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(普通問題)
PRACH碰撞問題
在隨機(jī)接入過程中，msg1發(fā)送的preamble 的碰撞與msg4中的碰撞解決階段中的碰撞有什么不同？
提問者:
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問題答案
( 1 )
步驟一：UE發(fā)送preamble
UE 發(fā)送random access preamble給eNodeB，以告訴eNodeB有一個隨機(jī)接入請求，同時使得eNodeB能估計其與UE之間的傳輸時延并以此校準(zhǔn)uplink timing。
觸發(fā)隨機(jī)接入過程的方式有以下3種（具體會在下一章節(jié)介紹）：
1 ）PDCCH order觸發(fā)：eNodeB通過特殊的DCI format 1A 告訴UE需要重新發(fā)起隨機(jī)接入，并告訴UE應(yīng)該使用的Preamble Index和PRACH Mask Index；
2 ）MAC sublayer觸發(fā)：UE自己選擇preamble發(fā)起接入；
3 ）上層觸發(fā)：如初始接入，RRC連接重建，handover等。
UE 要成功發(fā)送preamble，需要：1）選擇preamble index；2）選擇用于發(fā)送preamble的PRACH資源；3）確定對應(yīng)的RA-RNTI； 4）確定目標(biāo)接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER。
1 、選擇preamble index
與基于非競爭的隨機(jī)接入中的preamble index由eNodeB指定不同，基于競爭的隨機(jī)接入，其preamble index是由UE隨機(jī)選擇的。
UE 首先要確定選擇的是group A還是group B中的preamble。如果存在preamble group B，且msg3的大小大于messageSizeGroupA，且pathloss小于
– preambleInitialReceivedTargetPower - deltaPreambleMsg3 – messagePowerOffsetGroupB ，則選擇group B；否則選擇group A。
如果之前發(fā)送過msg3且接入失敗，則再次接入嘗試時使用的preamble應(yīng)該與第一次發(fā)送msg3時對應(yīng)的preamble屬于相同的group。
確定了group之后，UE從該group中隨機(jī)選擇一個preamble并將PRACH Mask Index設(shè)置為0。
而對于基于非競爭的隨機(jī)接入而言，eNodeB通過為UE分配一個專用的preamble index來避免沖突的發(fā)生并指定一個PRACH Mask Index。
eNodeB 分配preamble index和PRACH Mask Index的方式有兩種：1）通過RACH-ConfigDedicated的ra-PreambleIndex和ra-PRACH-MaskIndex字段設(shè)置（Handover過程）；2）在PDCCH order觸發(fā)的隨機(jī)接入中，通過DCI format 1A的Preamble Index和PRACH Mask Index字段來設(shè)置（下行數(shù)據(jù)到達(dá)或定位）。
按理說，既然要使用基于非競爭的隨機(jī)接入過程，eNodeB分配的preamble index就不應(yīng)該為0（0是用于基于競爭的隨機(jī)接入的。個人認(rèn)為此時不應(yīng)使用group A和group B的任一preamble，但協(xié)議中只針對0做了特別說明）。但如果eNodeB分配了0值，則實(shí)際的preamble index交由UE按照基于競爭的隨機(jī)接入方式選擇preamble（個人認(rèn)為這種情況主要針對eNodeB已經(jīng)沒有可用的非競爭preamble，或eNodeB配置時根本沒有為非競爭的隨機(jī)接入預(yù)留preamble的場景）。
2 、選擇用于發(fā)送preamble的PRACH資源
基于prach-ConfigIndex、PRACH Mask Index以及物理層的timing限制，UE會先確定下一個包含PRACH的可用子幀。
prach-ConfigIndex 指定了時域上可用的PRACH資源。
PRACH Mask Index 定義了某個UE可以在系統(tǒng)幀內(nèi)的哪些PRACH上發(fā)送preamble（見36.321的Table 7.3-1，值為0表示所有可用的PRACH資源）。在基于非競爭的隨機(jī)接入中，eNodeB可以通過該mask直接指定UE在某個特定的PRACH上發(fā)送preamble，從而保證不會與其它UE發(fā)生沖突。
以ra-PRACH-MaskIndex = 3為例，查36.321的Table 7.3.1可知，對應(yīng)PRACH Resource Index 2，即preamble應(yīng)該在系統(tǒng)幀內(nèi)的第三個PRACH資源發(fā)送。PRACH Resource Index是一個系統(tǒng)幀內(nèi)的PRACH資源的編號，從0開始并以PRACH資源在36.211的Table 5.7.1-2和Table 5.7.1-4中出現(xiàn)的先后來排序。（以prach-ConfigIndex = 12為例，如果是FDD，查36.211的Table 5.7.1-2可知，只在子幀0,2,4,6,8上存在PRACH資源，則PRACH Resource Index 2對應(yīng)子幀4上的PARCH資源；如果是TDD，且UL/DL configuration為1，查36.211的Table 5.7.1-4可知， PRACH Resource Index 2對應(yīng)四元組（0,0,1,0）上的PARCH資源）
PRACH Mask Index 可以為0，這說明eNodeB只為UE分配了preamble，但PRACH資源還需UE自己選擇。
物理層的timing限制在36.213的6.1.1中定義：
如果UE在子幀n接收到一個RAR MAC PDU，但對應(yīng)TB中沒有一個響應(yīng)與其發(fā)送的preamble對應(yīng)，則UE應(yīng)該準(zhǔn)備好在不遲于子幀n + 5的時間內(nèi)重新發(fā)送preamble。
如果UE在子幀n沒有接收到一個RAR MAC PDU，其中子幀n為RAR窗口的最后一個子幀，則UE應(yīng)該準(zhǔn)備好在不遲于子幀n + 4的時間內(nèi)重新發(fā)送preamble。
如果隨機(jī)接入過程是由PDCCH order在子幀n觸發(fā)，則UE將在子幀n + 
算起，第一個有可用PRACH的子幀中發(fā)送，其中
至此，已經(jīng)選定PRACH所在的子幀，接下來，我們開始選擇頻域上的位置。
在TDD模式且PRACH Mask Index為0的情況下：如果eNodeB指定了ra-PreambleIndex且其值不為0，則在之前確定的子幀上隨機(jī)選擇一個PRACH；否則在之前確定的子幀及其后續(xù)的兩個子幀（共3個子幀）內(nèi)隨機(jī)選擇一個PRACH。
如果是FDD模式或PRACH Mask Index不為0，則根據(jù)PRACH Mask Index選擇一個PRACH。
3 、確定對應(yīng)的RA-RNTI
preamble 的時頻位置決定了RA-RNTI的值，UE發(fā)送了preamble之后，會在RAR時間窗內(nèi)根據(jù)這個RA-RNTI值來監(jiān)聽對應(yīng)的PDCCH。RA-RNTI的計算會在步驟二中介紹。
4 、確定目標(biāo)接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER
preamble 的目標(biāo)接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER通過下面的公式計算（見36.321的5.1.3節(jié)）：
preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER – 1) * powerRampingStep
其中preambleInitialReceivedTargetPower 是eNodeB期待接收到的preamble的初始功率。DELTA_PREAMBLE與preamble format相關(guān)，其值見36.321的的Table 7.6-1。而powerRampingStep是每次接入失敗后，下次接入時提升的發(fā)射功率。
而preamble的實(shí)際發(fā)射功率
的計算公式為
其中，
是UE在PCell的子幀i上所配置的最大輸出功率，
是UE通過測量PCell的Cell-specific參考信號得到的下行路徑損耗。
步驟四：eNodeB發(fā)送contention resolution
在步驟三中已經(jīng)介紹過，UE會在msg3有攜帶自己唯一的標(biāo)志： C-RNTI或來自核心網(wǎng)的UE標(biāo)志（S-TMSI或一個隨機(jī)數(shù)）。eNodeB在沖突解決機(jī)制中，會在msg4（我們把步驟四的消息稱為msg4）中攜帶該唯一的標(biāo)志以指定勝出的UE。而其它沒有在沖突解決中勝出的UE將重新發(fā)起隨機(jī)接入。
UE 發(fā)送了msg3后，會啟動一個mac-ContentionResolutionTimer ，或在msg3的HARQ重傳時，重啟mac-ContentionResolutionTimer 。在該timer超時或停止之前，UE會一直監(jiān)聽PDCCH。
如果UE監(jiān)聽到了PDCCH，且它在msg3中帶了C-RNTI MAC control element，則在以下2種情況下，UE認(rèn)為沖突解決成功（即該UE成功接入，此時UE會停止mac-ContentionResolutionTimer ，并丟棄TC-RNTI。注意：這2種情況下TC-RNTI不會提升為C-RNTI）：
1 ）隨機(jī)接入過程由MAC子層觸發(fā)，且UE在msg4中接收到的PDCCH由msg3帶的C-RNTI加擾，并給新傳的數(shù)據(jù)分配了上行資源；
2 ）隨機(jī)接入過程由PDCCH order觸發(fā)，且UE在msg4中接收到的PDCCH由msg3帶的C-RNTI加擾。
如果msg3在CCCH發(fā)送，且在msg4中接收到的PDCCH由RAR中指定的TC-RNTI加擾，則當(dāng)成功解碼出的MAC PDU中包含的UE Contention Resolution Identity MAC control element與msg3發(fā)送的CCCH SDU匹配時，UE會認(rèn)為隨機(jī)接入成功并將自己的C-RNTI設(shè)置成TC-RNTI。（只要成功解碼MAC PDU，就停止mac-ContentionResolutionTimer ，并不需要等待沖突解決成功。注意：這種情況下TC-RNTI會提升為C-RNTI）
如果mac-ContentionResolutionTimer 超時，UE會丟棄TC-RNTI并認(rèn)為沖突解決失敗。
如果沖突解決失敗，UE需要
1 ）清空msg3對應(yīng)的HARQ buffer；
2 ）將PREAMBLE_TRANSMISSION_ COUNTER加1，如果此時PREAMBLE_TRANSMISSION_ COUNTER = preambleTransMax + 1，則通知上層隨機(jī)接入失��；
3 ）在0~BI值之間隨機(jī)選擇一個backoff time，UE延遲backoff time后，再發(fā)起隨機(jī)接入；
如果UE接入成功，UE會
1 ）如果收到ra-PreambleIndex和 ra-PRACH-MaskIndex，則丟棄；
2 ）清空msg3對應(yīng)的HARQ buffer。
對于msg4而言，也使用HARQ，但不需要與msg3同步。從前面的介紹可以看出，對于初始接入和無線鏈路失效而言，使用TC-RNTI加擾，且使用RLC-TM模式；而對處于RRC_CONNECTED態(tài)的UE而言，使用C-RNTI加擾。
簡單地說：
1 ）如果UE原本就處于RRC_CONNECTED態(tài)，則該UE在小區(qū)內(nèi)有唯一的標(biāo)志C-RNTI。步驟三中，msg3會通過C-RNTI MAC control element把這個C-RNTI帶給eNodeB；步驟四中，如果此UE在沖突解決中勝出，eNodeB就使用這個C-RNTI對PDCCH進(jìn)行加擾。UE收到以此C-RNTI加擾的PDCCH，就知道自己接入成功了。
2 ）如果UE原本不處于RRC_CONNECTED態(tài)，則該UE在小區(qū)內(nèi)不存在C-RNTI，其唯一標(biāo)志就是來自核心網(wǎng)（S-TMSI或一個隨機(jī)數(shù)）。步驟三中，msg3會將該唯一標(biāo)志帶給eNodeB；步驟四中，如果此UE在沖突解決中勝出，eNodeB會通過UE Contention Resolution Identity MAC Control Element 將步驟三中接收到的信息發(fā)回給UE，UE比較msg3和msg4，發(fā)現(xiàn)二者匹配，就知道自己接入成功了。
preambleInitialReceivedT
步驟四：eNodeB發(fā)送contention resolution
回答者：
OscarDon
回答時間：2013-12-10 22:08
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