LTE学习-RACH(3)

参考:sharetechnote

RACH随机接入信道(3)

PRACH信号结构

下图比较了PRACH Premable信号结构与普通上行子帧。
1.Preamble在频域的长度等于6RB的上行子帧,带宽为1.08MHz。
2.Preamble在时域的长度包括了保护时间(= CP长度+序列长度+ GT长度),保护时间可以是1,2,3,这取决于Preamble Format。
3.PRACH Preamble的一个子载波为1.25 Khz,而UL子帧的一个子载波为15 Khz。即12个preamble子载波等于1 个UL子帧子载波。

网络发送RACH响应

网络在接收到UE的RACH Preamble后会发送RACH响应,但是网络应该在什么时候,在哪个子帧中发送RACH响应?以下内容来自3GPP 36.321(章节5.1.4)。

一旦随机接入Preamble被发送出去,无论测量间隙是否出现,UE都会监测PDCCH来获得随机接入响应,而这种随机接入响应由RA-RNTI确认。在RA响应窗口中,它从包含preamble传输的末端,三个子帧和ra-ResponseWindowSize子帧。

它表示网络传输RACH响应的最早时间为RACH Preamble结束后的3个子帧后。网络最晚的传输时间由ra-ResponseWindowSize决定。这个窗口大小可以是子帧单元中0到10之间的数字。这意味着RACH Preamble和RACH响应

<think>好的,我现在需要处理用户关于LTERACH随机接入信道工作机制的问题。首先,我要回顾一下自己已有的知识,并检查提供的引用内容,确保回答准确。 用户的问题集中在RACH的工作原理和实现流程,所以我需要先明确RACH的基本概念和作用。根据引用[1]和[2],RACH是用于UE与网络同步的关键信道,特别是在上行时间同步的情况下。接下来,用户需要知道详细的工作机制,可能包括步骤、竞争与非竞争的区别,以及相关参数。 引用[5]提到了基于竞争的随机接入流程和切换过程中的随机接入,这可能涉及到流程的不同类型。需要区分这两种情况,并详细说明步骤。例如,基于竞争的流程可能包括前导码发送、随机接入响应、调度传输和冲突解决等步骤。而非竞争的可能用于切换等场景,使用专用前导码。 另外,引用[4]提到了实际网络中的例子,可能需要结合这些例子来说明流程中的具体参数,如前导码格式、时间窗口配置等。同时,引用[3]虽然链接不可见,但可能涉及PRACH的结构和物理层细节,如子载波间隔、前导码序列生成方式。 在组织回答时,需要结构清晰,分步骤解释流程,并适当使用技术术语,同时保持中文表达。还要注意用户提到的格式要求,比如数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,但根据问题内容,可能涉及的数学公式较少,不过如果有前导码序列生成的公式,可能需要用LaTeX表达。 最后,生成的相关问题要围绕RACH的机制展开,比如优化方法、参数配置影响、与其他流程的关联,以及5G中的变化等。确保问题有针对性,帮助用户进一步学习。 现在需要检查引用是否正确,比如引用[5]提到切换过程中的随机接入使用非竞争方式,而引用[1]和[2]提供基本定义。确保每个引用标识对应正确的来源,并在回答中自然插入,如步骤中的某个点需要支持时添加引用。 可能还需要注意术语的一致性,例如PRACH是物理信道,而RACH是逻辑信道,直接映射到PRACH(引用[2]),在解释时需准确区分。同时,前导码的发送和响应机制需要详细说明,包括时间窗口和功率控制的重要性(引用[4]的例子可能有实际参数)。 总结回答结构:概述RACH的作用,详细步骤分竞争和非竞争,实现细节包括参数配置,最后相关问题。确保每个部分都有引用支持,并正确标注。</think>### LTE RACH随机接入信道工作机制详解 #### 一、RACH核心作用 LTE中,随机接入信道(RACH)是用户设备(UE)与基站(eNB)建立上行同步的核心机制[^1]。其核心功能包括: 1. 初始化上行时间同步 2. 申请上行资源 3. 完成竞争冲突解决 4. 支持切换等关键流程 #### 二、工作流程(基于竞争) $$PREAMBLE\_FORMAT = \begin{cases} 0 & \text{1.08ms长度} \\ 1 & \text{2.16ms长度} \end{cases}$$ (典型前导码格式配置) 1. **前导码选择与发送** - UE从64个可用前导码中选择随机索引(0-63- 通过PRACH物理信道发送选定前导码[^2] - 功率逐步提升(功率爬坡机制) 2. **随机接入响应(RAR)** - eNB检测前导码后发送RAR消息 - 包含时间提前量(TA)、临时C-RNTI等关键参数 - 响应窗口典型值为2-10ms[^4] 3. **调度传输** ```python # 示例:L2 PDU构造(伪代码) def build_msg3(): ue_id = generate_temp_crnti() buffer_status = get_bsr() return encapsulate_rlc(ue_id, buffer_status) ``` - UE使用分配的UL Grant发送调度信息 - 包含唯一UE标识(如S-TMSI) 4. **冲突解决** - eNB通过MAC CE反馈确认 - 检测到冲突时触发退避机制 #### 三、非竞争接入流程 用于切换等确定性场景: 1. eNB分配专用前导码(索引64-127) 2. UE直接使用指定前导码发起接入 3. 无冲突解决阶段(确定性响应)[^5] #### 四、关键实现参数 | 参数项 | 典型配置 | 物理层影响 | |----------------|--------------------|-------------------| | 前导码格式 | Format 0/1/2/3 | 覆盖半径与移动速度 | | PRACH配置周期 | 10/20/40ms | 接入容量密度 | | 频域资源块 | 6RB(1.08MHz) | 干扰控制 | #### 五、优化设计要点 - **前导码检测算法**:基于ZC序列的互相关特性$r_{xu}(\tau) = \sum_{n=0}^{N-1} x[n]u^*[n-\tau]$[^3] - **动态资源分配**:根据负载调整PRACH周期 - **功率控制策略**:开环功控公式$P_{PRACH} = P_0 + \alpha \cdot PL + \Delta_{preamble}$
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