LTE的随机接入过程
LTE随机接入过程
LTE随机接⼊过程LTE随机接⼊过程preamble传输达到最⼤传输次数的处理从UE的⾓度上看，随机接⼊过程可能遇到以下问题⽽导致随机接⼊失败：UE没有收到其发送的preamble对应的RAR（没有收到RAR，或收到的RAR MAC PUD中没有对应该preamble的RAR）；UE发送了Msg3，但没有收到Msg4；UE收到了Msg4，但该UE不是冲突解决的胜利者。
如果某次随机接⼊失败了，UE会重新发起随机接⼊。
在36.321中，介绍到⼀个字段preambleTransMax，该字段指定了preamble的最⼤传输次数。
当UE发送的preamble数超过preambleTransMax时，协议要求MAC层发送⼀个random access problem indication到上层（通常是RRC 层），但MAC层并不会停⽌发送preamble。
也就是说，MAC层被设计成“⽆休⽌”地发送preamble，⽽出现“UE发送的preamble数超过preambleTransMax”时如何处理是由上层（RRC层）决定的。
也就是说，⽆论是发⽣上⾯介绍的哪种情况，MAC层都会“⽆休⽌”地发送preamble以期望能成功接⼊⼩区。
在收到MAC层的random access problem indication后，RRC层的⾏为取决于触发随机接⼊的场景：场景⼀：RRC连接建⽴。
此时UE通过RRC timer T300来控制，当该timer 超时（即RRC连接建⽴失败）时，UE的RRC层会停⽌随机接⼊过程（此时会重置MAC，释放MAC配置。
⽽从36.321的5.9节可知，重置MAC 会停⽌正在进⾏的随机接⼊过程），并通知上层RRC连接建⽴失败。
（见36.331的5.3.3.6节）场景⼆：RRC连接重建。
此时通过RRC timer T301和T311来控制，当该timer超时（即RRC连接重建失败）时，UE的RRC层会停⽌MAC层的随机接⼊过程，并进⼊RRC_IDLE态。
LTE的随机接入过程
LTE的随机接入过程简介UE通过随机接入过程（Random Access Procedure）与cell建立连接并取得上行同步。
只有取得上行同步，UE才能进行上行传输。
随机接入的主要目的：1）获得上行同步；2）为UE分配一个唯一的标识C-RNTI。
随机接入过程通常由以下6类事件之一触发：(见36.300的10.1.5节)1)初始接入时建立无线连接（UE从RRC_IDLE态到RRC_CONNECTED态）；2) RRC连接重建过程（RRC Connection Re-establishment procedure）；3)切换（handover）；4) RRC_CONNECTED态下，下行数据到达（此时需要回复ACK/NACK）时，上行处于“不同步”状态；5) RRC_CONNECTED态下，上行数据到达（例：需要上报测量报告或发送用户数据）时，上行处于“不同步”状态或没有可用的PUCCH资源用于SR传输（此时允许上行同步的UE使用RACH来替代SR）；6) RRC_CONNECTED态下，为了定位UE，需要timing advance。
随机接入过程还有一个特殊的用途：如果PUCCH上没有配置专用的SR资源时，随机接入还可作为一个SR来使用。
随机接入过程有两种不同的方式：(1)基于竞争（Contention based）：应用于之前介绍的前5种事件；(2)基于非竞争（Non-Contention based或Contention-Free based）：只应用于之前介绍的(3)、(4)、(6)三种事件。
preamble介绍随机接入过程的步骤一是传输random access preamble。
Preamble的主要作用是告诉eNodeB有一个随机接入请求，并使得eNodeB能估计其与UE之间的传输时延，以便eNodeB校准uplink timing并将校准信息通过timing advance command告知UE。
LTE随机接入过程详解
LTE初始随机接入过程详解LTE初始随机接入过程.UE选择合适的小区进行驻留以后, 就可以发起初始的随机接入过程了.LTE 中, 随机接入是一个基本的功能, UE只有通过随机接入过程, 与系统的上行同步以后, 才能够被系统调度来进行上行的传输.LTE中的随机接入分为基于竞争的随机接入和非竞争的随机接入两种形式.初始的随机接入过程, 是一种基于竞争的接入过程, 可以分为四个步骤,(1): 前导序列传输(2): 随机接入响应(3): MSG3 发送(RRC Connection Request).(4): 冲突解决消息.所谓MSG3, 其实就是第三条消息, 因为在随机接入的过程中，这些消息的内容不固定，有时候可能携带的是RRC连接请求，有时候可能会带一些控制消息甚至业务数据包，因此简称为MSG3.第一步:随机接入前导序列传输.LTE中, 每个小区有64个随机接入的前导序列, 分别被用于基于竞争的随机接入(如初始接入)和非竞争的随机接入(如切换时的接入).其中, 用于竞争的随机接入的前导序列的数目个数为numberofRA-Preambles,在SIB2系统消息中广播.sib2 :{sradioResourceConfigCommon{rach-ConfigCommon{preambleInfo{numberOfRA-Preambles n52},powerRampingParameters{powerRampingStep dB4,preambleInitialReceivedTargetPower dBm-104 },ra-SupervisionInfo{preambleTransMax n10,ra-ResponseWindowSize sf10,mac-ContentionResolutionTimer sf48},maxHARQ-Msg3Tx 4用于竞争的随机前导序列, 又被分为GroupA和GroupB两组. 其中GroupA的数目由参数preamblesGroupA来决定, 如果GroupA的数目和用于竞争的随机前导序列的总数的数目相等, 就意味着GroupB不存在.GroupA 和GroupB的主要区别在于将要在MSG3中传输的信息的大小, 由参数messageSizeGroupA 表示。
LTE随机接入(很全)
PRACH结构PRACH格式对于格式1到3，频域间隔1.25k，占用864个子载波(ZC序列长度839，剩余25个子载波两边保护)。
格式4，频域讲7.5k，占用144个子载波（ZC序列139，剩余5个两边保护）。
时频位置对于TDD ，格式有4种，和TDD 上下行帧划分和prach-ConfigIndex 有关，见211表Table5.7.1-3。
prach-ConfigIndex 确定了四元结构体),,,(210RA RA RA RA t t t f ，决定了prach 发送的时频位置。
在211表Table 5.7.1-4中配置。
其中RA f 是频率资源索引。
2,1,00=RAt 分别表示资源是否在所有的无线帧，所有的偶数无线帧，所有的奇数无线帧上重现。
1,01=RA t 表示随机接入资源是否位于一个无线帧的前半帧或者后半帧。
2RA t 表示前导码开始的上行子帧号，其计数方式为在连续两个下行到上行的转换点间的第一个上行子帧作为0进行计数。
但对于前导码格式4，2RA t 表示为(*)。
序列组产生每个基站下有64个preamble 序列，怎么产生呢？1、 由逻辑根序列号RACH_ROOT_SEQUENCE 查表Table 5.7.2-4得到物理根序列号。
2、 用zeroCorrelationZoneConfig 以及highSpeedFlag （如果为高速，则是限制级）查211表格Table 5.7.2-2得到循环位移N CS ;3、 用循环位移N CS 与根序列，得到64个preamble 序列。
1个根序列可能无法生产64个preamle 序列，则取下一个根序列继续生成，直到得到64个preamble 。
普通速度模式下（非限制集），preamble 的循环位移时等间隔的，一个根序列能生成ZC CS N N ⎢⎥⎣⎦，ZC N 是长度序列长度为839（格式4为139）。
高速模式下（限制集）循环位移非等间隔。
LTE随机接入过程总结完美
LTE随机接入过程总结完美LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，它具有更高的速度、更低的延迟和更大的容量。
LTE随机接入过程是指移动设备与LTE 网络建立连接的过程。
接下来，我将总结LTE随机接入过程的详细步骤，并分析其中涉及的关键技术。
1.预备过程首先，移动设备将在频域上选择一个随机接入前导（Random Access Preamble），以准备发送随机接入请求。
这个过程叫做预备过程。
移动设备选择的随机接入前导数目通常是固定的。
2.随机接入过程一旦移动设备选择了随机接入前导，它将开始发送随机接入请求。
请求包括随机接入前导、时间戳和一些身份信息。
随机接入请求会通过物理层协议发送到LTE基站（eNodeB）。
基站接收请求后，会通过控制信道来进行解调。
3.随机接入响应当基站接收到随机接入请求后，它会给移动设备一个随机接入响应。
响应包括一个随机接入响应码、接入时隙和一些其他的参数。
移动设备接收到响应后，会根据接入时隙将其发送回基站。
4.随机接入确认基站接收到移动设备的随机接入响应后，会对其进行解调。
如果解调成功，则确认移动设备的接入请求有效。
确认会通过控制信道发送给移动设备。
移动设备接收到确认后，就可以和LTE网络进行通信了。
1.随机性和多用户接入：由于移动设备选择随机接入前导的过程是随机的，所以每个移动设备之间的接入过程是相互独立的。
这样就能够支持大量用户同时接入LTE网络，提高了网络容量。
2.高效和快速的接入：LTE随机接入过程采用了预备过程，使移动设备提前准备好发送接入请求。
这样可以大大减少接入时延，提高了接入效率。
3. 解决多径效应：LTE随机接入过程中使用了CDMA（Code Division Multiple Access）技术，它可以通过对不同路径上的信号加权来抵消多径效应。
这样可以提高信号质量，降低误码率。
4.增强系统安全性：在随机接入过程中，移动设备需要发送身份信息给基站。
LTE网络信令流程
LTE网络信令流程LTE（Long Term Evolution）是一种4G移动通信技术，其信令流程是指移动终端与LTE网络之间进行通信时所涉及到的信令交互流程。
以下是关于LTE网络信令流程的详细介绍，共计1200字：首先，当移动终端开机或进入LTE网络覆盖范围时，需要进行一系列的信令交互以建立起移动终端与LTE基站之间的初始连接。
这个过程被称为接入过程，一般包括以下几个步骤：步骤一：移动终端向LTE基站发起随机接入请求（RRCConnectionRequest），请求加入基站的覆盖范围。
该请求包括相关标识和目标基站的编号以及一些其他信息。
步骤二：LTE基站接收到移动终端的随机接入请求后，会向移动终端返回一个接入确认（RRCConnectionSetup），告知移动终端可以开始与基站进行连接。
同时，LTE基站会为该移动终端分配一个临时标识（C-RNTI）。
步骤四：LTE基站接收到移动终端的接入请求确认后，会向移动终端发送一个初始直达控制分配（InitialDirectTransfer），进一步建立起移动终端与基站之间的初始连接。
接下来的步骤是在初始连接建立后，移动终端与LTE网络之间进行信令交互，以进行各种数据业务的传输和处理。
通常包括以下几个过程：步骤五：移动终端发送一个小区广播请求（CellSelection），请求LTE基站提供当前小区及邻近小区的系统信息。
此举旨在让移动终端获取必要的系统信息，以选择最佳的基站进行连接。
步骤六：LTE基站接收到移动终端的小区广播请求后，会向移动终端返回当前小区和邻近小区的系统信息。
步骤七：根据接收到的系统信息，移动终端选择一个合适的小区，并发送小区选择确认（CellSelectionConfirm）给基站。
步骤八：LTE基站接收到移动终端的小区选择确认后，会向移动终端分配一个临时标识（P-RNTI），并发送接入配置（RRCConnectionReconfiguration）以便为移动终端进行具体的配置。
1124-LTE和NR 随机接入流程
LTE和NR 随机接入流程在LTE中，随机接入过程采用两种不同的形式（如图1所示）：●基于竞争●基于非竞争在基于竞争的随机接入过程中，UE将在步骤1中从确定的前导码组中随机选择一个前导码。
如果多个UE在同一子帧中选择相同的前导码，则将发生冲突。
在这种情况下，冲突将通过步骤4中的后续竞争解决过程来解决，RRC_CONNECTED期间的下行数据到达（例如，当上行同步状态为“非同步”时）和RRC_CONNECT期间的上行数据到达（如当上行状态为“不同步”或没有用于SR的PUCCH资源时）。
在基于非竞争的随机接入过程中，eNB将分配不同的前导码（例如，通过专用RRC信令或PDCCH命令），因此可以避免冲突。
基于非竞争的随机接入过程适用于切换、RRC_CONNECTED 期间的下行数据到达（例如，当上行同步状态为“非同步”时）、定位（例如，UE定位需要定时提前时）和获得sTAG的定时提前对准。
UE eNBUEeNB图1：基于竞争的（左）和基于非竞争的（右）随机接入过程在NR中，似乎基本上所有上述场景仍然有效，因此也支持基于竞争的随机接入过程和基于非竞争的随机接入过程。
从技术上讲，使用LTE中现有的随机接入过程（即Msg 1、2、3和4）是NR中设计的基线。
从UE的角度来看，规范支持在子帧持续时间内/跨个子帧持续时间的TDM或FDM中复用numerology技术在Rel-8中，LTE主要设计用于支持MBB服务。
在Rel-12和Rel-13中，引入了面向低端机器类型通信的低成本UE（即NB-IoT和eMTC）。
低成本UE与普通UE截然不同，它们仅支持有限的信道带宽（NB-IoT为180kHz，eMTC为6个PRB）、有限的传输块大小（NB-IIoT为680bit，eMTC 是1000bit）、单接收器RF等。
此外，低成本UE需要支持例如20db的覆盖增强。
为了实现低成本UE的网络接入，对随机接入过程进行了重大修改（例如，在eMTC中，RAR中的UL grant 需要提供Msg3/4 MPDCCH窄带索引，而Msg1/2/3/4需要考虑大量重复），这显著增加了规范复杂性。
LTE随机接入过程的总结
LTE随机接入过程的总结LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，具有更高的带宽和更快的数据传输速度。
在LTE网络中，移动设备需要进行随机接入过程，以与基站建立连接，并开始通信。
下面是对LTE随机接入过程的完美总结。
随机接入是移动设备首次接入LTE网络的过程，包括两个步骤：预留资源，发送随机接入请求。
首先，移动设备需要预留资源。
移动设备在接入时，首先需要扫描附近的基站，并选择信号强度最强的基站进行连接。
一旦选择了目标基站，移动设备需要向目标基站发送预留资源请求。
预留资源请求是为了保证基站能够为移动设备分配足够的无线资源，例如时间和频率资源。
一旦预留资源请求被接受，移动设备可以进行下一步，即发送随机接入请求。
移动设备先发送随机接入前导（Preamble），以通知基站其接入意图。
随机接入前导是一个特定的序列，用于激活基站的接入侦听器。
接入侦听器会监听所有传输通道上的随机接入前导，以检测移动设备接入请求。
在发送随机接入前导后，移动设备等待基站的回应。
基站会通过广播信道向周围的移动设备发送接入响应。
如果移动设备在规定时间内收到接入响应，则表示接入成功。
接入响应携带了一些必要的参数，例如：时间同步信息、随机接入标识符等。
接入过程完成后，移动设备和基站之间即建立起物理连接，移动设备可以开始正常通信。
移动设备会收到基站分配的唯一标识（RNTI），用于后续的通信过程。
接入过程还包括了一些安全性措施，例如鉴权过程，以确保通信的安全性。
总结起来，LTE随机接入过程包括了预留资源和发送随机接入请求两个步骤。
移动设备首先发送预留资源请求，以保证基站能够分配足够的无线资源。
然后，移动设备发送随机接入前导，激活基站的接入侦听器。
如果接收到基站的接入响应，表示接入成功，移动设备和基站之间建立起物理连接。
接入过程还包括一些安全措施，以确保通信的安全性。
总的来说，LTE随机接入过程是一系列复杂的步骤，但它确保了移动设备和LTE网络之间的无缝连接，为用户提供更快速和稳定的通信体验。
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LTE的随机接入过程简介UE通过随机接入过程（Random Access Procedure）与cell建立连接并取得上行同步。
只有取得上行同步，UE才能进行上行传输。
随机接入的主要目的：1）获得上行同步；2）为UE分配一个唯一的标识C-RNTI。
随机接入过程通常由以下6类事件之一触发：(见36.300的10.1.5节)1)初始接入时建立无线连接（UE从RRC_IDLE态到RRC_CONNECTED态）；2) RRC连接重建过程（RRC Connection Re-establishment procedure）；3)切换（handover）；4) RRC_CONNECTED态下，下行数据到达（此时需要回复ACK/NACK）时，上行处于“不同步”状态；5) RRC_CONNECTED态下，上行数据到达（例：需要上报测量报告或发送用户数据）时，上行处于“不同步”状态或没有可用的PUCCH资源用于SR传输（此时允许上行同步的UE使用RACH来替代SR）；6) RRC_CONNECTED态下，为了定位UE，需要timing advance。
随机接入过程还有一个特殊的用途：如果PUCCH上没有配置专用的SR资源时，随机接入还可作为一个SR来使用。
随机接入过程有两种不同的方式：(1)基于竞争（Contention based）：应用于之前介绍的前5种事件；(2)基于非竞争（Non-Contention based或Contention-Free based）：只应用于之前介绍的(3)、(4)、(6)三种事件。
preamble介绍随机接入过程的步骤一是传输random access preamble。
Preamble的主要作用是告诉eNodeB有一个随机接入请求，并使得eNodeB能估计其与UE之间的传输时延，以便eNodeB校准uplink timing并将校准信息通过timing advance command告知UE。
Preamble在PRACH上传输。
eNodeB会通过广播系统信息SIB-2来通知所有的UE，允许在哪些时频资源上传输preamble。
（由prach-ConfigIndex和prach-FreqOffset字段决定，详见36.211的5.7节）每个小区有64个可用的preamble序列，UE会选择其中一个（或由eNodeB指定）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序列又可分为两组：group A和group B （group B可能不存在）。
这些配置eNodeB是通过RACH-ConfigCommon（SIB-2）下发的。
图：random access preambles分组group A和group B的原因是为了加入一定的先验信息，以便eNodeB在RAR中给Msg 3分配适当的上行资源。
如果UE接入时估计后续的Msg3可能比较大（大于messageSizeGroupA），并且路径损耗pathloss小于–preambleInitialReceivedTargetPower–deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB，则使用group B中的preamble；否则使用group A中的preamble。
这样eNodeB就能够根据收到的preamble知道该preamble所属的group，从而了解Msg 3的大致资源需求。
如果不分组，就应采用较高的grant配置，可能损失一些上行效率。
（关于preamble的选择：详见36.321的5.1.2节）Group A/B中的preamble序列本身并没有太大区别，只有它们的划分才是有意义的，用于告诉eNodeB后续的资源需求。
如果UE进行的是基于非竞争的随机接入(例如非竞争下的handover)，使用的preamble是由eNodeB直接指定的（见36.331的RACH-ConfigDedicated）。
为了避免冲突，此时使用的preamble是除group A和group B外的预留preamble。
简单地说：eNodeB通过广播SIB-2发送RACH-ConfigCommon，告诉UE preamble的分组、Msg 3大小的阈值、功率配置等。
UE发起随机接入时，根据可能的Msg 3大小以及pathloss等，选择合适的preamble。
PRACH时频资源介绍在LTE中，提到信道的时频资源时，通常都会涉及时域（system frame、subframe、slot、symbol、周期）、频域（起始RB、所占的RB数，是否跳频）、循环移位（cyclic shift）等。
PRACH用于传输random access preamble。
通常eNodeB不会在预留给随机接入的RB上调度其它上行数据。
某小区可用的PRACH时频资源是由SIB-2的prach-ConfigIndex和prach-FrequencyOffset字段决定的。
一旦这两个字段决定了，对接入该小区的所有UE而言，preamble的格式（format）和可选的PRACH时频资源就固定了。
图：指定PRACH时频资源的RRC信令每个preamble在频域上占用6个连续RB的带宽，这正好等于LTE 支持的最小上行带宽。
因此，不管小区的传输带宽有多大，都可以使用相同的RA preamble结构。
小结：频域上占6个连续的RB。
preamble在时域上的长度取决于配置。
（如下表所示，见36.211的5.7.1节）图：不同的preamble格式从上图可以看出，不同格式的preamble在时域上所占的连续子帧数是不一样的，format 0占1个子帧，format 1和format 2占2个子帧，format 3占3个子帧。
不同的preamble可能有不同CP（cyclic prefix，循环前缀）。
CP 越大，对延迟的容忍度就越大，相应的，小区就可以支持更大的覆盖范围。
上行timing的不确定性正比于小区半径，每1 km有大约6.7μs的传输延迟（6.7μs / km）。
以preamble format 0为例，CP长度为0.1 ms，因此允许的最大小区半径为15km（0.1 * 1000 / 6.7≈15 km）。
对于TDD，还支持额外的preamble配置：format 4。
该配置只用于特殊子帧的UpPTS字段，且只支持长度为或的UpPTS字段（见36.211的Table 4.2-1）。
由于CP的长度明显小于前面介绍的format 0~3，format 4只支持覆盖范围很小的小区。
小结：时域上占的连续的subframe数：1、2、3、UpPTS；占据子帧内的所有slot和所有symbol。
配置时需要考虑小区的覆盖范围以及资源的使用（preamble越大，可用于传输上行数据的资源就越少）。
前面已经介绍了preamble在时域和频域上所占的资源大小，接下来我们来讨论preamble在时域和频域上的位置。
对FDD而言，只支持preamble format 0~3，且每个子帧至多有一个PRACH资源，即多个RA请求只在时域上存在复用。
36.211的Table 5.7.1-2指定了format以及允许传输preamble的子帧配置，这是通过prach-ConfigIndex来指定的。
假如UE接收到的prach-ConfigIndex 配置为12，则该UE可以选择任意（any）系统帧的（0,2,4,6,8）这5个子帧中的某一个来传输format 0的preamble。
假如UE接收到的prach-ConfigIndex配置为18，则该UE只能选择在偶数（even）系统帧的子帧7来传输format 1的preamble。
对FDD而言，preamble在频域上的起始RB（）等于prach-FrequencyOffset指定的值（用表示，且满足条件）。
对TDD而言，每个子帧可以有多个PRACH资源，这是因为TDD中每个系统帧的上行子帧数更少，从而要求每个子帧发送更多的RA请求。
在TDD中，每个10ms的系统帧内至多可发送6个RA请求。
（见36.211的5.7.1-3的）对TDD而言，preamble在时域上的配置也是通过prach-ConfigIndex来指定的，且对应的表为36.211的Table 5.7.1-3和Table 5.7.1-4。
其中表示UE在一个10ms的系统帧内有多少次随机接入的机会。
在协议中没有介绍，在网上也看到过说这个字段没有用处的，但其出处应该是ZTE的提案《Time & Frequency Location Mapping for TDD PRACH》，有兴趣的大家可以去研究一下，顺便也能够了解36.211的Table 5.7.1-3和Table 5.7.1-4是如何通过计算得来的。
对TDD而言，Table 5.7.1-4指定了preamble的时频位置。
四元组唯一指定一个特定的随机接入资源。
指定了preamble可以选择在哪些系统帧上发送（0：所有帧；1：偶数帧；2：奇数帧）。
指定preamble是位于前半帧还是后半帧（0：前半帧；1：后半帧）。
指定preamble起始的上行子帧号，该子帧号位于两个连续的downlink-to-uplink switch point之间，且从0开始计数（见下图）。
format 4是个例外，其标记为(*)。
图：PRACH的时域资源配置（preamble format 0~3、TDD Configuration 1）对于format 4而言，其起始子帧是特殊帧，无配置。
这样，通过prach-ConfigIndex指定的PRACH configuration index，UE就得到了可能的、、配置，从而知道可以在哪些子帧上传输preamble。
对于TDD而言，preamble在频域上的起始RB是由prach-ConfigIndex和prach-FrequencyOffset确定的。
通过prach-ConfigIndex查表Table 5.7.1-4得到（频域的偏移，单位是6个RB），通过prach-FrequencyOffset可以得到，再通过如下公式，可以得到format 0~3的preamble在频域上的起始RB：从上面的公式可以看出，为了保证单载波的频域资源连续性，PRACH 的资源分布在上行带宽的两端上（“低高频位置交错”）。
起始位置由确定，一般紧挨着PUCCH资源的位置。
公式中的数字6是为了保证preamble在频域占6个连续的RB。