LTE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常见信令流程总结
LTE常见信令流程总结LTE（Long-Term Evolution）是一种用于移动通信网络的标准，是4G通信技术的一种。
LTE信令流程是指在LTE网络中，设备之间进行通信所涉及的各种信令过程。
在LTE网络中，设备之间的通信主要包括连接建立、数据传输、连接释放等过程，在这些过程中需要经过一系列的信令流程来完成。
LTE信令流程可以分为以下几个主要部分：1.接入过程：接入过程是指设备连接到LTE网络的过程。
在接入过程中，设备首先进行初始接入，即与LTE基站进行随机接入的过程。
接入成功后，设备会进行UE同步和小区选择，确定要连接的LTE基站。
接入过程中的主要信令包括RRC连接建立、测量报告等。
2.连接建立：连接建立是指设备在LTE网络中建立到目标设备的连接的过程。
在连接建立过程中，设备需要先进行RRC连接建立，然后进行UE安全功能的激活，最后进行RAB建立，确保通信质量。
连接建立过程中的主要信令包括RRC连接请求、RRC连接建立等。
3.数据传输：数据传输是LTE网络中最常见的通信过程。
在数据传输过程中，设备通过LTE网络进行数据的发送和接收。
数据传输过程中的主要信令包括PDCP数据传输、RLC数据传输、MAC数据传输等。
4.连接释放：连接释放是指设备在LTE网络中释放连接的过程。
在连接释放过程中，设备需要发送连接释放请求，等待对方设备确认后释放连接。
连接释放过程中的主要信令包括RRC连接释放等。
除了上述主要的信令流程外，LTE网络中还涉及到一些其他重要的信令流程，如小区选择过程、测量报告过程、切换过程、重定向过程等。
这些信令流程都是为了保证LTE网络中设备之间的通信质量和稳定性。
总的来说，LTE网络中的信令流程是为了保证设备之间能够进行有效的通信，并提供高质量的通信服务。
通过了解和掌握LTE网络中的信令流程，可以更好地理解LTE网络的工作原理和特点，更好地进行LTE网络的优化和管理。
同时，随着LTE技术的不断发展和完善，LTE网络中的信令流程也将会不断地进行更新和改进，以适应不断变化的通信需求和用户要求。
LTE物理层协议分析005_随机接入过程
2个TTI
图1-4 RAR 接收窗口示意图 k2 与 RAR 中的 UL delay 字段相关，其若为 0，k2 需要保证不小于 6ms；否者，k2 取值 需要保证 MSG3 在 RAR 之后的第一个 U 帧上传输。 如果收到的 RAR 中不包含本 UE 的响应信息或有收到的 RAR，UE 需要重发 preamble， 记重发 MSG 1（preamble）的时间间隔记为 k3。 对于第一种情况，k3 表示收到 RAR 到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要小于 5ms；对于第二种情况，k3 表示 RAR 窗超时到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要 小于 4ms。 注： 除入网过程外， ENB 还可通过 PDCCH order 指示 UE 主动发起随机接入， PDCCH order 承载在 PDCCH 上，使用 CRNTI 加扰，固定使用 DCI 1A 格式。
TPC 命令对应功控中的 δ msg 2 ，含义如下表 1-2， 表1-2 RAR 中的 TPC 命令 TPC Command 0 1 2 3 4 5 6 7 Value (in dB) -6 -4 -2 0 2 4 6 8
（本文完） 本系列文档针对 LTE 物理层相关协议进行分析，力求使用图表示例等方式更好地分析协议 内容， 追溯协议背后的设计思想。 主要涉及的协议为 3GPP， TS36.201、 TS36.211、 TS36.212、 TS36.213 和 TS36.300，参考协议版本为 R13。 本文档纯属自我学习总结，只做学习交流用途！ Pilot lb19861022@
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三、RRC Signal 的发送和接收
ENB 可以通过下发 RRC Signal 指示 UE 在目标小区主动发起随机接入。其承载在 PDSCH 上，物理层不识别。
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。
LTE开机搜索与随机接入工作过程
LTE开机搜索与随机接入工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示：二、小区搜索及同步过程整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：1)UE开机，在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS），以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区，如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息，则开机后会先在上次驻留的小区上尝试；如果没有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试；2)然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB，因此可以兼容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在子帧#0发送，并且是ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区组里小区ID，同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀CP长度以及采用的是FDD还是TDD（因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms 重复，因为在这一步它还无法获得帧同步；3)5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成，前后半帧的映射正好相反，因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界，达到了帧同步的目的。
由于SSS信号携带了小区组ID，跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELL ID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。
4)在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。
PBCH在子帧#0的slot #1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。
系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN（系统帧数）位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。
在PBCH的MIB（master information block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。
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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。
从36.331的5.3.12节可以看出，UE进入RRC_IDLE态之前会重置MAC。
（见36.331的5.3.7.6节和5.3.7.7节）场景三：Handover。
此时通过RRC timer T304来控制，当该timer超时（即handover失败）时，UE的RRC层会停止之前的随机接入过程（如果之前分配了专用的用于非竞争随机接入的preamble，则此时认为该preamble不再有效），然后触发RRC连接重建过程。
（见36.331的5.3.5.6节）场景四：RRC_CONNECTED态下，下行数据到达时，上行处于“不同步”状态（包括“定位UE”的场景）；或上行数据到达时，上行处于“不同步”状态或没有可用的PUCCH资源用于SR传输。
由于这种场景下只有MAC层能感知到发生了随机接入过程，而RRC层是不知道的，所以当RRC层收到random access problem indication时，会认为无线链路失效（Radio Link Failure）了，此时如果AS安全还没被激活，UE会进入RRC_IDLE 态；否则的话，UE会发起RRC连接重建流程（见36.331的5.3.11.3节）从上面的介绍可以看出，在场景一、场景二、场景三中，RRC层会忽略MAC层送上来的random access problem indication，而是根据对应的timer来决定是否停止之前的随机接入过程。
只有场景四下，RRC层会对random access problem indication进行处理。
【参考资料】[1] 《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》的14.3节[2] 《LTE – The UMTS Long Term Evolution, 2nd Edition》的17章[3] 《Random Access Supervision – Part 1》和《Random Access Supervision – Part 2》by John M.[4] 23GPP协议v10TS 36.211 – 5.7 Physical random access channelTS 36.213 – 6 MAC Layer Procedure related to RACH Process. TS 36.300 – 10.1.5 Overall description of RACH Process.先阅读这个.TS 36.321 – 5.1 MAC Layer process of random access procedure. TS 36.331 – 6.3.1 System information blocks �1�7SystemInformationBlockType2TS 36.331 – 6.3.2 Radio resource control information elements –PRACH-ConfigTS 36.331 – 6.3.2 Radio resource control information elements –RACH-ConfigCommonTS 36.331 – 6.3.2 Radio resource control information elements –RACH-ConfigDedicated本条目发布于LTE、preamble、random access、随机接入过程各类触发事件下的随机接入过程本节将介绍各种触发事件是如何触发随机接入过程的，主要以信令流程图的方式予以说明。
将本节内容与之前介绍的内容结合起来，有助于更深刻地理解随机接入过程。
触发随机接入过程的事件有6种，见之前介绍。
触发随机接入过程的方式有3种：1）PDCCH order触发；2）MAC sublayer 触发；3）上层触发。
由PDCCH order发起的随机接入过程（“initiated by a PDCCH order”）只有在如下场景才会发生：1）eNodeB要发送下行数据时，发现丢失了UE的上行同步，它会强制UE重新发起随机接入过程以获取正确的时间调整量；2）UE定位。
这时eNodeB会通过特殊的DCI format 1A 告诉UE需要重新发起随机接入，并告诉UE应该使用的Preamble Index和PRACH Mask Index。
（见36.212的5.3.3.1.3节、36.213的Table 8-4）�0�2图12：DCI format 1A用于PDCCH order时的格式对应的信令流程如下（注：UE定位的处理流程与基于非竞争的下行数据到达场景类似）：图13：下行数据到达（基于竞争）图14：下行数据到达（基于非竞争）由MAC sublayer发起随机接入过程的场景有：UE有上行数据要发送，但在任意TTI内都没有可用于发送SR的有效PUCCH资源。
此时上行数据传输的流程变为：1）UE 发送preamble；2）eNodeB回复RAR，RAR携带了UL grant信息；3）UE开始发送上行数据。
什么情况下UE可能没有SR资源呢？场景一：从36.331可以看出，SchedulingRequestConfig是一个UE级的可选的IE（optional），默认为release。
如果eNodeB不给某UE配置SR（这取决于不同厂商的实现），则该UE只能通过随机接入来获取UL grant。
因此，是否配置SR主要影响用户面的延迟，并不影响上行传输的功能！场景二：当UE丢失了上行同步，它也会释放SR资源，如果此时有上行数据要发送，也需要触发随机接入过程。
从上面的描述可以看出，当UE没有被分配SR资源时，基于竞争的random access可以替代SR的功能用于申请上行资源。
但这只适用于低密集度的上行资源请求的情况。
图15：上行数据到达（基于竞争）上层触发的随机接入过程包括：1）初始接入；2）RRC连接重建；3）切换。
图16：初始接入（initial access）�0�2图17：RRC连接重建（RRC Reestablishment）�0�2图18：handover（基于竞争）图19：handover（基于非竞争）对于handover，如果是基于竞争的随机接入，其msg3应该是C-RNTI MAC Control Element + BSR MAC Control Element + PHR MAC Control Element。
之前已经介绍过，RAR中UL grant指定的上行资源最小为56 bits。
对于C-RNTI MAC Control Element，8 bits用于MAC subheader，16 bits 用于C-RNTI MAC Control Element，共24 bits，还剩于32 bits。
我在《LTE：MAC复用和逻辑信道优先级》中介绍过，MAC复用的优先级为：C-RNTI MAC Control Element and UL-CCCH > Regular/PeriodicBSR MAC Control Element > PHR MAC Control Element > 除了UL-CCCH外的其它逻辑信道的数据> padding BSR MAC control element。
所以在剩余的32 bits里会优先放置BSR和PHR：BSR：8 bits用于MAC subheader，8 bits用于BSR MAC ControlElementPHR：8 bits用于MAC subheader，8 bits用于PHR MAC ControlElement但当RAR中的UL grant指定的上行资源足够大，除了容纳C-RNTI + BSR + PHR外，还能够容纳RRCConnectionReconfigurationComplement消息时，则msg3可以为C-RNTI + BSR + PHR + RRCConnectionReconfigurationComplement。
对于handover，如果eNodeB在重配置消息中，根本不带rach-ConfigDedicated字段（该字段是OPTIONAL，即可选的），则UE发起基于竞争的随机接入。
图20：MobilityControlInfoLTE分类，被贴了LTE、random access、随机接入过程标签。
作者是步骤三：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。