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字段来设置UE的MaskIndex,从而指名了UE使用哪些Prach资源。而对于非竞争随机接入如何选择Prach的资源,协议中没有明确指出。另外,还需要注意,如果非竞争的随机接入配置MaskIndex为0,则UE可以任意选择Prach的时域资源。
物理层的Prachtiming的机制对于Prach时域资源的选择也会有影响,主要注意如下几类: 第一:如果UE在子帧n接收到RAR,但是没有一个响应与其发送的preamble对应,则UE应该在不迟于子帧n+5的时间内重新发送Preamble。 第二:如果UE在时间窗内没有检测到属于自己的RAR,则UE应该在不迟于子帧n+4的时间内重新发送Preamble。 第三:如果随机接入是由PDCCH触发的,则UE将在子帧n+k算起的第一个可用的PRACH子帧发送Preamble,其中k>=2。 而在Mac层协议中,如果UE没有收到RAR,则会选择一定的子帧延迟发送新的Preamble,这个是否和物力层协议中相矛盾呢? 此问题和朋朋交流后,认为由高层触发时,采用物理层的机制,而由MAC层触发的时候采用MAC的机制。 3) 确定RA-RNTI RA-RNTI的计算方式如下式: RA-RNTI=1+t_id+10*f_id
其中,t_id表示preamble发送的第一个子帧(0<=t_id<10),而f_id表示频域位置(f_id<6)。对于FDD,每个子帧只有一个频域资源用来发送Preamble,因此f_id固定为0。
4) Prach发射功率的确定
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上面的公式取定了Prach的发射功率,最大发射功率,而
为UE在子帧i上允许的
则是UE通过小区参考信号测量出的路损,而
PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER(具体请参看36.321协议)表示ENB接收Preamble时的期望到达功率。
2. UE接收RAR
UE发送Preamble之后,将在RAR的时间窗内监听携带RA-RNTI的PDCCH,以接收自己的RAR,如果在时间窗内没有检测到属于自己的RAR,则认为此次随机接入失败。RAR的时间窗起始于n+3子帧,并持续ra-ResponseWindowSize个子帧。具体如图4: 图4:RAR接收时间窗 那么RAR中会携带什么呢,下面结合RAR的结构详细说明,如图5,为MACRARPDU的完整结构: 图5:MACRARPDU结构 从上图可以看出,该MACPDU由一个MAC头(MACheader)+0个或多个MACRAR(MACRandomAccessResponse)+可能存在的padding组成。 从MACPDU的结构可以看出,如果eNodeB同一时间内检测到来自多个UE的随机接入请求,则使用一个MACPDU就可以对这些接入请求进行响应,每个随机接入请求的响应对应一个MACRAR。 如果多个UE在同一PRACH资源(时频位置相同,使用同一RA-RNTI)发送preamble,则对应的RAR复用在同一MACPDU中。
MACPDU在DL-SCH上传输,并用以RA-RNTI加扰的PDCCH。前面已经介绍过,使用相同时频位置发送preamble的所有UE都监听相同的RA-RNTI指示的PDCCH。 精心整理
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MACheader由一个或多个MACsubheader组成。除了BackoffIndicatorsubheader外,每个subheader对应一个MACRAR。如果包含BackoffIndicatorsubheader,则该subheader只出现一次,且位于MACheader的第一个subheader处。 BackoffIndicatorsubheader的结构如图6:
图6:BackoffIndicatorsubheader
BI(BackoffIndicator)指定了UE重发preamble前需要等待的时间范围(取值范围见36.321的7.2节)。如果UE在RAR时间窗内没有接收到RAR,或接收到的RAR中没有一个preamble与自己的相符合,则认为此次RAR接收失败。此时UE需要等待一段时间后,再发起随机接入。等待的时间为在0至BI指定的等待时间区间内选取一个随机值。(注:如果在步骤四中,冲突解决失败,也会有这样的后退机制) RARsubheader结构如图7: 图7:RARsubheader RAPID为RandomAccessPreambleIDentifier的简称,为eNodeB在检测preamble时得到的preambleindex。如果UE发现该值与自己发送preamble时使用的索引相同,则认为成功接收到对应的RAR。 RAR的结构如图8: 图8:RAR TC-RNTI用于UE和eNodeB的后续传输。冲突解决后,该值可能变成C-RNIT。 11-bit的Timingadvancecommand用于指定UE上行同步所需要的时间调整量。具体可以参考36.213协议。
20bitULgrant指定了分配给msg3的上行资源。当有上行数据传输时,例如需要解决冲突,eNodeB在RAR中分配的grant不能小于56bit。Gant的结构如图9: 精心整理
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图9:Grant结构
UE随机选择一个preamble用于随机接入,就可能导致多个UE同时选择同一PRACH资源的同一个preamble,从而导致冲突的出现(使用相同的RA-RNTI和preamble,因此还不确定RAR是对哪个UE的响应),这时需要一个冲突解决机制来解决这个问题。冲突的存在也是RAR不使用HARQ的原因之一。 如果UE使用专用的preamble用于随机接入,则不会有冲突,也就不需要后续的冲突解决处理,随机接入过程也就到此结束了。(基于非竞争的随机接入) 如果接入过程失败(即在RAR窗内没有收到RAR,或者有RAR但没有属于自己的RARPDU),UE需要将PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER加1(如果此时PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER=preambleTransMax+1,则通知上层随机接入失败),之后在0~BI值之间随机选择一个backofftime,UE延迟backofftime后,再发起随机接入。对于Preamble的发射功率而言,如果没有达到最大的随机接入尝试次数preambleTransMax,则UE将在上次发射功率的基础上,提升功率powerRampingStep来发送下次preamble,以提高发射成功的概率。 3. UE发送MSG3 基于非竞争的随机接入,preamble是某个UE专用的,所以不存在冲突,又因为该UE已经拥有在接入小区内的唯一标志C-RNTI,所以也不需要eNodeB给它分配C-RNTI。因此,只有基于竞争的随机接入才需要步骤三和步骤四。
之所以称为msg3而不是某一条具体消息的原因在于,根据UE状态的不同和应用场景的不同,这条消息也可能不同,因此统称为msg3,即第3条消息。
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如果UE在子帧n成功地接收了自己的RAR,则UE应该在n+k的第一个可用的上行子帧发送msg3,而对于FDD系统k为6。需要注意的是,在RAR中ULgrant包含1bit的字段ULdelay,如果delay为0,则UE会在n+k发送msg3,如果为1,则UE会在n+k后的下一个子帧发送msg3。
msg3在UL-SCH上传输,使用HARQ,且RAR中带的ULgrant指定的用于msg3的TB大小至少为80比特。 msg3中需要包含一个重要信息:每个UE唯一的标志。该标志将用于步骤四的冲突解决。 对于处于RRC_CONNECTED态的UE来说,其唯一标志是C-RNTI。UE会通过C-RNTIMACcontrolelement将自己的C-RNTI告诉eNodeB,eNodeB在步骤四中使用这个C-RNTI来解决冲突。C-RNTIMACcontrolelement如图10:
图10:C-RNTIMACcontrolelement 对于非RRC_CONNECTED态的UE来说,将使用一个来自核心网的唯一的UE标志(S-TMSI或一个随机数)作为其标志。此时eNodeB需要先与核心网通信,才能响应msg3。 对于msg能携带的消息主要有两类,一类主要是UE要带给ENB或者EPC端的一些信令,如RRCConnectionRequest、handover相关等;另一类是用于冲突解决的,比如处于连接态时需要携带C-RNTI,而处于非连接态时需要携带S-TMSI或者一个由UE产生的随机数。注意:此时ENB要用TC-RNTI加扰的PDCCH调度UE。
最后,需要注意的是,在MSG3阶段,协议设计了一个定时器
Mac-ContentionResolutionTimer,当Mac-ContentionResolutionTimer超时并且还
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