LTE随机接入过程

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接着上一节《UE开机入网流程》大家继续学习UE开机入网流程。UE开机入网的的最后一步是随机接入，RACH随机接入的流程图如下：

图1.随机接入流程图

如果UE成功探测到上行资源且在UL-SCH信道上分配到这些资源。图1中的流程图可以简化为图2.的随机接入RRC信令流程：

图2.随机接入RRC信令流程图

下面，大家对于这个过程进行逐个讲解。

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PRACH前导序列： 下图描述了两个UE向ENodeB发送前导的一个过程。由于UE-A更加靠近eNodeB，因此eNodeB接收UE-A的消息时延较小。

图3.UE发送的前导

UE发送前导后，便开始监控PDCCH的响应信号，该响应通过响应窗中的RA-RNTI标识。图4是一个eNodeB发送的随机接入响应窗，该响应窗中添加了UE的标识以区别不同的UE。

图4.随机接入响应窗

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MAC调度授权：接到UE的随机接入前导后，eNodeB通过DL-SCH发送随机接入响应消息，消息内容包括随机接入前导指示RAPID，定时校准消息，初始上行授权和临时C-RNTI分配。

图5. MAC随机接入响应

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RRC连接请求：如果UE利用正确的RA-RNTI解码了PDCCH，那么它就解码相关的DL-SCH资源块来检查这个资源块里是否包含了RAPID。如果包含，UE通过第一个子帧传输UL-SCH传输块。如图6.所示，UE解码DL-SCH资源得到响应的RAPID。

图6. UE解码DL-SCH资源块

如果UE无法得到RAPID或者没有收到随机接入响应消息，UE只有重新传输新的前导序列。

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RRC连接建立：UE通过第一个UL-SCH消息向eNodeB发送标识来实现MAC竞争解决。然后，eNodeB在MAC头添加UE标识，其他不同标识的UE意识到发生冲突后就重新发送一个新的前导，重新接入系统。

图7. MAC竞争解决流程

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RRC建立连接完成：UE完成RRC连接

除此之外我，大家简单的总结一下和随机接入相关的常识点。

（1）三个上行物理信道

图8.上行物理信道

PRACH(Physical Random Access Channel)：物理随机接入信道，用于承载随机接入前导。PRACH 位置由上层信令定义；

PUCCH(Physical Uplink Control Channel)：物理上行控制信道 ，承载上行控制信息(UCI)，如下行传输的 ACK/NACK 回应消息，和信道质量指示 CQI (Channel QualityIndicator)报告。信道同时承载调度请求指示和 MIMO 码字反馈消息；

PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)：物理上行共享信道，上行主要信道，用于承载上行共享传输信道 UL-SCH(Uplink Shared Channel)。该信道传输信令，用户数据，和上行控制信息(UCI)。

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（2）基于竞争的接入Vs不基于竞争接入
随机接入的触发条件有5种，分别是：

• RRC_IDLE初始接入和TAU更新，从IDLE状态到CONNECT状态
  
• 无线链路断开时接入，即RRC重建过程
  
• RRC_CONNECTED状态下，切换时随机接入
  
• RRC_CONNECTED状态下，收到上行数据，需要随机接入，如“上行失步”
  
• RRC_CONNECTED状态下，收到下行数据，需要随机接入，如“下行失步”
  
  

基于竞争的随机接入方式：接入适用于以上的5中情况，需要注意的是对于c,d,e来说，在需要随机接入的情况下，但有没有响应的PRACH资源可以使用，也有可能才有基于竞争的接入方式。

基于非竞争的接入方式：即eNodeB会只是UE使用什么preambel序列，以及PRACH资源。因此在切换、下行失步的情况下可能使用非竞争的随机接入。

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完

2018年9月30