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心若磐石|点点滴滴学5G——一文掌握NR随机接入基本流程

引言NR随机接入与LTE一样也分为两类 ， 基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入方法 ， 与LTE 随机接入也存在一些差异性 ， 本文主要介绍5G NR模式下的随机接入流程 。
1.随机接入的触发场景NR随机接入主要包括以下场景 ， 比LTE新增了几个场景：
（1）初始RRC连接建立
基于竞争的随机接入
（2）RRC连接重建立
基于竞争的随机接入
（3）切换
首选是选择基于非竞争的随机接入 ， 如果无可用的专用资源 ， 则可以使用竞争的RA
（4）下行数据到达（PDCCH指令） ， 上行失步
首选是选择基于非竞争的随机接入 ， 如果无可用的专用资源 ， 则可以使用竞争的RA
（5）上行数据到达
基于竞争的随机接入 ， 上行失步
（6）当没有SR的PUCCH资源可用时 ， RRC连接期间的上行链路数据到达
基于竞争的随机接入
（7）调度请求失败
基于竞争的随机接入
（8）从RRC-Inactive到RRC-Connected
首选是选择基于非竞争的随机接入 ， 如果无可用的专用资源 ， 则可以使用竞争的RA
（9）特定系统信息请求（按需SI）
非竞争随机接入
（10）为NSA组网激活NR小区
非竞争随机接入
（11）波束恢复
非竞争随机接入 ， 如果无可用的专用资源 ， 则可以使用竞争的RA 。
2.基于竞争的随机接入流程在基于竞争的随机接入中 ， UE从与其他UE共享的前导码池中随机选择前导码 。 这意味着UE具有选择与另一UE相同的前导的潜在风险 ， 并且随后可能经历冲突或竞争使用 。 gNodeB使用竞争解决机制来处理这种类型的接入请求 。 基于竞争的随机接入流程一般包含以下4个步骤（如图1所示）
心若磐石|点点滴滴学5G——一文掌握NR随机接入基本流程图1
第一步：随机接入前导码（Random Access Preamble）传输（Msg1）
UE在前导码中向gNB的最优波束发射
第二步：随机接入响应即RAR（Msg2）
在接收到前导码时 ， gNodeB申请为TC-RNTI、上行链路和下行链路调度资源 。 然后 ， gNodeB通过PDSCH发送RA响应 。 响应包含RA前导码标识符、时间调整信息、初始上行链路调度和临时C-RNTI 。 一个PDSCH可以携带RA响应到多个UE 。 在UE发送前导码之后 ， 它监视PDCCH并在RA响应窗口内等待RA响应：
如果UE接收RA preamble标识符的响应 ， 该标识符与包含所发送的RA preamble标识符一样 ， 则响应成功 。 UE然后发送上行链路调度信息 。
【心若磐石|点点滴滴学5G——一文掌握NR随机接入基本流程】如果UE没有在RA响应窗口内接收到响应或未能验证响应 ， 则响应失败 。 在这种情况下 ， 如果RA尝试次数小于上限（10） ， 则UE重试RA 。 否则 ， RA失败 。
第三步：调度上行传输（Msg3）
UE通过PUSCH发送上行链路调度信息 。 UE发送的信令消息和信息在不同的RA场景中不同 ， 这里列出了一些常用场景
Initial RRC connection setup：RRCSetupRequest消息（携带NAS UE__ID）通过RLC层TM中的公共控制信道（CCCH）传输 。 消息没有分段 。
RRC connection reestablishment：RRC重建请求消息（不携带NSA消息）通过RLC层的CCCH 用 TM传输 。 消息没有分段 。
Handover：如果UE接入目标小区 ， 并且在切换过程中没有专用的前导码 ， 则触发基于竞争的RA ， 而不是基于非竞争的RA 。 RRC切换确认消息和C-RNTI通过专用控制信道（DCCH）传输 。 如果需要 ， 还将携带缓冲区状态报告（BSR） 。
其他场景：至少发送UE的C-RNTI 。
第四步：竞争解决（Msg4）
在UE发送Msg3之后 ， 4ms的竞争解决计时器开始 。 gNodeB使用PDCCH上的C-RNTI或PDSCH上的UE竞争解决标识IE来帮助UE进行竞争解决 。


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