看协议学5G(NR)---随机接入

 本文根据3GPP(R17) TS.38.212 7.3节相关内容翻译整理

5G(NR)网络中的随机接入过程(RACH)是终端(UE)和基站(eNB/gNodeB)一起取得在无线网与核心网单元之间建立(关联)通道的机制。



初次接入5G终端启动随机接入流程后在物理层(Layer1):

  • 从高层接收一组SS/PBCH块索引，并向高层提供一组对应RSRP测量;

  • 从高层接收以下信息:

  •    物理随机接入信道(PRACH)传输参数和PRACH前导格式、时间资源和用于PRACH传输的频率资源配置;

  •     用于确定PRACH前导序列集合中的根序列及其循环移位的参数(逻辑根序列表的索引、循环移位(CSN)和集合类型(无限制、限制集合A或限制集合 B)）


终端物理层随机接入在层一(Layer1)按照以下流程进行:

  • 通过PRACH发送随机接入前导(MSG1)；

  • 在PDCCH/PDSCH接收随机接入响应(RAR)消息(MSG2)；

  •       也可以，在PUSCH传输的RAR传递UL授权调度信息;

  •       也可以，在PUSCH传递(竞争接入)解决消息;


如随机接入是由PDCCH传递的命令向UE发起，则PRACH命令与高层发起的PRACH信息传递具有相同的子载波间隔(SCS)。

如UE为服务小区配置了两个上行(UL)载波，且UE检测到PDCCH命令则UE使用来自检测到的PDCCH命令的UL/SUL指示符字段值来确定用于相应PRACH传输的UL载波。

随机接入无线网络中终端的接入分为竞争性和非竞争性接入，其中:  

竞争随机接入(CBRA)中允许终端(UE)与其他UE从共享的池中选择随机接入前导码，因此存在多个UE可能选择相同前导码的风险；当多个终端(UE)选择相同的前导时，将按以下流程处理：

  • 终端(UE)将解码来自RAR(MSG2)的相同内容;

  • 终端将使用相同的一组RB和符号来传输MSG3;

  • 基站(BS)将解码其中一个MSG3并完成竞争解决：

  • 如果MSG3包含CCCH消息：基于MSG4中的MAC CE实现的竞争解决；

  • 如果MSG3包含DCCH消息或DTCH数据：通过其C-RNTI在PDCCH上寻址 终端(UE)实现了竞争解决；

  • 终端(UE)完成随机接入过程，其余UE将通过选择另一个前导码继续该过程。

非竞争随机接入(CFRA)中基站预先分配一个专用的随机接入前导码，从而确保不同的UE使用不同的前导码。通过ra-PreambleIndex使用 RRC信令或层一信令(在PDCCH上的DCI内)提供前导码。



图1.5G网络中竞争和非竞争接入主要流程图

随机接入关键信息在5G网络中目前有十二种接入场景，其中大多数属于竞争性接入；切换、失步时下行数据到达、其他系统消息需求和添加辅小区时的时钟对齐可以采用非竞争性接入；随机接入关键信息如下表所示：




图2.5G网络12种接入场景关键信息


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