LTE开机搜索与随机接入工作过程

LTE开机搜索与随机接入工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示:

二、小区搜索及同步过程
整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：

SynchronizationProcedure
eNB

口 SC

UL

Cell-Id |d o〜2		Cell Specific	System	System
Group
		RS	Information Information
0"**167 I	J
			(MIB)	(SIB)
Cell«ld Detect			Y
			Broadcast Information
0*503

1）UE开机，在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS），以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区，如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息，则开机后会先在上次驻留的小区上尝试；如果没

有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试；

2）然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB,因此可以兼容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在子帧#0发送，并且是 ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区组里小区ID,同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀CP长度以及采用的是FDD还是TDD（因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms重复，因为在这一步它还无法获得帧同步；

Onefnarne (joms)

FDD ：：Z	0	I	1	I	2 B 4	I	I III I	3	5	I	7	I	8
					I

SSSPSS

Onef name (10ms)

1

1

II II

1

~ r —-------------

1

Illi

*

~1 ~

1 1

1 If 1

* *

1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1

1 1

3）5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成，前后半帧的映射正好相反，因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界，达到了帧同步的目的。由于SSS信号携带了小区组ID,跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELLID）,这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。

4）在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号 结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解

调PBCH做信道估计了。PBCH在子帧#0的slot#1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙:SFN（系统帧数）位长为 10bit，也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB（masterinformation block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH40ms周期窗口的位置确定，第一个 10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。而天线数隐含在PBCH的

CRC里面，在计算好PBCH的CRC后跟天线数对应的MASK进行异或。

5）至此，UE实现了和ENB的定时同步；
要完成小区搜索，仅仅接收PBCH是不够的，因为PBCH只是携带了非常有限的系统信息，更多更详细的系统信息是由 SIB携带的，因此此后还需要接收SIB（系统信息模块），即UE接收承载在PDSCH上的BCCH信息。为此必须进行如下操作：

1）接收PCFICH，此时该信道的时频资源可以根据物理小区ID推算出来，通过 接收解码得到PDCCH的symbol数目；
2）在PDCCH信道域的公共搜索空间里查找发送到SI-RNTI（无线网络标识符） 的候选PDCCH，如果找到一个并通过了相关的CRC校验，那就意味着有相 应的SIB消息，于是接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；

不断接收SIB，上层（RRC）会判断接收的系统消息是否足够，如果足够则停止接收 SIB至此，小区搜索过程才差不多结束。

三、随机接入过程

在同步和小区搜索过程结束之后，紧接着就是随机接入过程，整个随机过程的示意图如下：

RandomAccess Procedure
RRCConnected Time
AliqnnwntPQCCHFOSCH

DL
Schedule
Info

UE

RRC: Radio Resource Control	Message 1	Message 2	Message 3	Message 4 Data Transfer
	Random Access	Random Access	RRC Connection RRC Connection Request Setup
	Preamble	Response

UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能
1、取得与eNB之间的上行同步；
2、申请上行资源。

随机接入过程应用于以下6种场景：
①RRC_IDLE状态下的初始接入；

①RRC连接重建；

①切换；
①RRC_CONNECTED状态下有下行数据到达，但上行处于失步状态；
①RRC_CONNECTED状态下有上行数据发送，但上行处于失步状态，或者没有用于SR的

PUCCH资源；

①RRC_CONNECTED状态下的UE辅助定位。

根据UE发起preamble码时是否存在碰撞的风险，随机接入过程可分为竞争随机接入和

非竞争随机接入。

基于竞争的随机接入：

UE eNB

RandomAccess Preamble

Msg2：阻机接入羽川RandomAccess Response'

ScheduledTransmission'

ContentionResolution

1.UE sends preamble sequence to ENB on PRACH（MSG1）Physicalnon-synchronization random access procedure Physical channel: PRACH
Message:preamble sequence

2.ENB给UE回复响应消息（MSG2）

Addressto RA-RNTI on PDCCH
Randomaccess response grant
Physicalchannel: PDSCH

ENB向UE传输的信息至少包括以下内容：RA-preambleidentifier, Timing Alignment information, initial UL-grant andassignment of Temporary C-RNTI 。

注：

RA-preambleidentifier 指UE发送的preamble的标志符，和index有关。

TimingAlignment information是时间提前量信息，因为空间的无线传输存在延迟，ENB计算出这个延迟量并告诉UE,以确定下一次发送数据的实际时间。

UL-grant:授权UE在上行链路上传输信息，有这个信息UE才能进行下一步的 RRC连接请求。其中会给出UL-SCH可以传输的transportblock 的大小，最小为 80bits.

3.RRC connection request（UE—>ENB）（MSG3）

在进行RRC连接请求以前先完成一些基本的配置：>apply the default physical channel configuration
>apply the default semi-persistent scheduling configuration

>apply the default MAC main configuration
>apply the CCCH configuration
>apply the time Alignment Timer Common included in System InformationBlock Type2;
>Start timer T300;
>initiate transmission of the RRC Connection Request message inaccordance with

RRClayer 产生RRCconnection request 并通过CCCH传输：CCCH-> UL-

SCH-> PDSCH

获取UE-identity，要么由上层提供(S-TMSI),要么是randomvalue。如果UE向当前小区的TA(跟踪区)注册过了，上层就可以提供S-TMSI，并把establishmentclause 设置的与上层一致

4.RRC connection setup(ENB—>UE)(MSG4)
UE接收ENB发送的radioResource Configuration 等信息，建立相关的连接，进入 RRCconnection 状态。

Actionabout physical layer:
Addressedto the Temporary C-RNTI on PDCCH

如果UE检测到RAsuccess,但是还没有C-RNTI，就把temporaryC-RNTI升为C-RNTI，否则丢弃。如果UE检测到RAsuccess,而且已经有C-RNTI，继续使用原来的 C-RNTI。

5.RRC connection setup complete(UE—>ENB)(MSG5)

RRC连接建立完成，UE向ENB表示接收到了连接的应答信息，应该是为了保证连接的可靠性的。

如果UE未成功接收到RRCconnection setup消息,ENB应该会重发。不然RRCconnection setup complete 就没有存在必要。

在完成以上过程后，便可以进入正常的数据传输过程了。

基于非竞争的随机接入：

	RA Preamble assignment
	Random Access Preamble ---------->

RandomAccess Response

1、 ENb通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀(non-contentionRandom Access

Preamble)，这个前缀不在BCH上广播的集合中。

2、 UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。

3、 ENb的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送。