【5G MAC】随机接入流程中的 Msg2 (RAR)

news2025/1/23 4:09:54

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。

博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
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Msg2 Random Access Response (RAR)

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在5G NR中，初始接入包括下行同步和上行同步过程。在解码最小系统信息（SSB-MIB）和剩余系统信息（RMSI- SIB1）后，可以实现下行同步。

解码sib1后，UE就获得了进行上行同步（即随机接入过程）所需的信息。初始接入RACH是一个基于竞争（CBRA）的四步过程，如下所示：
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这四个步骤包括：

Msg1 : Random Access Preamble (RA)
Msg2 : Random Access Response (RAR)
Msg3 : RRC Connection Request
Msg4 : Contention Resolution

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在这篇文章中，我们将讨论Msg2随机接入响应（RAR）。

一旦终端传输了Msg1 RACH前导后，它将对Msg2 RAR 执行以下步骤：

UE在RAR-Window周期内侦听gNB传输的加扰后的PDCCH （DCI 1_0），RAR-Window是从SBI消息的rar-WindowLength IE获取的；
UE在Type 1 PDCCH通用搜索空间中查找PDCCH DCI；
一旦终端能够成功解码PDCCH，它将获取RB资源信息以接收通过PDSCH传输的下行传输块；
UE尝试解码携带Mgs2随机接入响应（RAR）数据的PDSCH，并检查RAR中的RAPID是否与分配给它的RAPID匹配；
PDCCH和PDSCH传输应该按照SIB1中的规定，都承载在相同的子载波间距（SCS）和循环前缀上。

用于随机接入的 MAC PDU

下行数据块（PDSCH）包含了MAC PDU。UE MAC PDU由一个或多个MAC子PDU组成。由于多个UE可能在同一个RACH机会中发送preamble，因此它们都将由同一个RA-RNTI处理。因此，一个MAC PDU中可能携带多个随机接入响应（RAR）（它们分别对应于在同一个RACH机会发起随机接入过程的不同用户）。
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Msg2 : 随机接入响应（Random Access Response，RAR）细节

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MAC Subheaders

E：Extension字段是一个标志，表示包含此MAC Subheaders 的MAC subPDU 是否是MAC PDU中的最后一个MAC subPDU 。
- E 字段如果是1，至少后面还有一个MAC subPDU；
- E字段如果是0，则表示这是MAC PDU中的最后一个MAC subPDU。
T：Type字段是一个标志，指示MAC子头是否包含Random Access Preamble ID 或者 Backoff Indicator。
- T字段如果是0，则表示在Subheaders 中没有 Backoff Indicator（BI）；
- T字段如果是1，则表示在Subheaders 中没有 Random Access Preamble ID（RAPID）。
R：保留字段，设置为0；
BI：Backoff Indicator字段标识小区中的过载情况，其大小为4 bit，可以表示16个可能的索引。索引值和对应的Backoff 时间值如下表所示：
RAPID：Random Access Preamble IDentifier 字段用于标识传输的 Random Access Preamble 。RAPID字段的大小是6 bit。如果MAC Subheaders中的RAPID对应于SI请求配置中的某个Random Access Preamble，则此 MAC subPDU 中不包含MAC RAR。

MAC RAR Payload

R：保留字段，设置为0；
Timing Advance Command：Timing Advance Command字段表示用于控制时间调整数量的TA索引值。这个字段的大小为12 bit；
- UL Grant：Uplink Grant字段表示上行链路上可以使用的资源，用于Msg3。UL Grant字段的大小为27 bit，UL Grant的内容如下所示。
  - Frequency Hopping Flag：Frequency Hopping Flag 为0时，表示UE不使用跳频发送PUSCH；否则，UE以跳频的方式传输PUSCH。
  - MCS：UE确定用于PUSCH传输的MCS，这个MCS从适用于PUSCH的MCS索引表的前16个指标中选择，如3GPP规范38.214所述；
  - TPC：TPC命令值用于设置PUSCH传输的功率，并根据下表进行解释。
  - CSI request：这个字段是保留字段；
Temporary C-RNTI：Temporary C-RNTI 字段表示MAC实体在随机接入过程中使用的临时标识。Temporary C-RNTI字段的大小为16 bit。