图解5GNR随机接入过程
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5G互操作L3信令图
1.NR2L重选验证NR2L重选主要包括三个过程：过程1：空闲态读取系统消息，SIB5(LTE异频重选信息)，SIB2（NR本小区重选信息）过程2：测量重选，终端根据系统消息门限设置启动测量执行重选过程3：TA更新，重选后需要在LTE上进行TAUNR2L重选L3信令NR2L重选事件SIB5 NR重选信息SIB2 NR重选信息2.NR2L重定向（基于覆盖+测量）NR2L重定向主要包括三个过程(本次验证基于测量的重定向)：过程1：测量控制下发，A2测量控制启动测量，B2测量控制目标LTE重定向判决门限过程2：重定向，根据测量控制门限满足条件的LTE小区上报，基站释放RRC携带频点进行重定向。
过程3：TA更新，重定向后需要在LTE上进行TAU3.NR2L切换（基于覆盖+测量）NR2L切换主要包括三个过程：过程1：测量控制下发，A2测量控制启动测量，收到A2测量上报后启动异系统测量，下发B2测量控制，门限1（NR服务小区差门限），门限2（目标LTE小区切换判决门限）。
过程2：切换过程，根据测量控制门限满足条件的LTE小区上报，基站判决执行切换过程3：TAU更新，切换后需要在LTE上进行TA更新4.NR2L EPS FB（切换）EPS FB主要包括4个过程：过程1：VoNR起呼，核心网发起QCI1专载建立，基站拒绝QCI1建立回复核心网，同时空口下发B1测量；过程3：测量报告上报，触发切换EPS FB到LTE；过程4：LTE上TAU更新，建立QCI1专用承载5.NR2L EPS FB（重定向）重定向相比较切换，时延长，对语音用户感知有一定影响。
实测EPS FB重定向VoLTE呼叫时延约3~4秒。
6.L2NR重选L2NR重选：读取系统广播SIB3关于LTE的重选优先级，SIB24关于NR的频点优先级及重选参数，RRC RELEASE进入空闲执行重选，在NR网络上接入完成到5G核心网注册。
7.L2NR重定向（基于覆盖）L2NR重定向主要包括三个过程：过程1：测量控制下发，A2测量控制启动测量，B1测量控制目标LTE切换判决门限过程2：重定向过程，根据测量控制门限满足条件的NR小区上报，执行重定向流程过程3：注册，重定向到NR网络后，要在5GC完成注册。
5G信令流程PPT课件
[右边信令标示本次选网为 PLMNID=2，结合sib1消息， PLMNID=2对应的是46007的网络]
2021/7/24
7
LTE 两次UE能力识别过程
第一次识别
第一次上报
手机第一上报UE能力，携带en-DC-r15 = supported，标示手机支持ENDC能力。 基站识别改字段后进行第二次UE能力识别。 [右边信令我们主要关注手机上报的ENDC能力 当中的频段组合]
2021/7/24
11
基站关键信令[接入]简介
2021/7/24
12
空口前台关键信令[切换] 简介
2021/7/24
13
ENDC状态下NR满足A2门限触发删腿
NR触发A2事件由LTE透传MRDC LTE侧收到辅小区删除的CFG消息 LTE侧重新下发NR的B1测量控制 LTE上报满足B1事件的NR-MR LTE侧收到辅小区添加的CFG消息
2021/7/24
10
LTE侧辅小区添加MR和NR侧SN变更MR
右侧是LTE上报的NR-B1事件。 手机测量到PCI106的NR小区SSRSRP为76[-80dBm];PCI108的NR小 区SS-RSRP为74[-82dBm]。
右侧是NR透传给LTE上报的NR-A3事件。
手机测量到当前服务的辅小区PCI108的 NR小区SS-RSRP为72[-84dBm];相邻的NRPCI108的NR小区SS-RSRP为75[-81dBm]。 满足默认的sn变更的A3门限。
D7
D8
Cell:60MHz Cell freq:2545.02MHz Ssb freq : 2524.95MHz Ssb GSCN : 6312
2615MHz
D4
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2021/7/24
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LTE 两次UE能力识别过程
第一次识别
第一次上报
手机第一上报UE能力，携带en-DC-r15 = supported，标示手机支持ENDC能力。 基站识别改字段后进行第二次UE能力识别。 [右边信令我们主要关注手机上报的ENDC能力 当中的频段组合]
2021/7/24
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基站关键信令[接入]简介
2021/7/24
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空口前台关键信令[切换] 简介
2021/7/24
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ENDC状态下NR满足A2门限触发删腿
NR触发A2事件由LTE透传MRDC LTE侧收到辅小区删除的CFG消息 LTE侧重新下发NR的B1测量控制 LTE上报满足B1事件的NR-MR LTE侧收到辅小区添加的CFG消息
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LTE侧辅小区添加MR和NR侧SN变更MR
右侧是LTE上报的NR-B1事件。 手机测量到PCI106的NR小区SSRSRP为76[-80dBm];PCI108的NR小 区SS-RSRP为74[-82dBm]。
右侧是NR透传给LTE上报的NR-A3事件。
手机测量到当前服务的辅小区PCI108的 NR小区SS-RSRP为72[-84dBm];相邻的NRPCI108的NR小区SS-RSRP为75[-81dBm]。 满足默认的sn变更的A3门限。
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Cell:60MHz Cell freq:2545.02MHz Ssb freq : 2524.95MHz Ssb GSCN : 6312
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nr prach信道和随机接入流程简析
nr prach信道和随机接入流程简析NR PRACH（Physical Random Access Channel）是5G网络中一种用于随机接入的物理信道。
随机接入是指移动设备首次尝试接入网络时，通过随机接入信道发送接入请求。
NR PRACH信道是在物理层上实现随机接入的重要组成部分。
它负责传输移动设备发送的随机接入信号，以便基站能够识别并为设备分配资源。
NR PRACH信道的设计旨在提高网络容量和信道效率，同时满足大规模连接和低功耗的要求。
NR PRACH信道的传输分为两个步骤：随机接入前导和随机接入响应。
首先是随机接入前导。
移动设备在接入网络时，需要在随机接入前导时隙中发送一段特定序列的信号。
这段信号被称为前导序列，用于基站检测和同步。
前导序列的长度和结构是根据系统参数和网络配置来确定的。
移动设备在发送前导序列后，等待基站的随机接入响应。
然后是随机接入响应。
基站在接收到移动设备发送的前导序列后，会进行解调和识别。
如果识别成功，基站会向移动设备发送随机接入响应，包括分配给设备的RA-RNTI（Random Access Radio Network Temporary Identifier）和接入参数。
RA-RNTI是设备在随机接入过程中的临时标识符，用于后续的通信过程。
接入参数包括资源分配和传输配置等信息，用于指导设备后续的数据传输。
NR PRACH信道的随机接入流程可以概括如下：1. 移动设备选择合适的PRACH配置和传输参数。
2. 移动设备在随机接入前导时隙中发送前导序列。
3. 基站接收到前导序列后进行解调和识别。
4. 如果识别成功，基站向设备发送随机接入响应，包括RA-RNTI和接入参数。
5. 设备接收到随机接入响应后，根据接入参数进行后续的数据传输。
NR PRACH信道和随机接入流程的设计考虑了多个因素，以实现高效的随机接入。
首先，前导序列的设计要保证在复杂的无线信道环境下具有良好的检测性能。
NR随机接入流程
一、随机接入过程事件触发场景5G NR 随机接入过程的目的1.获得上行同步2.获得UL grant ，申请上行资源5G NR随机接入过程的种类与LTE一样，5G NR随机接入过程分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。
竞争的随机接入通俗来讲就是当多个UE发送前导码给基站时，由于基站分不清是那个UE 发给它的。
于是UE需要发送一条与自己相关的独特的消息3给基站，基站此时就能分清哪个UE发送的。
非竞争的随机接入通俗的来讲就是基站指定哪个UE给基站发送消息，基站自己分配资源给指定的UE。
UE发送基站给定的前导码。
1、初始接入：UE从RRC_IDLE态到RRC_CONNETTED态；2、RRC连接重建：以便UE在无线链路失败后重新建立无线连接(期间重建小区可能是UE无线链路失败的小区，也可能不是)；3、切换：UE处于RRC_CONNETED态，此时UE需要新的小区建立上行同步；(优先非竞争)4、RRC_CONNETTED态下，上行或下行数据到达时，此时UE上行处于失步状态；5、RRC_CONNETTED态下，上行数据到达，此时UE没有用于SR的PUCCH资源时；6、SR失败：通过随机接入过程重新获得PUCCH资源；7、RRC在同步重配时的请求；8、RRC_INACTIVE态下的接入：UE会从RRC_INACTIVE态到RRC_CONNETTED态；9、在SCell添加时建立时间对齐；10、请求其他SI：UE处于RRC_IDLE态和RRC_CONNETTED态下时，通过随机接入过程请求其他SI(参考38.300的7.3.2)；11、波束失败恢复：UE检测到失败并发现新的波束时，会选择新的波束。
因此，随机接入过程有2种不同的模式：基于竞争的随机接入过程：应用于上述/2)/3)/4)/5)/6)/8)/9)/10)/11)。
基于非竞争的随机接入过程：应用于上述3)/4)/7)/9)/10)/11)。
对于基于竞争的随机接入过程，UE只能在PCell发起，而基于非竞争的随机接入过程，UE即可以在PCell 发起也可以在SCell发起。
5G(NR)切换执行阶段
一、5G(NR)切换执行阶段是服务(源)gNB在X2(或S1)接口上收到目标gNB回复的切换确认(Handover Request Acknowledge)之后，通过空口(Uu)下发给终端(UE)的含切换命令“RRC Reconfiguration”消息开始。
图1.5G切换过程中的执行阶段示意图二、切换执行阶段动作在空口下发切换命令后，(源)gNB中终端的下行缓存数据通过“SN Status Transfer”转往目标gNB；终端开始在目标gNB小区的随机接入(RACH)流程；直到RRC重配置完成。
三、现网中切换执行(源)gNB通过Uu口发送“RRC Reconfiguration”消息给终端(UE),消息中主要包括了终端在目标gNB小区上无线承载(RadioBearer ConfigPresent)和小区配置(spCellConfigCommon)信息；目标gNB小区的DU与CU之间更新终端的上下文信息。
图2.5G现网中切换执行阶段主要消息四、切换执行消息注释4.1. RRC Reconfiguration这是(源)服务gNB通过空口发送给终端(UE)的切换命令。
UuMsg message t = c1 u rrcReconfigurationradioBearerConfigPresent = 1（无线承载配置=是）secondaryCellGroupPresent = 0measConfigPresent = 0lateNonCriticalExtensionPresent = 0nonCriticalExtensionPresent = 1radioBearerConfig（无线承载配置）tOptFlags srb_ToAddModListPresent = 1（SRB新增/修改列表=是）srb3_ToReleasePresent = 0drb_ToAddModListPresent = 1（DRB新增/修改列表=是）drb_ToReleaseListPresent = 0securityConfigPresent = 1(密钥配置=是）srb_ToAddModListn = 2 elem[0] tOptFlags ......（具体内容，略）spCellConfigCommon（小区配置）tOptFlagsphysCellIdPresent = 1（小区PCI=是）downlinkConfigCommonPresent = 1（下行公共配置=是）uplinkConfigCommonPresent = 1（上行公共配置=是）supplementaryUplinkConfigPresen t = 0n_TimingAdvanceOffsetPresent = 1（TA偏滞指标=是）ssb_PositionsInBurstPresent =1(BURST中SSB位置指示=是）ssb_periodicityServingCellPresent = 1(服务小区SSB周期=是）lte_CRS_ToMatchAroundPresent = 0rateMatchPatternToAddModListPr esent = 0rateMatchPatternToReleaseListPre sent = 0ssbSubcarrierSpacingPresent = 1（SSB子载波间隔=是）tdd_UL_DL_ConfigurationCommonPresent = 1（TDD 上下行公共配置=是）physCellId = 1007（小区PCI=1007) downlinkConfigCommon(下行公共配置） tOptFlagsfrequencyInfoDLPresent = 1（下行频率配置信息=是）initialDownlinkBWPPresent = 1（初始下行BWP=是）frequencyInfoDL（下行频率信息） tOptFlagsabsoluteFrequencySSBPresent = 1（SSB绝对频率信息=是）absoluteFrequencySSB = 504990（SSB绝对频点=504990）frequencyBandList（频段列表）n = 1elem[0] = 41（频段：41absoluteFrequencyPointA = 503172（参考频点PointA=503172）scs_SpecificCarrierList（载波SCS 列表）n = 1 elem[0] tOptFlagsverExt2Present = 0offsetToCarrier = 0 subcarrierSpacing = 1 : SubcarrierSpacing_Root_kHz30（子载间隔=30KHZ) carrierBandwidth = 273(载波带宽=273(RB))initialDownlinkBWP.......(下行初始BWP等信息，略）4.2.SNStatusTransfer：(源)服务gNB向目标gNB传递的终端数据信息；XnapMsgt = initiatingMessage u initiatingMessageprocedureCode = p SNStatusTransferunion_value pSNStatusTransferprotocolIEssourceNG_RANnodeUEXnAPID = 91899（UE在源gNB的XN接口ID=91899)targetNG_RANnodeUEXnAPID = 215466（UE在目标gNB的XN接口ID=215466)dRBsSubjectToStatusTransfer_List（DRBs相关传输列表）n = 1 elem[0] tOptFlagsiE_ExtensionPresent = 0drbID = 1（DRB ID=1)pdcpStatusTransfer_UL(上行PDCP状态传输情况）t = pdcp_sn_18bits(PDCP SN:18比特)u pdcp_sn_18bits tOptFlagsreceiveStatusofPDCPSDUPresent = 0iE_ExtensionPresent = 0cOUNTValue tOptFlagsiE_ExtensionsPresent = 0pdcp_SN18 = 2hfn_PDCP_SN18= 0 pdcpStatusTransfer_DL(下行PDCP状态传输情况）t = pdcp_sn_18bits(PDCP SN:18比特)u pdcp_sn_18bits tOptFlagsreceiveStatusofPDCPSDUPresent = 0iE_ExtensionPresent = 0cOUNTValuetOptFlagsiE_ExtensionsPresent = 0pdcp_SN18 = 1hfn_PDCP_SN18 = 0tOptFlags __dummy__ = 453353880。
5G(NR)-SA网络中终端附着主要流程
35
UE <- NW
(PDCCH/DCI 1_0or1_1, C_RNTI)
36
UE <- NW
(PDSCH)RRCReconfiguration+NAS : Registration Accept
37
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
38
UE <- NW
31
UE <- NW
(PDSCH) RRC:SecurityModeCommand
32
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
33
UE <- NW
(PDCCH/DCI 0_0or0_1, C_RNTI)
34
UE -> NW
(PUSCH) RRC:SecurityModeCommandComplete
44
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
Amarisoft提供基于web的日志浏览器中NR SA注册的主要消息如下：
Msg4(PDSCH / CR+RRC Setup)
12
UE <- NW
(PDCCH/DCI 0_0or0_1, C_RNTI)
13
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCE -> NW
(PUSCH) RRCSetupComplete+NAS:RegistrationRequest
Step
Direction
Message
1
UE <- NW
SSB (PSS,SSS,MIB)
UE <- NW
(PDCCH/DCI 1_0or1_1, C_RNTI)
36
UE <- NW
(PDSCH)RRCReconfiguration+NAS : Registration Accept
37
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
38
UE <- NW
31
UE <- NW
(PDSCH) RRC:SecurityModeCommand
32
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
33
UE <- NW
(PDCCH/DCI 0_0or0_1, C_RNTI)
34
UE -> NW
(PUSCH) RRC:SecurityModeCommandComplete
44
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCI(HARQ ACK/NACK)
Amarisoft提供基于web的日志浏览器中NR SA注册的主要消息如下：
Msg4(PDSCH / CR+RRC Setup)
12
UE <- NW
(PDCCH/DCI 0_0or0_1, C_RNTI)
13
UE -> NW
PUCCHorPUSCH/UCE -> NW
(PUSCH) RRCSetupComplete+NAS:RegistrationRequest
Step
Direction
Message
1
UE <- NW
SSB (PSS,SSS,MIB)
5G随机接入12种场景，你了解多少？
5G随机接入12种场景，你了解多少？5G(NR)中用户终端(UE)延用4G(LTE)网络技术，通过随机接入(RACH)发起与网络通信；5G随机接入(PRACH)增强和更新了部分功能。
在5G(NR)中终端(UE)根据自身流量需求、网络状态、资源可用性等多种因素来决定何时发送PRACH请求；例如当终端(UE)需要发起新会话或者当它想要发送数据时可以决定发送PRACH请求。
终端(UE)还可以周期性地发送PRACH请求以保持其与网络的连接；欢迎阅读：•----5G随机接入(RACH)场景；•----5G(SA)两步随机接入要点；•----看协议学5G(NR)---随机接入；•----5G网络中终端(UE)的随机接入；5G随机接入前导码及分组5G终端(UE)通过从网络定义的一组前导码中选择一个前导码来决定向何处发送PRACH请求。
5G中的preamble被分为不同的子集，UE根据当前网络状况和自身能力选择合适的子集。
UE 还根据自己的随机选择从所选子集中选择特定的前导码。
随机接入前导码时频位置在5G(NR)中PRACH资源被划分为不同的频率-时间位置--称为“PRACH时机”；每个位置具有不同的特性，如可用前导码的数量和最大发射功率。
终端(UE)应根据当前网络情况和自身能力选择合适的PRACH occasion。
随机接入十二种场景•终端自RRC_IDLE初始接入(Initial access from RRC_IDLE);•终端从RRC_Inactive到RRC_CONNECTED转换；•RRC连接重建(RRC Connection Reestablishmen);•切换(Handover);•波束失败恢复(Beam Failure recovery);•同步重配置(Synchronous Reconfiguration);•Scell添加期间的时序对齐(iming alignment during Scelladdition);•下行(DL)失步-PDCCH重排序(DL out of sync- gNB Trigerrs PDCCH order);•上行(UL)失步(UL Out of sync);•超过SR最大传输次数(SR Max Transmission reached);•上行(UL)数据到达–SR没配置PUCCH(UL Data Arrival – No PUCCH Configured for SR);•其他系统信息请求(On demand System information)。
5GNR基本流程
5G NR基本流程5G NR的基本流程，包括随机接入流程、小区选择与重选流程、终端注册流程和PDU会话建立流程以及终端切换流程等。
1NR随机接入流程1.1 随机接入原理介绍5G NR随机接入流程的总体过程与LTE RACH非常相似。
LTE RACH和NR RACH之间的主要区别就在于UE发送随机接入前导（RACH Preamble）之前的过程。
由于波束赋形（BeamForming）在NR中是默认支持的，特别是在毫米波中，当NR运行在BeamForming模式下，UE在发起随机接入过程之前需要检测扫描SSB波束，并选择一个最强的SSB波束，再根据这个最强SSB波束选择关联的随机接入时机（RACH Occasion，RO）来发送前导（Preamble）。
另外，在发送随机接入前导之前，UE优先选择信号强度即RSRP值> Rsrp-ThresholdSSB（default，-120dBm，in SIB1）的SSB，如果没有的话任选一个SSB，否则UE不会发起随机接入过程。
5G NR支持下面两种类型的随机接入:基于非竞争的随机接入（Contention Free Random Access，CFRA），基站会明确通过RRC消息或PDCCH DCI指令，告诉UE在指定的PRACH信道时频资源上发送指定的Preamble，因此不会跟其他UE发生冲突。
基于竞争的随机接入（Contention Based Random Access，CBRA），UE从SIB1中广播的小区公用PRACH信道时频资源里面随机选择一个，来发送随机选择的前导序列，这样就有可能跟其他UE的选择发生冲突，也称竞争，可能包括PRACH时频资源冲突和前导冲突。
当冲突或竞争发生时，需要基站侧启用竞争解决机制决定哪个UE胜出。
1.2 随机接入过程①准备阶段：UE获取PRACH相关配置信息。
UE解调系统信息SIB1或者从RRC Connection Reconfiguration（NSA模式）消息获取如下与随机接入过程相关的配置信息。
图解5GNR随机接入过程
2、典型的基于非竞争的 RACH 过程如下： i）UE <— NW：RACH Preamble（PRACH）分配
ii）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示）
iii）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，C-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant）
iv）UE <—NW：Message for early contention resolution
现在让我们假设在步骤 i）发生了冲突。例如两个 UE 发送 PRACH，在这种情况下， UE 将在步骤 ii）接收相同的 TC-RNTI 和资源分配。因此两个 UE 将在步骤 iii）通过相同 的资源分配（意味着具有相同的时频位置）向基站发送 L2 / L3 消息。当两个 UE 在完全 相同的时频位置上发送完全相同的信息时会发生什么？一种可能性是这两个信号对彼此起 干扰作用，并且基站不对它们进行解码。在这种情况下，UE 中没有一个会从基站侧获得 任何响应（HARQ ACK），并且它们都认为 RACH 过程已经失败并返回到步骤 i）。另一 种可能性是基站仅成功解码其中一个 UE 的消息，对另外一个 UE 失败解码。在这种情况 下，被基站成功解码 L2 / L3 消息的 UE 将从基站侧获得 HARQ ACK。给步骤 iii）消息的 HARQ ACK 过程称为“竞争解决”过程。
i）实现 UE 和 gNB 之间的上行同步 ii）获取 Message 3（例如 RRC Connection Request）的资源 在大多数通信中（尤其是数字通信，无论是有线还是无线），最重要的前提是在接收 器和发送器之间建立定时同步。因此，无论您在研究什么通信技术，您都会看到某种专门 为特定通信而设计的同步机制。 在 NR 中（LTE 和 WCDMA 也是），下行同步（发送器 = gNB，接收器 = UE）是通 过特殊同步信道（SS/PBCH）来实现，有关详细信息，请参阅同步页面。该下行同步信 号广播给每个人并且以一定的时间间隔周期发送。然而在上行链路（发送器 = UE，接收 器 = gNB）中，如果 UE 也用这种广播/始终在线同步机制，则其效率不高（实际上浪费 能量并且对其他 UE 造成大量干扰），您可以很容易理解这类问题。在上行链路中，该同 步过程应满足以下标准： i）同步过程应该只在有必要时才会发生 ii）同步应仅专用于特定 UE
ii）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示）
iii）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，C-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant）
iv）UE <—NW：Message for early contention resolution
现在让我们假设在步骤 i）发生了冲突。例如两个 UE 发送 PRACH，在这种情况下， UE 将在步骤 ii）接收相同的 TC-RNTI 和资源分配。因此两个 UE 将在步骤 iii）通过相同 的资源分配（意味着具有相同的时频位置）向基站发送 L2 / L3 消息。当两个 UE 在完全 相同的时频位置上发送完全相同的信息时会发生什么？一种可能性是这两个信号对彼此起 干扰作用，并且基站不对它们进行解码。在这种情况下，UE 中没有一个会从基站侧获得 任何响应（HARQ ACK），并且它们都认为 RACH 过程已经失败并返回到步骤 i）。另一 种可能性是基站仅成功解码其中一个 UE 的消息，对另外一个 UE 失败解码。在这种情况 下，被基站成功解码 L2 / L3 消息的 UE 将从基站侧获得 HARQ ACK。给步骤 iii）消息的 HARQ ACK 过程称为“竞争解决”过程。
i）实现 UE 和 gNB 之间的上行同步 ii）获取 Message 3（例如 RRC Connection Request）的资源 在大多数通信中（尤其是数字通信，无论是有线还是无线），最重要的前提是在接收 器和发送器之间建立定时同步。因此，无论您在研究什么通信技术，您都会看到某种专门 为特定通信而设计的同步机制。 在 NR 中（LTE 和 WCDMA 也是），下行同步（发送器 = gNB，接收器 = UE）是通 过特殊同步信道（SS/PBCH）来实现，有关详细信息，请参阅同步页面。该下行同步信 号广播给每个人并且以一定的时间间隔周期发送。然而在上行链路（发送器 = UE，接收 器 = gNB）中，如果 UE 也用这种广播/始终在线同步机制，则其效率不高（实际上浪费 能量并且对其他 UE 造成大量干扰），您可以很容易理解这类问题。在上行链路中，该同 步过程应满足以下标准： i）同步过程应该只在有必要时才会发生 ii）同步应仅专用于特定 UE
第3章-5G NR空中接口图文图文课件
图3-6 正常CP(子载波间隔120 kHz)
5．正常CP(子载波间隔=240 kHz) 如图3-7所示，在这个配置中，一个子帧有16个时隙，所以无线帧包含160个时隙。 1个时隙包含的OFDM符号数为14。
图3-7 正常CP(子载波间隔240 kHz)
6．扩展CP(子载波间隔=60 kHz) 如图3-8所示，在这个配置中，一个子帧有4个时隙，所以无线帧包含40个时隙。1 个时隙包含的OFDM符号数为12。
物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。NR的物理信道结构与LTE类似， 上行链路物理信道分为PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信 道)、PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)、 PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)；物理信号分为DMRS(Demodulation Reference Signal，解调参考信号)、PT-RS(Phase-Tracking Reference Signal，相位跟踪参考信号)、SRS(Sounding Reference Signal，探测 参考信号)。下行链路物理信道分为PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物 理下行共享信道)、PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)、 PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)；物理信号分为 解调参考信号(DM-RS)，相位跟踪参考信号(PT-RS)、CSI-RS(Channel State Information Reference Signal，信道状态信息参考信号)、PSS(Primary Synchronization Signal，主同步信号)、SSS(Secondary Synchronization Signal，
5．正常CP(子载波间隔=240 kHz) 如图3-7所示，在这个配置中，一个子帧有16个时隙，所以无线帧包含160个时隙。 1个时隙包含的OFDM符号数为14。
图3-7 正常CP(子载波间隔240 kHz)
6．扩展CP(子载波间隔=60 kHz) 如图3-8所示，在这个配置中，一个子帧有4个时隙，所以无线帧包含40个时隙。1 个时隙包含的OFDM符号数为12。
物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。NR的物理信道结构与LTE类似， 上行链路物理信道分为PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信 道)、PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)、 PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)；物理信号分为DMRS(Demodulation Reference Signal，解调参考信号)、PT-RS(Phase-Tracking Reference Signal，相位跟踪参考信号)、SRS(Sounding Reference Signal，探测 参考信号)。下行链路物理信道分为PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物 理下行共享信道)、PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)、 PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)；物理信号分为 解调参考信号(DM-RS)，相位跟踪参考信号(PT-RS)、CSI-RS(Channel State Information Reference Signal，信道状态信息参考信号)、PSS(Primary Synchronization Signal，主同步信号)、SSS(Secondary Synchronization Signal，
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2、典型的基于非竞争的 RACH 过程如下： i）UE <— NW：RACH Preamble（PRACH）分配
ii）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示）
iii）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，C-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant）
i）实现 UE 和 gNB 之间的上行同步 ii）获取 Message 3（例如 RRC Connection Request）的资源 在大多数通信中（尤其是数字通信，无论是有线还是无线），最重要的前提是在接收 器和发送器之间建立定时同步。因此，无论您在研究什么通信技术，您都会看到某种专门 为特定通信而设计的同步机制。 在 NR 中（LTE 和 WCDMA 也是），下行同步（发送器 = gNB，接收器 = UE）是通 过特殊同步信道（SS/PBCH）来实现，有关详细信息，请参阅同步页面。该下行同步信 号广播给每个人并且以一定的时间间隔周期发送。然而在上行链路（发送器 = UE，接收 器 = gNB）中，如果 UE 也用这种广播/始终在线同步机制，则其效率不高（实际上浪费 能量并且对其他 UE 造成大量干扰），您可以很容易理解这类问题。在上行链路中，该同 步过程应满足以下标准： i）同步过程应该只在有必要时才会发生 ii）同步应仅专用于特定 UE
本文中所有复杂/混乱的故事主要是关于满足这些标准的特殊设计机制的过程。 RACH 过程的另一个目的是获得 Msg3 的资源（Message 3）。 RRC Connection Request 是 Msg3 的一个示例，并且根据场景存在几种不同类型的 Msg3，在阅读本文时您会弄清楚这 一部分，这一点并不是很难理解。
图解 5G NR 随机接入过程
初始接入意味着 UE 和 gNB（基站）之间的序列处理，以便 UE 获取上行链路同步 并获得用于无线接入通信的特定 ID（C-RNTI）。 用更熟悉的术语来说，这种初始接入被 称为“RACH 过程”。 根据文档，术语初始接入可能意味着'下行链路同步+ RACH'。 但 就我而言，初始接入通常是指 RACH 过程，我为下行同步写了一个单独的页面。即使未 确定详细参数（截至 2017 年 4 月），NR RACH 的总体过程与 LTE RACH 非常相似（基 于 TR 38.804 v1.0.0 - Ref [32]）。 因此，如果您已经熟悉 LTE RACH 过程，您将很容易 理解 NR RACH 过程。 如果您不熟悉 LTE RACH 过程，我强烈建议您先浏览 LTE RACH 页面并尝试熟悉该过程。
一、 为什么需要随机接入？
当你第一次听到 RACH 或 RACH 过程这个词时，出现在脑中的第一个问题就是'为什 么要 RACH？'，'RACH 过程的功能/目的是什么？'，'为什么我们需要这种复杂的过程（看 起来过于复杂）？'。当然，它不会让你感到困惑，RACH 具有非常重要的功能，特别是 在 LTE 以及 WCDMA 中。 RACH 的主要目的可以描述如下：
二、 随机接入的两种类型：基于竞争和基于非竞争
接下来所述的内容与 LTE 的几乎相同。当 UE 发送 PRACH Preamble 时，它以特定模 式发送，并且该特定模式被称为签名。在每个 LTE 小区中，总共有 64 个 Preamble 签名可 用，并且 UE 随机选择这些签名中的一个。
UE 随机地选择这些签名之一？这是否意味着多个 UE 有可能发送具有相同签名的 PRACH？是的，有这种可能性。这意味着多个 UE 的相同 PRACH Preamble 同时到达基站。 这种 PRACH 的冲突被称为竞争，并且这种类型的 RACH 过程被称为基于竞争的 RACH 过程。在这种基于竞争的 RACH 过程中，基站将在后面的步骤中经过额外的过程来解决 这些冲突，这个过程称为竞争解决步骤。
但是在某些情况下，由于某种原因（例如时间限制）这种竞争是不可接受的，并且可 以防止这些竞争。通常在这种情况下，基站会通知 UE 何时必须使用哪个 Preamble 签名。 当然在这种情况下，Network 将会分配这些 Preamble 签名给 UE，以便不发生冲突。这种 RACH 过程称为基于非竞争的 RACH 过程。为了启动非竞争 RACH 过程，UE 应该在 RACH 过程之前处于连接态模式，正如在切换情况中那样。
iv）UE <—NW：Message for early contenti发生了冲突。例如两个 UE 发送 PRACH，在这种情况下， UE 将在步骤 ii）接收相同的 TC-RNTI 和资源分配。因此两个 UE 将在步骤 iii）通过相同 的资源分配（意味着具有相同的时频位置）向基站发送 L2 / L3 消息。当两个 UE 在完全 相同的时频位置上发送完全相同的信息时会发生什么？一种可能性是这两个信号对彼此起 干扰作用，并且基站不对它们进行解码。在这种情况下，UE 中没有一个会从基站侧获得 任何响应（HARQ ACK），并且它们都认为 RACH 过程已经失败并返回到步骤 i）。另一 种可能性是基站仅成功解码其中一个 UE 的消息，对另外一个 UE 失败解码。在这种情况 下，被基站成功解码 L2 / L3 消息的 UE 将从基站侧获得 HARQ ACK。给步骤 iii）消息的 HARQ ACK 过程称为“竞争解决”过程。
1、典型的基于竞争的 RACH 过程如下： i）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示） i i）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，TC-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant） iii）UE —> NW：L2 / L3 message
ii）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示）
iii）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，C-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant）
i）实现 UE 和 gNB 之间的上行同步 ii）获取 Message 3（例如 RRC Connection Request）的资源 在大多数通信中（尤其是数字通信，无论是有线还是无线），最重要的前提是在接收 器和发送器之间建立定时同步。因此，无论您在研究什么通信技术，您都会看到某种专门 为特定通信而设计的同步机制。 在 NR 中（LTE 和 WCDMA 也是），下行同步（发送器 = gNB，接收器 = UE）是通 过特殊同步信道（SS/PBCH）来实现，有关详细信息，请参阅同步页面。该下行同步信 号广播给每个人并且以一定的时间间隔周期发送。然而在上行链路（发送器 = UE，接收 器 = gNB）中，如果 UE 也用这种广播/始终在线同步机制，则其效率不高（实际上浪费 能量并且对其他 UE 造成大量干扰），您可以很容易理解这类问题。在上行链路中，该同 步过程应满足以下标准： i）同步过程应该只在有必要时才会发生 ii）同步应仅专用于特定 UE
本文中所有复杂/混乱的故事主要是关于满足这些标准的特殊设计机制的过程。 RACH 过程的另一个目的是获得 Msg3 的资源（Message 3）。 RRC Connection Request 是 Msg3 的一个示例，并且根据场景存在几种不同类型的 Msg3，在阅读本文时您会弄清楚这 一部分，这一点并不是很难理解。
图解 5G NR 随机接入过程
初始接入意味着 UE 和 gNB（基站）之间的序列处理，以便 UE 获取上行链路同步 并获得用于无线接入通信的特定 ID（C-RNTI）。 用更熟悉的术语来说，这种初始接入被 称为“RACH 过程”。 根据文档，术语初始接入可能意味着'下行链路同步+ RACH'。 但 就我而言，初始接入通常是指 RACH 过程，我为下行同步写了一个单独的页面。即使未 确定详细参数（截至 2017 年 4 月），NR RACH 的总体过程与 LTE RACH 非常相似（基 于 TR 38.804 v1.0.0 - Ref [32]）。 因此，如果您已经熟悉 LTE RACH 过程，您将很容易 理解 NR RACH 过程。 如果您不熟悉 LTE RACH 过程，我强烈建议您先浏览 LTE RACH 页面并尝试熟悉该过程。
一、 为什么需要随机接入？
当你第一次听到 RACH 或 RACH 过程这个词时，出现在脑中的第一个问题就是'为什 么要 RACH？'，'RACH 过程的功能/目的是什么？'，'为什么我们需要这种复杂的过程（看 起来过于复杂）？'。当然，它不会让你感到困惑，RACH 具有非常重要的功能，特别是 在 LTE 以及 WCDMA 中。 RACH 的主要目的可以描述如下：
二、 随机接入的两种类型：基于竞争和基于非竞争
接下来所述的内容与 LTE 的几乎相同。当 UE 发送 PRACH Preamble 时，它以特定模 式发送，并且该特定模式被称为签名。在每个 LTE 小区中，总共有 64 个 Preamble 签名可 用，并且 UE 随机选择这些签名中的一个。
UE 随机地选择这些签名之一？这是否意味着多个 UE 有可能发送具有相同签名的 PRACH？是的，有这种可能性。这意味着多个 UE 的相同 PRACH Preamble 同时到达基站。 这种 PRACH 的冲突被称为竞争，并且这种类型的 RACH 过程被称为基于竞争的 RACH 过程。在这种基于竞争的 RACH 过程中，基站将在后面的步骤中经过额外的过程来解决 这些冲突，这个过程称为竞争解决步骤。
但是在某些情况下，由于某种原因（例如时间限制）这种竞争是不可接受的，并且可 以防止这些竞争。通常在这种情况下，基站会通知 UE 何时必须使用哪个 Preamble 签名。 当然在这种情况下，Network 将会分配这些 Preamble 签名给 UE，以便不发生冲突。这种 RACH 过程称为基于非竞争的 RACH 过程。为了启动非竞争 RACH 过程，UE 应该在 RACH 过程之前处于连接态模式，正如在切换情况中那样。
iv）UE <—NW：Message for early contenti发生了冲突。例如两个 UE 发送 PRACH，在这种情况下， UE 将在步骤 ii）接收相同的 TC-RNTI 和资源分配。因此两个 UE 将在步骤 iii）通过相同 的资源分配（意味着具有相同的时频位置）向基站发送 L2 / L3 消息。当两个 UE 在完全 相同的时频位置上发送完全相同的信息时会发生什么？一种可能性是这两个信号对彼此起 干扰作用，并且基站不对它们进行解码。在这种情况下，UE 中没有一个会从基站侧获得 任何响应（HARQ ACK），并且它们都认为 RACH 过程已经失败并返回到步骤 i）。另一 种可能性是基站仅成功解码其中一个 UE 的消息，对另外一个 UE 失败解码。在这种情况 下，被基站成功解码 L2 / L3 消息的 UE 将从基站侧获得 HARQ ACK。给步骤 iii）消息的 HARQ ACK 过程称为“竞争解决”过程。
1、典型的基于竞争的 RACH 过程如下： i）UE —> NW：RACH Preamble（RA-RNTI，L2 / L3 message 大小的指示） i i）UE <—NW：Random Access Response（Timing Advance，TC-RNTI，L2 / L3 message 的 UL grant） iii）UE —> NW：L2 / L3 message