LTED隨機(jī)接入過程RARMSG以及MSG的重傳

1、本文涉及到的內(nèi)容有：（1）UE在什么時(shí)候開始接收 RAR（2 ）怎么確定RA-RNTI（3）UE沒有收到RAR后的處理（4）RAR的格式1. UE 監(jiān)測 RAR文章LTE-TDD隨機(jī)接入過程（2）-前導(dǎo)碼Preamble的格式與時(shí)頻位置已經(jīng)詳細(xì)說明了 UE發(fā)送Preamble前導(dǎo)碼的時(shí)頻位置。當(dāng) UE發(fā)出Preamble后，并不是立即準(zhǔn)備接收 RAR （Random Access Response ），而是在發(fā)送前導(dǎo)碼之后的第3個(gè)子幀之后才開始準(zhǔn)備接收 RAR。當(dāng)然，UE也不可能一直等待 RAR，如果UE連續(xù)檢測了 ra-ResponseWindowSize個(gè)子幀仍然沒有收到 RAR，則不再繼

2、續(xù)監(jiān)測 RAR信息。the UE shall monitor the PDCCH for Random Access Response(s) identified by the RA-RNTI defined below, in theRA Response window which starts at the subframe that contains the end of the preamble transmission plus threesubframes and has length ra-ResponseWindowSize subframes.ra-ResponseWindo

3、wSize 參數(shù)由 SIB2 中的 RACH-ConfigCommon 字段帶給 UE，范圍是 2-10 個(gè)子幀，即 UE 最 多連續(xù)監(jiān)測RAR的時(shí)長是10ms。2. RA-RNTI的計(jì)算eNB加擾RAR、UE解擾RAR的RA-RNTI并不在空口中傳輸，但 UE和eNB都需要唯一確定 RA-RNTI的值，否則UE就無法解碼RAR，因此RA-RNTI就必須通過收發(fā)雙方都明確的Preamble的時(shí)頻位置來計(jì)算 RA-RNTI的值。RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response mess

4、ages are transmitted. It? unambiguously? identifies which time-frequency resource was utilized by the UE to transmit the Random Access preamble.協(xié)議規(guī)定了 RA-RNTI 的計(jì)算公式為：RA-RNTI= 1 + t_id+1O*f_id 。其中，t_id表示發(fā)送Preamble的起始位置的子幀ID號（范圍是0-9）,f_id表示四元素組中的f_RA值（范圍是0-5），之前的文章LTE-TDD隨機(jī)接入過程（2）-前導(dǎo)碼Preamble的格式與時(shí)頻位置已經(jīng)

5、詳細(xì)描述了這兩個(gè)值的具體含 義。 eNB只要能解碼出Preamble前導(dǎo)碼，就能唯一確定 t_id和f_id參數(shù)，也就能唯一確定 RA-RNTI值。3. UE沒有收到RAR的處理UE有可能在RAR的監(jiān)測窗口內(nèi)沒有解碼到 RAR消息，這有可能是eNB側(cè)沒有檢測到PRACH中的Preamble信息， 有可能是沒有調(diào)度 RAR信息，也有可能是下行無線鏈路有干擾導(dǎo)致 UE解碼RAR失敗，無論是哪種原因，UE沒有 收到RAR是有可能發(fā)生的。如果在RAR響應(yīng)窗口內(nèi)沒有收到 RAR，或者收到的 RAR中攜帶的Preamble并不是本 UE之前發(fā)送的Preamble， 那么表示UE本次接收RAR失敗，UE將執(zhí)

6、行如下操作：（1）將本地變量 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 力口 1（2） 如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 變量=（preambleTransMax +1），那么將通知協(xié)議上層本次RA失敗”不再執(zhí)行（3）、（ 4）過程。這之后的流程，是繼續(xù)執(zhí)行新一次的RA過程，還是執(zhí)行掃頻選小區(qū)，甚至換網(wǎng)過程，協(xié)議并沒有明確說明，由UE側(cè)基帶廠商自行決定。（3）如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER （ preambleTransMax +1），且之前的 Preamble 是由 UE側(cè)MAC選擇的，那么UE將在0到bac

7、koff參數(shù)之間隨機(jī)選擇一個(gè)值，作為當(dāng)前失敗時(shí)刻到下一次發(fā)送Preamble時(shí)刻的時(shí)延。（4） 選擇時(shí)頻資源位置，重新發(fā)起RA過程。？從上述過程可以看到，UE側(cè)在每次RA過程中，會維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER ，范圍是【0，preambleTransMax 】，一旦超過 preambleTransMax值，則表示本次 RA 失敗。preambleTransMax參數(shù)表示本次 Preamble 發(fā)送（含重傳）的最大次數(shù)，和 ra-ResponseWindowSize參數(shù)一樣，也是包含在 SIB2中的RACH-ConfigCommon字段中，見上文截圖

8、。范圍從3到200不等，一般取5次即可。backoff參數(shù)表示上次接收 RAR失敗到下次重新發(fā)送 Preamble之間的最大延時(shí)，單位是 ms，eNB側(cè)的MAC層通 過RAR消息配置到UE。范圍是0-960ms。如果值屬于 Reserved，則按照960ms處理。前導(dǎo)碼的發(fā)送和重傳時(shí)機(jī)如下圖所示。MSG1每次發(fā)送前導(dǎo)碼的功率值 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER計(jì)算如下：PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ?=? preamblelnitialReceivedTargetPower ?+DELTA_PREAMBLE ? + （PREAMBLE

9、 TRANSMISSION COUNTER? T） *powerRampingStep其中,PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER是當(dāng)前 MSG1的傳輸次數(shù)，第一次（新傳）時(shí)，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER被設(shè)置為 1。preamblelnitialReceivedTargetPower表示初始功率值，范圍從-120dBm 至U-90dBm 不等。powerRampingStep表示功率抬升因子，范圍從 0dB到6dB不等。上述三個(gè)參數(shù)都由 SIB2中的RACH-ConfigCommon 字段帶給UE，見前文截圖。DELTA_PREAMBLE 是

10、一個(gè)功率偏移量，與 Preabmle的格式相關(guān)。4. RAR的格式隨機(jī)接入過程中的 MAC PDU包含3個(gè)部分：MAC頭、payload （1個(gè)或多個(gè)RAR單元）和可選的填充padding。MAC頭包含1個(gè)或多個(gè)MAC子頭，但只能有1個(gè)子頭可以包含Backoff Indicator ，且這個(gè)子頭只能放在 第一個(gè)子 頭位置。其他沒有包括 Backoff Indicator 的子頭均對應(yīng)一個(gè)RAR單元。如下圖所示。之所以將 BI子頭放在第一個(gè) 子頭位置，我想可能是為了減少 UE側(cè)的處理時(shí)間，比如存在這種情況： UE1-UE10共10個(gè)UE同時(shí)接入，如果將UE1的RAPID子頭不放在第一個(gè)位置， 那

11、么UE1還要遍歷接下來的所有子頭， 讀取每個(gè)子頭的E值和T值，才能知 道這個(gè)RAR有沒有攜帶BI子頭，而如果規(guī)定BI子頭固定放在第一個(gè)位置， 那么UE1在解碼BI子頭和自己的RAPID 子頭后，就不需要關(guān)心余下所有子頭的 T字段了。帶BI （Backoff Indicator ）參數(shù)的 MAC子頭，由E/T/R/R/BI組成，而其他的子頭則由 E/T/RAPID組成，如下圖所 示。需要注意的是，在沒有解碼到任何BI值的時(shí)候，UE本地使用的BI參數(shù)是0ms，而如果一旦解碼成功 RAR，無論這個(gè)RAR是否攜帶了本UE的Preamble， UE都要存下本次解碼得到的 BI，以備重傳Preamble的

12、時(shí)候使用。但 一旦重新發(fā)起 RA過程，UE側(cè)BI參數(shù)都將被復(fù)位為 0ms。子頭中每個(gè)字段的含義是：E: Extension field，擴(kuò)展域。指示后續(xù)是否還有MAC子頭，1表示還有另一個(gè)子頭，0表示后面不再有 MAC子頭。T: Type field，類型域。指示 MAC 子頭后面跟的是 Backoff Indicator 還是 RA Preamble ID （即 UE 上報(bào)的 Preamble 值）。1表示當(dāng)前 MAC子頭后面攜帶了 RA Preamble ID ，0表示后面攜帶的是 BI指示（Backoff Indicator ）。R: Reserved bit，固定填 0Bl: Back

13、off Indicator。占4個(gè)bit位，范圍0-15 ,左邊是高bit位，右邊是低 bit位(下同)。RAPID :?Random Access Preamble Identifier，隨機(jī)前導(dǎo)碼標(biāo)識，MSG1 攜帶，占 6 個(gè) bit 位，范圍 0-63如果有2個(gè)UE正在進(jìn)行隨機(jī)接入，且計(jì)算得到的 RA-RNTI 樣，而前導(dǎo)碼不一樣時(shí)，包含 RAR的PDU頭的格式 如下所示。只有當(dāng)不同UE的RA-RNTI相同時(shí)，RAR消息才能封裝到一個(gè) MAC-PDU里，不同的RA-RNTI，不能封 裝在一個(gè)MAC PDU中。payload指1個(gè)或多個(gè)RAR控制單元，具體個(gè)數(shù)取決于MAC子頭中對應(yīng)的 R

14、APID的個(gè)數(shù)。如果 RAR是對2個(gè)前導(dǎo)碼進(jìn)行的響應(yīng)，則 MAC PDU需要有2個(gè)RAR控制單元。RAR控制單元的格式如下。每個(gè)RAR的長度固定為6個(gè)字節(jié)。各字段的含義為：Timing Advance Command:時(shí)間提前命令域，占 11個(gè)bit位。通知UE進(jìn)行上行同步的 TA值。UL Grant :上行授權(quán)，占20個(gè)bit位。指示UE用于上行傳輸 MSG3的資源，包括時(shí)頻位置、是否跳頻、功控等參數(shù)。低字節(jié)Oct2為高bit位，高字節(jié)Oct4為低bit位。Temporary C-RNTI :臨時(shí)C-RNTI，占16個(gè)bit位。UE后續(xù)發(fā)送的 MSG3消息使用該值加擾。對于2個(gè)RAR的MAC PDU，它的格式如下20bits的UL GRANT 包括的內(nèi)容有:-?Hopping flag? -1 bit，指示 PUSCH 是否執(zhí)行跳頻。-Fixed size resource block assignment-10 bits，指示MSG3的RB資源分配，與帶寬有關(guān)，以后會詳細(xì)介紹。-Truncated modulation and coding scheme-4 bits，指示MSG3使用的MCS。-TPC command for scheduled PUSCH-3 bits，指示 PUSCH 的 TPC 參數(shù)。-UL de