LTE-TDD隨機(jī)接入過程-RAR以及MSG1地重傳

1、本文涉及到的內(nèi)容有：(1) UE在什么時候開始接收 RAR(2 )怎么確定 RA-RNTI(3) UE沒有收到RAF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的格式與時頻位置已經(jīng)詳細(xì)說明了 UE發(fā)送Preamble前導(dǎo)碼的時頻位置。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個子幀仍然沒有收到 RAR則不

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

3、ndowSize參數(shù)由 SIB2 中的 RACH-ConfigCommon段帶給 UE 范圍是 2-10 個子幀，即 UE最多連續(xù)監(jiān)測RAR的時長是10ms|kACH -CZctl土 二呂匚razon I 5三MCZ藝 1SEQUENCE £.EHUMBRATED tn勺.n$.r nl2, nil rn20v n24r:nn34 r n40* n44n4Bnn3<&Pn 60,(1j a.穽Qg科6 ENUHE?lATED n% 眄 nil, me ”n述 n24r 伽*I1132, n36.P ri fl, nfl 4r n4B(,ftso)rENUMErtATED

4、bl44vb256.5；日已 i3«T-'?awe- rO Ff se-tG roup'sENUMEUTED :ninusiriflnityr dB©r dB5,clB10r dBlZ:dBiSj d&l&1pOMlUbfLLMeedpom rRarap LngPa r anw t e rajSEQUENCE iHUWEJWTE2, ds-ij. 364.prcanbAInitialJteefc二vodTargctFowsr SNUMERATE3 <dBni-120p djri-110, dBm-二二丘d3<n-m,d3in-L1

5、2dBm-2ia, clBnt-lCiS, LLBm ZCEj ctBm* 1 a, dSm-102.dBJIn-100,dlBB-96g dB®-94H*4>r tjj 企pw r甘1艮左曰“j. ft 士曰EE.OIJ£ljCE (EHUMERATE3 <ri3, nr占 g.n?ruiID r xz2 0 < nSOnLC仇 riOOHra-pojiFLonTiiiwI ndw5iEWUMEHATliCD sfa, sfJj匸芒 5 卡 s£-g sf7rfj沖壺只卄口?！縤j訃Th的itENWIERTBS SCB, Sf16r 0fZ4P

6、 3f3Zr 3F40p Sfl沖壯二掃十罕r首貞|it fiTuiKfiARj-Masg 3TxIHTE&R 0.2. RA-RNTI的計算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的時頻位置來計算 RA-RNTI的值。RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response messages are transmitte

7、d. 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的格式與時頻位置已經(jīng)詳 細(xì)描述了這兩個值的具體含義。eNB

8、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PRACF中的Preamble 信息，有可能是沒有調(diào)度 RARB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RAF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)行如下操作：(1)將本地變量 PREAMBL

9、E_TRANSMISSION_CC加NTER（2）如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_CO變量TERpreambleTransMa）+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_COUNTERibleTransMaxM），且之前的 Preamble 是由 UE側(cè) MA（選擇的，那么UE將在0到backoff參數(shù)之間隨機(jī)選擇一個值，作為當(dāng)前失敗時刻到下一次發(fā)送Preamble時刻

10、的時延。（4） 選擇時頻資源位置，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)一個計數(shù)器 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUN圍ER 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段中，見上文截圖。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

11、 Preamble之間的最大延時，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。Table 7 .2-1: Bac koff Parameter values.In ciexBackoff Parameter value (ms)00i102203304JO5606B0712DS160eserved14-Reserved15served前導(dǎo)碼的發(fā)送和重傳時機(jī)如下圖所示。Preamble (re)transmission Valid RARIdetected Msg3RA

12、R RAR/RARwindow window ”/windowBackoff delayMSG侮次發(fā)送前導(dǎo)碼的功率值 preamble_received_target_pOWEr下:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWEFpreamble In itialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTE) R powerRampingStep其中，preamble_transmission_co是當(dāng)TERMSG的 傳輸次數(shù)，第一次（新傳）時， preamble_transmission_cc被設(shè)置

13、為 1。preamblel ni tialReceivedTargetPower表示初始功率值，范圍從 -120dBm 到-90dBm 不等。powerRampingStep表示功率抬升因子，范圍從 OdB到6dB不等。上述三個參數(shù)都由 SIB2中的RACH-ConfigCommon段帶給UE,見前文截圖。DELTA_PREAMBL一個功率偏移量，與 Preabmle的格式相關(guān)。Table 7.6-1: DELTA_PREAMBLE values.Preamble FormalDELTA PREAMBLE00 d010 dB23 de3-3dB48 dB4. RAR的格式隨機(jī)接入過程中的 MA

14、CPDU包含3個部分：MAC頭、payload (1個或多個RAR單元)和可選的填充paddingMAC頭包含1個或多個MAC子頭，但只能有1個子頭可以包含Backoff Indicator ，且這個子頭只能放在 第 一個子頭位置。其他沒有包括 Backoff Indicator的子頭均對應(yīng)一個RAF單元。如下圖所示。之所以將BI子頭放在第一個子頭位置，我想可能是為了減少UE側(cè)的處理時間，比如存在這種情況：UE1-UE10共10個UE同時接入，如果將 UE1的RAPID子頭不放在第一個位置，那么UE1還要遍歷接下來的所有子頭，讀取每個子頭的E值和T值，才能知道這個 RAR有沒有攜帶BI子頭，而

15、如果規(guī)定 BI子頭固定放在第一個位置， 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。E/T/RJR/BIerrRAPioE/T.'RAF 0EiTi'RAPIDELbhcador1嶋n甲nOh&ddur n<MAC headerMAC RAR 1MAC RAR 2 HMAC RAR nPadding (opt)-MAC paytoddFigure 2J-11 Example of MAC PDU consisting of a MAC header and MAC RARs帶BI (Backoff Indicator)參數(shù)

16、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的時候使用。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。ETRAPIDFigure &.1.5-1: E/T/RAPID MAC subheaderE1RRBlFigure 6.1.5-2: E/T/R/R/BI MAC subheader子頭中每個字段的含義是:E: E

17、xtension field，擴(kuò)展域。指示后續(xù)是否還有MAC子頭，1表示還有另一個子頭，0表示后面不再有MAC子 頭。T: Type field ，類型域。指示 MA（子頭后面跟的是 Backoff Indicator 還是RA Preamble ID （即UE上報 的Preamble值）。1表示當(dāng)前 MAC子頭后面攜帶了 RAPreamble ID，0表示后面攜帶的是 BI指示（Backoff Indicator ）。R Reserved bit ，固定填 0。Bl: Backoff Indicator 。占4個bit位，范圍0-15，左邊是高bit位，右邊是低 bit位（下同）。RAPID

18、!RandomAccess Preamble Identifier，隨機(jī)前導(dǎo)碼標(biāo)識，MSG攜帶，占 6 個 bit 位，范圍 0-63。如果有2個UE正在進(jìn)行隨機(jī)接入， 且計算得到的 RA-RNTI一樣，而前導(dǎo)碼不一樣時， 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，RAR消息才能封裝到一個 MAC-PDU!，不同的RA-RNTI, 不能封裝在一個 MAC PDU中。100 0Backoff Indicator11RA Preamble ID 101RA Preamble ID 2payload指1個或多個RAR空制單元，具體個數(shù)取決于MAC子頭中對應(yīng)的 RAP

19、ID的個數(shù)。如果 RAF是對2個前導(dǎo)碼進(jìn)行的響應(yīng)，則 MAC PDU需要有2個RAR控制單元。RAR控制單元的格式如下。Timing Advance CommandTiming Advance CommandUL GrantUL GrantUL GrantTemporary C-RNTlTemporary C-RNTIOd102Od3Oct 4Oct 5Od6Figur»6J J>3; MAC RAR每個RAF的長度固定為6個字節(jié)。各字段的含義為:Timing Advance Command :時間提前命令域，占 11個bit位。通知 UE進(jìn)行上行同步的 TA值。UL Gran

20、t：上行授權(quán)，占20個bit位。指示UE用于上行傳輸 MSG3勺資源，包括時頻位置、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C-RNTI，占16個bit位。UE后續(xù)發(fā)送的 MSG3肖息使用該值加擾。對于2個RAR的 MAC PDU它的格式如下1000Backoff IndicatorRA Preamble ID 1二_ 1PRA Preamble ID 2匚二一 一 一一一y-0-TAI (HighT-TAI(Low)TA2(Lov)UL Grant 1(High)UL Grant!(Mid)UL Grant 1(L

21、ow)TC-RNTIl(High)TC-i»TI 1 (Low)- UL Grants(High)UL Grant2(Mid)UL Grants(Low)TC-RNTI2(High)TC-RNTI2(Low)20bits 的UL GRANT包括的內(nèi)容有:-Hopping flag- 1 bit ，指示 PUSCH!否執(zhí)行跳頻。-Fixed size resource block assignment- 10 bits ，指示 MSG3勺 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 MSG使用的 MCS-TPC comma nd for scheduled PUSCH - 3 bits ，指示 PUSCH勺 TPC參 數(shù)。-UL delay - 1 bit 。指示MSG發(fā)送時刻。LTE-TDD HARQ( 1)-上行HAR