【精品】LTE移动通信系统第9章 LTE随机接入过程精品ppt课件.ppt

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1、LTE移动通信系统第9章 LTE随机接入过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 随机接入概况随机接入概况基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程随机接入时频结构随机接入时频结构随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成第第9章章 LTE随机接入过程随机接入过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学第第9章章 LTE随机接入过程随机接入过程 随机接入概况随机接入概况基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程随机接入时频结构随机接入时频结构随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技

2、大学 随机接入(Random Access)是用户开始与网络通信之前的接入过程。随机接入的主要作用是对数据传输过程进行资源分配，或者取得通信的上行同步。只有在随机接入过程完成后，基站和用户才可能进行常规的数据传输和接收。随机接入概况随机接入概况西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学一、应用场景一、应用场景随机接入概况随机接入概况在LTE中，以下场景会触发随机接入过程：n初始接入时建立无线连接：当用户设备从空闲模式转到连接模式时，会发起随机接入过程；n无线链路重建：当无线链路失败后，用户设备需要重新建立无线连接时，会发起随机接入过程；n当用户进行小区切换时，要与新的小区

3、建立上行同步，会发起随机接入过程；n下行数据到达且终端空口处于上行失步状态；n上行数据到达且终端空口处于上行失步，或者虽未失步但需要通过随机接入申请上行资源；n辅助定位，网络利用随机接入获取时间提前量(TA，Timing Advance)。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学LTE随机接入过程的接入模式可分为基于竞争的随机接入和非竞争的随机接入。n如果前导码由终端的MAC层选择，则为基于竞争的随机接入；n如果前导码由控制信令分配，则为非竞争

4、的随机接入。一般情况下，非竞争接入建立通信过程更快。随机接入概况随机接入概况西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 随机接入概况随机接入概况基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程随机接入时频结构随机接入时频结构随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成第第9章章 LTE随机接入过程随机接入过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入的基础是基于竞争的过程。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学除初始接入外，用户的小区切换也有可能采用非竞争的随机接入方式。非竞争方式

5、不需要采用竞争决策，只用到整个过程的前两个步骤。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程一、随机接入前导一、随机接入前导随机接入过程的第一步是用户先基站发送随机接入前导信号。发送前导信号的主要目的是为基站指示随机接入尝试的出现，并允许基站估计基站与用户设备之间的时延。该时延估计将用在随机接入响应中用来调节上行链路定时。用于传输随机接入前导信号的时频资源称为物理随机接入信道(PRACH)。网络在允许随机接入前导信号传输(即PRACH资源，在SIB-2中)的时频资源内对所有移动终端进行信

6、息广播。作为随机接入过程中的第一步，移动终端选择一个前导信号在PRACH(物理随机接入信道)上进行发送。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程每个小区中有64个可用的前导信号序列，基站可将其中部分或全部序列用于竞争随机接入，并且可以选择性地将所有基于竞争随机接入的前导信号序列分为两组，称为集合A(Group A)和集合B(Group B)。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学触发随机接入时，终端首先要根据待发送的Msg3大小和路损大小确定前导信号序列集合，其中集合B应用于Msg3较大且路损较小的场

7、景，集合A应用于Msg3较小或路损较大的场景，Msg3大小门限和路损门限在系统消息中通知终端。终端确定前导信号序列集合后，从中随机选择一个前导信号序列发送。如果基站将小区内所有前导信号序列都划归集合A，即不存在集合B，则终端直接从集合A中随机选择一个前导码发送。只要没有其他终端同时采用相同的序列执行随机接入尝试，该尝试就不会发生冲突，并且在很大概率上可以被基站检测到。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程 如果移动终端已请求执行非竞争的随机接入，例如，为了切换到新小区，将采用的前导

8、信号会被基站直接指示。为避免冲突，基站倾向于从序列中选择非竞争的前导信号，而这需要排除两个被用于基于竞争的随机接入集合。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程(1)PRACH时频资源n在频域内，PRACH资源带对应6个资源块的小区带宽(1.08MHz)，很好地匹配LTE中可以操作的带有6个资源块的最小上行链路小区带宽。因此，对于不同的小区传输带宽，可采用相同随机接入前导信号结构。n在时域内，前导信号区域的长度取决于配置的前导信号。通常，随机接入前导信号是以1ms为周期的，但也可以配罝更长的前导信号周期。n而且，需要注意的是，

9、基站原则上的上行链路调度器可以通过简单地避免在多个连续子帧内调度终端而预留任意长的随机接入区域。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程(2)前导信号结构和序列选择n前导信号包含前导信号序列、循环前缀两个部分。n此外，前导信号传输采用保护间隔来控制定时的不确定性。n启动随机接入过程之前，终端已经从小区搜索过程中获得了下行链路同步。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程(3)PRACH功率设定设定随机接入发射功率的基础是从小区特定参考信号测量获得的下行链路路径

10、损耗估计。利用这个路径损耗估计，就可以通过增加一个可配置的功率偏置来实现对PRACH(物理随机接入信道)初始发射功率的设定。LTE的随机接入机制是允许功率攀升的，对于每个不成功的随机接入尝试，PRACH发射功率会增长。对于第一次尝试，PRACH的发射功率设为PRACH初始发射功率。在多数情况下，这足以保证随机接入尝试成功。然而，如果随机接入尝试失败，下次尝试的PRACH发射功率将增加一个可配置的功率步长，以增加下次尝试成功的概率。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程(4)前导信号序列生成前导信号序列是由Zadoff-Chu

11、根序列进行循环偏置而生成的(Zadoff-Chu序列也被用于创建上行链路参考信号)。从每个Zadoff-Chu根序列，通过对每个 的循环偏置来获得循环偏置的序列，其中 为Zadoff-Chu根序列长度。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学循环偏置的Zadoff-Chu序列具有几个吸引人的特性。该序列的幅度是恒定的，可以保证有效地利用功率的放大，并且可以维护单载波上行链路的低峰均功率比(PAPR)特性。该序列也具有理想的循环自相关性，这对于在基站上获得准确的定时估计是非常重要的。最终，若在生成前导信号时采用的循环偏置 大于小区中最大的巡回传播时间加上最大的信道时延扩展

12、，则在接收端基于相同Zadoff-Chu根序列循环偏置的不同前导信号之间的互相关性为零。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学为了控制不同的小区大小，循环偏置作为系统信息的一部分进行信令传输。因此，在较小覆盖小区中可以配置较小的循环偏置，从而导致每个根序列生成巨大数量的循环配置序列。小区覆盖小于1.5km时，所有64个前导信号可由一个根序列生成。在更大覆盖小区中，需要配置更大的循环偏置来生成这64个前导信号序列，小区中必须采用多个Zadoff-Chu根序列。尽管选用更多数量根序列本身不是问题，但零互相关特性存在于同根序列的偏

13、置之间，因此，从干扰角度来看，采用尽可能少的根序列是有好处的。原则上，随机接入前导信号的接收是基于带有Zadoff-Chu根序列的接收信号相关性的。采用Zadoff-Chu序列的一个缺点在于，很难区分频率偏置和距离所决定的时延。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程频率偏置将导致在时域内产生一个额外的相关峰，而相关峰对应一个假的终端到基站的距离。此外，真实相关峰是被衰减的。在低频率偏置时，该影响很小且不会对检测性能造成影响。然而，在高多普勒频率偏移情况下，假的相关峰可能大于真实峰，

14、这将导致检测出错，正确的前导信号不能被检测出来或者时延估计可能不正确。为了避免来自假相关峰导致的检测错误，可以对每个根序列生成的前导信号集合采取限制。该限制意味只有从一个根序列生成的一部分序列可用于定义随机接入前导信号。假相关峰相对于真实峰的位置是由根序列决定的，因此必须对不同根序列采用不同的限制。所用的限制将作为系统信息的一部分在小区中进行广播。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学(5)前导信号检测基站处理取决于具体实现，由于前导信号中包含了循环前缀，因此可

15、实现低复杂度的频域处理。n收集发生在时域窗口内的采样并通过FFT转换为频域表示。n窗长为0.8ms，与不带循环前缀的ZC(Zadoff-Chu)序列长度相同。这允许定时不确定性最大为0.1ms并且与基本前导信号配罝定义的保护时间长度相匹配。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 二、随机接入响应随机接入响应为了对检测到的随机接入尝试做出响应，基站在下行共享信道(DL-SCH)上发送随机接入响应(RAR)消息，包括：l网络检测到的随机接入前导信号序列，并且响应对此序列有效；l接收机通过随机接入前导信号计算得到的定时纠正值；l调

16、度请求，指示终端将用于第步中消息传输的资源；l临时标识TC-RNTI，用于终端与网络之间的进一步通信。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n一旦网络检测到多个随机接入尝试(来自不同终端)，则多个移动终端各自的响应消息可以被合并到一个传输之中。因此，响应消息在DL-SCH(下行共享信道)上调度，并且通过一个为随机接入响应预留的标识RA-RNTI(随机接入无线网络临时标识)在PDCCH(物理下行控制信道)上进行指示。n已发送前导信号的所有终端，将在可配置的时间窗内监听L1/L2控制信

17、道，以获取随机接入响应。nRA-RNTI按下式计算：RA-RNTI=1+t_id+10*f_id 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程nRA-RNTI按下式计算：RA-RNTI=1+t_id+10*f_id 其中，t_id为PRACH(物理随机接入信道)资源的第一个子帧的索引，；f_id为这个子帧的PRACH资源的频域升序的索引，。n响应消息定时在规范中不是固定的，这是为了能够高效地响应许多同时的接入申请，同时也为基站实现提供了一定的灵活性。n如果终端在时间窗内没有检测到随机接入响应，则这次尝试被视为失败，随机接入过程将从

18、步骤重新开始，可能会增加前导信号发射功率。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n终端接收到随机接入响应后，将调整其上行链路传输定时并发送包含调度请求的消息。n如果采用了基于特定前导信号的非竞争随机接入，这将是随机接入过程的最后一步，不再需要进行竞争控制。n此外，终端已具有了一个独一无二的以小区无线网络临时标识(C-RNTI，Cell Raido Network Temporary Identifier)格式分配的标识。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流

19、程 三、调度请求调度请求n终端接收到随机接入响应(RAR)消息，获得上行的时间同步和上行资源。n由于终端的前导信号序列是从公共资源中随机选取的，因此，存在着不同的终端在相同的时间-频率资源上发送相同的随机接入前导信号序列的可能性，这样，他们就会通过相同的RA-RNTI(随机接入无线网络临时标识)接收到同样的RAR。n在来往于终端的用户数据传输之前，必须为终端在小区内分配一个独一无二的标识C-RNTI。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n终端通过随机接入响应中分配的UL-SCH(上行共享信道)资源向基站发送必需的消息。n步

20、骤采用与被调度上行链路数据相同的方式来传输上行链路消息，这样处理具有几个好处:l首先，上行链路没有同步时发送的信息尽可能地少，这是由于长保护时间的需求使得这种传输的代价相对较高。l其次，对消息传输采用“普通”的上行链路传输机制可允许对许可大小和调制方式进行调节，以适应不同无线条件。l最后，允许对上行链路信息采用带有软合并的HARQ机制。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n一旦终端处于连接模式状态，即连接到已知网络并因此带有一个分配的C-RNTI(小区无线网络临时标识)，该C-RNTI被用作上行链路消息的终端标识。n此外，

21、可以采用核心网终端标识，基站需要在响应步骤中的上行链路消息之前接入核心网络。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n终端指定扰码用于UL-SCH(32上行共享信道)的传输。n由于终端还没有被分配其最终标识，因此加扰不能基于C-RNTI，而是采用临时标识(TC-RNTI)。n终端在发完Msg3后就要立刻启动竞争消除定时器(而随后每一次重传Msg3都要重启这个定时器)，终端需要在此时间内监听基站返回给自己的冲突解决消息。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程

22、四、竞争决策竞争决策n随机接入过程的最后一步包含针对竞争决策的下行链路消息。n在竞争决策中，每个接收下行链路消息的终端会将消息中的标识与步骤传输的标识进行比较。只有步骤接收到的标识与步骤中的标识相匹配的终端才能宣称随机接入成功。n如果终端还没有被分配C-RNTI，则从步骤获得的TC-RNTI被升级为C-RNTI，否则终端保持其已被分配的C-RNTI。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程n竞争决策的消息在DL-SCH(下行共享信道)上进行传输，采用从随机接入响应(步骤)所获得的临时标识对L1/L2控制信道上的终端进行寻址。n

23、由于已经建立了上行链路同步，可以对此步骤中的下行链路信令应用混合自动重传(HARQ)。n步骤接收到消息与步骤中传输的标识相匹配的终端，将会在上行链路中发送HARQ确认。n没有发现在步骤中接收到的标识与作为步骤中一部分而被传输的各个标识相匹配的终端，认为随机接入过程失败并需要重新从步骤开始该过程。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程 五、物理层与上层间的交互模型物理层与上层间的交互模型n此处的随机接入模型指终端侧各协议层针对随机接入过程的建模。随机接入过程涉及物理层(L1)、MAC层(L2)、RRC层(L3)，建模上需要L1

24、和L2/3的互操作。nL2和L2/3的互操作包括以下几个方面：Msg 1：L2/3向L1发送随机接入前导码传输指示。由MAC层进行随机接入过程初始化和随机接入资源选择，包括物理随机接入信道资源选择和前导码选择，然后通知L1发送Msgl。Msg 2：L1成功解码Msg2后，向L2/3发送ACK(确认字符)；如果L1没有成功接收到Msg2，则向L2/3发送DTX(不连续发送)指示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程Msg 3：L2/3在收到L1的ACK指示后，指示L1按Msg2的调度信息发送第一次上行传输，即Msg3。MAC

25、层给物理层的指示中除了Msg2中的调度资源等信息外，还包含必要的功率信息。Msg 1：如果L2/3收到的是L1发送的DTX指示，则重新向L1发送随机接入Preamble码(前导码)传输指示，以进行下一次随机接入尝试。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 随机接入概况随机接入概况基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程随机接入时频结构随机接入时频结构随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成第第9章章 LTE随机接入过程随机接入过程西安电子科技大学西安电子科技

26、大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构 一、随机接入前导码结构随机接入前导码结构西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构 一、随机接入前导码结构随机接入前导码结构时域前导序列前导码由长度为 的循环前缀，长度为 的前导序列和长度为 的保护间隔组成。其中，前导序列(Sequence)部分可以看成是一个OFDM符号，由Zadoff-Chu序列经过OFDM调制得到。循环前缀(CP)的作用与常规OFDM符号的CP作用相同，都是为了确保接收端进行频域检测时减少干扰。在进行前导码传输时，由于还未建立上行同步，因此随机接入前

27、导码之后要预留一定的保护时间(Guard Time，GT)用以避免对其他用户干扰。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构根据不同的使用场景(例如小区半径、链路预算等)，LTE支持5种随机接入信号格式，不同的格式有不同的时间长度。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构为了保证不同覆盖情况下随机接入检测的性能，同时也为了在小覆盖情况下，节省随机接入信道开销，TD-LTE系统中给出了5种不同

28、的随机接入前导码结构。每种结构在时域上的长度有所差别，不过其在频域上都是占用6个前导码(即72个子载波)。格式03是TDD系统和FDD系统所共有，而格式4为TDD系统所独有，该序列仅仅在特殊时隙UpPTS(上行导频时隙)内发送，主要用于覆盖范围比较小的场景。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构 二、非同步随机接入的时频结构非同步随机接入的时频结构一个随机接入信号通常都承载在一个随机接入突发(Burst)中。物理随机接入信道占用的时频资源是由

29、系统的无线资源管理(RRM)算法控制的。LTE的早期曾考虑过两种PRACH(物理随机接入信道)的资源分配方式：FDM/TDM方式(频分多路复用/时分多路复用)和CDM(码分多路复用)方式。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构基于FDM/TDM的PRACH结构西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构关于非同步随机接入的最小发送带宽，3GPP经过讨论，决定采用固定的PRACH传输带宽。如果需要获得更高的接入几率，则通过多个最小系统带宽传输。实际的PRACH有效带宽为6个资源块，即1.

30、08MHz。如果这6个RB全部用于PRACH，就无法传输HARQ(混合自动重传)所需的ACK/NACK(确认/不确认字符)。为了解决这个问题，经过研究，决定基站只传送那些不需要发送ACK/NACK的信道，并且允许PUSCH(物理上行共享信道)和PRACH(物理随机接入信道)共存。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构PRACH信道的时域结构由RA(随机接入)时隙的长度和周期两个变量来定义。在LTE标准化工作中，RA时隙长度被确定为子帧长度，即1ms。RA时隙所处的子帧位置取决于RA时隙的发送周期和RA时隙所处的子帧编号。不同的RA时隙发

31、送周期可以用于不同负载的网络，对于小带宽的系统，小区负载较小，则可以采用较长的RA时隙发送周期；对于大带宽的系统，小区负载较大，则可以采用较短的RA时隙发送周期。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构非同步随机接入物理随机接入信道视频结构西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构RA时隙的配置方法西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构除配置9、10、11之外的各种配置中，在每个RA时隙发送周期内只配置一个RA(随机接入)时隙。

32、在配置9、10、11中，在每个RA时隙发送周期内可配置多个RA时隙。这是因为配置9、10、11中，RA时隙之间的间隔并不均匀，有时为3，有时为4，因此只能将RA时隙发送周期设为10。由此看来，这里的RA时隙发送周期，实际上是指RA时隙的发送位置重复一次的周期。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构 三、同步随机接入的时频结构同步随机接入的时频结构同步接入的主要目的是终端申请上行数据传输资源。与非同步随机接入相似，接入的速度也是同步随机接入设计考虑的主要因素。同步随机接入信道也可以通过FDM(频分多路复用)或TDM(时分多路复用)的方式和

33、数据复用资源。同步随机接入占用的最小频域资源单位可以等于系统的最小资源块，也可以在更宽的带宽传送，或同时传输多个采用最小带宽的同步随机接入信道。在使用多个同步信道的TDD系统中，可以利用TDD信道的对称性选择较好的同步信道。在选择同步信道时，还需要考虑质量好的同步信道上是否会造成较大的碰撞概率。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入时频结构随机接入时频结构在时域上，同步随机接入突发的长度可以根据每个小区的大小来调整，以保证在取得可靠的随机接入的同时尽可能降低接入开销和接入延迟。随机接入从本质上说是一种“竞争接入”方式。应该说相对这种可能产生碰撞的竞争接入，OF

34、DMA(正交频分多址)系统更适合采用基于调度的“非竞争接入”传输。对于非同步接入情况，由于用户尚未和系统取得上行同步，不可能采用调度方式按入，只能采用随机接入。而同步接入则不同，由于上行同步已经取得，是可以采用调度方式传送上行接入信息(主要是调度请求)的，不一定非要“竞争接入”。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 随机接入概况随机接入概况基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程随机接入时频结构随机接入时频结构随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成第第9章章 LTE随机接入过程随机接入过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入

35、基带信号生成随机接入基带信号生成每个小区有64个可供选择的前导码。这些前导序列由一个或多个ZC(Zadoff-Chu)序列的根序列经过循环移位生成。根序列可由下式得到：一、前导序列生成前导序列生成其中u为物理根序列索引，是根据逻辑根序列索引得到的(逻辑根序列可以查阅3GPP规范TS36.211)。第一个ZC根序列的逻辑根序列索引是无线资源控制层参数，由小区系统广播得到。对根序列按一定的循环移位长度 进行移位，生成相应的PRACH前导序列。如果可用的循环移位可产生的前导序列数目不足64个，则按递增的顺序选择下一个ZC根序列，通过循环移位生成新的PRACH前导序列，直至生成64个前导码。西安电子科

36、技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成前导码的生成式为：其中 是循环移位值。对于格式03，；对于格式4，。同一根序列的前导序列之间则具有伪随机序列的相关特性。循环移位值 的取值根据非限制集和限制集有所不同。所谓的非限制集，是指对于循环移位 其取值没有限制，以 为间隔取。非限制集应用于低速环境。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成当 不为0时，循环移位取值为：此时一条根序列可以产生的前导码个数很直观，为 。当 为0时，循环移位取值也为0。此时一条根序列只能产生一个前导码。西

37、安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成n所谓的限制集，是指对于循环移位(CS)分配时有一些限制。n限制集模式应用于高速移动环境，可以应对频偏对接入性能的影响。n为了减小频偏的影响引入循环移位的方法,并对可用的循环移位值进行限制。n例如，用户1发送的前导采用的是循环移位为CS1的ZC(Zadoff-Chu)序列，用户2发送的前导采用的是循环移位为CS2的ZC序列，用户3发送的前导采用的是循环移位为CS3的ZC序列。当用户1由于高速运动存在频偏时，它发送的前导序列会发生移位，这样可能就占据了其它的循环移位值，暂且称为CS B。西安电子

38、科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成那么循环移位值CS B就不能再分配给其他用户了，这是由于如果其他用户使用了此循环移位值，将会发生重叠。如图9.15所示，因为存在正频偏和负频偏，一些CS用于承载频偏导致的偏移，因此被禁止分配，所以对于限制集，每个前导实际上占用了3个CS。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成限制集模式下循环移位值取值为：循环移位受限集合的参数取决于参数。是幅度为 的多普勒频偏对应的循环移位值。其中p是满足 的最小非负整数。此时，一条根序列产生的前导序

39、列的个数不像非限制集的那样直观,用 来计算。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成当 时，西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成当 时，西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成终端选择了采用某循环移位值的前导序列后，生成基带信号发射，时间连续随机接入信号 定义为：二、基带信号生成基带信号生成其中 ，乘以幅值因子 是为了满足发射功率 的要求，。因子 表示随机接入前导与上行数据之间的子载波间隔的差别。变量

40、 表示随机接入前导的子载波间隔，变量 是一个固定的偏移值，表示资源块中随机接入前导的频域位置。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成基带信号的生成过程分析西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学随机接入基带信号生成随机接入基带信号生成其中 是通过对采用循环移位值为v的ZC(Zadoff-Chu)序列进行 点DFT变换得到的；反映了对前导信号进行OFDM调制，即做24576/4096点IFFT；反映了对信号进行载波频偏预校正；是确定PRACH(物理随机接入信道)资源在上行频带内的位置；这个整体反映了对子载波在频域的搬移。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学本章小结本章小结nLTE中随机接入的目的和应用场景；n基于竞争和非竞争的两种随机接入的流程，对基于竞争模式的随机接入过程进行了重点研究；n随机接入前导码结构和时频结构；nLTE随机接入中的前导序列和基带信号的生成。