LTE随机接入过程

20166037

LTE 随机接入过程有两种类型：有竞争的随机接入（必然增加碰

撞的风险），和没有竞争的随机接入。

在上一章节提到的所有 5 种场景中，UE 都会先初始化一个有竞

争的随机过程。在这个过程中，UE 随机选择一个随机接入前缀标志

（preamble signature），为随后的竞争解决过程做准备。不同的 UE 有

可能选择相同的前缀标志。

在场景 2（新的下行数据）和场景 3（切换）中，eNodeB 可以选

择阻止竞争的发生，方法是为每个 UE 分配一个不同的前缀标志，从

而将接入过程变成没有竞争的随机接入。没有竞争的随机接入的速度

比有竞争的随机接入快——这在切换场景中是非常关键的，切换过程

对时间非常敏感。

和 WCDMA 网络不同，前缀标志是固定的 64 比特的长度。两种

类型的接入过程的使用取决于有多少前缀标志预留给有竞争的随机

接入，有多少前缀标志预留给没有竞争的随机接入。

3.1 有竞争的随机接入过程

图 1 可以看到，有竞争的随机接入过程包括 4 个步骤：

Ø 步骤 1：前缀传送

Ø 步骤 2：随机接入响应

Ø 步骤 3：层 2/层 3 消息

Ø 步骤 4：竞争解决消息

图 1有竞争的随机接入过程

3.1.0 步骤 1：前缀传送

UE 从（64-Ncf）个 PRACH 的竞争性前缀标志中选择一个，其中

Ncf 是 eNodeB 为无竞争 RACH 预留的数目。竞争性前缀标志进一步分

成两组，UE 从哪个组选择竞争性前缀标志取决于这次 RACH 申请需要

的传输资源的大小。eNodeB 根据每个组的负荷控制每个组里的前缀

标志的数量。

初始前缀的发射功率根据开环估算决定，需要考虑对路径损耗进

行全额补偿，以确保接收到的前缀的功率与路径损耗完全无关，从而

帮助 eNodeB 区分同一块 PRACH 时频资源内几个同时发生的前缀传输。

UE 根据下行链路 RSRP（Reference Signal Received Power）平均测量值

估算路径损耗。eNodeB 可能还需要配置额外的功率偏移，因为需要

考虑目标 SINR 要求、上行链路分配给 RACH 前缀的时频时隙的干扰

和噪声水平，和前缀格式等因素。

3.1.2 步骤 2：随机接入响应

eNodeB 通过 PDSCH 信道发送随机接入响应（RAR，Random Access

Response），并用 RA-RNTI（Random Access Radio Network Temporary ID）

加以识别，以识别在哪个时频时隙侦测到了接入前缀。如果因为几个

UE 在相同的前缀时频资源中选择了相同的标志而发生碰撞，这些 UE

也都会收到 RAR。

RAR 消息携带的参数包括：侦测到的接入前缀、要求 UE 同步随

后的上行数据包的时间调整指令、一个用于传送步骤 3 中层 3 消息的

初始上行资源授予命令，以及系统分配的 C-RNTI（Cell Radio Network

Temporary ID）。UE 希望在一个时间窗口内收到 RAR，这个时间窗口

由 eNodeB 确定，并通过小区特定的系统信息广播消息发送给 UE。如

果 UE 没有在规定的时间窗口收到 RAR，则重发前缀。

eNodeB 可以设置前缀功率调整斜坡，这样每个重发的前缀的功

率可以根据一个固定的数值增加。然而，由于在 LTE 网络中，每个随

机接入前缀都与其它的上行传输正交，因此不需要向 WCDMA 网络那

样强调第一个前缀的发射功率必须尽可能地小以减少干扰，即 LTE 初

始随机接入前缀的功率要比 WCDMA 高，所以初始接入尝试的成功几率高