LTE-TDD随机接入过程（3）-RAR（MSG2）以及MSG1的重传
本文涉及到的內(nèi)容有：
（1）UE在什么時(shí)候開始接收RAR
（2）怎么確定RA-RNTI
（3）UE沒有收到RAR后的處理
（4）RAR的格式
1.UE監(jiān)測(cè)RAR
文章《LTE-TDD隨機(jī)接入過程（2）-前導(dǎo)碼Preamble的格式與時(shí)頻位置》已經(jīng)具體說明了UE發(fā)送Preamble前導(dǎo)碼的時(shí)頻位置。當(dāng)UE發(fā)出Preamble后，并非馬上準(zhǔn)備接收RAR（Random Access Response），而是在發(fā)送前導(dǎo)碼之后的第3個(gè)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。假設(shè)UE連續(xù)檢測(cè)了ra-ResponseWindowSize個(gè)子幀仍然沒有收到RAR。則不再繼續(xù)監(jiān)測(cè)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參數(shù)由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段帶給UE，范圍是2-10個(gè)子幀，即UE最多連續(xù)監(jiān)測(cè)RAR的時(shí)長是10ms。
2.RA-RNTI的計(jì)算
eNB加擾RAR、UE解擾RAR的RA-RNTI并不在空口中傳輸。但UE和eNB都須要唯一確定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)兩方都明白的Preamble的時(shí)頻位置來計(jì)算RA-RNTI的值。
| RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response messages are transmitted. Itunambiguouslyidentifies 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(jì)算公式為：RA-RNTI= 1 + t_id+10*f_id。
當(dāng)中，t_id表示發(fā)送Preamble的起始位置的子幀ID號(hào)（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(shí)頻位置》已經(jīng)具體描寫敘述了這兩個(gè)值的具體含義。
eNB僅僅要能解碼出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(cè)窗體內(nèi)沒有解碼到RAR消息，這有可能是eNB側(cè)沒有檢測(cè)到PRACH中的Preamble信息，有可能是沒有調(diào)度RAR信息。也有可能是下行無線鏈路有干擾導(dǎo)致UE解碼RAR失敗，不管是哪種原因。UE沒有收到RAR是有可能發(fā)生的。
假設(shè)在RAR響應(yīng)窗體內(nèi)沒有收到RAR，或者收到的RAR中攜帶的Preamble并非本UE之前發(fā)送的Preamble，那么表示UE本次接收RAR失敗，UE將運(yùn)行例如以下操作：
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（1）將本地變量PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER加1 （2）假設(shè)PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER變量=（preambleTransMax+1）。那么將通知協(xié)議上層“本次RA失敗”，不再運(yùn)行（3）、（4）過程。這之后的流程，是繼續(xù)運(yùn)行新一次的RA過程。還是運(yùn)行掃頻選小區(qū)，甚至換網(wǎng)過程。協(xié)議并沒有明白說明，由UE側(cè)基帶廠商自行決定。 （3）假設(shè)PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER<（preambleTransMax+1），且之前的Preamble是由UE側(cè)MAC選擇的，那么UE將在0到backoff參數(shù)之間隨機(jī)選擇一個(gè)值，作為當(dāng)前失敗時(shí)刻到下一次發(fā)送Preamble時(shí)刻的時(shí)延。 （4）選擇時(shí)頻資源位置，又一次發(fā)起RA過程。 |
從上述過程能夠看到。UE側(cè)在每次RA過程中。會(huì)維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER，范圍是【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，也是包括在SIB2中的RACH-ConfigCommon字段中。見上文截圖。范圍從3到200不等。一般取5次就可以。
backoff參數(shù)表示上次接收RAR失敗到下次又一次發(fā)送Preamble之間的最大延時(shí)。單位是ms，eNB側(cè)的MAC層通過RAR消息配置到UE。范圍是0-960ms。假設(shè)值屬于Reserved，則依照960ms處理。
前導(dǎo)碼的發(fā)送和重傳時(shí)機(jī)例如以下圖所看到的。
MSG1每次發(fā)送前導(dǎo)碼的功率值PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER計(jì)算例如以下：
| PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER =preambleInitialReceivedTargetPower +DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) *powerRampingStep |
當(dāng)中，
PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER是當(dāng)前MSG1的傳輸次數(shù)。第一次（新傳）時(shí)，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER被設(shè)置為1。
preambleInitialReceivedTargetPower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0dB到6dB不等。
上述三個(gè)參數(shù)都由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段帶給UE，見前文截圖。
DELTA_PREAMBLE是一個(gè)功率偏移量。與Preabmle的格式相關(guān)。
4.RAR的格式
隨機(jī)接入過程中的MAC PDU包括3個(gè)部分：MAC頭、payload（1個(gè)或多個(gè)RAR單元）和可選的填充padding。
MAC頭包括1個(gè)或多個(gè)MAC子頭。但僅僅能有1個(gè)子頭能夠包括Backoff Indicator，且這個(gè)子頭僅僅能放在第一個(gè)子頭位置。
其它沒有包括Backoff Indicator的子頭均相應(yīng)一個(gè)RAR單元。
例如以下圖所看到的。之所以將BI子頭放在第一個(gè)子頭位置。我想可能是為了降低UE側(cè)的處理時(shí)間，比方存在這樣的情況：UE1-UE10共10個(gè)UE同一時(shí)候接入。假設(shè)將UE1的RAPID子頭不放在第一個(gè)位置。那么UE1還要遍歷接下來的全部子頭，讀取每一個(gè)子頭的E值和T值，才干知道這個(gè)RAR有沒有攜帶BI子頭，而假設(shè)規(guī)定BI子頭固定放在第一個(gè)位置，那么UE1在解碼BI子頭和自己的RAPID子頭后，就不須要關(guān)心余下全部子頭的T字段了。
帶BI（Backoff Indicator）參數(shù)的MAC子頭，由E/T/R/R/BI組成，而其它的子頭則由E/T/RAPID組成，例如以下圖所看到的。須要注意的是。在沒有解碼到不論什么BI值的時(shí)候。UE本地使用的BI參數(shù)是0ms。而假設(shè)一旦解碼成功RAR，不管這個(gè)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(shí)候使用。但一旦又一次發(fā)起RA過程，UE側(cè)BI參數(shù)都將被復(fù)位為0ms。
子頭中每一個(gè)字段的含義是：
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E: Extension field，擴(kuò)展域。 指示興許是否還有MAC子頭，1表示還有還有一個(gè)子頭，0表示后面不再有MAC子頭。 T: Type field，類型域。 指示MAC子頭后面跟的是Backoff Indicator還是RA Preamble ID（即UE上報(bào)的Preamble值）。1表示當(dāng)前MAC子頭后面攜帶了RA Preamble ID，0表示后面攜帶的是BI指示（Backoff Indicator）。 R: Reserved bit，固定填0。 BI: Backoff Indicator。占4個(gè)bit位，范圍0-15，左邊是高bit位。右邊是低bit位（下同）。 RAPID: Random Access Preamble Identifier，隨機(jī)前導(dǎo)碼標(biāo)識(shí)。MSG1攜帶，占6個(gè)bit位，范圍0-63。 |
假設(shè)有2個(gè)UE正在進(jìn)行隨機(jī)接入，且計(jì)算得到的RA-RNTI一樣，而前導(dǎo)碼不一樣時(shí)。包括RAR的PDU頭的格式例如以下所看到的。僅僅有當(dāng)不同UE的RA-RNTI同樣時(shí)。RAR消息才干封裝到一個(gè)MAC-PDU里，不同的RA-RNTI。不能封裝在一個(gè)MAC PDU中。
payload指1個(gè)或多個(gè)RAR控制單元，具體個(gè)數(shù)取決于MAC子頭中相應(yīng)的RAPID的個(gè)數(shù)。
假設(shè)RAR是對(duì)2個(gè)前導(dǎo)碼進(jìn)行的響應(yīng)，則MAC PDU須要有2個(gè)RAR控制單元。RAR控制單元的格式例如以下。
每一個(gè)RAR的長度固定為6個(gè)字節(jié)。各字段的含義為：
| Timing Advance Command：時(shí)間提前命令域，占11個(gè)bit位。
通知UE進(jìn)行上行同步的TA值。 |
對(duì)于2個(gè)RAR的MAC PDU。它的格式例如以下。
20bits的UL GRANT包括的內(nèi)容有：
| - Hopping flag – 1 bit，指示PUSCH是否運(yùn)行跳頻。
- Fixed size resource block assignment – 10 bits，指示MSG3的RB資源分配。與帶寬有關(guān)，以后會(huì)具體介紹。 指示UE是否上報(bào)CQI。 |
比方UE接收到的RAR碼流為0x410008DC0C212F，則根據(jù)協(xié)議規(guī)則。解析的步驟例如以下：
能夠知道。該RAR針對(duì)的是PreambleID=1的隨機(jī)接入響應(yīng)。UL_GRANT的解析步驟例如以下，當(dāng)中RIV的解析過程與帶寬相關(guān)，會(huì)在興許MSG3的相關(guān)博文中再專門介紹。
5.參考文獻(xiàn)
（1）3GPP TS 36.321 V9.6.0 (2012-03) Medium Access Control (MAC) protocol specification
（2）3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures
（3）http://www.mscbsc.com/askpro/response-327421.html
（4）http://www.sharetechnote.com/
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的LTE-TDD随机接入过程（3）-RAR（MSG2）以及MSG1的重传的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
