LTE随机接入很全文档格式.docx

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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、UEMAC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ultiming了需要重新调整；

b、没有SR资源但需要BSR

3、PDCCHDCIformart1A触发：

基站发现UE的ultiming老不对了,可能是“TimingAdvanceCommandMACControlElement”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DCIformat1a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/DistributedVRBassignmentflag”设置为0

C、Resourceblockassignment–

bits设置为全1

D、PreambleIndex–6bits

E、PRACHMaskIndex–4bits

F、剩下的bits全填0。

按照是否竞争，又分Contentionbased和Non-contentionbased。

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PreambleIndex不为0，但PRACHMaskIndex（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-ConfigIndex

2、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。

powerRampingStep

6、Preamble最大重传此时。

preambleTransMax

7、初始功率。

preambleInitialReceivedTargetPower

8、Preamble功率偏移。

DELTA_PREAMBLE

9、MSG3的HARQ重传次数。

maxHARQ-Msg3Tx

10、发送组B的preamble需要用到的功率参数messagePowerOffsetGroupB

11、等待msg4成功完成的定时器mac-ContentionResolutionTimer。

参数得到后，清空msg3buff，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-Configfielddescriptions

highSpeedFlag

Parameter:

High-speed-flag,seeTS36.211,[21,5.7.2].TRUEcorrespondstoRestrictedsetandFALSEtoUnrestrictedset.

产生序列时用，如果为高速，则用限制级的序列偏移。

prach-ConfigurationIndex,seeTS36.211[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

prach-FrequencyOffset,seeTS36.211,[21,5.7.1].ForTDDthevaluerangeisdependentonthevalueofprach-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

RACH_ROOT_SEQUENCE,seeTS36.211[21,5.7.1].

根序列逻辑索引，产生序列时用，

zeroCorrelationZoneConfig

NCSconfiguration,seeTS36.211,[21,5.7.2:

table5.7.2-2]forpreambleformat0..3andTS36.211,[21,5.7.2:

table5.7.2-3]forpreambleformat4.

产生序列时用，觉得序列偏移。

mac-ContentionResolutionTimer

TimerforcontentionresolutioninTS36.321[6].Valueinsubframes.Valuesf8correspondsto8subframes,sf16correspondsto16subframesandsoon.

MaximumnumberofMsg3HARQtransmissionsinTS36.321[6],usedforcontentionbasedrandomaccess.Valueisaninteger.

MSG3的最大HARQ传输次数

messagePowerOffsetGroupB

ThresholdforpreambleselectioninTS36.321[6].ValueindB.Valueminusinfinitycorrespondsto–infinity.ValuedB0correspondsto0dB,dB5correspondsto5dBandsoon.

用组B时，UE发送时功率需要大几个DB

messageSizeGroupA

ThresholdforpreambleselectioninTS36.321[6].Valueinbits.Valueb56correspondsto56bits,b144correspondsto144bitsandsoon.

用组A时，MSG3的最大的消息大小。

numberOfRA-Preambles

Numberofnon-dedicatedrandomaccesspreamblesinTS36.321[6].Valueisaninteger.Valuen4correspondsto4,n8correspondsto8andsoon.

Preamble总共的个数

PowerrampingfactorinTS36.321[6].ValueindB.ValuedB0correspondsto0dB,dB2correspondsto2dBandsoon.

UE重发preamble时，每次功率增加的步长

InitialpreamblepowerinTS36.321[6].ValueindBm.ValuedBm-120correspondsto-120dBm,dBm-118correspondsto-118dBmandsoon.

基站期望的目标功率

preamblesGroupAConfig

ProvidestheconfigurationforpreamblegroupinginTS36.321[6].Ifthefieldisnotsignalled,thesizeoftherandomaccesspreamblesgroupA[6]isequaltonumberOfRA-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。

MaximumnumberofpreambletransmissioninTS36.321[6].Valueisaninteger.Valuen3correspondsto3,n4correspondsto4andsoon.

Preamble最大发送次数

ra-ResponseWindowSize

DurationoftheRAresponsewindowinTS36.321[6].Valueinsubframes.Valuesf2correspondsto2subframes,sf3correspondsto3subframesandsoon.

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

ExplicitlysignalledPRACHMaskIndexforRAResourceselectioninTS36.321[6].

非竞争时用，表明时频位置。

ra-PreambleIndex

ExplicitlysignalledRandomAccessPreambleforRAResourceselectioninTS36.321[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>

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，PRACHMaskIndex=ra-PreambleIndex,否则PRACHMaskIndex=0

B、参考参数prach-ConfigIndex与PRACHMaskIndex,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PRACHMaskIndex，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-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，不然会扰乱UE的时序，后面会讲。

RAR消息体

Timingadvancecommand：

时频调整，绝对值调整，实际调整量为该IE*16个Ts

TemporaryC-RNTI：

临时分配的RNTI，传MSG3时用在传输信道加扰用。

ULGrant如下：

-Hoppingflag–1bit是否跳频

-Fixedsizeresourceblockassignment–10bits转换后可以得到RIV

-Truncatedmodulationandcodingscheme–4bits调制编码率，213中表Table8.6.1-1的前16行

-TPCcommandforscheduledPUSCH–3bits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Table6.2-1；

-ULdelay–1bit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Table5.1.1.1-1得到。

-CSIrequest–1bit对于竞争的随机接入没有意义，否则表示CQI

“Fixedsizeresourceblockassignment”转换如下：

1、如果带宽小于等于44RB，则“resourceblockassignment”最低位的b个bits当作DCIformat0中的RIV。

其中b的长度为

。

2、如果带宽大于44RB，先确定跳频比特长度hoppingbitsNUL_hop。

如果使用了跳频，带宽大于49RB的带宽NUL_hop=2，否则为1；

如果没有用跳频，NUL_hop=0。

设置

，在“resourceblockassignment”中NUL_hop个bits后（从高位开始数），加入b个0。

组成新的数据当作RIV。

MAC处理

1、查表321表Table7.2-1，设置backoff参数，

2、如果preamble的码索引就是终端发出的preamble，则

a、认为接收RAR成功

b、给PHY调整timing

c、设置功率到PHYpreambleInitialReceivedTargetPower，（PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER–1）*powerRampingStep），用于msg3的功控。

d、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）

e、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TemporaryC-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）

3、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。

A、发送此时加1.PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER+1

B、如果达到最大preamble发送次数，通知高层

C、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

D、重新选择资源发送preamble。

下面说下物理层的描述，和MAC描述有冲突。

1、第N子帧收到了对应RA-RNTI的响应，且preamleindex是自己，则说明nodeB收到了自己的发送请求，则调整timing保存TemporaryC-RNTI,准备在N+6帧发送MSG3（TDD在第6帧开始的第一个上行子帧发送）；

2、第N子帧收到了对应RA-RNTI的响应，且preamleindex不是自己。

则说明自己发送的preamble基站没有收到，则在第N+5帧内调整功率重发preamble（见2136.1.1）。

和MAC层描述的退避矛盾。

物理描述是有一定道理的，因为假设基站针对一个RA-RNTI在一条大消息中回所有的preamble码字的RAR。

如果没有本UE的但有别的UE的，说明其他UE已经检测出来了下面进行msg3和msg4流程了，不会再发码，因此本UE赶快发码也不会和别人冲突。

但细想一下，有可能出现这种情况：

比如有10个UE在同一个时频位置发送了preamble（RA-RNTI相同），基站可能只检测出2个preamble（可能还检测错了），如果UE不退避直接发送，那么还有至少还有8个UE要发送很可能再次碰撞。

因此这种情况建议还是按照MAC层规定退避。

3、过了RAR接收窗口还没收到对应RA-RNTI响应，则在第N+4帧内调整功率重发preamble（见2136.1.1）。

这里PHY描述有道理的，基站收到东西后不管有没有收到都应该回RAR，没有检测出来码但检测到信号了就只发个backoff。

但RAR都没发说明UE功率太小了，赶快加大功率发了根本不需要退避。

针对MAC和PHY描述不一致，实现建议：

1、eNodeB在针对一个RA-RNTI回RAR时，把针对该RA-RNTI的所有preamble码字的RAR都在一条消息中带下来。

只要检测到信号，都回RAR。

2、UE如果收到针对自己RA-RNTI的RAR，但如果没有针对自己preamlbe的响应，则退避。

3、UE如果在接收窗口没有收到任何针对自己RA-RNTI的RAR，则直接在N+4帧内重新发码，不需要退避了。

上面描述都是321中说的，自己补充几点：

1、timing值在RAR时是绝对值，而以后的MAC信息元素调整是相对值，随机接入完成后timing值应当复位。

如果随机接入过程中（MSG4下来之前）收到了MAC信息元素的timing调整，厂家自己决定怎么做，可以忽略该调整；

2、TemporaryC-RNTI需要保存用来后续msg3加扰；