NR随机接入流程

一、随机接入过程事件触发场景5GNR随机接入过程的目的1.获得上行同步2.获得ULgrant,申请上行资源5GNR随机接入过程的种类与LTE一样，5GNR随机接入过程分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。竞争的随机接入通俗来讲就是当多个UE发送前导码给基站时，由于基站分不清是那个UE发给它的。于是UE需要发送一条与自己相关的独特的消息3给基站，基站此时就能分清哪个UE发送的。非竞争的随机接入通俗的来讲就是基站指定哪个UE给基站发送消息，基站自己分配资源给指定的UE。UE发送基站给定的前导码。1、初始接入:UE从RRCJDLE态到RRC.CONNETTED态；2、RRC连接重建：以便UE在无线链路失败后重新建立无线连接(期间重建小区可能是UE无线链路失败的小区，也可能不是)；3、切换：UE处于RRC.CONNETED态，此时UE需要新的小区建立上行同步；(优先竞争)4、RRC.CONNETTED态下，上行或下行数据到达时，此时UE上行处于失步状态；5、RRC.CONNETTED态下，上行数据到达，此时UE没有用于SR的PUCCH资源时；6、SR失败：通过随机接入过程重新获得PUCCH资源；7、RRC在同步重配时的请求；8、RRC」NACTIVE态下的接入：UE会从RRC」NACT1VE态至!JRRC.CONNETTED态;9、在SCell添加时建立时间对齐；10、请求其他SI:UE处于RRCJDLE态和RRC.CONNETTED态下时,通过随机接入过程请求其他SI(参考38.300的7.3.2);11、波束失败恢复：UE检测到失败并发现新的波束时，会选择新的波束。因此，随机接入过程有2种不同的模式：基于竞争的随机接入过程：应用于上述/2)/3)/4)/5)/6)/8)/9)/10)/11)。基于非竞争的随机接入过程：应用于上述3)/4)/7)/9)/10)/11).对于基于竞争的随机接入过程，UE只能在PCell发起，而基于非竞争的随机接入过程，UE即可以在PCell发起也可以在SCell发起.二、Msgl触发随机接入过程的方式有以下3种：PDCCHorder触发：gNB通过特殊的DCIformat1_0告诉UE需要重新发起随机接入过程，并告诉UE应该使用的ra-Preamblelndex、SSBIndex、PRACHMaskIndex以及指示UL还是SUL的UL/SULIndicator<,MAC层触发：UE自己选择preamble发起随机接入过程。RRC层触发：如初始接入、重建、切换、RRCJNACTIVE转换到RRC_CONNECTED态、请求其他si、RRC在同步重配时的请求等。UE要成功发送preamble,需要：(1)选择SSB或CSI-RS；(2)选择preambleindex；⑶选择用于发送preamble的PRACH资源；⑷确定对应的RA-RNTI：(5)确定目标接收功率PREAMBLERECEIVEDTARGETPOWER。21.5.1选择SSB或CSI-RS由第21.2可得知，PRACHoccasion中包含preambleindex,并且preambleindex的取值范用与SSB或CSI-RS索引有关联，因为SSB和CSI-RS索引与PRACHoccasion有着映射关系。对于SSB,其既可以在基于竞争的随机接入过程中使用也可以在基于非竞争的随机接入过程中使用，在选择SSB时，UE会根据不同的事件触发场景进行选择，其如下选择：1）基于非竞争：对于波束失败和其他时间触发基于非竞争随机接入过程（PRACHorder触发和SI请求触发除外），SSB的SS-RSRP会与参数rsrp-ThresholdSSB进行比较，如果某一个的SSB的SS-RSRP大于rsrp-ThreholdSSB,则选择大于rsrp-ThreholdSSB的SSB,对于PDCCHorder触发，则直接选择由PDCCHorder指示的SSB,对于SI请求触发，如果某一个SSB的SS-RSRP大于rsrp-ThresholdSSB,则选择大于rsrp-ThresholdSSB的SSB,否则选择任意的SSB（多个SSB的SS-RSRP大于rsrp-ThresholdSSB）o2）基于竞争：如果某一个的SSB的SS-RSRP大于rsrp-ThresholdSSB,则选择大于rsrp-ThresholdSSB的SSB,否则选择任意的SSB（多个SSB的SS-RSRP大于rsrp-ThresholdSSB）o对于CSI-RS,其职能基于非竞争的随机接入过程中（PDCCHorder触发和SI请求触发除外），在选择CSI-RS时，CSI-RS的CSLRSRP会与参数rsrp-ThresholdSSB进行比较,如果某一个的CSI-RS的CSI-RSRP大于rsrp-ThresholdCSI-RS.则选择大于rsrp-ThresholdCSI-RS的CSI-RS。21.5.2选择preambleindex基于竞争的随机随机接入过程，其preambleindex是由UE随机择的。UE首先要确定择的是groupA还是groupB中的preamble。如果存在preamblegroupB,且Msg3的大小（可用于传输的UL数据加上MAC头以及MACCE（知果需要）大于messageSizeGroupA,且pathloss小于PCMAXZC-preamblelnitialReceivedTargetPower-msg3-DeltaPreamble-messagePowerOffsetGroupB>或者知果CCCH逻辑信道触发随机接入过程，并且CCCHSDU大小加MAC子头大于ra-Msg3SizeGroupA,别择GroupB；否则选择GroupAo如果UE在之前发送过Mg3且接入失败，则再次尝试接入时使用的preamble应该与第一次发送Msg3时使用的preamble属于相同的group。确定了group之后，UE从所选SSB和所选group相关联的preamble中随机择preambleoUE从该group中随机择一个preamble。如果SI请求触发的随机接入过程,如果ra-AssociationPeriodlndex和si-RequestPeriod被配置，则在si-RequestPeriod（如果配置ra-ssb-OccasionMasklndex,则属于其允许的si-RequestPeriod）中由ra-AssociationPeriodlndex给出的关联周期中所选SSB相对应的PRACHoccasion中确定下一个可用的PRACHoccasionc如果MAC在选择SSB时，一个SSB被选择，则从所选SSB（如果配置或由于PDCCH指示ra-ssb-Occasionmasklndex,则属于其允许的SSB）相对应的PRACHoccasion中确定下一个可用的PRACHoccasion（MAC要考虑测量间隔）0如果一个CSI-RS被选择，其有两种情况，如果没有随机接入资源与之关联，则在candidateBeamRSList中选从SSB（如果配置ra-ssb-OccasionMasklndex,则属于其允许的SSB,并对应于与CSI-RS准共定位candidateBeamRSList中SSB）相对应的PRACHoccasion中确定卜一个可用的PRACHoccasion（MAC要考虑测量间隔）：否则从所选CSI-RS对应的ra-OccasionList中的PRACHoccasion中确定下一个可用的PRACHoccasion（MAC要考虑测量间隔）。基于非竞争的随机接入过程，其preambleindex是由gNB指示的。gNB分配preambleindex的方式有两种：1）通过PRACH-ConfigDedicated的ra-Preamblelndex字段配置：2）在PDCCHorder触发的随机接入中，通过DQformat1_0的RandomAccessPreambleindex字段进行配置。选择用于发送preamble的PRACH资源PRACHmaskindex用于确定基于非竞争的随机接入过程的PRACH资源位置（频域）。对于基于竞争的随机接入过程，UE准备接入Msgl之后，由SSB相对应的PRACHoccasion中确定下一个可用的PRACHoccasion则是下一，个可用的PRACH资源位置，而对于基于非竞争的随机接入过程，UE准备好Msgl之后，则下一个可用的PRACH资源位置由PRACHmaskindex确定,其值如表21.6所示（参考38.321表7.4.1）：ML6:PRACHMaskIndexvalues(Table7.4-1)PRACHMaskIndexAllowedPRACHoccasion⑸ofSSB0All1PRACHoccasionindex12PRACHoccasionindex23PRACHoccasionindex34PRACH83加。nindex45PRACHoccasionindex56PRACHoccasionirxiex&7PRACHKcsionindex7BPRACHoccasionindexfl9EveryevenPRACHoccasion10EveryoddPRACHoccason11Reserved12Reserved13Reserved14Reserved15ReservedPRACHmaskindex只在N<1时，N个SSB映射到1/N个连续有效的PRACHoccasion时，才进行使用，也就是说PRACHmaskindex只用于指示频域上的PRACHoccasion。例如N=1/8,贝lj1个SSB映射至I]8个PRACHoccasion,如果PRACHMaskindex=3,则选择PRACHoccasionindex3。PRACHmaskindex可以为0,这说明gNB只为UE分配了preamble,但频域频域上的PRACHoccasion还需UE自己选择。基于非竞争的PRACHmaskindex配置方式有4种：1）由消息4中参数PRACH-ConfigDedicated->ra-ssb-OccasionMasklndex指示：2）由消息4中参数BeamFailureRecoveryConfig->ra-ssb-OccassionMaklndex指示：3）由SIB1中SI-Schedulinglnfo->SI-RequestResources->ra-ssb-OccassionMaklndex指示：4）由PDCCHorder通过DCIformat1_0中PRACHmaskindex指示。确定对应的RA-RNTIPRACH资源的时域位置确定了RA-RNTI值，UE发送preamble之后，则会计算PRACHoccasion相关联的RA-RNTI,以便接受对应RA-RNTI的RAR,其计算公式如下所示（除了用于波束失败恢复请求的基于非竞争的随机接入前导）：RA-RNTI=1+sjd+14Xt_id+14X80Xfjd+14X80X8Xul_carrier_id其中，s_id是PRACHoccasion的第一个OFDM符号的索引（0Wsjd<14）,tjd是系统帧中PRACHoccasion的第一个时隙的索引（0Wtjd<80）,fjd是频域中的PRACHoccasion的索引（0Wf_id<8）,ul_carrierjd是用于preamble传输的UL载波（0表示正常上行载波，1表示SUL载波）。确定目标接收功率preamble的目标接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER通过下面的公式计算（见38.321的5.1.3节）：preambleReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE+（PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER-1）XPREAMBLE_POWER_RAMPING_STEP其中，preambleReceivedTargetPower是gNB期待接收到的preamble的初始功率，DELTA_PREAMBLE与preambleformat相关，其值见38.321的Table7.3-1和Table7.3-2；PREAMBLE_POWER_RAMPING_STEP是每次接入失败后，下次接入时提升的发射功率，PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER是提升发射功率的次数。而preamble的实际发射功率的计算公式为（参考38.213的7.4节）：P_{PRACH,bfc}（i）=min\left\{P_{CMAX—P_{PRACH,targetfc}+PL_{b,f,c}\right\}[dBm]其中，P_{CMAX,f,c（i）是在传输occasioni的服务小区C的载波f配置给UE的最大传输功率（UE发送最大功率为23dBm）；P_{PRACH,target,f,c}是服务小区C上的载波f的激活ULBWPb上的PRACH目标接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER；PL_{bfc}是基于服务小区C的激活DLBWP上与PRACH传输相关联的DLRS的载波f的激活ULBWPb的路损，并且PL_{bfc}等于referenceSignalPower（单位dB）-higherlayerfilteredRSRP（单位dBm,RRC过滤）。如果PL_{b,f,c}基于DLBWP是初始DLBWP并且对于SSB和CORESET复用模式2或3,则UE基于与PRACH传输相关联的SSB来确定PL_{b,f,c}0preamble的分类preamble支持4种长度为839的长序列前导（参考38.211表6.3.3.1-1,分为format0/1/2/3,如表21.1X所示）和9种长度为139的短序列前导（参考38.211表6.3.3.1-2,分为formatAl、A2、A3、Bl、B2、B3、B4、CO、Cl、混合Al/Bl、混合A2/B2、混合A3/B3,如表22.2X所示）,其preamble序列长度由高层参数prach-RootSequencelndex指示。在FR1卜，支持长序列和子载波间隔为15KHz和30KHZ的短序列。而在FR2下，仅支持子载波间隔为60KHz和120KHZ的短序列。preamble的数目每个小区有64个可用的preamble序列,UE会选择其中一个（或由gNB指定）在PRACH上传输，这些序列可分为两部分，一部分为totalNumberOfRA-Preambles指示用于基于竞争和基于非竞争随机接入的前导；另一部分是除了totalNumberOfRA-Preambles之外的前导，这一部分前导用于其他目的（例如:SI请求，其中SI请求所用preamble由ra-PreambleStartlndex配置，如果N个SSB与RACHoccasion相关联，其中N>=1,则对于第i个SSB（i=0,…,N-1）,具有preambleindex=ra-PreambleStartlndex+i的preamble用于SI请求：对于N<1,具有preambleindex=ra-PreambleStartlndex的preamble用于SI请求）u值得注意的是，如果totalNumberOfRA-Preambles不只是具体的前导数，则64个前导都用于基于竞争和基于非竞争随机接入。基于竞争的随机接入的preamble又可分为两组:groupA和groupB,其中groupB不一定存在，其参数的配置由ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB进行配置（详细参考21.2.4节）。对于基于竞争的随机接入参数的配置,gNB是通过RACH-ConfigCommon（SIBl中BWP-Common携带）来发送这些配置的，而基于非竞争的随机接入参数的配置，gNB通过RACH-ConfigDedicated进行参数的配置。