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本文涉及到的内容有：（1）UE在什么时候开始接收RAR（2）怎么确定RA-RNTI（3）UE没有收到RAR后的处理（4）RAR的格式1.UE监测RAR文章《》已经详细说明了UE发送Preamble前导码的时频位置。当UE发出Preamble后，并不是立即准备接收RAR（Random Access Response），而是在发送前导码之后的第3个子帧之后才开始准备接收RAR。当然，UE也不可能一直等待RAR，如果UE连续检测了ra-ResponseWindowSize个子帧仍然没有收到RAR，则不再继续监测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参数由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段带给UE，范围是2-10个子帧，即UE最多连续监测RAR的时长是10ms。2.RA-RNTI的计算eNB加扰RAR、UE解扰RAR的RA-RNTI并不在空口中传输，但UE和eNB都需要唯一确定RA-RNTI的值，否则UE就无法解码RAR，因此RA-RNTI就必须通过收发双方都明确的Preamble的时频位置来计算RA-RNTI的值。RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the PDCCH when Random Access Response messages are transmitted. It&unambiguously&identifies which time-frequency resource was utilized by the UE to transmit the Random Access preamble.协议规定了RA-RNTI的计算公式为：RA-RNTI= 1 + t_id+10*f_id。其中，t_id表示发送Preamble的起始位置的子帧ID号（范围是0-9），f_id表示四元素组中的f_RA值（范围是0-5），之前的文章《》已经详细描述了这两个值的具体含义。eNB只要能解码出Preamble前导码，就能唯一确定t_id和f_id参数，也就能唯一确定RA-RNTI值。3.UE没有收到RAR的处理UE有可能在RAR的监测窗口内没有解码到RAR消息，这有可能是eNB侧没有检测到PRACH中的Preamble信息，有可能是没有调度RAR信息，也有可能是下行无线链路有干扰导致UE解码RAR失败，无论是哪种原因，UE没有收到RAR是有可能发生的。如果在RAR响应窗口内没有收到RAR，或者收到的RAR中携带的Preamble并不是本UE之前发送的Preamble，那么表示UE本次接收RAR失败，UE将执行如下操作：（1）将本地变量PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER加1（2）如果PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER变量=（preambleTransMax+1），那么将通知协议上层“本次RA失败”，不再执行（3）、（4）过程。这之后的流程，是继续执行新一次的RA过程，还是执行扫频选小区，甚至换网过程，协议并没有明确说明，由UE侧基带厂商自行决定。（3）如果PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER&（preambleTransMax+1），且之前的Preamble是由UE侧MAC选择的，那么UE将在0到backoff参数之间随机选择一个值，作为当前失败时刻到下一次发送Preamble时刻的时延。（4）选择时频资源位置，重新发起RA过程。&&从上述过程可以看到，UE侧在每次RA过程中，会维护一个计数器PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER，范围是【0，preambleTransMax】，一旦超过preambleTransMax值，则表示本次RA失败。preambleTransMax参数表示本次Preamble发送（含重传）的最大次数，和ra-ResponseWindowSize参数一样，也是包含在SIB2中的RACH-ConfigCommon字段中，见上文截图。范围从3到200不等，一般取5次即可。backoff参数表示上次接收RAR失败到下次重新发送Preamble之间的最大延时，单位是ms，eNB侧的MAC层通过RAR消息配置到UE。范围是0-960ms。如果值属于Reserved，则按照960ms处理。前导码的发送和重传时机如下图所示。MSG1每次发送前导码的功率值PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER计算如下：PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER =&preambleInitialReceivedTargetPower +DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) *powerRampingStep其中，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER是当前MSG1的传输次数，第一次（新传）时，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER被设置为1。preambleInitialReceivedTargetPower表示初始功率值，范围从-120dBm到-90dBm不等。powerRampingStep表示功率抬升因子，范围从0dB到6dB不等。上述三个参数都由SIB2中的RACH-ConfigCommon字段带给UE，见前文截图。DELTA_PREAMBLE是一个功率偏移量，与Preabmle的格式相关。4.RAR的格式随机接入过程中的MAC PDU包含3个部分：MAC头、payload（1个或多个RAR单元）和可选的填充padding。MAC头包含1个或多个MAC子头，但只能有1个子头可以包含Backoff Indicator，且这个子头只能放在第一个子头位置。其他没有包括Backoff Indicator的子头均对应一个RAR单元。如下图所示。之所以将BI子头放在第一个子头位置，我想可能是为了减少UE侧的处理时间，比如存在这种情况：UE1-UE10共10个UE同时接入，如果将UE1的RAPID子头不放在第一个位置，那么UE1还要遍历接下来的所有子头，读取每个子头的E值和T值，才能知道这个RAR有没有携带BI子头，而如果规定BI子头固定放在第一个位置，那么UE1在解码BI子头和自己的RAPID子头后，就不需要关心余下所有子头的T字段了。带BI（Backoff Indicator）参数的MAC子头，由E/T/R/R/BI组成，而其他的子头则由E/T/RAPID组成，如下图所示。需要注意的是，在没有解码到任何BI值的时候，UE本地使用的BI参数是0ms，而如果一旦解码成功RAR，无论这个RAR是否携带了本UE的Preamble，UE都要存下本次解码得到的BI，以备重传Preamble的时候使用。但一旦重新发起RA过程，UE侧BI参数都将被复位为0ms。子头中每个字段的含义是：E: Extension field，扩展域。指示后续是否还有MAC子头，1表示还有另一个子头，0表示后面不再有MAC子头。T: Type field，类型域。指示MAC子头后面跟的是Backoff Indicator还是RA Preamble ID（即UE上报的Preamble值）。1表示当前MAC子头后面携带了RA Preamble ID，0表示后面携带的是BI指示（Backoff Indicator）。R: Reserved bit，固定填0。BI: Backoff Indicator。占4个bit位，范围0-15，左边是高bit位，右边是低bit位（下同）。RAPID: Random Access Preamble Identifier，随机前导码标识，MSG1携带，占6个bit位，范围0-63。如果有2个UE正在进行随机接入，且计算得到的RA-RNTI一样，而前导码不一样时，包含RAR的PDU头的格式如下所示。只有当不同UE的RA-RNTI相同时，RAR消息才能封装到一个MAC-PDU里，不同的RA-RNTI，不能封装在一个MAC PDU中。payload指1个或多个RAR控制单元，具体个数取决于MAC子头中对应的RAPID的个数。如果RAR是对2个前导码进行的响应，则MAC PDU需要有2个RAR控制单元。RAR控制单元的格式如下。每个RAR的长度固定为6个字节。各字段的含义为：Timing Advance Command：时间提前命令域，占11个bit位。通知UE进行上行同步的TA值。UL Grant：上行授权，占20个bit位。指示UE用于上行传输MSG3的资源，包括时频位置、是否跳频、功控等参数。低字节Oct2为高bit位，高字节Oct4为低bit位。Temporary C-RNTI：临时C-RNTI，占16个bit位。UE后续发送的MSG3消息使用该值加扰。对于2个RAR的MAC PDU，它的格式如下。20bits的UL GRANT包括的内容有：- Hopping flag – 1 bit，指示PUSCH是否执行跳频。- Fixed size resource block assignment – 10 bits，指示MSG3的RB资源分配，与带宽有关，以后会详细介绍。 & & & &- Truncated modulation and coding scheme – 4 bits，指示MSG3使用的MCS。&- TPC command for scheduled PUSCH – 3 bits，指示PUSCH的TPC参数。- UL delay – 1 bit。指示MSG3发送时刻。 《》已经详细介绍了这个参数的具体含义。- CQI request – 1 bit。指示UE是否上报CQI。比如UE接收到的RAR码流为0xC212F，则依据协议规则，解析的过程如下：可以知道，该RAR针对的是PreambleID=1的随机接入响应。UL_GRANT的解析过程如下，其中RIV的解析过程与带宽相关，会在后续MSG3的相关博文中再专门介绍。5.参考文献（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）/askpro/response-327421.html（4）/
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本文涉及到的内容有: (1) UE 在什么时候开始接收 RAR (2)怎么确定 RA-RNTI (3) UE 没有收到 RAR 后的处理(4) RAR 的格式 1.UE 监测 RAR 文章《 LTE-TD D随机接入过程(2)-前导码 Preambl e的格式与时频位置》已经详细说明了UE发送 Preambl e 前导码的时频位置。当 UE 发出 Preamble 后,并不是立即准备接收 RAR ( Random Access Response ), 而是在发送前导码之后的第 3个子帧之后才开始准备接收 RAR 。当然, UE 也不可能一直等待 RAR ,如果 UE 连续检测了 ra-ResponseWindowSize 个子帧仍然没有收到 RAR ,则不再继续监测 RAR 信息。 the UE shall monitor the H 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-ResponseWindowSiz e参数由 SIB 2中的 RACH-mo n字段带给 UE ,范围是 2-1 0个子帧, 即 UE 最多连续监测 RAR 的时长是 10ms 。 2.RA-RNTI 的计算 eNB 加扰 RAR 、 UE 解扰 RAR 的 RA-RNTI 并不在空口中传输,但 UE 和 eNB 都需要唯一确定 RA-RNT I 的值,否则 UE 就无法解码 RAR ,因此 RA-RNTI 就必须通过收发双方都明确的 Preamble 的时频位置来计算 RA-RNTI 的值。 RA-RNTI: The Random Access RNTI is used on the H when Random Access Response messages are transmitted. It unambiguously identifies which time-frequency resource was utilized by the UE to transmit the Random Access preamble. 协议规定了 RA-RNTI 的计算公式为: RA-RNTI= 1+ t_id+10*f_id 。其中, t_id 表示发送 Preamble 的起始位置的子帧 ID号(范围是 0-9 ), f_id 表示四元素组中的 f_RA 值(范围是 0-5 ),之前的文章《 LTE-TDD 随机接入过程( 2)-前导码 Preamble 的格式与时频位置》已经详细描述了这两个值的具体含义。 eNB 只要能解码出 Preamble 前导码,就能唯一确定 t_id 和 f_id 参数,也就能唯一确定 RA-RNTI 值。 3.UE 没有收到 RAR 的处理 UE 有可能在 RAR 的监测窗口内没有解码到 RAR 消息,这有可能是 eNB 侧没有检测到 PRACH 中的 Preamble 信息,有可能是没有调度 RAR 信息,也有可能是下行无线链路有干扰导致 UE 解码 RAR 失败, 无论是哪种原因, UE 没有收到 RAR 是有可能发生的。如果在 RAR 响应窗口内没有收到 RAR ,或者收到的 RAR 中携带的 Preamble 并不是本 UE 之前发送的 Preamble ,那么表示 UE 本次接收 RAR 失败, UE 将执行如下操作: (1)将本地变量 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 加1 (2)如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 变量=( preambleTransMax +1 ),那么将通知协议上层“本次 RA 失败”,不再执行(3)、(4)过程。这之后的流程,是继续执行新一次的 RA 过程,还是执行扫频选小区,甚至换网过程,协议并没有明确说明,由 UE 侧基带厂商自行决定。(3)如果 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER &( preambleTransMax +1 ),且之前的 Preambl e 是由 UE 侧 MAC 选择的,那么 UE 将在 0到 backoff 参数之间随机选择一个值,作为当前失败时刻到下一次发送 Preamble 时刻的时延。(4)选择时频资源位置,重新发起 RA 过程。从上述过程可以看到, UE 侧在每次 RA 过程中,会维护一个计数器 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER ,范围是【 0, preambleTransMax 】,一旦超过 preambleTransMax 值,则表示本次 RA 失败。 preambleTransMax 参数表示本次 Preamble 发送(含重传)的最大次数,和 ra-ResponseWindowSize 参数一样,也是包含在 SIB2 中的 RACH-mo n 字段中,见上文截图。范围从 3到 200 不等,一般取 5次即可。 backoff 参数表示上次接收 RAR 失败到下次重新发送 Preamble 之间的最大延时,单位是 ms , eNB 侧的 MAC 层通过 RAR 消息配置到 UE 。范围是 0-960ms 。如果值属于 Reserved ,则按照 960ms 处理。前导码的发送和重传时机如下图所示。 MSG1 每次发送前导码的功率值 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 计算如下: PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER = preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PRE AMBLE +( PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1)* powerRampingStep 其中, PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 是当前 MSG1 的传输次数,第一次(新传)时, PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 被设置为 1。 preambleInitialReceivedTargetPowe r 表示初始功率值, 范围从-120dB m到-90dB m 不等。 powerRampingStep 表示功率抬升因子,范围从 0dB 到 6dB 不等。上述三个参数都由 SIB2 中的 RACH-mon 字段带给 UE ,见前文截图。 DELTA_PREAMBLE 是一个功率偏移量,与 Preabmle 的格式相关。 4.RAR 的格式随机接入过程中的 MAC PDU 包含 3个部分:1
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