随机接入流程 - 2-Step RA

最新推荐文章于 2025-04-19 18:26:56 发布

梓轩爸爸

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分类专栏： 5G系统概述文章标签：其他 5g

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zhangbin_leo/article/details/127745929

Overview

在LTE和R15 NR中，终端以及基站采用的接入技术均为四步随机接入(4-Step Random Access)技术，即终端和基站之间需要经过5次信息交互(这里我们所说是的基于竞争的随机接入过程，对于非竞争随机接入过程只需要3次信息交互)才能完成随机接入过程，如下：

终端向基站发送Msg1，即前导序列(preamble)，基站根据所收到的preamble来判断对应终端的上行传输需要提前多少时间；
基站如果允许终端接入，则向终端发送Msg2，即随机接入响应消息(RAR)，该消息主要包含了上行时间提前量指示(Timing advance)，对于第一条上行传输消息Msg3的上行授权(UL grant)，前导序列标识(RAPID)，临时C-RNTI(T-CRNTI);
终端使用Msg2中上行授权提供的上行时频域资源信息，向基站发送Msg3消息，即RRCSetupRequest消息，该消息的MAC CE(MAC control elemtent)中包含了长度为48个bits的竞争解决ID。
基站接收到多个终端发送的Msg3消息，从中选择一个终端向其发送Msg4消息，即RRCSetup消息，其中包含了该终端在Msg3中包含的竞争解决ID。
各终端接收Msg4消息，并检查其中的竞争解决ID是否与自己Msg3中发送的竞争解决ID相同，如相同则认为竞争成功，发送Msg5，即RRCSetupComplete消息，随机接入过程完成；否则认为竞争失败，重新发起随机接入里程。

从以上步骤可以看出，当前的4-step随机接入流程引入了相当大的时延开销。为了降低随机接入过程中的时延开销(主要是控制面)，NR R16版本引入了2-step随机接入流程技术。顾名思义，这一新的随机接入技术只有2步流程：

第一步，设计上行MSGA传输消息，该消息包含了4-step RACH中的Msg1和Msg3消息。
第二步，设计下行MSGB传输消息，该消息包含了RAR消息，用于竞争解决。基站在接收到MSGA消息之后发送MSGB消息给终端。

从上图可以看出，竞争解决过程被放在了第二步骤之中。因此，2-step RACH技术简化了随机接入过程，提升了系统传输效率，它不仅能在终端接入基站建立RRC连接时降低时延开销，也能降低终端在RRC Connection resume过程的时延开销以及降低终端在毫米波场景中进行beam failure recovery流程的实验开销。

除了基于竞争的随机接入(CBRA)， 2-step RACH同样支持非竞争的随机接入(CFRA)，需要注意的是，2-step RACH的CFRA模式只能用于切换流程。