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随机接入过程
一. PRACH
1. PRACH的类型
表1：PRACH类型
Preambleformat 0 1 2 3 4* 从表1可以看出，Preamble的类型一共有4种，而对于FDD系统之支持0、1、2、3这4类Preamble。对于Preambleformat0，在时间上占用一个完整的子帧；对于Preambleformat1和2，在时间上占用两个完整的子帧；对于Preambleformat3，在时间上占用三个完整的子帧。在频域上，Preambleformat0~3均占用一个PRB，即180KHZ的频带，区别是Preambleformat0~3的子载波间隔是1.25KHZ，并占用864个子载波，由于ZC序列的长度是839，因此Preambleformat0~3真正占用中间的839个子载波传输Preamble，而剩余的25个子载波作为两边的保护带宽。 不同类型的Preamble有长度不一样的CP和保护间隔，小区的覆盖范围和保护间隔GT有关，具体可参考如下公式：
R=GT*C/2
其中，R为小区半径、GT为保护间隔、C表示光速。至于不同类型的Preamble对应的小区半径可参考如下：
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Preamble格式0：持续时间1ms，可支持半径约14km； Preamble格式1：持续时间2ms，可支持半径约77km； Preamble格式2：持续时间2ms，可支持半径约29km； Preamble格式3：持续时间3ms，可支持半径约107km； 2. PRACH的时频位置
首先给出PRACH的时域位置，协议中由参数prach-ConfigIndex给出，每个prach-ConfigIndex给出了Preamble的类型、Systemframenumber(Even/Any)、Subframenumber。具体如表2所示： RA而对于PRACH的频域位置，协议中由参数nPRBoffset确定，它的取值范围是RAUL0?nPRBoffset?NRB?6。 表2：randomaccessconfigurationforpreambleformats0~3 PRACHConfiguration Index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Preamble Format 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Systemframenumber Subframenumber PRACHConfiguration Index 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Preamble Format 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 N/A 2 3 3 Systemframenumber Subframenumber Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Even Even Even 1 4 7 1 4 7 1,6 2,7 3,8 1,4,7 2,5,8 3,6,9 0,2,4,6,8 1,3,5,7,9 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 9 1 4 Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any N/A Even Even Even 1 4 7 1 4 7 1,6 2,7 3,8 1,4,7 2,5,8 3,6,9 0,2,4,6,8 1,3,5,7,9 N/A 9 1 4 精心整理
精心整理 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 N/A 1 Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any N/A Even 7 1 4 7 1,6 2,7 3,8 1,4,7 2,5,8 3,6,9 0,2,4,6,8 1,3,5,7,9 N/A 9 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 N/A N/A N/A 3 Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any N/A N/A N/A Even 7 1 4 7 1,6 2,7 3,8 1,4,7 2,5,8 3,6,9 N/A N/A N/A 9 3. Prach在协议中的配置（331协议） 4. PRACHbasebandsignalgeneration PRACH的时域波形通过下面的公式生成： 其中xu,v(n)是Preamble序列。而TheuthrootZadoff-Chusequence被定义为如下式： 如上所述，对于Preambleformat0~3的序列长度NZC为839，而对于u的取值请参看协议36.211的。 xu,v(n)实际上是通过xu?n?做循环移位生成的，如下式： 而Cv的计算方式如下式： ?vNCS??Cv??0?RARA?dstart??vnshift???(vmodnshift)NCS?v?0,1,...,??NZCNCS???1,NCS?0for unrestricted setsNCS?0for unrestricted sets从中可以看出，RARARAfor restricted setsv?0,1,...,nshiftngroup?nshift?1涉及到unrestrictedsets和restrictedsets，这是由协议中的High-Speed-flag确定的，而参数NCS是由协议参数zeroCorrelationZoneConfig和High-Speed-flag共同确定的，具体可参考协议。还有一些其它参数，按照下述的一些公式计算： 当NCS?du?NZC3，则： 当NZC精心整理
3?du?(NZC?NCS)2，则：
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5. Preambleresourcegroup
每个小区有64个可用的Preamble序列，UE会选择其中一个在PRACH上传输。这些序列可以分成两部分，一部分用于基于竞争的随机接入，另一部分用于基于非竞争的随机接入。用于基于竞争的随机接入的Preamble又分为GroupA和GroupB，这些都是由SIB2中的Rach-ConfigCommon中下发的。具体可参考图1： 图1：Preamble分类 分组GroupA和GroupB的原因是为了增加一定的先验知识，从而方便ENB在RAR中给MSG3分配适当的上行资源。如果UE认为自己的MSG3size比较大（biggerthanthemessageSizeGroupA），并且路损小于一门限，则UE选择GroupB的Preamble，否则选择GroupA的Preamble。 二. 随机接入触发的原因 触发随机接入的事件主要有如下6类： 1． 初始建立无线连接。（即从RRC_IDLE态到RRC_CONNECTED，或进行attach） 2． RRC链接重建过程。（RRCCONNECTEDRe-establishmentprocedure） 3． 切换。（handover）注意：切换有可能是非竞争或者竞争随机接入，要看RRC_Reconfiguration消息里是否携带了Preambleindex和PrachMaskIndex。 4． RRC_CONNECTED态时，上行不同步，此时下行数据到来。 5． RRC_CONNECTED态时，上行数据到达，但上行不同步或者在PUCCH上没有可用的SR资源。
6． RRC_CONNECTED态时，需要timeadvance。
随机接入又分为基于竞争的和基于非竞争的，基于竞争的应用于上述的前5类事件，而基于非竞争的用于第3、4、6类事件。 精心整理
精心整理 三. 随机接入过程
首先给出基于竞争的随机接入和非竞争随机接入的基本流程，如下图2图3：
图2：基于竞争随机接入 图3：基于非竞争的随机接入
下面详述随机接入的过程： 1． UE发送Preamble，即MSG1 UE要发送Preamble，需要：1）选择PreambleIndex；2）选择用于发送Preamble的Prach资源；3）确定RA-RNTI；4）确定目标接收功率。 1） 确定PreambleIndex UE会根据Msg3size和路损综合选择用GroupA还是GroupB的Preambleindex，如果之前发生过接入失败，则再次接入时应选择和第一次发送的Preamble相同的Group。对于非竞争接入，ENB通过RACH-ConfigDedicated中的ra-PreambleIndex字段或者DCIformat1A的PDCCH的PreambleIndex字段来设置UE所使用的Preamble。需要说明的是，在某些基于非竞争的随机接入中，如果ENB将PreambleIndex配置为0，则UE按照基于竞争的随机接入，自我选择PreambleIndex。 2） PRACH资源选择 首先，prach-ConfigIndex确定了在一个无线帧内，哪些个子帧可以用于sendPrach。而prachMaskIndex指定了此UE具体用哪个资源，对于prachMaskIndex可以参考表3：
表3：PrachMaskIndex
对于非竞争的随机接入，ENB会通过RACH-ConfigDedicated中的ra-Prach-MaskIndex字段或者DCIformat1A的PDCCH的PrachMaskIndex
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LTE随机接入过程总结归纳(完美)
