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文章《LTE-TDD随机接入过程#xff08…本文涉及到的内容有
1UE在什么时候开始接收RAR
2怎么确定RA-RNTI
3UE没有收到RAR后的处理
4RAR的格式 1.UE监测RAR
文章《LTE-TDD随机接入过程2-前导码Preamble的格式与时频位置》已经详细说明了UE发送Preamble前导码的时频位置。当UE发出Preamble后并不是立即准备接收RARRandom Access Response而是在发送前导码之后的第3个子帧之后才开始准备接收RAR。当然UE也不可能一直等待RAR如果UE连续检测了ra-ResponseWindowSize个子帧仍然没有收到RAR则不再继续监测RAR信息。 the UE shall monitor the PDCCH for Random Access Response(s) identified by the RA-RNTI defined below, in the RA Response window which starts at the subframe that contains the end of the preamble transmission plus three subframes and has length ra-ResponseWindowSize subframes. ra-ResponseWindowSize参数由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段带给UE范围是2-10个子帧即UE最多连续监测RAR的时长是10ms。 2.RA-RNTI的计算
eNB加扰RAR、UE解扰RAR的RA-RNTI并不在空口中传输但UE和eNB都需要唯一确定RA-RNTI的值否则UE就无法解码RAR因此RA-RNTI就必须通过收发双方都明确的Preamble的时频位置来计算RA-RNTI的值。 RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response messages are transmitted. It unambiguously identifies which time-frequency resource was utilized by the UE to transmit the Random Access preamble. 协议规定了RA-RNTI的计算公式为RA-RNTI 1 t_id10*f_id。
其中t_id表示发送Preamble的起始位置的子帧ID号范围是0-9f_id表示四元素组中的f_RA值范围是0-5之前的文章《LTE-TDD随机接入过程2-前导码Preamble的格式与时频位置》已经详细描述了这两个值的具体含义。
eNB只要能解码出Preamble前导码就能唯一确定t_id和f_id参数也就能唯一确定RA-RNTI值。
3.UE没有收到RAR的处理
UE有可能在RAR的监测窗口内没有解码到RAR消息这有可能是eNB侧没有检测到PRACH中的Preamble信息有可能是没有调度RAR信息也有可能是下行无线链路有干扰导致UE解码RAR失败无论是哪种原因UE没有收到RAR是有可能发生的。
如果在RAR响应窗口内没有收到RAR或者收到的RAR中携带的Preamble并不是本UE之前发送的Preamble那么表示UE本次接收RAR失败UE将执行如下操作 1将本地变量PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER加12如果PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER变量preambleTransMax1那么将通知协议上层“本次RA失败”不再执行3、4过程。这之后的流程是继续执行新一次的RA过程还是执行扫频选小区甚至换网过程协议并没有明确说明由UE侧基带厂商自行决定。3如果PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTERpreambleTransMax1且之前的Preamble是由UE侧MAC选择的那么UE将在0到backoff参数之间随机选择一个值作为当前失败时刻到下一次发送Preamble时刻的时延。4选择时频资源位置重新发起RA过程。 从上述过程可以看到UE侧在每次RA过程中会维护一个计数器PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER范围是【0preambleTransMax】一旦超过preambleTransMax值则表示本次RA失败。preambleTransMax参数表示本次Preamble发送含重传的最大次数和ra-ResponseWindowSize参数一样也是包含在SIB2中的RACH-ConfigCommon字段中见上文截图。范围从3到200不等一般取5次即可。
backoff参数表示上次接收RAR失败到下次重新发送Preamble之间的最大延时单位是mseNB侧的MAC层通过RAR消息配置到UE。范围是0-960ms。如果值属于Reserved则按照960ms处理。 前导码的发送和重传时机如下图所示。 MSG1每次发送前导码的功率值PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER计算如下 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER preambleInitialReceivedTargetPower DELTA_PREAMBLE (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) *powerRampingStep 其中
PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER是当前MSG1的传输次数第一次新传时PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER被设置为1。
preambleInitialReceivedTargetPower表示初始功率值范围从-120dBm到-90dBm不等。
powerRampingStep表示功率抬升因子范围从0dB到6dB不等。
上述三个参数都由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段带给UE见前文截图。
DELTA_PREAMBLE是一个功率偏移量与Preabmle的格式相关。 4.RAR的格式
随机接入过程中的MAC PDU包含3个部分MAC头、payload1个或多个RAR单元和可选的填充padding。
MAC头包含1个或多个MAC子头但只能有1个子头可以包含Backoff Indicator且这个子头只能放在第一个子头位置。其他没有包括Backoff Indicator的子头均对应一个RAR单元。如下图所示。之所以将BI子头放在第一个子头位置我想可能是为了减少UE侧的处理时间比如存在这种情况UE1-UE10共10个UE同时接入如果将UE1的RAPID子头不放在第一个位置那么UE1还要遍历接下来的所有子头读取每个子头的E值和T值才能知道这个RAR有没有携带BI子头而如果规定BI子头固定放在第一个位置那么UE1在解码BI子头和自己的RAPID子头后就不需要关心余下所有子头的T字段了。 带BIBackoff Indicator参数的MAC子头由E/T/R/R/BI组成而其他的子头则由E/T/RAPID组成如下图所示。需要注意的是在没有解码到任何BI值的时候UE本地使用的BI参数是0ms而如果一旦解码成功RAR无论这个RAR是否携带了本UE的PreambleUE都要存下本次解码得到的BI以备重传Preamble的时候使用。但一旦重新发起RA过程UE侧BI参数都将被复位为0ms。 子头中每个字段的含义是 E: Extension field扩展域。指示后续是否还有MAC子头1表示还有另一个子头0表示后面不再有MAC子头。T: Type field类型域。指示MAC子头后面跟的是Backoff Indicator还是RA Preamble ID即UE上报的Preamble值。1表示当前MAC子头后面携带了RA Preamble ID0表示后面携带的是BI指示Backoff Indicator。R: Reserved bit固定填0。BI: Backoff Indicator。占4个bit位范围0-15左边是高bit位右边是低bit位下同。RAPID: Random Access Preamble Identifier随机前导码标识MSG1携带占6个bit位范围0-63。 如果有2个UE正在进行随机接入且计算得到的RA-RNTI一样而前导码不一样时包含RAR的PDU头的格式如下所示。只有当不同UE的RA-RNTI相同时RAR消息才能封装到一个MAC-PDU里不同的RA-RNTI不能封装在一个MAC PDU中。 payload指1个或多个RAR控制单元具体个数取决于MAC子头中对应的RAPID的个数。如果RAR是对2个前导码进行的响应则MAC PDU需要有2个RAR控制单元。RAR控制单元的格式如下。 每个RAR的长度固定为6个字节。各字段的含义为 Timing Advance Command时间提前命令域占11个bit位。通知UE进行上行同步的TA值。UL Grant上行授权占20个bit位。指示UE用于上行传输MSG3的资源包括时频位置、是否跳频、功控等参数。低字节Oct2为高bit位高字节Oct4为低bit位。Temporary C-RNTI临时C-RNTI占16个bit位。UE后续发送的MSG3消息使用该值加扰。 对于2个RAR的MAC PDU它的格式如下。 20bits的UL GRANT包括的内容有 - Hopping flag – 1 bit指示PUSCH是否执行跳频。- Fixed size resource block assignment – 10 bits指示MSG3的RB资源分配与带宽有关以后会详细介绍。 - 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参数。- UL delay – 1 bit。指示MSG3发送时刻。 《LTE-TDD HARQ1-上行HARQ时序》已经详细介绍了这个参数的具体含义。- CQI request – 1 bit。指示UE是否上报CQI。 比如UE接收到的RAR码流为0x410008DC0C212F则依据协议规则解析的过程如下 可以知道该RAR针对的是PreambleID1的随机接入响应。UL_GRANT的解析过程如下其中RIV的解析过程与带宽相关会在后续MSG3的相关博文中再专门介绍。 5.参考文献
13GPP TS 36.321 V9.6.0 (2012-03) Medium Access Control (MAC) protocol specification
23GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures
3http://www.mscbsc.com/askpro/response-327421.html
4http://www.sharetechnote.com/
