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LTE随机接入的研究

时间:2013-05-11来源:易品网 点击:
在网络通信系统中,通信系统的网络端和UE在进行通信时,首先必须在网络端和UE之间建立连接,也就是网络通信过程中LTE随机接入过程的建立,网络通信中首先要建立上行同步的网络通信机制,这种随机接入的过程是建立网络端和UE进行通信的前提条件,所以说LTE的随机接入过程将直接影响移动通信的性能,也影响通信连接的时间。 
  1 LTE随机接入过程简介 
  随机接入过程的主要作用是对数据进行传输进行过程资源分配,或者取得通信的上行同步,LTE随机接入的过程可以分为同步随机接入过程和非同步随机接入过程。当UE与系统已经建立上行同步时,UE的随机接入过程为非同步随机接入过程,反之,当UE没有与网络端建立上行同步,或者在UE与网络端丢失上行同步时,系统的随机接入过程称为非同步随机接入。LTE随机接入的模式有FDD和TDD模式两种模式,LTE随机接入的过程与通信的小区半径无关,LTE接入的过程模式分为竞争接入和非竞争接入两种模式。LTE的随机接入过程是一个竞争性的随机接入过程,UE随机选择通信连接的前导序列,需要建立一个竞争的过程为竞争性的接入。eNodeB通过网络端给UE分配一个专用的前导序列,保证系统的接入,同时也避免竞争的发生的连接模式为非竞争模式。在一般的情况下,非竞争性的连接模式快于竞争模式,通信过程的建立更快。 
  2 竞争模式的随机接入过程 
  竞争模式的随机接入的过程,是LTE随进接入的主要过程,需要UE端对发送的信号上行链路的连接信息,通过网络端判断,并发送回反馈信息,UE对信号进行判断,是否进行随机接入。 
  2.1 随机接入过程的初始化。在随机接入过程被初始化之前,网络端的物理层要接受来自MAC层的参数:LTE随机接入信道和接入产生前导序列的参数。UE通过与网络端建立随机连接之后,解析小区广播的系统信息,由系统物理层的RRC层向MAC层配置相关建立连接的信息。UE从前导序列列表中选择用于随机接入前导资源并进行发送,随机接入过程的初始化主要包括系统消息清空的3缓冲器,系统的前导传输计数器置,UE与网络端建立起连接的过程中,设置退避值为0ms,这样系统就进入了随机接入过程的资源选择,具体的接入过程如下图1所示: 
  图1 随机接入初始化 
  2.2 随机接入的前导。传输前导的目的是将前导的序列进行详细的分配,主要是向系统的基站指出系统的终端随机接入的方式的选择,使基站与UE能够估计eNodeB和终端之间信息传输的延迟情况,系统的时频资源通过PRACH传输并进行分配。网络端向所有的UE进行信息广播,由前导传输的PRACH信道上的时频资源进行匹配和选择,终端会确定一个前导并在PRACH上发送和传输。在通信小区中有64个可用前导,便于对系统的信息进行发送,但是这些传导信息中有一部分作为基站指示UE而预留的,并将它作为系统信息的一部分进行发送,在同一个时间间隔内,UE会向终端发送基于竞争的随机接入尝试,从子集中选择前导序列进行数据传导,在同一时间内如果前导的连接不会发生冲突,连接尝试在很大程度上能被eNodeB发现,进而能够建立连接。 
  2.3 随机接入响应。在UE进入随机接入前导,不管系统内是否有监控GAP,UE都会在PDCCH中进行随机接入响应,UE会根据PRACH的时频资源进行控制和计算,具体的计算方法如下公式: 
  RA-RNTI=t_id+10*f_id 
  其中式中t_id是UE所选择的PRACH的第一个帧标志的索引值,f_id是UE所选择帧的特定的值。系统的物理层MAC进行前导传输时频资源分配时,把UE随机接入的初始化过程的信息通过物理层MAC向选择的eNodeB发送。UE端随机接入的响应信息主要有前导传输标示、时间提前量命令、信号的上行链路的授权信息、TC-RNTI信息以及退避指示命令信息。 
  信号的传输过程是随机接入过程响应的消息,例如MAC的RRC子层连接请求信息,以及系统信号追踪区域的数据交换与更新或者RRC子层的信息调度请求。请求的消息主要包含临时请求连接的C-RNT I分配以及C-RNTI的信息分配或者是48bit的UE请求标示二者之一的信息。如果在信息的传输前导发生冲突,这是冲突的UE也可能在随机接入响应中接收到同样的TC-RNT I的传输信息,同样的,在信号的上行时频资源上如果发生冲突,UE不能够正确的进行解码,UE将会在HARQ计数达到最大时,会重新开始进行随机接入过程,当然,如果一个UE成功的接收到响应信息,并能够成功的进行解码,对于其他的UE来说这个信息的竞争问题仍然没有得到解决,这样,UE在接下来的过程中,将采用竞争机制来解决信息处理的过程。 
  2.4 竞争解决。在UE经过随机接入响应之后,UE会根据接收的C-RNT I或者临时C-RNT I传递的信息,把竞争解决消息通过PDSCH通道发送到UE接收端,由UE端对信息进行解码,如果解码的信息存在冲突,但eNodeB成功地对竞争消息进行解码,UE端会接收到竞争解决消息,并进行HARQ反馈,网络断将会接收端,其他的UE端会根据接收信息判断该下行信息,判断信息存在冲突,就不会传输HARQ反馈,并开始新的随机接入过程。 
  3 非竞争模式随机接入过程 
  非竞争模式随机接入过程比较简单,它是在UE网络端存在固定的连接后,非竞争性的随机接入模式就会发生,这时,当UE端发送连接请求后,系统要求较小时延,然后进行随机接入的过程,例如UE端的信息的切换和UE端重新请求上行链路的连接,在信息连接成功后,就可以使用非竞争模式进入随机接入过程,以快速让UE和网络端建立通信连接。此时,通信由系统的网络端分配专用的随机接入前导序列,并将相应的连接信息发送给UE,这样以后的通信过程连接的建立与竞争模式的随机接入过程相似。 
  4 结束语 
  网络通信中的LTE随机接入过程是LTE移动通信系统的一个重要的数据连接过程,在这个过程中,系统的UE端会对相应的信息进行判断和连接,请求的连接过程是否顺利,直接关系到网络通信的性能,基于竞争模式的随机接入过程是一个数据处理比较复杂的过程,在这个过程中需要UE发送相应的数据上行请求信息,这个建立连接的过程时间比较长,是UE和网络端建立通信必不可少的环节,基于非竞争模式的随机接入过程适用于已经取得了上行同步的情况,建立通信连接的时延比较短,能够及时满足信息通信的要求。 
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