LTE - RA preamble的选择与其发送所需prach资源的选择

在UE完成小区搜索(PSS/SSS/PBCH/SIB)后,  UE已经完成了下行同步，这时UE需要进行上行同步，只有取得了上行同步后，才能进行上行数据发送。UE通过随机接入procedure取得上行同步。
随机接入的第一步就是发送RA-preamble 给eNB,来告诉eNB有一个来自UE的接入请求。每个小区有64个可用的RA-preamblesequence. RA-preamble 是在PRACH上发送的，PRACH可用的时频资源集合可以参考：点击打开链接

本文主要介绍如下2点：
1.   64个RA-preamble序列可用，UE 最终用哪一个呢(即：ra-PreambleIndex来源)？
2.   UE发送RA-preamble的资源位置(那么多PRACH资源集合，用哪一个呢？ra-PRACH-MaskIndex来源)

Preamble 介绍

每个小区最多有64个可用的RA-preamble 序列, 但是实际的可用数量在SIB2中(numberofRA-Preambles)指示。RA-preamble可以分为2个group:Group_A和Group_B.如果SIB2中的Prach-commonConfig 中的preambleGroupAConfig(OP)不存在，则sizeofRA-PreambleGroupA= numberofRA-Preambles, Goup_B不存在。

[b]ra-PreambleIndex[/b]

ra-PreambleIndex (RandomAccess Preamble) :表示UE选择的RA-preamble的索引。随机接入分为竞争(contention)的非竞争(contention-free)的2种.

随机接入类型	ra-PreambleIndex 来源
非竞争(contention-free)	由eNB专门分配的
竞争(contention)	1.    先决定Group(A or B), 2.    然后在该group中随机选择一个RA-preamble。

Group类型选择如下：

Condition	Group Type
if   Group_B 存在 and      size(MSG3) > messageSizeGoupA  and      pathloss < Var_p	Group_B
else	Group_A

Var_p = PCMAX,c – preambleInitialReceivedTargetPower – deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB
PRACH 时频资源的选择
ra-PreambleIndex定好后，接下来需要在可用的PRACH资源集合中选择一个来发送该preamble.
Spec: 36.321 –7.3
ra-PRACH-MaskIndex (PRACH Mask Index)可以决定时域的位置



ra-PRACH-MaskIndex 对应的PRACH Resource Index 是指在SFN内的第几个PRACH资源内发送。在Link中我们有举FDD的一个例子，如下：



这个例子：prach-ConfigIndex = 9，指示了prach时域的可用资源集合：在任何SFN中的{1,4,7}子帧上。假如ra-PRACH-MaskIndex (PRACH Mask Index) = 2，PRACH Resource Index =1. 则表示RA-preamble 应该在第1个(从0开始)可用的PRACH资源上发送，也就是在SFN的第4个子帧上发送。
ra-PRACH-MaskIndex的来源呢？

非竞争(contention-free): ra-PRACH-MaskIndex可以由eNB专门分配。
竞争(contention)：        ra-PRACH-MaskIndex = 0， 也就是UE自己选择。
频域怎么选择呢？
FDD 在某个子帧上只有一个频域资源(6个PRB)，起始RB的位置在哪里呢？
prach-FreqOffset(sib2->prachConfigInfo)确定最下面一个RB的位置，假如20M带宽100RB,100RB按照带宽从下面开始0号到频带最上面99号，frequencyoffset=0表示频域上PRACH占用带宽最下面6个RB，=94表示PRACH品遇上在带宽最上面的6个RB.

TDD 在某个子帧上可能存在多个频域资源(preamble format = 4), 也可能只存在一个。
PRACH频域上的信号是ZC 序列生成的(PSS也是)，关于RA-preamble序列的生成，参考spec36.211, 如下，可以看到preamble format0-3 对应的 Nzc =839,Nzc 是序列的长度(length of the sequence).



在Sharetechnote中，PRACH资源格示意图如下，可见频域上839个子载波正好对应序列的长度Nzc， 也就是说Preamble format 0-3 在频域上只有一个PRACH资源可用.

总结一下:

ra-PreambleIndex：        是要使用的preamble的索引。
ra-PRACH-MaskIndex： 决定此preamble发送时的时频位置
对于FDD（preamble format 0,1,2,3）:


上图中提到的非竞争的接入方式中的2种方法，详见如下：1. RACH-ConfigDedicated
参考36.331，这个参数是可选的，如果MobilityControlnfo没有配置这一项，则UE按照竞争的随机进入方式来随机选择这2个参数。



 2. DCI 1A参考spec36.212，只有当DCI format 1A 的CRC使用C-RNTI 来加扰，DCI format 1A 才会被用作PDCCH order 来触发随机接入过程，这时DCI 1A里含有这2个RACH参数: Preamble Index和PRACH Mask Index。



最后，附上SIB2中的RACH-ConfigCommon的ASN, 里面包含了本文中提到的一些参数。