LTE學習,課題一：隨機接入的原理和參數(shù)(經(jīng)典)

1、隨機接入隨機接入原理原理和參數(shù)和參數(shù)Prach（物理隨機接入）信道對于格式FORMAT0/1/2/3，頻域間隔1.25k，占用864個子載波(ZC序列長度839，剩余25個子載波兩邊保護)。Format4，頻域講7.5k，占用144個子載波（ZC序列139，剩余5個兩邊保護）。Preamble格式和小區(qū)覆蓋范圍的關(guān)系約束原則為：小區(qū)內(nèi)邊緣用戶的傳輸時延需要在GT內(nèi)部，才能保證PRACH能正常接收，且不干擾其他的子幀。頻域頻域：1.08MHz1.08MHz帶寬（帶寬（7272個子載波），與個子載波），與PUCCHPUCCH相鄰相鄰時域時域：位于及普通：位于及普通上行子幀中（上行子幀中（forma

2、t 03format 03）或）或UpPTSUpPTS（format 4format 4） 。每。每10ms10ms無線幀接入無線幀接入0.560.56次，每個次，每個子幀采用頻分方式可傳輸多個隨機接入資源。子幀采用頻分方式可傳輸多個隨機接入資源。PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）u 用于指示小區(qū)的PRACH配置索引。該參數(shù)指示了PRACH的頻域資源索引、時域的無線幀、半幀、子幀的資源占用情況。該參數(shù)確定后，小區(qū)PRACH的時、頻資源即可確定，同時也確定了采用的前導格式（047為FORMAT 03，4757為FORMAT4）頻率偏移（prach-Freque

3、ncyOffset）u 該參數(shù)是指在普通上行子幀PRACH（format 0、1、2、3）所在的第一個物理資源塊的索引，該參數(shù)的取值影響PRACH信道的頻域位置。用來指定PRACH占用的6個PRB中最下面PRB的索引號。u 取值范圍：0-94u Prach占用了部分業(yè)務信道，是一種開銷。放在兩端，保證業(yè)務信道資源連續(xù)。u 各相鄰小區(qū)之間可以通過配置不同的本參數(shù)，將PRACH的頻域位置錯開，但這樣會增加剩余PRB調(diào)度的復雜度，目前全網(wǎng)配置相同。Preamble的產(chǎn)生-ZC序列u ZC序列：模值為1，幅度恒定。有較好的自相關(guān)性（任何一個相同根序列不同的起點產(chǎn)生的ZC序列，都是相互正交的）和互相關(guān)性

4、（任何一個不同根序列產(chǎn)生的ZC序列，也都是相互正交的）。u 頻域序列，839個符號對應頻域839個子載頻（頻域：839*1.25khz=1.08M，時域：1/1.25=800ms）u 根序列索引（RootSequenceIndex）:取值范圍0-837u 循環(huán)移位PrachCS（PRACH cyclic shift）：取值范圍0-15；定義了Preamble產(chǎn)生時的移位位數(shù)，同時定義了零相關(guān)性序列區(qū)域及相對應的最大小區(qū)半徑。u839個根序列邏輯上分成32組：根據(jù)隨機接入循環(huán)偏移Ncs，可以得到生成64個前導序列所需的根序列個數(shù)。因此為了減少信令開銷，每個小區(qū)都選擇連續(xù)的根序列。當知道第一個根序

5、列，就可以知道其余的根序列。那么在一個小區(qū)中只需要廣播第一個根序列的編號Logical root sequence number即可。u 在GroupB存在的情況下, 如果所要傳輸?shù)男畔⒌拈L度(加上MAC頭部, MAC控制單元等)大于 messageSizeGroupA，并且UE能夠滿足發(fā)射功率的條件下, UE就會選擇GroupB中的前導序列. 能夠滿足發(fā)射功率的條件下, UE就會選擇GroupB中的前導序列。u UE通過選擇GroupA或者GroupB里面的前導序列, 可以隱式地通知eNodeB其將要傳輸?shù)腗SG3 的大小， eNodeB可以據(jù)此分配相應的上行資源, 從而避免了資源浪費。Pr

6、eamble的分組隨機接入-影響小區(qū)半徑因素小區(qū)半徑GTCS間隔間隔CPGP小區(qū)半徑是隨機接入小區(qū)半徑是隨機接入PrachPrach配配置、置、PreamblePreamble碼生產(chǎn)的主要碼生產(chǎn)的主要選擇依據(jù)。選擇依據(jù)。隨機接入?yún)?shù)組B用來傳大數(shù)據(jù)的msg3，計算組B傳輸?shù)墓β什荒艽笥谧畲蠊β?，參?shù)：deltaPreambleMsg3。確定RAR響應窗口：ra-ResponseWindowSize；每次preamble不成功后重發(fā)增加的功率：powerRampingStepPreamble最大重傳次數(shù)：preambleTransMax初始功率：preambleInitialReceivedTa

7、rgetPowerPreamble功率偏執(zhí)：DELTA_PREAMBLEMSG3的HARQ重傳次數(shù)：maxHARQ-Msg3Tx發(fā)送組B的preamble需要用到的功率參數(shù)：messagePowerOffsetGroupB等待msg4成功完成的定時器：mac-ContentionResolutionTimer。eNodeB通過廣播SIB-2發(fā)送RACH-ConfigCommon，告訴UE preamble的分組、Msg 3大小的閾值、功率配置等。UE發(fā)起隨機接入時，根據(jù)可能的Msg 3大小以及pathloss等，選擇合適的preamble。隨機接入過程 申請上行資源（UE只有通過隨機接入過程,

8、 與系統(tǒng)的上行同步以后, 才能夠被系統(tǒng)調(diào)度來進行上行的傳輸） 與eNodeB間的上行時間同步從RRC-IDLE狀態(tài)到RRC-CONNECT的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即RRC連接過程，如初始接入和TAU更新無線鏈路失敗后的初始接入，即RRC 連接重建過程在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需發(fā)送上行數(shù)據(jù)和控制信息或雖未上行失步但需要通過隨機接入申請上行資源在RRC-CONNECTED狀態(tài)，從服務小區(qū)切換到目標小區(qū)在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需接收下行數(shù)據(jù)在RRC-CONNECTED狀態(tài)，UE位置輔助定位需要，網(wǎng)絡利用隨機接入獲取時間提前量（TA: Timing Advanc

9、e）競爭接入過程非競爭接入過程隨機接入實現(xiàn)的基本功能隨機接入的使用場景基于競爭的隨機接入（3-1）vUE隨機選擇preamble碼發(fā)起vMsg1：發(fā)送Preamble碼eNB可以選擇64個Preamble碼中 的部分或全部用于競爭接入Msg1承載于PRACH上vMsg2：隨機接入響應Msg2由eNB的MAC層組織，并由DL_SCH承載一條Msg2可同時響應多個UE的隨 機接入請求eNB使用PDCCH調(diào)度Msg2，并通過RA-RNTI進行尋址，RA-RNTI由承載Msg1的PRACH時頻資源位置確定Msg2包含上行傳輸定時提前量、為Msg3分配的上行資源、臨時C-RNTI等vMsg3：第一次調(diào)度

10、傳輸UE在接收Msg2后，在其分配的上行資源上傳輸Msg3vMsg4：競爭解決u 第一步:隨機接入前導序列傳輸.UE隨機選擇preamble碼發(fā)起。UE通過選擇GroupA或者GroupB里面的前導序列, 隱式地通知eNodeB其將要傳輸?shù)腗SG3 的大小。eNodeB 通過preambleinitialReceivedTargetPower通知UE其所期待接收到的前導序列功率, UE 根據(jù)此目標值和下行的路徑損耗, 通過開環(huán)功控來設(shè)置初始的前導序列發(fā)射功率. 下行的路徑損耗, 可以通過RSRP (Reference Signal Received Power)的平均來得到，這樣可以使得eNo

11、deB 接收到的前導序列功率與路徑損耗基本無關(guān), 從而利于NodeB探測出在相同的時間-頻率資源上發(fā)送的接入前導序列。發(fā)送了接入前導序列以后, UE需要監(jiān)聽PDCCH信道,是否存在ENODEB回復的RAR消息。如果初始接入過程失敗，但是還沒有達到最大嘗試次數(shù)preambleTransMax，那么UE可以在上次發(fā)射功率的基礎(chǔ)上, 功率提升powerRampingStep, 來發(fā)送此次前導, 從而提高發(fā)送成功的機率。u 步驟二: 隨機接入響應 (RAR).當eNB檢測到UE發(fā)送的前導序列，就會在DL-SCH上發(fā)送一個響應，包含：檢測到的前導序列的索引號、用于上行同步的時間調(diào)整信息、初始的上行資源分

12、配(用于發(fā)送隨后的MSG3), 以及一個臨時C-RNTI, 此臨時的C-RNTI將在步驟四(沖突解決)中決定是否轉(zhuǎn)換為永久的C-RNTI.RA-RNTI與UE發(fā)送前導序列的時頻位置一一對應. UE和eNodeB可以分別計算出前導序列對應的RA-RNTI值. UE監(jiān)聽PDCCH信道以RA-RNTI表征的RAR消息, 并解碼相應的PDSCH信道, 如果RAR中前導序列索引與UE自己發(fā)送的前導序列相同, 那么UE就采用RAR中的上行時間調(diào)整信息, 并啟動相應的沖突調(diào)整過程.在RAR消息中, 還可能存在一個backoff指示, 指示了UE重傳前導的等待時間范圍. 如果UE在規(guī)定的時間范圍以內(nèi), 沒有收

13、到任何RAR消息, 或者RAR消息中的前導序列索引與自己的不符, 則認為此次的前導接入失敗. UE 需要推遲一段時間, 才能進行下一次的前導接入. 推遲的時間范圍, 就由backoff indictor來指示, UE可以在0 到BackoffIndicator之間隨機取值. 這樣的設(shè)計可以減少UE在相同時間再次發(fā)送前導序列的幾率?；诟偁幍碾S機接入過程（3-2）u 步驟三: MSG3 發(fā)送 (RRC Connection Request).UE接收到RAR消息, 獲得上行的時間同步和上行資源. 但此時并不能確定RAR消息是發(fā)送給UE自己而不是發(fā)送給其他的UE的。由于UE的前導序列是從公共資源中

14、隨機選取的, 因此, 存在著不同的UE在相同的時間-頻率資源上發(fā)送相同的接入前導序列的可能性, 這樣, 他們就會通過相同的RA-RNTI接收到同樣的RAR。UE需要通過隨后的MSG3 和MSG4消息, 來解決這樣的隨機接入沖突。MSG3是第一條基于上行調(diào)度,通過HARQ, 其最大重傳次數(shù)由maxHARQ-Msg3TX定義. 在初始的隨機接入中, MSG3中傳輸?shù)氖荝RCConnectionRequest. 如果不同的UE接收到相同的RAR消息, 那么他們就會獲得相同的上行資源, 同時發(fā)送Msg3消息, 為了區(qū)分不同的UE, 在MSG3中會攜帶一個UE特定的ID,用于區(qū)分不同的UE. 在初始接入

15、的情況下, 這個ID可以是UE的S-TMSI(如果存在的話)或者隨機生成的一個40位的值。UE在發(fā)完MSg3消息后就要立刻啟動競爭消除定時器mac-ContentionResolutionTimer（而隨后每一次重傳消息3都要重啟這個定時器）, UE需要在此時間內(nèi)監(jiān)聽eNodeB返回給自己的沖突解決消息。u 步驟四: 沖突解決消息.如果在mac-ContentionResolutionTimer時間內(nèi), UE接收到eNodeB返回的ContentionResolution消息, 并且其中攜帶的UE ID與自己在Msg3中上報給eNodeB的相符,那么UE就認為自己贏得了此次的隨機接入沖突, 隨機接入成功， 并將在RAR消息中得到的臨時C-RNTI置為自己的C-RNTI。否則的話, UE認為此次接入失敗, 并按照上面所述的規(guī)則進行隨機接入的重傳過程。沖突解決消息MSG4, 也是基于HARQ的. 只有贏得沖突的UE才發(fā)送ACK值, 失去沖突或無法解碼Msg4 的UE不發(fā)送任何反饋消息?；诟偁幍碾S機接入過程 （3-3）基于非競爭的隨機接入vMsg0：隨機接入指示對于切換場景，eNB通過RRC信令通知UE對于下行數(shù)據(jù)到達和輔助定位場景，eNB通過PDC