华为WCDMA高培——接入过程分析

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华为技术有限公司

HuaweiTechnologiesCo.Ltd.产品版本V100R001

产品名称:WCDMARNP密级内部公开共66页

WCDMARNP关键信令分析

接入过程

(仅供内部使用）

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批准:URNP-SANA日期：日期：日期：日期：2003-05-24

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华为技术有限公司

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修订记录日期

2003-05-24

2003-06-03

2005-12-31修订版本1.001.002.00描述初稿完成。根据评审意见修改完成。2.0版指导书规划中文档，此指导书属于“1.0老文档

仍可用”，文档名称更改为xxx－A-2.0陈琦陈琦作者

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目录

1接入过程....................................................................................................................................................7

1.1小区搜索...............................................................................................................................................7

1.1.1Step1：时隙同步..........................................................................................................................7

1.1.2Step2：帧同步和扰码组识别......................................................................................................7

1.1.3Step3：小区主扰码识别..............................................................................................................7

1.2小区选择和小区重选...........................................................................................................................8

1.2.1小区选择........................................................................................................................................8

1.2.1.1触发时机：....................................................................................................................8

1.2.1.2选择PLMN....................................................................................................................8

1.2.1.3判断准则（S准则）.....................................................................................................9

1.2.2小区重选......................................................................................................................................10

1.2.2.1触发时机......................................................................................................................10

1.2.2.2测量规则......................................................................................................................10

1.2.2.3判断准则（H准则和R准则）....................................................................................12

1.3随机接入.............................................................................................................................................15

1.3.1随机接入信道..............................................................................................................................15

1.3.2随机接入过程..............................................................................................................................17

2接入过程的信令消息..............................................................................................................................20

2.1系统信息广播.....................................................................................................................................20

2.1.1系统信息结构..............................................................................................................................20

2.1.2系统信息广播过程......................................................................................................................22

2.1.3系统信息的更新..........................................................................................................................23

2.1.4各系统消息块的IE说明...............................................................................................................25

2.1.4.1MIB：..........................................................................................................................25

2.1.4.2SIB1：.........................................................................................................................25

2.1.4.3SIB2：.........................................................................................................................26

2.1.4.4SIB3：.........................................................................................................................26

2.1.4.5SIB5：.........................................................................................................................28

2.1.4.6SIB7：.........................................................................................................................29

2.1.4.7SIB11：.......................................................................................................................29

2.1.4.8SIB18：.......................................................................................................................29

2.2RRC连接.............................................................................................................................................29

2.2.1RRC_CONNECTION_REQUEST...............................................................................................30

2.2.2RRC_CONNECTION_SETUP&RRC_CONNECTION_SETUP_COMPLETE...................31

2.2.2.1RRC连接建立后UE处于CELL_FACH状态..............................................................31

2.2.2.2RRC连接建立后UE处于CELL_DCH状态................................................................34

3接入过程的性能分析..............................................................................................................................38

3.1接入过程的性能指标.........................................................................................................................38

3.2影响接入过程性能的相关因素.........................................................................................................38

3.2.1Tcell设置不当对小区搜索的速度的影响....................................................................................38

3.2.2相邻小区列表的不合理对小区选择的影响...............................................................................38

3.2.3Doppler频移对UE的接入性能的影响........................................................................................39

3.2.4小区的用户分布对捕获概率的影响...........................................................................................39

3.2.5不同的地物对开环功控的影响..................................................................................................40

4接入过程的分析步骤..............................................................................................................................40

4.1Step1：了解系统的性能...................................................................................................................40

4.2Step2：确保系统是稳定的...............................................................................................................40

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4.3Step3：确定相邻小区分布...............................................................................................................40

4.4Step4：执行导频审计.......................................................................................................................40

4.5Step5：更新邻近小区列表...............................................................................................................41

4.6Step6：路测.......................................................................................................................................41

4.7Step7：路测结果分析.......................................................................................................................41

4.7.1分析方法......................................................................................................................................41

4.7.2接入过程需要分析和调整的参数..............................................................................................41

5接入过程的问题分析..............................................................................................................................41

5.1UE搜索不到小区...............................................................................................................................41

5.2UE无法进行小区访问或UE收到RRC连接拒绝..............................................................................42

5.3RNC收不到UE发送的RRC_CONNECTION_REQ消息..................................................................42

5.4UE收不到RNC发送的RRC_CONNECTION_SETUP消息.............................................................42

5.5UE收不到RRC连接完成的ACK消息...............................................................................................42

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表目录

表1

表2

表3

表4

表5

表6S准则的参数说明..........................................................................................................................9小区重选参数说明......................................................................................................................14系统消息内广播的小区重选参数说明.......................................................................................14接入子信道和接入时隙以及SFN之间的关系...........................................................................19系统信息块（SIB）....................................................................................................................21接入过程需要分析和调整的参数..............................................................................................43

图目录

图

图

图

图

图

图

图

图

图

图

图

图

图12345678910111213RACH接入时隙的数量和间隔...................................................................................................16随机接入发射的结构..................................................................................................................16从UE的角度看到的PRACH和AICH的定时关系......................................................................17接入时隙集合定义（以上下行接入时隙固定差 p-a7680chips为例）....................................20系统信息结构..............................................................................................................................20RRC信令连接建立过程............................................................................................................30RRCCONNECTREQUEST........................................................................................................31RRCCONNECTSETUP（DCCH映射在公共信道）..............................................................32DCCH映射在公共信道的SRB1和SRB2的MapingInfo.............................................................33RRCCONNECTSETUPCOMPLETE（DCCH映射在公共信道）..................................34RRCCONNECTSETUP（DCCH映射在专用信道）........................................................35DCCH映射在专用信道的SRB1和SRB2的MapingInfo.......................................................37RRCCONNECTSETUPCOMPLETE（DCCH映射在专用信道）..................................37

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WCDMARNP接入过程分析指导书

关键词：接入过程，小区搜索，小区选择和重选，随机接入

摘要：本文从接入层（AS）的角度深入分析了整个接入过程，并讨论了接入的性能指标及其影响

因素，以及在实际网络规划中对接入过程的分析步骤和接入时可能遇到的相关问题的解决办法。

缩略语清单：略

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1接入过程

UE有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式。上电开始，UE就停留在空闲模式下，通过非接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分。UTRAN不保存空闲模式UE的信息，可以分别寻呼所有开机并驻留小区的UE或同一时刻寻呼一个RNC中所有处于空闲模式的UE。当UE完成RRC连接建立时，UE才从空闲模式转移到连接模式的CELL_FACH或CELL_DCH状态下。当RRC连接释放时，UE从连接模式转移到空闲模式。

从接入层看，接入过程就是指UE由空闲模式转移到连接模式的过程，包括：小区搜索、接收小区系统信息广播、小区选择和小区重选、随机接入这四个基本过程。一旦UE处于连接模式，就可以进行PLMN选择和重选，位置登记，业务申请，鉴权等非接入层的活动。本文概述了UE的接入过程的各个步骤，对整个接入过程进行了信令和性能的分析，并在分析的基础上讨论了接入过程的分析方法和路测中问题的解决办法。

1.1小区搜索

UE将按照下面其中一个过程进行小区搜索：

UE无关于UTRA载频RF信道的信息。在这样的情况下，UE将扫描所有UTRA频段内的所有频点，以便找到在所选PLMN下的一个适合驻留的小区。在每个载频下，UE仅需要搜索信号最强的小区。

UE有从以前接收的测量控制信息中获得并存储的UTRA载频信息，小区参数信息。（如小区主扰码）。在这样的情况下，UE直接尝试该小区是否可以驻留，如果不行，就只能扫描所有UTRA频段内的所有频点，以便找到在所选PLMN下的一个适合驻留的小区。。

进行小区搜索的步骤如下（当然，首先要锁定一个频率）：

1.1.1Step1：时隙同步

由于在UTRAN中所有的primarySCH的同步码都是相同的，并且在每个时隙的前256chips中发送，每个时隙中都是相同的。UE使用一个matchedfilter或者类似的技术就可以很容易获得时隙同步。

1.1.2Step2：帧同步和扰码组识别

帧同步是使用secondarySCH的同步码实现的。SecondarySCH的同步码一共有16个，在每个时隙中是不同的，按照在每个时隙中码字的不同形成64组码序列。这64组码序列有一个特性：他们的循环移位后的结果是唯一的。对辅同步信道进行SSC相关、FWHT和RS译码得到可以确定了小区的扰码组和帧同步。

1.1.3Step3：小区主扰码识别

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在上一步骤中，UE获得了本小区的扰码组。这个扰码组中有8个主扰码，UE按照符号相关，直到找到相关结果最大的一个。这就确定了主扰码。获取这个码字后，由于CPICH和PCCPCH都使用这个扰码而且他们的信道码是固定的，UE就可以读广播信道了。

1.2小区选择和小区重选

对于刚开机的UE，搜索到小区后，就会根据系统信息内容判断当前的PLMN是否适合，如果适合就进行小区测量，根据S准则判断当前小区是否适合驻留，这就是小区选择的过程。如果当前小区不满足S准则，就开始PLMN选择和小区重选的过程（先在当前PLMN下进行小区重选，如果没有符合条件的，在进行PLMN搜索，进入其他PLMN下的小区重选和小区选择的过程），进行邻近小区测量，然后根据R准则或H准则对测量的小区排序，满足S准则的小区，就可以驻留。当然小区选择和小区重选并不总是在开机的过程中进行，还有其他触发的原因。

1.2.1小区选择

下面介绍小区选择的触发时机和选择过程，以及判断SuitableCell的准则。

1.2.1.1触发时机：

UE在以下情况发起小区选择：

UE开机从连接模式回到空闲模式连接模式过程中比如失去小区信息当根据测量控制系统消息提供的小区列表进行小区重选没有找到可正常驻留的小区时

（TS25.133）

1.2.1.2选择PLMN

UE从1.1的步骤Step3中获得了PCCPCH的扰码，而PCCPCH的信道码（SF(ch,256,1)）是已知的，在整个UTRAN中是唯一的。UE就可以读广播信道的信息了。

MIB的调度信息（schedulinginformation）是已知的，即为SIB_POS=0，SIB_REP=8。UE在SFN=0,8,16,...的无线帧(radioframe)中就可以读到MIB。UE是如何知道SFN的呢？在SYSTEMINFORMATION消息中，如果此消息是发送在BCH（PCCPCH）上的，消息的第一个域就是SFNprime，它的值就是这个传输块（transportblock）对应的起始SFN。取值是（0,2,4,6,...,4094）。PER编码后它的值是（0..2047）。这样可以节省一个bit。为什么SFN的值是0,2,4,...？因为BCH的TTI是20ms，包含两个无线帧（radioframe），因此SFNprime只能以2为步长。

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读到MIB后，UE就可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN，因为在MIB中有PLMNidentity域，如果是，UE就根据MIB中包含的其他SIB的调度信息（schedulinginformation），找到其他的SIB并获得其内容。如果不是，UE只好再找下一个频率，又要从头开始这个过程（从小区搜索开始）。

1.2.1.3判断准则（S准则）

如果当前PLMN是UE要找的PLMN，UE读SIB3，取得“Cellselectionandre-selectioninfo”，在这个IE（Cellselectionandre-selectioninfoforSIB3/4）中，读Qqualmin，Qrxlevmin和MaximumallowedULTXpower（UE_TXPWR_MAX_RACH），然后S准则来判断当前小区是否适合驻留：

S准则：

Srxlev>0AND

其中

：Squal>0

表1

Parameters

SqualS准则的参数说明Description小区选择的的质量评测值，单位db,不适用于TDD和GSM模式。Squal只用于FDD

小区以CPICHEc/Io作为测量值的情况。

Srxlev

Qqualmeas小区选择RX电平值，单位dBm。小区质量的测量值，接收信号的质量用CPICHEc/Io表示。该参数只用于FDD模

式。

Qrxlevmeas小区接收电平的测量值。该参数适用于FDD小区的CPICHRSCP，TDD小区的

P-CCPCHRSCP和GSM的RXLEV。单位为dBm。

Qqualmin

Qrxlevmin

Pcompensation

UE_TXPWR_MAX_RACH

P_MAX小区的最低质量要求（db），不适用于TDD和GSM。小区接收电平的最低要求（dBm）。max（UE_TXPWR_MAX_RACH－P_MAX，0）单位dBmUE在小区的RACH上的最大发射功率，单位dBmUE的最大输出功率，属于UE的能力，单位dBm。

如果满足S准则，则UE认为此小区即为一个suitablecell。驻留下来，并读其他所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记过程。

如果不满足S准则，UE读SIB11，Measurementcontrolsysteminformation，Intra-frequencymeasurementsysteminformation，Intra-frequencycellinfolist，cellinfo，PrimaryCPICHinfo，Referencetimedifferencetocell和CellSelectionandRe-selectioninfoforSIB11/12。在CPICHinfo中，UE可以得

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到primaryscramblingcode。UE根据邻区的primaryscramblingcode，由于CPICH的信道码在整个UTRAN是唯一的，又根据Referencetimedifferencetocell，可以很容易测得邻区的Qqualmeas和Qrxlevmeas（仍然需要时隙同步和帧同步），在IECellSelectionandRe-selectioninfoforSIB11/12中，UE可以知道邻区的MaximumallowedULTXpower，Qqualmin和Qrxlevmin，这样UE就可以算出邻区的Squal和Srxlev并判断邻区是否满足上述selectioncriteria。

UE又可以读Inter-frequencymeasurementsysteminformation，Inter-frequencycellinfolist，frequencyinfoandcellinfo，Cellinfo，Cellinfo和上面是一样的。Frequencyinfo中包含了UARFCNuplink（Nu）和UARFCNdownlink（Nd），由这些信息，UE就可以算出邻区的Squal和Srxlev并判断邻区是否满足上述S准则。

如果UE发现没有一个小区满足S准则。UE就认为没有覆盖，就会继续PLMN选择和重选过程。UE在空闲模式下，要随时监测当前小区和邻区的信号质量，以选择一个最好的小区提供服务。这就是小区重选过程（cellreselection）。

如果UE发现了任何一个邻区满足selectioncriteria，UE就驻留在此小区中，并读其他所需要的系统信息，随后UE将开始随机接入，发起位置登记过程。

1.2.2小区重选

UE在UTRAN内处于正常驻留状态下将完成以下任务：

按照系统消息的指示监视PCH和PICH；监视相关的系统消息；执行小区测量过程，为小区重选评价过程提供数据；

下面就介绍小区重选的触发时机和测量规则，以及进行小区重选评价的准则。

1.2.2.1触发时机

UE在以下情况发起小区重选：

空闲模式时间触发（当前服务小区质量测量值低于同频测量门限）；空闲模式下，连续Nserv个DRX内服务小区不满足S准则（而不管系统消息里如何设置）；当UE检测到处于“非服务区”；

1.2.2.2测量规则

不采用分层结构（HCS）小区的测量规则

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如果小区广播系统消息中指示不采用HCS，UE按以下规则决定启动相应的测量：（注：在CPICHEc/Io测量状态下，Squal对应于Sx，在CPICHRSCP测量状态下，Srxlev对应于Sx）

同频测量

如果Sx>Sintrasearch,UE无需启动同频测量

如果Sx<=Sintrasearch，UE启动同频测量

如果系统消息中没有给出Sintrasearch，则总是启动同频测量。

异频测量

如果Sx>Sintersearch,UE无需启动异频测量

如果Sx<=Sintersearch，UE启动异频测量

如果系统消息中没有给出Sintersearch，则总是启动异频测量。

系统间测量

如果Sx>SsearchRATm,UE无需对系统“m”的测量

如果Sx<=SsearchRATm，UE启动系统间测量，对系统“m”。

如果系统消息中没有给出SsearchRATm，则总是启动对系统“m”的小区的测量。

采用分层结构小区的测量规则

如果小区广播系统消息中指示采用HCS，UE按以下规则决定启动相应的测量：

基于同频、异频门限的测量规则

IF（Srxlevs<=SsearchHCS）or（IFFDDandSx<=Sintersearch）THEN

测量所有的同频小区和异频小区。

ELSEIF(Sx>Sintrasearch)

测量比当前服务小区具有更高优先级的所有同频异频小区。快速移动模式下的UE例外。

ELSE

测量当前层次或更高优先级层次的所有同频异频小区，快速移动模式下的UE例外。

对快速移动UE的同频异频测量规则

在TCRmax时间内，如果小区重选的次数大于NCR，UE进入高速移动模式，这种模式下，UE

将如下操作：

1.执行邻近小区中具有相同层次或更低层次的同频异频测量。

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2.在小区重选过程中，赋予比当前HCS服务层次更低的邻近小区同频异频测量以更高

的优先级。

3.如果在TCRmax时间内，小区重选的次数不再大于NCRmax，在TCRHyst时间内继续当前的

测量，如果仍然没有超过NCRmax，则恢复到基于门限的测量。

分层小区结构中的系统间测量：

系统间测量的门限规则

IF（Srxlevs<=SHCS,RATm）or（Squal<=SSearchRATmFDDonly）THEN

UE对所有采用RATm技术的小区进行测量。

ELSEIF（Sx>Slimit,SearchRATm）

UE不必对RATm技术的邻近小区进行测量。

ELSE

UE测量所有采用RATm的邻近小区，不管其在HCS中具有何种优先级。快速移动模式下

的UE例外。

快速移动模式下UE的执行的系统间测量规则

在TCRmax时间内，如果小区重选的次数大于NCR，UE进入高速移动模式，这种模式下，

UE将如下操作：

1.

2.执行邻近小区中具有相同层次或更低层次的对系统RATm的测量。在小区重选过程中，赋予比当前HCS服务层次更低的邻近小区RATm测量以更

高的优先级。

3.如果在TCRmax时间内，小区重选的次数不再大于NCRmax，在TCRHyst时间内继续当

前的测量，如果仍然没有超过NCRmax，则恢复到基于门限的测量。

1.2.2.3判断准则（H准则和R准则）

在下列情况下执行小区重选评价：

UE内部触发，参见25.133相关规定；

BCCH上用于小区重选评价过程的信息改变

下面介绍适用于同频、异频和系统间测量下的H准则和R准则：

H准则用于对HCS的不同层次进行排序，为小区重选提供优先级依据。

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如果系统消息中指明不使用HCS，则H准则无效。

小区排序的R准则

如下：

其中

TEMP_OFFSETn是为H准则和R准则定义的，在惩罚时间PENALTY_TIMEn内邻近小区的偏移量。TEMP_OFFSETn和PENALTY_TIMEn两个参数只适用于HCS结构的小区中（系统消息中指定）。

每一个邻近小区分配一个定时器Tn，当满足下列条件时定时器清零：

如果HCS_PRIOn<>HCS_PRIO并且

或者

如果HCS_PRIOn=HCS_PRIO并且

对于FDD小区和邻近小区，如果测量值选择为CPICHRSCP

Qmap,n>Qmap,s+Qoffset1s,n

对于FDD小区和邻近小区，如果测量值选择为CPICHEc/No

Qmeas_LEV,n>Qmeas_LEV,s+Qoffset2s,n

其他类型小区：

Qmap,n>Qmap,s+Qoffset1s,n

Qmeas_LEV,n>Qhcsn

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如果以上条件不满足了，Tn应该立即停止计数，并且只有在Tn计数期间TQn才有效，否则TQn应当置零。

小区重选过程和计数器Tn在UE选择新的小区以后仍然有效，除非，上述条件不再满足或者小区已不再是选择小区的邻近小区，但是在选择新的小区后应该使用新的系统系统消息重新评价以上准则。

表2

Parameters

Sn

Qmap，s邻近小区的小区选择值（db）服务小区的质量映射值，包括FDD模式下CPICHRSCP、CPICHEc/No和TDD

模式下的CPICHP-CCPCHRSCP以及GSM的RXLEV，映射函数的参数由系

统消息的cell_selection_and_cell_quality_measure段给出

Qmap，n邻近小区的质量映射值，包括FDD模式下CPICHRSCP、CPICHEc/No和TDD

模式下的CPICHP-CCPCHRSCP以及GSM的RXLEV，映射函数的参数由系

统消息的cell_selection_and_cell_quality_measure段给出

Qmeas_lev系统消息的cell_selection_and_cell_quality_measure段给出的接收信号质量

值，FDD模式下用CPICHRSCP或CPICHEc/No表示，TDD模式下的用

P-CCPCHRSCP表示，GSM用RXLEV表示小区重选参数说明Description

UE将对满足S准则的下列小区根据R准则进行排序：

具有最高HCS_PRIO的符合H准则，即H>=0的小区，快速移动模式下的UE除外。

如果不考虑HCS，或都不满足H准则，则对所有小区进行排序。

所有情况下，只有在Treselect内以上准则都满足才选择该小区。

表3

Parameters

Qoffset1s,n

Qoffset2s,n

Qhyst1s

Qhyst2

HCS_PRIOs，HCS_PRIO

Qhcss,Qhcsn

Qqualmin

Qrxlevmin

PENALTY_TIMEn

TEMPORARY_OFFSET1n系统消息内广播的小区重选参数说明Description两个小区之间的偏移量，用于TDD、GSM和FDD下的CPICHRSCP两个小区之间的偏移量，用于FDD下的CPICHEc/No迟滞量，用于TDD、GSM和FDD下的CPICHRSCP迟滞量，FDD下的CPICHEc/No为服务小区和邻近小区指定优先级（0-7)分层小区结构中小区重选的服务小区和邻近小区的质量门限值为小区指定最低的质量标准。单位db，只适用于FDD的CPICHEc/No最小接收电平。单位dBm，TEMPORARY_OFFSET1n惩罚时间，用于指定对邻近小区使用TEMPORARY_OFFSETn的时间在惩罚时间内应用H和R准则的偏移量。用于TDD、GSM和FDD下的CPICH

RSCP

TEMPORARY_OFFSET2n在惩罚时间内应用H和R准则的偏移量。用于FDD下的CPICHEc/No

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TCRmax

NCR

TCRmaxHyst

Treselections

SsearchHCS

SsearchRAT1-SsearchRATk

SHCS,RATm

Sintrasearch

Sintersearch

Slimit,SearchRATm指定用于小区重选过程中使用的最大时间小区重选的最大次数UE由高速移动恢复到正常模式下的迟滞时间指定小区重选计数器的值（指定选择新小区的迟滞时间）当使用HCS时，用于指定UE启动对邻近小区进行测量的门限值用于启动对系统RATm的测量的门限值当使用HCS时，用于指定UE启动对邻近小区进行系统间测量的门限值同频测量的门限值，也用于HCS测量准则中异频测量的门限值，也用于HCS测量准则中用于HCS下小区重选的测量准则。用于指定UE在何时对邻近小区启动系统间

（RATm）测量。

1.3随机接入

随机接入是一个移动台向系统请求接入，收到系统的响应并可能分配了专用信道的过程（注：如果RRC连接建立在公共信道（CCCH），系统就无须分配专用信道；如果RRC连接建立在专用信道（DCCH），系统就需要分配专用信道）。该过程发生在移动台开机进行附着，关机进行分离，位置区更新，路由区更新，执行任何业务的信令连接建立过程中。3GPP25.211定义了传输信道（RACH）和物理信道（PRACH），以及接入信道的帧结构和物理层定时关系；3GPP25.213定义了接入信道前缀码的调制和消息部分（数据和控制）的扩频调制，定义了前缀码，扰码和扩频码；3GPP25.214定义了接入过程。下面分别进行概述：

1.3.1随机接入信道

RACH是一个上行公共传输信道，与其有一一对应关系的物理信道是PRACH，这是一个上行公共物理信道。RACH总是在整个小区内被NodeB进行接收，其特点是带有碰撞和使用开环功率控制。

随机接入信道的传输采用基于带有快速捕获指示的时隙ALOHA方式，移动台可以在一个预定义的时间偏置开始传输，表示为接入时隙，每两个10ms无线帧组成一个20ms接入帧，分成15个接入时隙，间隔为5120个码片（时间是1.332ms），接入时隙上的定时信息和捕获指示见图1所示。图1也显示了接入时隙的数量和它们之间的相互间隔。当前小区中哪个接入时隙的信息可用，是由高层信令给出的。

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Accessslot图1RACH接入时隙的数量和间隔

用户在每个接入时隙的开始时刻都可以发起随机接入发射，随机接入发射的结构见图2所示。包括一个或多个长为10ms或20ms的消息部分。

Preamble

PreamblePreambleMessagepart10ms(oneradioframe)

PreamblePreambleMessagepart

Preamble图2随机接入发射的结构

随机接入的前缀码部分长度为4096码片，包括一个长度为16码片的签名（SINGNATURE）的256次重复。总共有16个不同的签名。

随机接入的10ms的消息被分作15个时隙，每个时隙的长度是2560个码片。每个时隙包括两个部分，一个是数据部分，RACH传输信道映射到这部分；另一个是控制部分，用来传送L1控制信息。数据和控制部分是码复用并行发射传输的。一个10ms消息部分由一个无线帧组成，而一个20ms的消息部分由两个连续的10ms无线帧组成。消息部分的长度可以由使用的签名和/或接入时隙决定，这是由高层配置的。

数据部分包括10*2k个比特，其中k＝0，1，2，3。对消息的数据部分来说分别对应扩频因子为256，128，64和32。

控制部分包括8个已知的导频比特，用来支持用于相干检测的信道估计，以及2个TFCI比特，对消息控制部分来说，这对应于扩频因子为256，导频比特模式见【3GPPTS25.211协议】。在随机

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接入消息中TFCI比特的总数为15*2＝30比特。TFCI值对应于当前随机接入消息的一个特定的传输格式。在PRACH消息部分长度为20ms的情况下，TFCI将在第二个无线帧中重复。

下行AICH被分成下行接入时隙，每个接入时隙长为5120个码片。下行接入时隙与PCCPCH在时间上对齐。上行PRACH被分成上行接入时隙，每个接入时隙为5120个码片。第n个上行接入时隙是在UE接收到第n个下行接入时隙（其中n＝0，1，…14）之前 p-a个码片时开始传输的。下行捕获指示的发射仅在下行接入时隙的开始处进行。类似的，上行RACH的前缀码和消息部分的发射仅在一个上行接入时隙的开始处进行。PRACH/AICH的定时关系见图3所示。

图3从UE的角度看到的PRACH和AICH的定时关系

前缀码到前缀码的距离 p-p应大于或等于最小前缀码到前缀码距离 p-p,min，即 p-p p-p,min。前缀码到AI的距离 p-a和前缀码到消息的距离 p-m，定义如下：

当AICH_Transmission_Timing设为0时，有

p-p,min=15360chips(3accessslots) p-a=7680chips p-m=15360chips(3accessslots)

当AICH_Transmission_Timing设为1时，有

p-p,min=20480chips(4accessslots) p-a=12800chips p-m=20480chips(4accessslots)

参数AICH_Transmission_Timing是由高层通过信令方式给出的。

1.3.2随机接入过程

当UE的物理层收到来自MAC子层的PHY-DATA-REQ原语请求后，就启动物理随机接入过程。

【参见3GPPTS25.321协议】

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在启动物理随机接入过程之前，UE层1（物理层）应该从UE高层（RRC层）收到以下系统信息：

前缀码部分的扰码；消息部分的长度，10ms或20ms；参数AICH_Transmission_Timing的值（0或1）；对于每一个ASC（接入子信道）号，分配的签名集合和RACH接入子信道组集合；功率攀升因子Power_Ramp_Step（integer>0）；前缀码最大重传次数Preamble_Retrans_Max（integer>0）；初始前缀码发射功率Preamble_Initial_Power；最后一次发射前缀码所用功率与随机接入消息中控制部分发射功率的偏置值P

Pmessage-control–Ppreamble，用dB来度量；

TFS参数，其中包括针对每一种传输格式，随机接入消息的数据部分和控制部分的功率

偏差；

需要注意的是在每一次物理随机接入过程启动之前，上述参数可能会被高层更新。p-m=

此外，在启动每一次物理随机接入过程之前，层1还应该从MAC层收到下述信息：

用于PRACH消息部分的传输格式PRACH发射的ASC要发射的数据（TBS）

UE在需要发起物理随机接入时，按照如下步骤来操作：

Step1：根据给定的ASC，确定可用的RACH接入子信道集合，以及下一个完整接入时隙集合（SFNmod2＝0andSFNmod2＝1，其中前一个称为接入时隙集1，后一个称为接入时隙集2）中可用的上行接入时隙集合，从中随机选择一个上行接入时隙。随机选取的规则是等概率选择。如果当前接入时隙集没有可用的，就从下一个接入时隙集中随即选择一个。

Step2：根据给定的ASC，从签名集合中随机选择接入所用签名。随即选择的规则是等概率选择。

Step3：设定PRACH前缀码重传计数器初值为Preamble_Retrans_Max。

Step4：设定参数CommandedPreamblePower为Preamble_Initial_Power。

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Step5：如果参数CommandedPreamblePower超过最大允许值，设定preamble的发射功率为最大允许发射功率。如果参数CommandedPreamblePower低于需要的最小值（需要的最小功率由协议

【3GPPTS25.101】规定），就设定preamble的发射功率为当前计算的值，该值可能大于、小于、等于CommandedPreamblePower。否则设定preamble的发射功率为CommandedPreamblePower。使用选定的上行接入时隙，签名和前缀码发射功率发射前缀码。

Step6：UE等待NodeB返回一个针对所用签名的确认信号，如果在与发射前缀码所用上行接入时隙号相同的下行接入时隙上，UE没有检测到＋1或者－1的捕获指示，UE会随机选择下一个可用上行接入时隙，根据功率攀升因子Pp-m=Pmessage-control–Ppreamble，增加CommandedPreamblePower，将前缀码重置计数器减一。如果CommandedPreamblePower大于最大允许功率6dB，UE上报层1状态（“NoackonAICH”）给MAC层，然后退出物理随机接入过程；如果重传计数器值大于0，重复步骤6；否则上报层1状态（“NoackonAICH”）给MAC层，然后退出物理随机接入过程。

Step7：UE如果收到－1的捕获指示，将层1状态（“NackonAICHreceived”）上报给MAC层，然后退出物理随机接入过程。

Step8：UE如果收到＋1的捕获指示，根据AICH_Transmission_Timing的值，在距离最后一次发射前缀码3个或者4个上行接入时隙后发射随机接入消息部分。随机接入消息中控制部分的发射功率应该比最后一次发射前缀码使用功率高出Pp-m，数据部分的发射功率参考协议规定。

从上面随机接入过程的操作流程来看，UE在需要发起接入时，首先发射前缀码，然后在确定的下行接入时隙等待来自NodeB的确认信号。NodeB在每个上行时隙检测UE发射的前缀码，如果有就通过下行AICH信道返回一个捕获指示信号。UE在发出前缀码后一个确定的下行接入时隙检测捕获指示信号AI，如果得到允许就继续发射消息部分，完成一次物理随机接入。如果没有收到捕获指示，UE就按照一个设定的次数来重复“发射前缀码－检测捕获指示AI信号”的握手过程，直到得到允许后才开始发送消息部分，完成一次物理随机接入过程。UE如果收到不允许接入的指示信号，就退出本次随机接入过程，然后上报状态。随机接入消息部分承载的信息主要包括UE的标志信息，以及申请的服务类别等。

下面给出接入子信道和接入时隙集合定义，举例如下：

表4

SFNmodulo8of

corresponding

P-CCPCHframe

3

9101101212131434接入子信道和接入时隙以及SFN之间的关系Sub-channelnumber5678891011

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5

891011121314

图4接入时隙集合定义（以上下行接入时隙固定差 p-a7680chips为例）

2接入过程的信令消息

在UE接入过程之前，UE需要接收UTRAN的小区系统信息广播消息。下面就介绍接入过程中的这些信令消息及信息元素（IE）的含义和应用。

2.1系统信息广播

2.1.1系统信息结构

图5系统信息结构

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系统信息元（IE）是在SIB中广播的。相同特征的系统信息元组合成为SIB。不同的SIB可能具有不同的特点，例如，重复的周期率和对UE重读SIB的要求等等。

系统信息的组织就象一棵树，如图5。主信息块作为一个小区里的大量SIB的基准，包括了那些SIB的时序信息；上一级的SIB对下一级的块也起到相同的作用。被引用的SIB必须与上级SIB具有相同的作用范围和更新机制。

某些SIB可能会出现多次，每次的内容都不同。在这种情况下，必须为SIB的每一次出现提供时序信息，目前这种情况仅仅适用于SIB类型16。

下表给出了每个系统信息块的描述。

表5

SIB

1

2

3

4

5

6

7RRCProtocolState系统信息块（SIB）DescriptionSize[TTI]111(1)3(3)0.5空闲模式连接模式空闲模式连接模式空闲模式连接模式空闲模式

连接模式包含NAS信息和UE处于空闲模式及连接模式下的定时器和计数器包含URAidentity和周期性小区更新和URA更新信息包含UE处于空闲模式下读取的小区选择和重选的参数包含UE处于连接模式下读取的小区选择和重选的参数包含UE处于空闲模式下读取的公共信道的配置参数包含UE处于连接模式下读取的公共信道和共享物理信道的配置参数包含快速变化的参数(UL-Interferenceanddynamicpersistencelevel)

8连接模式

(FDDonly)包含静态CPCH信息1.5

9连接模式

(FDDonly)包含CPCH信息0.5

10

11

12

13CELL_DCH(FDDonly)空闲模式连接模式空闲模式

连接模式包含DRAC（DynamicResourceAllocationControl）过程信息。包含UE处于空闲模式下读取的邻区列表和测量控制信息包含UE处于连接模式下读取的邻区列表和测量控制信息包含ANSI-41信息-1-10(1-10)1

13-1空闲模式

连接模式包含ANSI-41RAND信息0.5

13-2空闲模式

连接模式包含ANSI-41userzoneID0.5

13-3空闲模式

连接模式包含ANSI-41privateneighbourlist0.5

13-4空闲模式

连接模式包含ANSI-41serviceredirect信息0.5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/njf1.html