5G NR 随机接入RACH流程(6)-- Msg3/4与Contention Resolution

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Msg3和Msg4主要用于竞争解决(Contention Resolution)。随机接入过程的前两步Msg1和Msg2主要完成了上行的时间同步;而Msg3/Msg4的主要目的其实是为UE指定一个唯一且合法的身份,C-RNTI,用于后面的数据传输。本文讨论三个问题:1)Msg3/4竞争解决原理,2)Msg1/2/3/4的时序图

Msg3/4的Contention Resolution(竞争解决)原理

从前面讨论的Msg1和Msg2我们可以知道,存在这样一种可能性,即多个UE可能在同一个RACH Occasion(相同的时频资源)上使用相同的PRACH Preamble发送了Msg1,这样的话Msg2中的TC-RNTI就有可能被多个UE使用,所以需要Msg3/4进一步区分UE,为UE指定明确的C-RNTI,避免冲突。
不过这个Msg3/4竞争解决机制根据UE是否已经拥有合法的C-RNTI分为两种情况:(本文只讲这两种情况的原理,下一篇博文会总结其应用场景)

  • UE已经拥有了合法的C-RNTI:UE在Msg3上发送C-RNTI MAC CE。然后使用C-RNTI可以成功解出Msg4的PDCCH,就会认为随机接入成功。因为C-RNTI是UE specific的,别的UE(无这个C-RNTI)无法正确解出这个PDCCH。
5G NR 随机接入RACH流程(6)-- Msg3/4与Contention Resolution_第1张图片
  • UE没有合法的C-RNTI:UE在Msg3上发送CCCH SDU(如RRCSetupRequest等),这些CCCH SDU里面包含竞争解决身份identity,然后UE使用TC-RNTI成功解出Msg4的PDCCH同时可以成功解出Msg4中的Contention Resolution Identity MAC CE,并且MAC CE里面的identity和UE在Msg3中发送的一致,满足上述条件后,UE会认为随机接入过程成功,并且将TC-RNTI正式转化为C-RNTI。
    5G NR 随机接入RACH流程(6)-- Msg3/4与Contention Resolution_第2张图片

Msg1/2/3/4时序图

至此Msg1/2/3/4这些消息的原理和用途基本说完了,最后讲一个这些消息发送和接收的时序问题。

5G NR 随机接入RACH流程(6)-- Msg3/4与Contention Resolution_第3张图片
上面这张时序图比较清晰的表达了Msg1/2/3/4应该在什么时间进行发送和接收。T1/T2前面的文章讲过,T4比较容易理解,​重点解释下T3和T5。
对于图中T3的计算,38.213中有明确的的规定,如下:
  • K2:指PUSCH真正发送的slot和接收到上行调度的PDCCH所在slot之间的slot间隔
  • DELTA:是对RAR调度PUSCH的一个additional delay
    这两个变量的取值如下图所示(摘自38.214)
    5G NR 随机接入RACH流程(6)-- Msg3/4与Contention Resolution_第4张图片
    对于T5的计算,38213有如下规定:收到Msg4后,UE需要在PUCCH上对Msg4的接收进行HARQ的ACK/NACK反馈,反馈时间距离Msg4的最后一个symbol至少相隔N_T,1+0.5 ms。​

In response to the PDSCH reception with the UE contention resolution identity, the UE transmits HARQ-ACK information in a PUCCH. The PUCCH transmission is within a same active UL BWP as the PUSCH transmission. A minimum time between the last symbol of the PDSCH reception and the first symbol of the corresponding PUCCH transmission with the HARQ-ACK information is equal to N_T,1 + 0.5 msec.


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