随机接入过程
一. PRACH
1. PRACH的类型
Preamble format 0 1 2 3 4* 表1：PRACH类型 TCP 3168?Ts TSEQ 24576?Ts 24576?Ts 2?24576?Ts 2?24576?Ts 4096?Ts 21024?Ts 6240?Ts 21024?Ts 448?Ts 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Preamble format 0，在时间上占用一个完整的子帧；对于Preamble format 1和2，在时间上占用两个完整的子帧；对于Preamble format 3，在时间上占用三个完整的子帧。在频域上，Preamble format 0~3均占用一个PRB，即180KHZ的频带，区别是Preamble format 0~3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Preamble format 0~3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：
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、System frame number(Even/Any)、Subframe number。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。
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表2：random access configuration for preamble formats 0~3
PRACH Configuration Index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Preamble Format System frame number Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any 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 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 N/A 1 Even Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any N/A Even 9 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 62 63 N/A 3 N/A Even N/A 9 61 N/A N/A N/A 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 N/A Even Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any N/A 9 1 4 7 1 4 7 1, 6 2 ,7 3, 8 1, 4, 7 2, 5, 8 3, 6, 9 N/A 46 N/A N/A 45 2 Any Subframe number PRACH Configuration Index 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Preamble Format System frame number Even Even Even Any Any Any Any Any Any Any Any Any Any 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 Subframe number 2 / 16
3. Prach在协议中的配置（331协议）
4. PRACH baseband signal generation
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PRACH的时域波形通过下面的公式生成：
s?t???PRACHNZC?1NZC?1??k?0n?0xu,v(n)?e?j2?nkNZC1?ej2??k???K?k0?2???fRA?t?TCP?
其中xu,v(n)是Preamble序列。而The uth root Zadoff-Chu sequence 被定义为如下式：
xu?n??e?j?un(n?1)NZC,0?n?NZC?1
如上所述，对于Preamble format 0~3的序列长度NZC为839，而对于u的取值请参看协议36.211的Table 5.7.2-4。
xu,v(n)实际上是通过xu?n?做循环移位生成的，如下式：
xu,v(n)?xu((n?Cv)modNZC)
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 setsRARARAfor restricted setsv?0,1,...,nshiftngroup?nshift?1 从中可以看出，涉及到unrestricted sets和restricted sets，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36.211 Table5.7.2-2。还有一些其它参数，按照下述的一些公式计算：
0?p?NZC2?pdu??
?NZC?potherwise当NCS?du?NZC3，则：
RAnshift??duNCS?RAdstart?2du?nshiftNCSRAngroup??NZCdstart?
RARAnshift?max(NZC?2du?ngroupdstart)NCS,0????当NZC3?du?(NZC?NCS)2，则：
RAnshift??(NZC?2du)NCS?RAdstart?NZC?2du?nshiftNCSRAngroup??dudstart?
RARARAnshift?minmax(du?ngroupdstart)NCS,0,nshift??????
5. Preamble resource group
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。
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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MSG3 size比较大（bigger than the messageSizeGroupA），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。（RRC CONNECTED Re-establishment procedure） 3． 切换。（hand over）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Preamble index和Prach MaskIndex。 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time advance。
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。
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：
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LTE随机接入过程总结完美
