后再等下次机会传输 MSG3。其中 n 是收到 MSG2 的当前帧,k 查 321 表 Table 5.1.1.1-1 得到。 - CSI request – 1 bit 对于竞争的随机接入没有意义,否则表示 CQI ? MAC 处理 查表 321 表 Table 7.2-1,设置 backoff 参数, 如果 preamble 的码索引就是终端发出的 preamble,则 认为接收 RAR 成功 给 PHY 调整 timing 设 置 功 率 到 PHYpreambleInitialReceivedTargetPower , (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep),用于 msg3 的功 控。 设置 msg3 的带宽分配到 PHY (需要解析一下, 看是在 mac 解析还是在 phy 解析, 见前面“消息体”描述) 如果基站指定了码索引 ra-PreambleIndex,则认为随机接入完成了,否则: <1>保 存 Temporary C-RNTI, msg3 要加扰用<2>如果是第一次收到 rar, 且 msg3 不是 RRC 消息 (RRC 消息在 CCCH 上传) , 则生成 msg3 时在 MAC 的控制元素中带上 C-RNTI(此 时只能是 SR 资源不可用或者时频太久没有调整,触发随机接入) 如果 RAR 消息头中没有 UE 自己的 preamble 索引 RAPID, 或者在监听窗口没有收 到 RAR 消息,处理一样(213 里面说处理是不一样的,和 MAC 矛盾) ,MAC 的处 理见下。 发送此时加 1. PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER+1 如果达到最大 preamble 发送次数,通知高层 如果 MAC 自己发起的随机接入(SR 触发或时偏调整触发) ,则在 0 和 backoff 值

中随机选取一个,等到时间结束在发 preamble 重新选择资源发送 preamble。

MSG3
传输方式 用 HARQ,最大重传次数是 RRC 配置的 maxHARQ-Msg3Tx。 用的资源在 RAR 中的 UL Grant 中描述,描述了时频位置,跳频,功控参数。 传输时机 收到 RAR 后第 6 帧(36213 中描述) ,如果第 6 帧不是上行帧,则等到第一个上 行帧传输。 时频位置 收到 RAR 后第 6 帧(36213 中描述) ,如果第 6 帧不是上行帧,则等到第一个上 行帧传输。 发送功率 参考因素: 如果是在组 B 发送码, 对应于组 A 的功率偏移 messagePowerOffsetGroupB,体现 在中, 因为分的 RB 数目多了。 在初始发码的时候只是粗略估计一下组 B 的 msg3 多需要多少功率, 而在 RAR 之后, 就可以精确计算而不需要那个粗略的参数了。 UE 最大发送冲率如果基站 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) 。 为 RRC 配置,分别是 preamble 期望接收功率与“MSG3 相对 preamble 的偏移功 率” 。 路损 最后 preamlbe 相对第一次 preamble 传输抬升的功率。 RAR 消息中的 TPC 字段,相当于闭环功控基站调整参数。 ? 内容 1、传输信道用 Temporary C-RNTI 加扰; Msg3 的最大 bits 数目,在 RRC 配置中的 messageSizeGroupA 规定。 2、 如果是 RRC 层触发的随机接入, 则逻辑信道为 CCCH, 传输 RRC 信令,TM 方式, 携带一个 UE 标识。MAC 还必须保存该 CCCH 的消息(RRCConnectionRequest 消 息) ,用作 msg4 时的比对判断是否 msg4 是给自己的。 3、 如果是 MAC 层自己触发的随机接入, 至少携带一个 C-RNTI (此时已经有 C-RNTI, 在 MAC 控制元素中携带该 C-RNTI 而不是 Temporary C-RNTI) 。 4、每发送完 msg3(包括重传) ,应该起定时器 mac-ContentionResolutionTimer 监听 msg4。 可见,eNodeB 不能通过传输信道的 Temporary C-RNTI 识别 UE,而应该通过解出 MAC 信息元素或者 RRC 消息后才知道是哪个 UE。

MSG4(Contention Resolution)

Msg4 意义 不同 UE 可能选择了相同的时频资源,相同的码资源(Preamble index) ,则 RAR 消息中 RA-RNTI 和 RAPID 都相同,多个终端可能同时发送 msg3。如果同时发送 了,则基站无法解出 msg3 来,也有一点可能基站能解出 1 个 UE 的 msg3(比如 基站和某个 UE 功率差得实在太大,该 UE 的信号基站无法收到但基站的信号他 能收到,而另外一个 UE 信号很好且在相同资源发了相同的 preamble) 。所以 UE 需要比对 msg4 看是否是针对自己的,如果是自己的才知道没有冲突。 Msg4 形式与内容 Msg4 的意思是竞争解决,可能是多种形式。 如果 msg3 是 RRC 信令(mac 传输 CCCH SDU), 则 Msg4 的 PDCCH 用 Temporary C-RNTI 加扰, msg4 中应当携带 48bits 的 MAC 控制元素“UE Contention Resolution Identity” ,该控制元素就是 msg3 的 SDU。UE 比较如果该控制元素和自己保存的 msg3 的 SDU 相等,则是自己的 msg3 被基站正确接收了,竞争解决完成。 如果 msg3 携带 C-RNTI,且是 UE 自己发起的随机接入(可能是 UE 自己 timing 定时器超时发起,或者没有 SR 资源需要发送 BSR) ,则基站直接针对 C-RNTI(非 Temporary C-RNTI)分配一个上行 PDCCH DCI format 0。 如果 msg3 携带 C-RNTI,且基站发送 PDCCH DCI format 1a 触发随机接入,则基站 针对该 C-RNTI 发送下行数据分配(PDCCH 用 C-RNTI 加扰) 。 UE 对 Msg4 的处理 参考上一节可判断竞争解决是否完成。 如果竞争完成了,对于 msg3 中携带 MAC 控制元素 C-RNTI 的情况,则停止定时 器 mac-ContentionResolutionTimer,丢弃 Temporary C-RNTI,随机接入完成。 如 果 竞 争 完 成 了 , 对 于 msg3 中 携 带 CCCH SDU 的 情 况 , 则 停 止 定 时 器 mac-ContentionResolutionTimer, Temporary C-RNTI 升级为 C-RNTI, 随机接入完成。 如果 mac-ContentionResolutionTimer 超时,则任务竞争解决失败。 如 果 任 务 竞 争 解 决 失 败 , 则 情 况 msg3 的 HARQ 缓 存 , 增 加 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER, 如果 preamble 传输次数达到最大, 则随机 接入失败。否则在 backoff 窗口内选择一个资源重新开始 preamble 发送。


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