5GNR 隨機接入

5GNR 隨機接入

Q廠的SM8150+SDX50M是第一款支持5G的fusion套片，其中SM8150（X24）負責234G，SDX50M負責5G部分，包含Sub-6G和毫米波。

5G網絡又分為NSA和SA兩種，其中國外運營商，比如歐美，韓日，基本傾向於NSA組網，能在短時間裡利用現有的4G網絡，快速部署5G網絡，提供用戶5G服務。手機同時連接到5G NR和4G E-UTRA，控制面錨定於E-UTRA，沿用EPC(4G核心網)，即"LTE assisted，EPC Connected"。對於用戶面(UP)，存在變數，進而網絡架構選項3系列有3、3a和3x三個子選項的原因。而國內三大運營商相對而言比較豪氣，步子邁的很大，直接選用SA組網方式，撇清與LTE的耦合關係。

當前使用的SM8150+SDX50M套片，不管是Sub-6G還是毫米波，都僅支持NSA的3x和3a選項。

1、 NAS選項3/3a/3x的流程

2、5GNR Cell ACQ

這個階段，其實跟LET的非常類似，只是5GNR提出了一個新的概念叫 SS block，其包含PSS，SSS和PBCH，功能可以見上圖。

3、同步信號

SS Block(SSB)指的是Synchronization Signal Block，實際上指 Synchronization/PBCH block 因為同步信號和PBCH信道一直是打包在一起的. SSB包括兩個部分：

同步信號Synchronization Signal : PSS (Primary Synchronization Signal), SSS (Secondary Synchronization Signal)

PBCH : PBCH DMRS and PBCH (Data)

如下相關協議片段：

關於SSB的時頻分配在TS38.211-7.4.3.1中有詳細的描述。以下是一些總結：

· SS/PBCH在頻域上包含240個連續子載波（編號0-239），及20個RB，時域上由4個符號組成

· UE可以設置RE為0。

· 有兩類SS/PBCH：Type A 和 Type B

· 時頻位置如下圖（38.211- Table 7.4.3.1-1: Resources within an SS/PBCH block for PSS, SSS, PBCH, and DM-RS for PBCH ）

為了形象表示表格中時頻資源，如下圖所示。PBCH DMRS是隨著小區ID變化的。

4、隨機接入

4.1隨機接入的目的

在小區搜索過程之後，UE已經與小區取得了下行同步，因此UE能夠接收下行數據。但UE只有與小區取得上行同步，才能進行上行傳輸。UE通過隨機接入過程（Random Access Procedure）與小區建立連接並取得上行同步。

隨機接入的主要目的：

（1）獲得上行同步；

（2）為UE分配一個唯一的標識C-RNTI。

4.2隨機接入的原因（觸發條件）

隨機接入過程通常由以下6類事件之一觸發：(見TS36.300的10.1.5節)

歸納如下六條：

1. 初始接入時建立無線連接：UE會從RRC_IDLE態到RRC_CONNECTED態；

2. RRC連接重建過程（RRC Connection Re-establishment procedure）：以便UE在無線鏈路失敗（Radio Link Failure）後重建無線連接。

3. 切換（handover）：此時UE需要與新的小區建立上行同步。

4. RRC_CONNECTED態下，下行數據到達（此時需要回復ACK/NACK）時，上行處於"不同步"狀態；

5. RRC_CONNECTED態下，上行數據到達（例：需要上報測量報告或發送用戶數據）時，上行處於"不同步"狀態或沒有可用的PUCCH資源用於SR傳輸（此時允許已經處於上行同步狀態的UE使用RACH來替代SR的作用）；

6. RRC_CONNECTED態下，為了定位UE，需要timing advance。

但是TS38.300的9.2.6節，又添加了三種事件場景：

1. SCell時間同步

2. 需要其他系統消息SI

3. beam失敗恢復

4.3隨機接入過程的2種不同的方式

基於競爭（Contention based）：多個UE的相同的preamble同時到達gNodeB。這種碰撞就是NR的競爭接入。

基於非競爭（Non-Contention based或Contention-Free based）：在某些情況下，不允許出現上述的競爭，網絡將分配這些preamble，網絡通知每個UE的何時使用哪個preamble，這種方式就是NR的非競爭接入。

4.4隨機接入的步驟

在TS36.300的第10.1.5.1節，詳細介紹了LTE基於競爭的隨機接入過程，如下協議片段：

5GNR的隨機接入過程與LTE的非常相似，所以在TS38.300裡面的9.2.6提到Random Access Procedure，但並沒找到敘述基於競爭的隨機過程，下面我們將直接用實例的日誌來看看。

4.5 RACH log