LTE-随机接入介绍

TD_LTErandomaccess背景知识•一步接入or两步接入UEEnobeBPreamble+UEinformTAULgrantUldataUEEnobeBPreambleTA+ULgrantSRULgrantUldata一步接入两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背景知识•基于竞争模式的随机接入：–RRC_IDLE状态下的初始接入；–无线链路出错以后的初始接入；–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•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；初始随机接入2UEeNBMsg1:preambleonPRACHMsg2:RAresponseonPDCCHandPDSCHmindelay2ms1Msg3:connectionrequirement,ect3Delayabout5msMsg4:contentionresolution4DelayBasedoneNB随机前导序列-1预留的资源带宽为6个RB，72个子载波。频域上为1.08M随机前导序列-2SequenceCPCPTSEQTS448T4096sTGPS614TGPT对于TDD，RACH可以在normalTS和Uppts上传输PUCCHPUCCHRACH_F1RACH_F2RACH_F3RACH_F1RACH_F3RACH_F2NormalTSUPpts对于TDD，一个subframe同时可以传多个RACH，最多支持6个，FDD只能传一个随机前导序列-3PRACH:为支持不同小区半径，共有5种Format(TS36.211)随机前导序列-4•PRACH将在特定的TS和frequency上发射。•高层配置prach-ConfigurationIndex,UE根据TS36.2115.71-3和TS36.2115.71-4获取PRACH相关的参数：前导格式，每10ms密度值:D_ra，版本号:R_ra和四元符号组：(f_ra,t_ra0,t_ra1,t_ra2)f_ra:频率资源索引t_ra0:分别指示随即接入资源是出现在所有的无线帧中，还是在偶数无线帧，或是在奇数无线帧t_ra1:分别指示随机接入资源是位于第一个半帧还是第二个半帧t_ra2:是前导开始的上行子帧号，在两个连续下上行切换点间的第一个上行子帧为0，除了一直在UpPTS中传输的前导格式4，其表示为(*)。example:prach-ConfigurationIndex=6，根据5.71-3：前导格式：0；D_ra：2；R_ra=0;(0,0,0,2)(0,0,1,2)D_ra为2，说明一个帧的密度为2，可以有两个•Question：版本号:R_ra的用途？随机前导序列-5•对每一种PRACH配置的随机接入首先在时间上分配当且仅当时间上不能分配特定密度值的所有随机接入的时候才考虑频分。•随机接入前导由具有零相关区的ZC序列产生，由一个或多个根Zadoff-Chu序列产生。网络配置终端可用的前导序列集合。•每个小区中有64个可用的前导。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，其中RACH_ROOT_SEQUENCE由系统信息广播，如果64个前导序列不能由1个根ZC序列产生，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。TS36.2115.72-4•64个前导分成AB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_id10)•f_id，在这个subframe里的PRACH索引，也是频域位置索引。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-PreamblesGroupA来计算•如果随机接入前导码组B存在，为从两个前导码组中选择其一，需要门限值messagePowerOffsetGroupB和messageSizeGroupA、配置的UE传输功率PCMAX[10]、以及前导码和Msg3间的偏移量deltaPreambleMsg3。•随机接入响应窗ra-ResponseWindowSize；•功率抬升因子powerRampingStep；•前导码最大传输次数preambleTransMax；•前导码初始发射功率preambleInitialReceivedTargetPower。•基于前导格式的偏移量DELTA_PREAMBLE。•Msg3HARQ传输最大次数maxHARQ-Msg3Tx。•竞争决议定时器mac-ContentionResolutionTimer。UE发送PRACH-初始化•清空Msg3缓存；•设置前导码传输计数器PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER为1；•设置UE侧backoff参数值为0ms；•开始选择随机接入资(f_ra,t_ra0,t_ra1,t_ra2)UE发送PRACH-选择•选择TS和frequency•选择groupAorgroupB:如果随机接入前导码组B存在，而且可能的消息大小（可传输的数据加上MAC头以及可能的MAC控制单元）大于messageSizeGroupA值，并且路损小于PCMAX–preambleInitialReceivedTargetPower–deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB，UE发送PRACH-传输•设置PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER为preambleInitialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE+(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER–1)*powerRampingStep；•指示物理层使用已选择的PRACH，相应的RA-RNTI，前导码索引以及PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER发送随机接入前导码。随机接入响应RAR-1Msg2：•TA•ULgrant(20bit)：-跳转标识位–1bit-固定大小的资源块分配–10bits-缩减的调制编码方案–4bits-预定PUSCH的TPC命令–3bits-UL延迟–1bit-CQI请求–1bit•T-RNTI:•preambleindex:Msg2在PDSCH上传输，PDCCH用RA_RNTI加扰(EnodeB根据收到PRACH的ts和frequency算出RA_RNTI)。随机接入响应RAR-2BIEROct1RTE/T/RAPIDMAC子头E/T/R/R/BIMAC子头MAC随接入响应随机接入响应RAR-3监听时间从发送前导后的三个子帧开始，并持续ra-ResponseWindowSize个子帧数，该窗口大小通过读取系统广播消息（SIB2）获得.•如果UE接收到由其RA_RTNI加扰的PDCCH,将认为收到RAR，否则继续监听，直到ra-ResponseWindowSize个子帧数。•如果ra-ResponseWindowSize个子帧数之后，依旧未收到ENB的RAR。UE延迟backoff时间进行下一次随机接入传输。随机接入响应RAR-4•UE通过解扰的PDCCH指示，解码PD-SCH中的msg2，如果其preambleindex与其选择的一致，认为其收到RAR。随机接入响应RAR-5如果没有接收到RARor解码MSG2中的preambleindex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Msg3-1•UE在成功解码RAR，并确认为自己对应的RAR,UE将在RARULgrant分配的资源上发送msg3(大于56bit).•Msg3包括：RRconnectionrequesttrackareaupdateschedulerequestC-RNTI(16bit)orUEindentity(48bit)•Msg3将使用msg2提供的T-RNTI加扰Msg3-2C-RNTIMAC控制单元UE竞争决议标识MAC控制单元Msg4-1•ENodeB在接收到msg3并能用T-RNTI解扰。认为成功接收到msg3，Enode只解码第一个由该T-RNTI加扰的msg3.•EnodeB在给UE的msg4带有msg3带上来的C-RNTIorUEidentity.•UE通过比较msg4中的C-RNTIorUEidentity来判断随机接入成功。•如果失败延后一段时间重新开始随机接入过程。Msg4-冲突解决•如果msg3中带有C-RNTI，UE将用C-RNTI去解码PDCCH.如果解码成功，认为随机接入成功，否则认为失败。•如果msg3中带有UEidentity。UE将使用msg2中T-RNTI去解码PDCCH，并解析CCCHSDU中的UEidentity，如果一致，仍随机接入成功，否则认为失败。•UE冲突解决成功后，如果UE没有C-RNTI,将T-RNTI设置为C-RNTI。SIB2•sib2:{sradioResourceConfigCommon{rach-ConfigCommon{preambleInfo{numberOfRA-Preamblesn52},powerRampingParameters{powerRampingStepdB4,preambleInitialReceivedTargetPowerdBm-104},ra-SupervisionInfo{preambleTransMaxn10,ra-ResponseWindowSizesf10,mac-ContentionResolutionTimersf48},maxHARQ-Msg3Tx4