1、3.1 序言刚刚开始学习LTE的一段时间，曾经写过一个幻灯片在我们组内分享，后来发到了网站，承蒙大家厚爱到处传阅，如果现在在google上搜索一下，还是能看到很多网站上都有。但是现在自己仔细看看原来的幻灯片，发现有很多地方说得过于模糊，还有一些地方存在错误，内心感到惶恐，趁这个机会，重新整理一下对MAC的理解，结合MAC协议（3GPP 36.321）与自己在MAC层工作的经验，提供更加丰富的内容，同时也希望能够纠正谬误，开启讨论之门。3.2 概述36.321里面主要描述的是MAC的架构与处于MAC层的功能实体，并没有涉及到具体的实现，而且由于LTE取消了向以前的协议专门提供的专用信道，所有的用
2、户数据都使用共享信道，因此对MAC的在资源以及业务调度的功能上提出了很高的要求，这也是不同设备供应商可以大显神通的地方了；而协议本身主要描述的是接受端的行为，因此在基站端可以发挥的余地就更大了。3.2.1 MAC 架构MAC协议层在LTE协议栈的位置如下所示：M M EE N BU EN A SR R CP D C PP H YM A CR L CR R CP D C PP H YM A CR L CN A S图3.1 MAC层在LTE协议栈的位置MAC实体在UE以及eNB上都存在的，它们主要处理如下传输信道：- 广播信道（Broadcast Channel，BCH）；- 下行共享信道（Dow
3、nlink Shared Channel，DL-SCH）；- 呼叫信道（Paging Channel，PCH）；- 上行共享信道（Uplink Shared Channel, UL-SCH）；- 随机接入信道（Random Access Channel,RACH）。其实这些信道只是概念上的，因为传输信道的管理上不像逻辑信道那样设立专门的逻辑信道号，它只是从功能是进行了描述，因此实现上是否真正存在这样的传输信道，这在于个厂商自己。对于MAC层与物理层之间的处理，自然可以设置专门的通道，也可以只是通过一些简单的标识来处理，当然这也是信道的一种表现形式。下图3.1与3.2分别为层二的上下行功能框架图
4、：分段A R Q 等U E 1 复用分段A R Q 等. . .H A R QU E 2 复用H A R QB C C H P C C H调度 / 优先级处理逻辑信道传输信道M A CR L C分段A R Q 等分段A R Q 等P D C PR O H C R O H C R O H C R O H C无线承载安全保护 安全保护 安全保护 安全保护. . .C C C H图3.1 层二下行功能框架图复用. . .H A R Q调度 / 优先级处理传输信道M A CR L CP D C P分段A R Q 等S e g m .A R Q e t c逻辑信道R O H C R O H C无线承载安
5、全保护 安全保护C C C H图3.1 层二上行功能框架图3.2.2 服务3.2.2.1 提供给上层的服务MAC层给上层（RLC层，也可以泛指MAC层以上的协议层）提供的服务有：- 数据传输，这里面隐含了对上层数据处理，比如优先级处理，逻辑信道数据的复用；- 无线资源分配与管理，包括MCS的选择，数据在物理层传输格式的选择，以及无线资源的使用管理，从这里我们可以知道MAC层掌握了所有物理层资源的信息。3.2.2.2 期待物理层提供的服务物理层向MAC层提供以下服务：- 数据传输，MAC层通过传输信道访问物理层的数据传输服务，而传输信道的特征通过传输格式进行定义，它指示物理层如何处理相应的传输信
6、道，例如信道编码，交织，速率匹配等；- HARQ 反馈信令（HARQ ACK/NACK）；- 调度请求信令（SR）；- 测量（比如信道质量CQI，与编码矩阵PMI等）3.2.3 MAC 层功能MAC 层的各个子功能实体提供以下的功能：- 实现逻辑信道映射到传输信道；- 复用从一条或多条逻辑信道下来的数据(MAC SDUs)到传输块，并通过传输信道发给到物理层；- 把从传输信道传送上来的传输块解复用成MAC SDU，并通过相应的逻辑信道，上交给RLC层；- 调度信息的报告，UE向eNODEB请求传输资源等；- 基于HARQ机制的错误纠正功能；- 通过动态调度的方式，处理不同用户的优先级；以及对同
7、一用户的不同逻辑信道的优先级处理，这里主要在UE端实现；- 传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力等，选择相应的传输格式，从而达到最有效的资源利用。以上功能与上下行以及MAC实体的对应关系如下表所示：表3.1 MAC function location and link direction associationMAC 功能 UE eNB 下行 上行X X X 逻辑信道和传输信道之间的映射X X XX X复用X X X X 解复用X X X X X HARQ X X X传输格式的选择 X X X 不同用户间优先级处理 X X X 同一用户不同逻辑信道优先级处理 X X X 逻辑信道
8、优先级设置 X X 调度信息报告 X X 3.2.4 信道结构在描述与MAC相关的信道前，这里先对信道做一些简单的解释，信道可以认为是不同协议层之间的业务接入点（SAP），是下一层向它的上层提供的服务。LTE沿用了UMTS里面的三种信道，逻辑信道，传输信道与物理信道。从协议栈的角度来看，物理信道是物理层的, 传输信道是物理层和MAC层之间的, 逻辑信道是MAC层和RLC层之间的，它们的含义是：- 逻辑信道，传输什么内容，比如广播信道（BCCH），也就是说用来传广播消息的；- 传输信道，怎样传，比如说下行共享信道DL-SCH，也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定MCS
9、，空间复用等等方式，也就说是告诉物理层如何去传这些信息；- 物理信道，信号在空中传输的承载，比如PBCH，也就是在实际的物理位置上采用特地的调制编码方式来传输广播消息了。进一步解释，逻辑信道按照消息的类别不同，将业务和信令消息进行分类，获得相应的信道称为逻辑信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，根据不同的处理方式来描述信道的特性参数，构成了传输信道的概念，具体来说，就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择以及块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道；物理信道，就是在特定的频域与时域乃至
10、于码域上采用特地的调制编码等方式发送数据的通道，物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。跟MAC层相关的信道有传输信道与逻辑信道，比如传输信道是物理层提供给MAC的服务，MAC可以利用传输信道向物理层发送与接收数据，而逻辑信道是MAC层向RLC层提供的服务，RLC可以使用这些逻辑信道想MAC层发送与接收数据。3.2.4.1 传输信道MAC使用的传输信道如下表所示：表3.2 跟上下行相关的传输信道传输信道名 缩写 下行 上行Broadcast Channel 广播信道 BCH X Downlink Shared Channel 下行共享信道 DL-SC
11、H X Paging Channel 呼叫信道 PCH X Uplink Shared Channel 上行共享信道 UL-SCH X Random Access Channel 随机接入信道 RACH X 这些传输信道的用途与处理方式如下：- BCH（广播信道），下行，固定的，预定义传输格式的，例如具有固定大小，固定发送周期，调制编码方式等等；除了MIB消息在专属的物理信道上传输外，其它的广播消息（SIB）都是在物理共享信道上传输的，不再像UMTS那样留有专门的物理信道用于传输广播消息；- PCH（呼叫信道），下行,支持UE的非连续接收达到省电的目的；映射到物理下行共享信道，与BCH类似；-
12、 DL-SCH/UL-SCH，可以传输业务数据以及系统控制信息；- RACH（随机接入信道），上行，用于指定传输随机接入前导，发射功率等等信息。由上可知，除了指定特定的资源用于系统广播消息、上行的接入信息以及上下行信道控制信息外，其他的资源对所有用户来说都是共享的，进行统一调度。如果我们对比UMTS与LTE的传输信道，就会发现LTE的传输信道要少，例如针对业务数据，不再有专用传输信道与专用控制信道，通通并入了共享信道；这样的传输信道安排，已经跟WiMAX对资源管理的方式非常相似。由于业务资源都是共享的，那么MAC的调度就要做到兼顾业务优先级，无线资源高效使用以及公平性，这对MAC的设计提出了比
13、较高的要求。可以说不同设备商的基站性能跟MAC层的调度非常相关。3.2.4.2 逻辑信道MAC提供的逻辑信道如下表3.3所示：表3.3 逻辑信道逻辑信道名 缩写 控制信道 业务信道Broadcast Control Channel 广播控制信道 BCCH X Paging Control Channel 呼叫控制信道 PCCH X Common Control Channel 通用控制信道 CCCH X Dedicated Control Channel 专用控制信道 DCCH X Dedicated Traffic Channel 专用数据信道 DTCH X 这些逻辑信道的用途与处理方式如下
14、：- BCCH（广播控制信道），下行信道，用于广播系统控制信息，例如系统带宽，天线个数以及各种信道的配置参数等等；- PCCH（呼叫控制信道），下行信道，用于传输呼叫信息（被叫号码等等）以及系统信息改变时的通知；这个信道用于系统不知道这个UE所在的小区位置时的呼叫，另外，当系统知道UE的具体位置时，可以使用共享信道来呼叫，但是对于系统信息改变还是必须使用PCCH，因为那时它呼叫的是小区内的所有UE；- CCCH（通用控制信道），下行信道，用于传递UE与系统之间的控制信息，当UE还没有RRC连接时，使用这个控制信道来传递控制信息，例如传输接入时，由于还没有RRC连接，RRC连接请求消息就是发在这
15、个逻辑信道上的。因此没有RRC连接的UE都可以使用这个信道- DCCH（专用控制信道），上/下行信道，点对点的双向信道，用于传递UE与系统之间的专用控制信息，因此UE必须建立了RRC连接；- DTCH（专用数据信道），上/下行信道,点对点的双向信道，用于传递用户数据当MAC通过PDCCH物理信道指示无线资源的使用的时候，MAC会根据逻辑信道的类型把相应的RNTI映射到PDCCH，这样用户通过匹配不同的RNTI可以获取到相应的逻辑信道的数据- C-RNTI, Temporary C-RNTI and 半静态调度 C-RNTI 用于 DCCH 与 DTCH;- P-RNTI 用于 PCCH；- R
16、A-RNTI 用于在 DL-SCH 上接收随机接入相应；- Temporary C-RNTI 用于在随机接入过程中接收 CCCH；- SI-RNTI 用于 BCCH.如下图所示：图3.3 RNTI 与逻辑信道映射关系3.2.4.3 逻辑信道到传输信道的映射MAC实体负责把上行的逻辑信道映射到相应的上行传输信道，映射关系如图3.4与表3.4所示：C C C H D C C H D T C HU L - S C HR A C H上 行 逻 辑 信 道上 行 传 输 信 道图3.4 上行逻辑信道与传输信道映射下行映射B C C HP C C H C C C H D C C H D T C HB C
17、HP C H D L - S C H下 行 逻 辑 信 道下 行 传 输 信 道图3.5 下行逻辑信道与传输信道映射3.3 MAC 格式（协议数据单元，格式与参数）3.3.1 概述MAC PDU 是八位对齐的比特流，最高位第一行的最左边比特，最低位在最后一行的最右边的比特；MAC SDU 也是八位对齐的比特流，而 MAC PDU 里面的参数也是按照相同的顺序，高位在左边，低位在右边的顺序。3.3.2 MAC PDU（DL-SCH 和 UL-SCH，除了透明 MAC 和随机接入响应）MAC PDU 具有一个头部，零个或多个 SDU，零个或多个控制单元，可能还有填充位。MAC 头部与 MAC SD
18、U 都是可变长度的。一个 MAC PDU 头部，MAC PDU 头部可能有一个或多个子头部（subheader） ，每一个对应一个 SDU、控制信息单元 (control element)或者填充位。一个普通 MAC PDU 子头部由六个域（R/R/E/LCID/F/L）组成，但是对于最后一个子头部、固定长度的 MAC 控制信息单元以及填充位对应的子头部，它们只包含四个域（R/R/E/LCID）L C I DRF LR / R / E / L C I D / F / L 子头部具有 7 比特长度域 L R / R / E / L C I D / F / L 子头部具有 1 5 比特长度域 L
19、R E L C I DRF LR ELO c t 1O c t 2O c t 1O c t 2O c t 3图3.3.2-1: R/R/E/LCID/F/L MAC 子头部L C I DRR / R / E / L C I D 子头部R E O c t 1图 3.3.2-2: R/R/E/LCID MAC 字头部MAC PDU 子头部的顺序跟 MAC SDU，MAC 控制信息单元以及填充部分出现的顺序是相应的。MAC 控制信息单元处于任何 MAC SDU 的前面。填充部分一般放在 MAC PDU 的最后面，不过如果只有一个字节或者两个字节的填充部分时，它就放在 MAC PDU 的最前面。填充部
20、分的内容可以是任何值，因为接收方会直接忽略掉这里面的内容。对于一个 UE，每次一个传输块只能携带一个 MAC PDU，当然它也告诉我们，如果有两个传输块时，可以携带两个 PDU（这就是当使用空间复用的传输方式时） 。M A C 控制信息单元 1. . .R / R / E / L C I D 字头部M A C 头部M A C 负荷R / R / E / L C I D字头部R / R / E / L C I D / F / L 字头部R / R / E / L C I D / F / L 字头部. . .R / R / E / L C I D / F / L 字头部R / R / E / L
21、C I D 填充子头部M A C 控制信息单元 2M A C S D U M A C S D U 填充 ( 可选 )图3.3.2-3: 具有头部、控制信息单元、SDUs 以及填充部分的MAC PDU例子MAC 头部是可变长的，它包含以下参数：LCID：用于指示逻辑信道、控制消息类型或者填充域；L：指示 SDU 或者控制消息的长度，除了最后一个子头以及固定长度的控制消息对应的字头，每一个子头都有一个 L 域，它的长度由 F 域指示；F：如果 SDU 或者控制消息的长度大于 128byte，那么设置 F=1，否则设为 0，通过 F的值，我们就可以知道对应的 L 值的大小了，也就是知道这个内容（MA
22、C SDU 或者控制消息单元的长度了） ；E:指示 MAC 头部是否有多个域，当 E=1 时，意味着接下来存在另外一组R/R/E/LCID 域，如果是 0，那么接下来就是 payload 了；- R: 预留比特位，设为“0”3.3.3 控制信息单元由于 MAC 存在多个控制信息单元，这里为了节约篇幅，只对几个重要的控制信息单元进行说明3.3.3.1 缓冲状态报告控制信息单元（BSR ）这个控制信息单元，对于上行调度是至关重要的，作为 eNB 分配给 UE 资源的一个凭据，UE 有多少数据要发送就是通过它来告诉 eNB 的，BSR 有两种：- 短BSR 和截断BSR格式：一个LCG ID（逻辑信
23、道标识）域以及对应的缓冲区大小域，eNB 收到这个消息后，就知道对应的UE的这个上行逻辑信道组有多少业务数据要发送，由于eNB是对一个逻辑信道组分配资源，那么就意味着这些资源可以被这个组的逻辑信道共享，每一个逻辑信道能够获得多少资源这就取决于UE的调度了，因此UE 必须按照业务属性来分配资源，否则无法保证对应的业务的服务质量（QoS）如图3.3.3-1 所示；- 长BSR 格式：四个缓冲区大小域，对应于LCG IDs #0 到#3，如图3.3.3-2所示。缓冲区大小L C G I D O c t 1图3.3.3-1: 短BSR以及截断BSR MAC控制信息单元缓冲区大小 # 0缓冲区大小 #
24、1缓冲区大小 # 1 缓冲区大小 # 2缓冲区大小 # 2缓冲区大小 # 3O c t 1O c t 2O c t 3图3.3.3-2: 长BSR控制信息单元BSR 格式可以通过 MAC PDU 字头部中 LCID 域来指示，如下表 3.3.3-1 所示：表3.3.3-1 UL-SCH的LCID 值Index LCID values00000 CCCH00001-01010 逻辑信道标识01011-11001 预留11010 功率预留报告（PHR）11011 C-RNTI11100 截断BSR11101 短BSR11110 长BSR11111 填充LCG ID 域和缓冲区大小定义如下： - L
25、CG ID: 逻辑信道组标识域指示了上报的缓冲区状态对应的逻辑信道组，它的长度为两个比特，也就意味着系统只设置了4个逻辑信道组；- 缓冲区大小： 它指示了在构造了这个BSR控制信息单元之后的逻辑信道组内所有逻辑信道总的可以发送的数据量，数据量大小的单位是字节数。它应该包含在RLC层以及PDCP层可以传输的数据，这里的含义是指应该包含从PDCP发送到 RLC的业务数据部分以及由RLC产生的 RLC控制信息部分，我们可以参考 【3】和【4】；值得注意的是这里不包含RLC以及 MAC的头部信息所要占用的字节数，因此我们在给这个逻辑信道组分配资源的时候需要考虑到这一点，可以适当的多分配一点，这样就可以
26、减少BSR的数量，从而也就节约了空口资源。这个域由六个比特位来指示，如表3.2所示，MAC层对不同的缓冲大小区间进行了量化，量化成为64个等级（可以用六比特表示），因此只需要传索引值而不是实际的大小，这样可以节约控制信息的长度。Table 6.1.3.1-1: BSR承载的缓冲区大小水平索引 缓冲区大小 (BS) 值 字节 索引 缓冲区大小 (BS) 值 字节0 BS = 0 32 1132 1500003.3.3.1 MAC PDU RAR (随机接入响应)随机接入响应对于的 PDU 遵循 MAC PDU 的规则，只是里面的内容有所不同而已，它可以包含多个随机接入响应除了 BACKOFF 对
27、应的子头部外，每一个子头部对应于一个 RAR 消息，如果存在BACKOFF 指示，那么它对应的子头部要放在第一个 MAC 子头部的位置上，并且只能出现一次。一个 RAR 的 PDU 其实可以不包含 RAR 消息，而只是包含一个 BACKOFF 指示信息，如图 3.3.3-4 所示。一个 MAC PDU 子头部由三个头部域组成（E/T/RAPID） ，如图图 3.3.3-1 所示。但是对于 BACKOFF 指示的子头部包含五个域（ E/T/R/R/BI）如图图 3.3.3-2 所示。A MAC RAR 包含四个域 R/Timing Advance Command/UL Grant/Tempora
28、ry C-RNTI 图3.3.3-3最后也可能存在填充，这个是隐含的，跟通常的填充规则不同，通过传输块大小减去 MAC头部大小以及 RAR 大小就可以推断出来。R A P I DE T O c t 1图3.3.3-1: E/T/RAPID MAC 子头部B IE R O c t 1RT图3.3.3-2: E/T/R/R/BI MAC 子头部T i m i n g A d v a n c e C o m m a n d O c t 1T i m i n g A d v a n c e C o m m a n dU L G r a n tU L G r a n tT e m p o r a r y
29、 C - R N T IT e m p o r a r y C - R N T IU L G r a n t O c t 2O c t 3O c t 4O c t 5O c t 6R图3.3.3-3: MAC RARM A C R A R 1. . .E / T / R / R / B I 字头部 M A C 头部M A C 负荷. . .M A C R A R 2 M A C R A R nE / T / R A P I D 子头部 2E / T / R A P I D 子头部 nE / T / R A P I D 子头部 1填充 ( o p t )图3.3.3 -4: 含有头部与多个RAR
30、 的MAC PDU的例子3.3.3.2 RAR 消息的 MAC 头部RAR 消息对应的 MAC 头部是可变长度的，定义如下- E: 扩展域用于指示MAC 头部还有其它域（例如其它RAR消息对于的子头部），如果E被置为“1”，也就是说随后至少还有一个（E/T/RAPID）域，否则，就指示随后是 RAR消息或者填充部分，这里我们会发现对于RAR的填充部分它是紧随 MAC头部的;- T: 类型域，用于指示这个MAC 子头部包含的是随机接入ID（前导序列ID）还是BACKOFF指示 ，T置为“0”，也就是说这个子头部包含的是BI值， 如果是“1”，就意味着在这个子头部出现的是随机接入前导ID域；- R
31、: 预留比特，置为“0“;- BI: BACKOFF指示，通常是在小区过载的情况下，指示UE延后发送随机接入过程。4比特位表示；- RAPID: 随机接入前导与指示发送的随机接入前导序列，6比特位表示。3.3.3.3 RAR 消息内容MAC RAR 消息大小是固定的，包含如下域：- R: 预留比特，置为“0”；- Timing Advance Command: The Timing Advance Command field indicates the index value TA (0, 1, 2 1282) used to control the amount of timing adju
32、stment that UE has to apply (see subclause 4.2.3 of 2). 11比特位表示；- UL Grant: The UpLink Grant field indicates the resources to be used on the uplink (see subclause 6.2 of 2). 20比特位表示；- Temporary C-RNTI: The Temporary C-RNTI field indicates the temporary identity that is used by the UE during Random A
33、ccess. The size of the Temporary C-RNTI field is 16 bits.3.4 MAC 过程3.4.1 随机接入过程3.4.1.1 概述随机接入是蜂窝系统一个最基本的功能，它使终端与网络建立连接成为可能，诚如其名，这样的接入的发起以及采用的资源具有随机性，当然接入成功也具有随机性，那么在什么情况下需要发起随机接入的过程呢？随机的接入场景如下： 基于竞争模式的随机接入：RRC_IDLE 状态下的初始接入；无线链路出错以后的初始接入；RRC_CONNECTED 状态下，当有上行数据传输时，例如在上行失步后“non-synchronised”， 或者没有 P
34、UCCH 资源用于发送调度请求消息，也就是说在这个时候除了通过随机接入的方式外，没有其它途径告诉 eNB，UE存在上行数据需要发送基于非竞争模式的随机接入：RRC_CONNECTED 状态下，当下行有数据传输时，这时上行失步“non-synchronised”，因为数据的传输除了接收外，还需要确认，如果上行失步的话，eNB 无法保证能够收到 UE 的确认信息，因为这时下行还是同步的，因此可以通过下行消息告诉 UE 发起随机接入需要使用的资源，比如前导序列以及发送时机等，因为这些资源都是双方已知的，因此不需要通过竞争的方式接入系统；切换过程中的随机接入，在切换的过程中，目标 eNB 可以通过服务
35、 eNB 来告诉 UE 它可以使用的资源；是否基于竞争在于在当时终端能否监听到 eNB 传递的下行控制信道，以便获得特定的资源用于传输上行前导，当然这个判断是由 eNB 作出的，而不是 UE 自己来决定的。3.4.1.2 随机接入过程初始化随机接入过程可以由 PDCCH order 或者 MAC 子层自己来触发 ，如果 UE 收到一个发给它的 PDCCH 传输含有一个 PDCCH order，那么它就会发起一个随机接入过程，PDCCH order 或者是 RRC 消息会指示 ra-PreambleIndex 与 ra-PRACH-MaskIndex 信息以告诉 UE 它可以使用的前导序列以及发
36、送机会。在发起随机接入过程之前，下面的信息必须已经具备了：- 用于发送随机接入前导的PRACH资源已经准备好了，由prach-ConfigIndex指示；- 有可用的随机接入前导，在MAC 层有可能设置两组随机接入前导:Group B与Group A，分布用于指示发送的 MSG3的大小，Group B的前导序列个数由下面的参数推导可得Group B前导序列个数 = numberOfRA-Preambles - sizeOfRA-PreamblesGroupA在SIB2里面定义的PRACH 的无线资源里面会提供上面的两个参数，从上面可以知道如果Group A的前导序列跟总的随机接入前导序列相等，
37、那么UE就知道不存在Group B的前导序列， Group A与 Group B的前导序列编号如下：0 sizeOfRA-PreamblesGroupA 1以及sizeOfRA-PreamblesGroupA numberOfRA-Preambles 1UE选择Group A还是选择Group B就看是否有这个需要以及满足一定的条件，比如UE希望在发送MSG3 里面携带VoIP 的包，那么自然需要的资源就要大一些，那么当eNB收到UE 发送的前导序列属于Group B时，它就会分配多一点资源给UE 来发送MSG3- 如果存在Group B的前导序列，那么由于Group B对于的MSG3 消息比
38、较大，因此必须满足一些额外的要求， messagePowerOffsetGroupB与messageSizeGroupA, 配置的UE发射功率 PCMAX ，前导序列与MSG 3的功率偏移量，这些值跟当前的UE功率情况决定了最终选择GroupA还是B的前导序列- 获得了接收随机接入响应的窗口大小参数ra-ResponseWindowSize，UE会在这个窗口期监听eNB是否给它回了响应，这个响应有eNB 分配给UE的资源用于发送MSG3的。因此这个窗口大小就是UE 等待的时间了，如果没有收到响应，那么UE 就认为它发的前导没有被eNB收到，那么就要开始后面的处理了；- 功率提升步长powerR
39、ampingStep.假如在前面发起的接入过程失败了，但是还没有达到最大尝试次数，那么UE 就会提升功率发送下一次前导以提供发送成功的机会；- 可以尝试发送的次数preambleTransMax，一般超过这个次数就认为UE无法接入了，至少可以认为这次的接入是失败的，会报告给上层协议层；- eNB期待接收到的前导序列目标功率 preambleInitialReceivedTargetPower，这个值太高了，会造成干扰，太低了可能无法收到前导序列；- 前导序列格式对应的功率偏移量，我们知道有5种前导序列，每一种格式都对应一个基准选择发射功率；- MSG3 HARQ重传最大次数maxHARQ-Ms
40、g3Tx .- 竞争消除定时器mac-ContentionResolutionTimer.注：在某一时刻只能有一个随机接入过程，如果这个UE在处于一个随机接入过程，但是同时又收到新的随机接入的请求，这取决于UE的实现，是继续当前的过程，还是取消当前过程，然后根据新的请求发起一个新的过程3.4.1.3 初始随机接入这里我们对这种最初需要使用的接入模式进行详细的介绍，这个过程一般分成四步，如前一页图所示：随机接入前导消息 3竞争消除随机接入响应U Ee N B图 3.4.1-1 竞争随机接入过程步骤一、在发送上行接入前导序列之前，终端应该已经和系统下行同步好了，下行同步意味着 UE 获得了帧同步以
41、及系统广播消息，但是上行并没有同步。通过前导序列，让 eNB 知道存在一个终端试图跟基站建立连接；根据确认的前导分配相应的资源用于发送消息 3（MSG3） ；步骤二、 eNB 通过时隙调整确保上行同步，也就是发送 time-advance 消息实现；同时分配上行资源，这些内容就是由随机接入响应消息携带；步骤三、在已经分配的资源上发送用户 ID，以及相应的 UL-SCH 信息用于发送用户 ID 以及 RRC 连接请求之类的等基本信息，也就是所谓的消息 3 了（MSG3） ，具体内容跟用户所处的状态相关；步骤四、通过 DL-SCH 发送冲突解决消息到终端。只有第一步是纯粹的物理层过层，后面三个步骤
42、跟普通的数据传输过程没有区别，看MAC 协议经常看到 MSG3 或者 MSG4 等等，因为在随机接入的过程中，这些消息的内容不是固定，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，因此简称为消息 3 之类，其意思就是第三条消息。步骤一、发送随机接入前导一 个 无 线 帧 10ms预 留 用 于 发 送 随 机 接入 前 导 上 行 资 源6RB=1.08MHz一 个 子 帧 1ms图3.4.1-2 随机接入资源预留的资源带宽为 6 个 RB，那么对于 LTE 支持的所有带宽都是可以满足的，这样可以非常方便的实现系统扩展，在物理层设计都会基于这样的考虑的，比如同
43、步信道以及物理广播信道都是如此。考虑到在发送前导序列时，上行并没有同步，需要防止对其他非接入资源的干扰，因此前导的序列长度大约 0.9ms，留下 0.1ms 作为保护时间前导序列基于 ZadoffChu (ZC)，通过特定的移位获得，这种序列有一些很好的特性，比如具有很好的自相关性，恒定幅度等，具体的前导序列设计与检测原理看本系列的物理信道设计部分，使用什么样的前导，终端通过广播消息获得，然后从某一范围的序列随机选取一前导序列。步骤二、 随机接入响应当 eNB 检测到这个前导序列，则在 DL-SCH 上发送一个响应，包含：该序列索引号、时间调整信息、资源调度信息（也就是分配给该用户的上行资源）
44、以及临时 RNTI，用于接下来的交互过程中让 UE 监听相应的 PDCCH 信道所有发送前导序列的终端则使用一个预留给随机接入响应使用的 ID(RA-RNTI )监听来L1/L2 控制信道用于解码 DL-SCH，从而获得上面的的信息；RA-RNTI =1 + t_id + 10*f_id 其中，t_id， 指定 PRACH 的第一个 subframe 索引号 (0 0 其中 SFNstart time 和 subframestart time 是配置资源分配的起始 SFN 与起始子帧，这两个值的设置可以在初始化或者重配的时候告诉 UE 的。3.4.4.2.2 上行当上行 SPS 授权（Gran
45、t ）配置好，则 UE- 认为在满足下式的子帧都会存在这个授权：- (10 * SFN + subframe) = (10 * SFNstart time + subframestart time) + N * semiPersistSchedIntervalUL + Subframe_Offset * (N modulo 2) modulo 10240, N0。其中 SFNstart time 和 subframestart time 是配置资源分配的起始 SFN 与起始子帧，这两个值的设置可以在初始化或者重配的时候告诉 UE 的。UE 在经过连续 implicitReleaseAfter
46、次在 SPS 分配的资源上空传（ MAC PDU 不包含任何MAC SDU）后就要清掉这个配置好的上行授权。注：在清掉配置的上行授权后，还可以继续发送 SPS 的重传，当然这个资源就要按照通常的调度来获得了。3.4.5 调度请求调度请求（SR）用于请求上行共享信道资源用于发送上行数据所用 ，当触发了 SR 时，它就会一直处于挂起的状态直到它被取消为止，也就是要么当这次请求得到满足或者这个SR 没有必要了等。由于必须有上行资源，UE 才能够发送上行的数据，UE 要求被调度的缓冲区状态报告（BSR） ，它是 MAC 控制信息单元，在共享信道上发送的，也是需要资源来发送的，那么如何获得用于发送 BS
47、R 的上行资源呢？ 这就要先在 PUCCH 上发送 SR 或者通过 PRACH 发送。由于分配给 UE 的 PUCCH 是周期性的独占式的资源，UE 应该总是有资源的；但是如果在 PUCCH 上发送的 SR 总是失败，那么也就需要通过 PRACH 的竞争方式来获得调度机会。如果触发了一个 SR，并且同时没有其它的 SR 被挂起，那么 UE 就要把 SR_COUNTER 设置为 0，只要有一个 SR 正被挂起，那么在每一个 TTI，UE 都要按照下面流程处理：如果在这个TTI，没有UL-SCH资源可用于发送数据：如果在任何TTI内，UE都没有合法的PUCCH资源用于发送SR，那么就要发起一个随机
48、接入的过程，并且取消所有挂起的SR，这段话的意思就是，当UE有数据要发送，这是就要向eNB 请求上行资源，但是却没有PUCCH来发送SR，那么就要通过 随机接入来发送调度请求。如果在这个TTI UE有合法的PUCCH资源用于发送SR，并且这个TTI不属于测量时间（由于在切换的情况下，UE要测量邻小区的信号，根本无法处理当前服务小区的服务，因此即使在当前属于UE的服务时间，它也不能够做任何发送与接收的任务，其它过程跟SR类似）- 如果 SR_COUNTER dsr-TransMax:- 把SR_COUNTER加1;- 只是物理层在PUCCH上发送SR信号；- 否则:指示RRC 释放PUCCH/S
49、RS 资源（一般来说eNB会响应UE的SR请求，但是如果SR连续在空口丢失了，那么我们可以任何链路出错了，此时相当于释放连接）清掉任何的配置的下行分配的资源（下行 SPS 等）以及上下授权（上行 SPS）发起随机接入过程并且取消所有挂起的SR- 如果在这个TTI里有可用的上行资源，那么就取消所有挂起的SR ，因为此时请求已经得到eNB的确认，并且被eNB调度了。3.4.6 缓冲区状态报告（BSR）在介绍 SR 时，我们已经知道上行数据的传输需要的资源是通过 BSR 来获得，缓冲区状态报告过程是用于向服务 eNB 提供 UE 共有多少数据存在上行的缓冲区里需要发送的信息，RRC 通过配置两个定时器 periodicBSR-Timer 和 retxBSR-Timer 以及对每一个逻辑信道指示其 logicalChannelGroup 也就是这个逻辑信道属于哪一个逻辑信道组（LCG） ，在前面的章节里我们讨论了，上行的调度是针对一个逻辑信道组而不是一个逻辑信道（RB）的。下面的事件发生时就会触发一个 BSR 消息：- 存在一个属于某一个逻辑信道组的逻辑信道，它对应的RLC或者PDCP 实体里存在要发送的上行数据（例如RLC/PDCP
