LTE-TDD随机接入过程（1）-目的和分类

1.随机接入的目的

随机接入是UE和网络之间建立无线链路的必经过程，只有在随机接入完成之后，eNB和UE之间才能正常进行数据互操作（Normal DL/UL transmission can take place after the random access procedure）。UE可以通过随机接入实现两个基本的功能：

（1）取得与eNB之间的上行同步（TA）。一旦上行失步，UE只能在PRACH中传输数据。（as long as the L1 is non-synchronised, uplink transmission can only take place on PRACH.）

（2）申请上行资源（UL_GRANT）。

2.随机接入的种类

根据业务触发方式的不同，可以将随机接入分为基于竞争的随机接入（Contention based random access procedure）和基于非竞争的随机接入（Non-Contention based random access procedure）。所谓“竞争”，就是说可能存在这么一种情况，UE-A/B/C/D多个终端，在同个子帧、使用同样的PRACH资源，向eNB发送了同样的前导码序列，希望得到eNB的资源授权，但此时eNB无法知道这个请求是哪个UE发出的，因此后续各UE需要通过发送一条只与自己本UE相关的、独一无二的消息（MSG3），以及eNB收到这条消息后的回传（MSG4）到UE，来确认当前接入成功的UE是哪一个。这种机制就是竞争解决机制。类似GSM系统的SABM/UA帧的握手机制。

2.1.竞争随机接入的场景

当eNB不知道UE的业务或者状态，而UE又必须申请上行资源或上行TA同步的时候，UE就需要发起竞争随机接入。这种情况下，eNB没有为UE分配专用的Preamble码，而是由UE在指定范围内（以后博文会具体介绍这个范围）随机选择Preamble码并发起随机接入过程。发生竞争接入的具体场景有（36300-10.1.5）：

（1）UE的初始接入（Initial access from RRC_IDLE）。此时RRC层的状态为RRC_IDLE，UE需要CONNECTION REQUEST，而eNB无法知道，因此需要UE执行竞争接入过程。

（2）UE的重建（RRC Connection Re-establishment procedure）。重建的原因有多种，比如UE侧的RLC上行重传达到最大次数，就会触发重建，此时eNB也不知道UE的重建状态，也需要UE执行竞争接入过程。

（3）UE有上行数据发送，但检测到上行失步（UL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure when UL synchronisation status is "non-synchronised"）。这个情况与初始接入类似，eNB无法知道UE什么时候有上行业务要做，因此需要UE执行竞争接入过程。

（4）UE有上行数据发送，但没有SR资源（UL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure when there are no PUCCH resources for SR available"）。一般的，如果没有UL_GRANT用于发送BSR，UE会通过SR发送上行资源申请，但如果也没有SR资源，则只能通过竞争接入过程申请UL_GRANT。此时，eNB显然也不知道UE是否有上行数据发送。

（5）如果非竞争接入过程中，eNB发现没有了非竞争资源，此时也会转到竞争接入过程（定位过程除外）。（非竞争接入过程的具体定义和消息交互过程见后文描述）包括：

（5.1）切换（Handover）。切换是由eNB侧发起的，因此优先执行非竞争接入过程。

（5.2）eNB有下行数据发送，但检测到上行失步（DL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure when UL synchronisation status is “non-synchronised”）。eNB侧可以由MAC和RRC配合处理，优先执行非竞争接入过程。

（5.3）RRC连接态下需要执行定位过程但UE此时并没有TA（For positioning purpose during RRC_CONNECTED requiring random access procedure when timing advance is needed for UE positioning）。本过程只能进行非竞争接入。

2.2.非竞争随机接入的场景

非竞争随机接入是UE根据eNB的指示，在指定的PRACH信道资源上使用指定的Preamble码发起的随机接入，适用于

（1）切换（Handover）。

（2）eNB有下行数据发送，但检测到上行失步（DL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure when UL synchronisation status is “non-synchronised”）。

（3）定位过程。

等场景。

3.参考文献

（1）3GPP TS 36.300 V9.10.0 (2012-12) Overall description