5G/NR 随机接入过程之Msg1

21.5. Msg1

       触发随机接入过程的方式有以下3种：

       1) PDCCH order触发：gNB通过特殊的DCI format 1_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-PreambleIndex、SSB Index、PRACH Mask Index以及指示UL还是SUL的UL/SUL Indicator。

       2) MAC层触发：UE自己选择preamble发起随机接入过程。

       3) RRC层触发：如初始接入、重建、切换、RRC_INACTIVE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preamble index；(3)选择用于发送preamble的PRACH资源；(4) 确定对应的RA-RNTI；(5) 确定目标接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER。

21.5.1 选择SSB或CSI-RS

       由第21.2可得知，PRACH occasion中包含preamble index，并且preamble index的取值范围与SSB或CSI-RS索引有关联，因为SSB和CSI-RS索引与PRACH occasion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(PRACH order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PDCCH order触发，则直接选择由PDCCH order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)。

        2) 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)。

        对于CSI-RS，其职能基于非竞争的随机接入过程中(PDCCH order触发和SI请求触发除外)，在选择CSI-RS时，CSI-RS的CSI-RSRP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 preamble index

        基于竟争的随机随机接入过程，其 preamble index是由UE随机择的。

        UE首先要确定择的是 group A还是 group B中的 preamble。如果存在 preamble group B，且Msg3的大小(可

用于传输的UL数据加上MAC头以及 MAC CE(知果需要)大于 messageSizeGroupA，且pathloss小于 PCMAX,C – preambleInitialReceivedTargetPower - msg3-DeltaPreamble - messagePowerOffsetGroupB，或者知果CCCH逻辑信道触发随机接入过程，并且 CCCH SDU大小加MAC子头大于 ra-Msg3SizeGroupA，别择 Group B；否则选择 Group A。

       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preamble。UE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-AssociationPeriodIndex和si-RequestPeriod被配置，则在si-RequestPeriod(如果配置ra-ssb-OccasionMaskIndex，则属于其允许的si-RequestPeriod)中由 ra-AssociationPeriodIndex给出的关联周期中所选SSB相对应的 PRACH occasion中确定下一个可用的 PRACH occasion。

       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-OccasionmaskIndex，则属于其允许的SSB)相对应的 PRACH occasion中确定下一个可用的 PRACH occasion(MAC要考虑测量间隔)。

       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-OccasionMaskIndex，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PRACH occasion中确定下一个可用的PRACH occasion(MAC要考虑测量间隔)；否则从所选CSI-RS对应的ra-OccasionList中的PRACH occasion中确定下一个可用的PRACH occasion(MAC要考虑测量间隔)。

       基于非竞争的随机接入过程，其preamble index是由gNB指示的。

       gNB分配preamble index的方式有两种：1) 通过PRACH-ConfigDedicated的ra-PreambleIndex字段配置；2) 在PDCCH order触发的随机接入中，通过DCI format 1_0的Random Access Preamble index字段进行配置。

21.5.3 选择用于发送preamble的PRACH资源

       PRACH mask index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Msg1之后，由SSB相对应的PRACH occasion中确定下一个可用的PRACH occasion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Msg1之后，则下一个可用的PRACH资源位置由PRACH mask index确定，其值如表21.6所示(参考38.321表7.4.1)：

                                                     表21.6: PRACH Mask Index values(Table 7.4-1)

PRACH Mask Index	Allowed PRACH occasion(s) of SSB
0	All
1	PRACH occasion index 1
2	PRACH occasion index 2
3	PRACH occasion index 3
4	PRACH occasion index 4
5	PRACH occasion index 5
6	PRACH occasion index 6
7	PRACH occasion index 7
8	PRACH occasion index 8
9	Every even PRACH occasion
10	Every odd PRACH occasion
11	Reserved
12	Reserved
13	Reserved
14	Reserved
15	Reserved

      

       PRACH mask index只在N < 1时，N个SSB映射到1/N个连续有效的PRACH occasion时，才进行使用，也就是说PRACH mask index只用于指示频域上的PRACH occasion。例如N = 1/8，则1个SSB映射到8个PRACH occasion，如果PRACH Mask index = 3，则选择PRACH occasion index 3。

       PRACH mask index可以为0，这说明gNB只为UE分配了preamble，但频域频域上的PRACH occasion还需UE自己选择。

       基于非竞争的PRACH mask index配置方式有4种：1)由消息4中参数PRACH-ConfigDedicated->ra-ssb-OccasionMaskIndex指示；2) 由消息4中参数BeamFailureRecoveryConfig->ra-ssb-OccassionMakIndex指示；3)由SIB1中SI-SchedulingInfo->SI-RequestResources->ra-ssb-OccassionMakIndex指示；4) 由PDCCH order通过DCI format 1_0中PRACH mask index指示。

21.5.4 确定对应的RA-RNTI

       PRACH资源的时域位置确定了RA-RNTI值，UE发送preamble之后，则会计算PRACH occasion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 + s_id + 14 × t_id + 14 × 80 × f_id + 14 × 80 × 8 × ul_carrier_id

       其中，s_id是PRACH occasion的第一个OFDM符号的索引(0 ≤ s_id < 14)，t_id是系统帧中PRACH occasion的第一个时隙的索引(0 ≤ t_id < 80)，f_id是频域中的PRACH occasion的索引(0 ≤ f_id < 8)，ul_carrier_id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)。

21.5.5 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) ×                                                                    PREAMBLE_POWER_RAMPING_STEP

       其中，preambleReceivedTargetPower是gNB期待接收到的preamble的初始功率，DELTA_PREAMBLE与preamble format相关，其值见38.321的Table 7.3-1和Table 7.3-2；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)：

                                          [dBm]

       其中，是在传输occasion i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)；是服务小区C上的载波f的激活UL BWP b上的PRACH目标接收功率PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER；是基于服务小区C的激活DL BWP上与PRACH传输相关联的DL RS的载波f的激活UL BWP b的路损，并且等于referenceSignalPower(单位dB) - higher layer filtered RSRP(单位dBm，RRC过滤)。

       如果基于DL BWP是初始DL BWP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。

 

目前文章逐步移至微信公众号更新，有兴趣可扫下面二维码进行关注，谢谢。