1、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Table 5.7.1-3。prach-ConfigIndex确定了四元结构体，决定了 prach发送的时频位置。在 211表Table 5.7.1-4中配置。其中 是频率资源索引。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。表示随
2、机接入资源是否位于一个无线帧的前半帧或者后半帧。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，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 NCS;3、 用循环位移 NCS与根序列，得到 64个 prea
3、mble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，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。高速模式下，原根序列和生成好的序列相关，峰值会出现三个，同步时需要合并三个窗口能量做估计。MAC层处理流程触发条件1、 RRC 信令触发。包括切换，初始入网，idle 醒来需要做随机接入。此时没有 C-RNTI,msg3在 CCCH中发送，在 msg4中回携带 msg3的内容作为 UE标识让 UE知
4、道是否该msg4是针对自己的。2、 UE MAC 层触发：此时已经有了 C-RNTI，不是为了入网而是为了 2种情况：a、UE 自己发现好久没有调整 ul timing了需要重新调整；b、没有 SR资源但需要 BSR3、 PDCCH DCI formart 1A 触发：基站发现 UE的 ul timing老不对了,可能是“Timing Advance Command MAC Control Element”老调整不好了（该方式时相对值调整），基站复位一下 UE的 timing调整参数（随机接入的 timing调整时绝对值调整，做完后应当复位一下相对值参数，以后用 MAC控制元素相对值调整） 。
5、基站通过 1个特殊的 DCI format 1a告知 UE开始随机接入，该 DCI并不分配下行带宽，只是指示随机接入。A、 RNTI 用 C-RNTI加扰；B、 字段“Localized/Distributed VRB assignment flag”设置为 0C、 Resource block assignment bits 设置为全 1D、 Preamble Index 6 bitsE、 PRACH Mask Index 4 bitsF、 剩下的 bits全填 0。按照是否竞争，又分 Contention based和 Non-contention based。非竞争的消息如果 Pream
6、ble Index（码索引）填为全 0则表示使用竞争的。如果 Preamble Index不为 0，但 PRACH Mask Index（时频资源索引）为 0也是可以的，说明码资源基站单独分配 UE了，但时频资源 UE还是要自己竞争（感觉这样做很无聊，一般实现应该是都一起分配了吧）。发送 Preamble准备先必须得到一些 PRACH和 RACH的配置参数，才能发起随机接入。1、 确定时频资源。 prach-ConfigIndex2、 确定码资源。先从 RACH_ROOT_SEQUENCE查表确定根序列，zeroCorrelationZoneConfig以及 highSpeedFlag确定了循
7、环位移，则可以从根序列确定64个 preamble序列。把这 64个序列取一部分（RRC 配置 numberOfRA-Preambles），取的这部分又分为 2组（组 A和组 B），RRC 配置了 numberOfRA-Preambles， 则组 B大小为numberOfRA-Preambles - numberOfRA-Preambles。3、 确定功率资源。组 B用来传大数据的 msg3，但由于 RB多了多功率有要求。计算组 B传输的功率不能大于最大功率，用到参数 deltaPreambleMsg3。4、 确定 RAR响应窗口 ra-ResponseWindowSize；5、 每次 pre
8、amble不成功后重发增加的功率。 powerRampingStep6、 Preamble 最大重传此时。 preambleTransMax7、 初始功率。 preambleInitialReceivedTargetPower8、 Preamble 功率便宜。DELTA_PREAMBLE9、 MSG3 的 HARQ重传次数。 maxHARQ-Msg3Tx10、 发送组 B的 preamble需要用到的功率参数messagePowerOffsetGroupB11、 等待 msg4成功完成的定时器 mac-ContentionResolutionTimer。参数得到后，清空 msg3 buff，设
9、置 preamble传输次数为1（PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER=1），设置 backoff参数为 0，选择随机接入资源。注明：如果已经开始了随机接入，基站又指示开始新的一个，UE 选哪个由 UE厂家自己决定。RRC配置参数PRACH-Config field descriptionshighSpeedFlagParameter: High-speed-flag, see TS 36.211, 21, 5.7.2.TRUE corresponds to Restricted set and FALSE to Unrestricted set.产生序列时用，如果为高速
10、，则用限制级的序列偏移。prach-ConfigIndexParameter: prach-ConfigurationIndex, see TS 36.211 21, 5.7.1.确定时频位置时用，确定帧号、子帧号、时隙号，即确定时域位置。prach-FreqOffsetParameter: prach-FrequencyOffset, see TS 36.211, 21, 5.7.1. For TDD the value range is dependent on the value of prach-ConfigIndex.确定时频位置时用，确定频域位置，相对顶部（或底部）多少个 RB。r
11、ootSequenceIndexPRACH-Config field descriptionsParameter: RACH_ROOT_SEQUENCE, see TS 36.211 21, 5.7.1.根序列逻辑索引，产生序列时用，zeroCorrelationZoneConfigParameter: NCS configuration, see TS 36.211, 21, 5.7.2: table 5.7.2-2 for preamble format 03 and TS 36.211, 21, 5.7.2: table 5.7.2-3 for preamble format 4.产生序
12、列时用，觉得序列偏移。mac-ContentionResolutionTimerTimer for contention resolution in TS 36.321 6. Value in subframes. Value sf8 corresponds to 8 subframes, sf16 corresponds to 16 subframes and so on.maxHARQ-Msg3TxMaximum number of Msg3 HARQ transmissions in TS 36.321 6, used for contention based random access
13、. Value is an integer.MSG3的最大 HARQ传输次数messagePowerOffsetGroupBThreshold for preamble selection in TS 36.321 6. Value in dB. Value minusinfinity corresponds to infinity. Value dB0 corresponds to 0 dB, dB5 corresponds to 5 dB and so on.用组 B时，UE 发送时功率需要大几个 DBmessageSizeGroupAThreshold for preamble sele
14、ction in TS 36.321 6. Value in bits. Value b56 corresponds to 56 bits, b144 corresponds to 144 bits and so on.用组 A时，MSG3 的最大的消息大小。numberOfRA-PreamblesNumber of non-dedicated random access preambles in TS 36.321 6. Value is an integer. Value n4 corresponds to 4, n8 corresponds to 8 and so on.Preamble
15、总共的个数powerRampingStepPower ramping factor in TS 36.321 6. Value in dB. Value dB0 corresponds to 0 dB, dB2 corresponds to 2 dB and so on.UE重发 preamble时，每次功率增加的步长preambleInitialReceivedTargetPowerInitial preamble power in TS 36.321 6. Value in dBm. Value dBm-120 corresponds to -120 dBm, dBm-118 corres
16、ponds to -118 dBm and so on.基站期望的目标功率preamblesGroupAConfigProvides the configuration for preamble grouping in TS 36.321 6. If the field is not signalled, the size of the random access preambles group A 6 is equal to numberOfRA-Preambles.符合参数，包含 sizeOfRA-PreamblesGroupA，messageSizeGroupA，messagePower
17、OffsetGroupB如果没有该参数数目只有组 A没有组 B，组 A的大小和 RA组大小一样。preambleTransMaxMaximum number of preamble transmission in TS 36.321 6. Value is an integer. Value n3 corresponds to 3, n4 corresponds to 4 and so on.Preamble最大发送次数ra-ResponseWindowSizeDuration of the RA response window in TS 36.321 6. Value in subfram
18、es. Value sf2 corresponds to 2 subframes, sf3 corresponds to 3 subframes and so on.UE发送完 preamble后，等待响应的窗口，如果窗口没有收到响应，认为基站没有收到。窗口为“发送完 preamble的最后一个子帧+3”到“发送完 preamble的最后一个子帧+3+ ra-ResponseWindowSize”ra-PRACH-MaskIndexExplicitly signalled PRACH Mask Index for RA Resource selection in TS 36.321 6.非竞争
19、时用，表明时频位置。ra-PreambleIndexExplicitly signalled Random Access Preamble for RA Resource selection in TS 36.321 6.非竞争时用，表明 UE发的码序列索引。此外还要用到几个参数用来算功率与路损的，MAC 和 PHY用P-Max，终端最大发送功率，msg3 发送功率的最大值。如果基站 sib中配置了就用基站的，否则用 36101中规定的 23dbm（不像 wimax每个终端的能力可以不一样，lte 是基站告诉UE而不像 wimax相反）。referenceSignalPower 基站 RS发送
20、功率，用来算路损，发送 msg3betaOffset-CQI-Index：CQI 在 PUSCH中传输时，占的总资源比例，在基站指定的随机接入中如果上报 CQI就会用到，既用来决定 msg3的 CQI 占用的 RE数，也会用来做 msg3的功控。deltaMCS-Enabled :msg3功控时，是否需要针对不同调制方式做修正。资源选择步骤 1：选取码资源RRC如果配置了指定的资源，则用 RRC配置的，参数 ra-PreambleIndex为码索引， ra-PRACH-MaskIndex为时频位置。当 RRC配置了指定的资源（ ra-PreambleIndex不全为 0），则选择指定的资源。如
21、果 RRC没有配置指定的资源，则如果 MSG3没有传输过：如果组 B存在，且需要传输的 MSG3大于 messageSizeGroupA，则看组 B要求的功率是否满足，如果满足则随机选取组 B的码发送。判断条件为：P CMAX preambleInitialReceivedTargetPower deltaPreambleMsg3 messagePowerOffsetGroupB如果 MSG3传输过，现在重传，则选取码组时，和上次一样。在组 B或组 A随机选一个。步骤 2：选取时频资源协议容许指定码资源但不指定时频资源。但不容许指定时频资源但不知道码资源。A、 如果非竞争接入，PRACH Ma
22、sk Index= ra-PreambleIndex,否则 PRACH Mask Index=0B、参考参数 prach-ConfigIndex与 PRACH Mask Index, ra-PreambleIndex,选取时频资源如果指定了 ra-PreambleIndexd(码资源 )但没指定时频资源 PRACH Mask Index，则随机选择一个时频资源。如果码资源没有指定，则随机选择 1个时频资源，再在该资源后面连续 2帧再选2个资源，最后在这 3个资源中几率均等的选取一个。功率选择PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER = preambleInitialRece
23、ivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 1) * powerRampingStep;可见，发码的时候是不用协议中功控公式的，不需要估计路损等参数，指示从目标功率开始从最小的一次次往上抬功率。RAR监听窗口UE第 n帧发完 RA后，在 n+3到 n+3+ ra-ResponseWindowSize监听基站的 RAR响应。ra-ResponseWindowSize最大为 10，如果更大会引起其他传输的误解。RAR消息类容RA-RNTIRAR对应的 PDCCH中 CRC用 RA-RNTI加扰，RA-RNTI=
24、 1 + t_id+10*f_id。t_id 为子帧索引，f_id为子帧内的第几个时频资源。可见，UE 只能解出自己发送 preamble的时频资源的RAR。RAR消息头针对同一个 RA-RNTI（时频资源），可能基站能解出多个码的 preamble，也可能一个也解不出来。基站应当针对所有解出的 preamble回一个大 RAR消息，该消息包含若干子 RAR消息体（每个消息体对应 1个 RAPID子头，RAPID 是 preamble的码索引），每个消息体针对不同的 preamble码回的。但 backoff参数只有一个在 MAC 子头中。基站必须在一个 MAC包中回所有同一 RA-RNTI的
25、 RAR，不然会扰乱 UE的时序，后面会讲。RAR消息体Timing advance command：时频调整，绝对值调整，实际调整量为该 IE*16个 TsTemporary C-RNTI：临时分配的 RNTI，传 MSG3和 MSG4时用在传输信道加扰用。UL Grant如下：- Hopping flag 1 bit 是否跳频- Fixed size resource block assignment 10 bits 转换后可以得到 RIV- Truncated modulation and coding scheme 4 bits 调制编码率，213 中表 Table 8.6.1-1的前
26、 16行- TPC command for scheduled PUSCH 3 bits 相对功率(实际发送 MSG3时功控公式中参数 为该值加上(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 1) * powerRampingStep)。见 213表 Table 6.2-1；- UL delay 1 bit 为 0表示是 n+k个子帧传输 MSG3，为 1是表示 n+k个子帧后再等下次机会传输 MSG3。其中 n是收到 MSG2的当前帧，k 查 321表 Table 5.1.1.1-1得到。- CSI request 1 bit 对于竞争的随机接入没有意义，否则表示 CQI“F
27、ixed size resource block assignment”转换如下：1、 如果带宽小于等于 44RB，则“resource block assignment”最低位的 b个 bits当作 DCI format 0中的 RIV。其中 b的长度为 。2、 如果带宽大于 44RB，先确定跳频比特长度 hopping bits NUL_hop。如果使用了跳频，带宽大于 49RB的带宽 NUL_hop=2，否则为 1；如果没有用跳频， NUL_hop=0。设置，在“resource block assignment”中 NUL_hop个 bits后（从高位开始数），加入 b个 0。组成新的
28、数据当作 RIV。MAC处理1、 查表 321表 Table 7.2-1，设置 backoff参数，2、 如果 preamble的码索引就是终端发出的 preamble，则a、 认为接收 RAR成功b、 给 PHY调整 timingc、 设置功率到 PHY preambleInitialReceivedTargetPower， (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 1) * powerRampingStep)，用于 msg3的功控。d、 设置 msg3的带宽分配到 PHY（需要解析一下，看是在 mac解析还是在 phy解析，见前面“消息体”描述）e、 如果基站指定了码索
29、引 ra-PreambleIndex， 则认为随机接入完成了，否则: 保存Temporary C-RNTI，msg3 要加扰用 如果是第一次收到 rar，且 msg3是不是 RRC消息（RRC 消息在 CCCH上传），则生成 msg3时在 MAC的控制元素中带上 C-RNTI(此时只能是SR资源不可用或者时频太久没有调整，触发随机接入)3、 如果 RAR消息头中没有 UE自己的 preamble索引 RAPID，或者在监听窗口没有收到RAR消息，处理一样（213 里面说处理是不一样的，和 MAC矛盾），MAC 的处理见下。A、 发送此时加 1. PREAMBLE_TRANSMISSION_CO
30、UNTER+1B、 如果达到最大 preamble发送次数，通知高层C、如果 MAC自己发起的随机接入（SR 触发或时偏调整触发），则在 0和 backoff值中随机选取一个，等到时间结束在发 preambleD、 重新选择资源发送 preamble。下面说下物理层的描述，和 MAC描述有冲突。1、 第 N子帧收到了对应 RA-RNTI的响应，且 preamle index是自己，则说明 nodeB收到了自己的发送请求，则调整 timing保存 Temporary C-RNTI, 准备在 N+6帧发送 MSG3（TDD在第 6帧开始的第一个上行子帧发送）；2、 第 N子帧收到了对应 RA-RN
31、TI的响应，且 preamle index不是自己。则说明自己发送的 preamble基站没有收到，则在第 N+5帧内调整功率重发 preamble（见 213 6.1.1）。和MAC层描述的退避矛盾。物理描述是有一定道理的，因为假设基站针对一个 RA-RNTI在一条大消息中回所有的 preamble码字的 RAR 。如果没有本 UE的但有别的 UE的，说明其他UE已经检测出来了下面进行 msg3和 msg4流程了，不会再发码，因此本 UE赶快发码也不会和别人冲突。但细想一下，有可能出现这种情况：比如有 10个 UE在同一个时频位置发送了 preamble（RA-RNTI 相同），基站可能只检
32、测出 2个 preamble（可能还检测错了），如果 UE不退避直接发送，那么还有至少还有 8个 UE要发送很可能再次碰撞。因此这种情况建议还是按照 MAC层规定退避。3、 过了 RAR接收窗口还没收到对应 RA-RNTI响应，则在第 N+4帧内调整功率重发preamble（见 213 6.1.1）。和 MAC层描述的退避矛盾。这里 PHY描述有道理的，基站收到东西后不管有没有收到都应该回 RAR，没有检测出来码但检测到信号了就只发个backoff。但 RAR都没发说明 UE功率太小了，赶快加大功率发了根本不需要退避。针对 MAC和 PHY描述不一致，实现建议：1、 eNodeB 在针对一个
33、RA-RNTI回 RAR时，把针对该 RA-RNTI的所有 preamble码字的RAR都在一条消息中带下来。只要检测到信号，都回 RAR。2、 UE 如果收到针对自己 RA-RNTI的 RAR，但如果没有针对自己 preamlbe的响应，则退避。3、 UE 如果在接收窗口没有收到任何针对自己 RA-RNTI的 RAR，则直接在 N+4帧内重新发码，不需要退避了。上面描述都是 321中说的，自己补充几点：1、timing 值在 RAR时是绝对值，而以后的 MAC信息元素调整是相对值，随机接入完成后timing值应当复位。如果随机接入过程中（MSG4 下来之前）收到了 MAC信息元素的timin
34、g调整，厂家自己决定怎么做，可以忽略该调整；2、Temporary C-RNTI 需要保存用来后续 msg3加扰；3、UL Grant 的翻译工作如果 MAC层做的话，需要转换成一般的 DCI format 0格式。4、如果重新发送 preamble，且没有收到 backoff参数，自己选取默认的 backoff参数。MSG3传输方式用 HARQ，最大重传次数是 RRC配置的 maxHARQ-Msg3Tx。用的资源在 RAR中的 UL Grant中描述，描述了时频位置，跳频，功控参数。传输时机收到 RAR后第 6帧（36213 中描述），如果第 6帧不是上行帧，则等到第一个上行帧传输。时频位置
35、收到 RAR后第 6帧（36213 中描述），如果第 6帧不是上行帧，则等到第一个上行帧传输。发送功率我把 msg3的特定参数带入到了协议中的功控公式即上式。如果是在组 B发送码，对应于组 A的功率偏移 messagePowerOffsetGroupB，体现在中，因为分的 RB数目多了。在初始发码的时候只是粗略估计一下组 B的 msg3多需要多少功率，而在 RAR之后，就可以精确计算而不需要那个粗略的参数了。：UE 最大发送冲率如果基站 sib中配置了就用基站的，否则用 36101中规定的 23dbm（不像 wimax每个终端的能力可以不一样，lte 是基站告诉 UE而不像 wimax相反）。
36、为 RRC配置，分别是 preamble期望接收功率与“MSG3 相对 preamble的偏移功率”。：RB 个数：路损：调制方式补偿与 CQI信息补偿。最后 preamlbe相对第一次 preamble传输抬升的功率。：RAR 消息中的 TPC字段，相当于闭环功控基站调整参数。内容1、 传输信道用 Temporary C-RNTI加扰；2、 Msg3 的最大 bits数目，在 RRC配置中的 messageSizeGroupA规定。3、 如果是 RRC层触发的随机接入，则逻辑信道为 CCCH，传输 RRC信令,TM 方式，携带一个 UE标识。MAC 还必须保存该 CCCH的消息（RRCCon
37、nectionRequest 消息），用作 msg4时的比对判断是否 msg4是给自己的。如果是 MAC层自己触发的随机接入，至少携带一个 C-RNTI（此时已经有 C-RNTI，在 MAC控制元素中携带该 C-RNTI而不是 Temporary C-RNTI）在 MAC控制元素中，也可以携带 BSR等。4、每发送完 msg3（包括重传），应该起定时器 mac-ContentionResolutionTimer监听msg4。可见，eNodeB 不能通过传输信道的 Temporary C-RNTI识别 UE，而应该通过解出 MAC信息元素或者 RRC消息后才知道是哪个 UE。MSG4(Conte
38、ntion Resolution)Msg4意义不同 UE可能选择了相同的时频资源，相同的码资源（Preamble index），则 RAR消息中RA-RNTI和 RAPID都相同，多个终端可能同时发送 msg3。如果同时发送了，则基站无法解出 msg3来，也有一点可能基站能解出 1个 UE的 msg3（比如基站和某个 UE功率差得实在太大，该 UE的信号基站无法收到但基站的信号他能收到，而另外一个 UE信号很好且在相同资源发了相同的 preamble）。所以 UE需要比对 msg4看是否是针对自己的，如果是自己的才知道没有冲突。Msg4形式与内容Msg4的意思是竞争解决，可能是多种形式。1、
39、如果 msg3是 RRC信令(mac 传输 CCCH SDU)，则 Msg4的 PDCCH用 Temporary C-RNTI加扰， msg4 中应当携带 48bits的 MAC控制元素“UE Contention Resolution Identity”，该控制元素就是 msg3的 SDU。UE 比较如果该控制元素和自己保存的 msg3的SDU相等，则是自己的 msg3被基站正确接收了，竞争解决完成。2、 如果 msg3携带 C-RNTI，且是 UE自己发起的随机接入（可能是 UE自己 timing定时器超时发起，或者没有 SR资源需要发送 BSR），则基站直接针对 C-RNTI（非 Tem
40、porary C-RNTI）分配一个上行 PDCCH DCI format 0。3、 如果 msg3携带 C-RNTI，且基站发送 PDCCH DCI format 1a触发随机接入，则基站针对该 C-RNTI发送下行数据分配（PDCCH 用 C-RNTI加扰）。UE对 Msg4的处理参考上一节可判断竞争解决是否完成。如果竞争完成了，对于 msg3中携带 MAC控制元素 C-RNTI的情况，则停止定时器 mac-ContentionResolutionTimer，丢弃 Temporary C-RNTI,随机接入完成。如果竞争完成了，对于 msg3中携带 CCCH SDU的情况，则停止定时器 m
41、ac-ContentionResolutionTimer，Temporary C-RNTI 升级为 C-RNTI, 随机接入完成。如果 mac-ContentionResolutionTimer超时，则任务竞争解决失败。如果任务竞争解决失败，则情况 msg3的 HARQ缓存，增加PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER，如果 preamble传输次数达到最大，则随机接入失败。否则在 backoff窗口内选择一个资源重新开始 preamble发送。与 wimax对比不同点 LTE WIMAX1、UE 发送的序列组确定方 小区 ID定了，但每个小区还 小区 ID确定（下行式不同
42、可以规定自己的基序列与偏移生成不同的序列组(SIB2中指定)preamble定下来的话，IDCELL确定），则 64个序列（序列组）就定了2、PRACH 资源的时频位置，指示方式不同静态指示。SIB2 中给了配置索引和频率偏移等信息，则每帧中 PRACH的资源位置是固定的。UL-MAP中每帧都动态指示，位置每帧都可以不一样。后续的协议也可以发在UCD中半静态指示3、竞争冲突机制 1基站在发码区域，检查到上行信号但没有检测出码字enodeB仍然响应 RAR，且携带退避窗口属性基站不响应，让终端自己超时退避4、竞争冲突机制 2RAR监听窗口内，基站没有针对 RA-RNTI对上行码回响应时UE立即重发（在 RAR监听窗口结束帧“N +4”帧内就必须重发终端退避重发4、 竞争冲突机制 3退避窗口基站指示退避窗口 终端自己决定退避窗口5、SR 触发机制 基站可以不给终端 SR资源也可以不分带宽，终端自己发起随机接入发 BSR基站必须定期给终端分上行带宽，不然终端就reset mac6、基站主动触发 可以通过 DCI 1A触发 只能 UE自己发起（切换除外）
