随机接入

summary

步骤一：UE发送preamble
触发随机接入过程的方式有以下3种（具体会在21.4节介绍）：
（1）PDCCH order触发：eNodeB通过特殊的DCI format 1A 告诉UE需要重新发起随机接入，并告诉UE应该使用的Preamble Index和PRACH Mask Index；
（2）MAC子层触发：UE自己选择preamble发起随机接入；
（3）上层触发：如初始接入，RRC连接重建，handover等。
UE要成功发送preamble，需要：（1）选择preamble index；（2）选择用于发送preamble的PRACH资源；（3）确定对应的RA-RNTI；
步骤二：eNodeB发送Random Access Response（RAR）
RAR中包含的信息：基站检测到的UE发出的前导序列的索引号，用于上行同步的时间调整信息，初始上行资源的分配（用于发送随后的MSG3），以及一个临时的C-RNTI。

1、简单地说：UE通过RAR所带的RA-RNTI（解释见2和3点）和preamble index来确定是否成功接收到自己想要的RAR，然后再进行后续处理。

2、某个UE发送preamble的时频位置是确定的，eNodeB在解码preamble时，也获得了该preamble的时频位置，进而知道了RAR中需要使用的RA-RNTI。

3、RAR MAC PDU在DL-SCH上传输，并用以RA-RNTI加扰的PDCCH来指示。使用相同PRACH时频资源发送preamble（preamble index不一定需要相同）的所有UE监听相同RA-RNTI加扰的PDCCH，并接收相同的RAR MAC PDU，但不同preamble index对应不同的RAR。preamble index包含在RAR pdu的subheader里的RAPID里。

4、其中RAR MAC PDU由1个MAC 头（MAC header）+ 0个或多个MAC RAR（MAC Random Access Response，简称为RAR）+ 可能存在的padding组成。一个MAC 头里又可以包含多个subheader，每个subheader对应每一个RAR(包含了Temporary-CRNTI,简称为 TC-RNTI)

5、如果多个UE在同一PRACH资源（时频位置相同，使用同一RA-RNTI）发送preamble，则对应的RAR复用在同一RAR MAC PDU中。

6、当不同的UE使用相同的preamble index及相同的时频位置发送msg1时，则UE不知道哪个RAR是自己的了，此时就需要通过竞争解决机制。

步骤三：UE发送Msg3
基于非竞争的随机接入， preamble是由基站指定为某个UE专用的，所以不存在冲突；又因为该UE已经拥有在接入小区内的唯一标志C-RNTI，所以也不需要eNodeB给它分配C-RNTI。因此，只有基于竞争的随机接入才需要步骤三和步骤四。
1、之所以将第3条消息称为Msg3而不是某一条具体消息的原因在于，根据UE状态的不同和应用场景的不同，这条消息也可能不同，因此统称为Msg3。可以是RRC连接建立请求，重建请求等
2、Msg3中需要包含一个重要信息：每个UE唯一的标志，该标志将用于步骤四的冲突解决：

1. 对于处于RRC_CONNECTED态的UE来说，其唯一标志是C-RNTI。UE会通过C-RNTI MAC control element将自己的C-RNTI告诉eNodeB，eNodeB在步骤四中使用这个C-RNTI来解决冲突.
2. 对于非RRC_CONNECTED态的UE来说，将使用一个来自核心网的唯一的UE标志（S-TMSI或一个随机数）作为其标志。此时eNodeB需要先与核心网通信，才能响应Msg3.

3、UE Contention Resolution Identity MAC Control Element是在步骤四中使用的。
4、与随机接入的触发事件对应起来，Msg3携带的信息如下：

1. 如果是初次接入（initial access），Msg3为在CCCH上传输的RRC Connection Request，且至少需要携带NAS UE标志信息。
2. 如果是RRC连接重建（RRC Connection Re-establishment），Msg3为CCCH上传输的RRC Connection Re-establishment Request，且不携带任何NAS消息。
3. 如果是切换（handover），Msg3为RRC Handover Confirm，必须包含UE的C-RNTI，且如果可能的话，需要携带BSR
4. 对于其它触发事件，则至少需要携带C-RNTI。

步骤四：eNodeB发送contention resolution
1、UE发送了Msg3后，会启动一个mac-ContentionResolutionTimer，并在Msg3进行HARQ重传时，重启该timer。在该timer超时或停止之前，UE会一直监听PDCCH。至于使用哪种方式来接扰码，就看msg3里有没有传C-RNTI了，如果有传就用C-RNTI,如果没有就用T-RNTI.

2、如果UE监听到了PDCCH（用C-RNTI加扰），且UE在发送Msg3时携带了C-RNTI MAC control element，则在以下2种情况下，UE认为冲突解决成功（即该UE成功接入，此时UE会停止mac-ContentionResolutionTimer，并丢弃TC-RNTI。如果随机接入过程由MAC子层触发(可能是UE自己timing定时器超时发起，或者没有SR资源需要发送BSR）或者由PDCCH order触发，且UE在Msg4中接收到的PDCCH由Msg3携带的C-RNTI加扰，且给新传的数据分配了上行资源，则认为随机接入成功

3、如果msg3是RRC信令，则Msg4的PDCCH用Temporary C-RNTI 加扰， msg4中应当携带48bits的MAC控制元素“UE Contention Resolution Identity”，该控制元素就是msg3的SDU。如果该控制元素和UE保存的msg3的SDU相等，则认为自己的msg3被基站正确接收了，竞争解决完成。将TC-RNTI升级为C-RNTI。