LTE通信中随机接入流程与性能优化

（一）小区初搜

小区搜索过程是指UE获得与所在eNodeB的下行同步（包括时间同步和频率同步），检测到该小区物理层小区ID。UE基于上述信息，接收并读取该小区的广播信息，从而获取小区的系统信息以决定后续的操作，如小区幸选、驻留、发起随机接入等操作。

当UE完成与基站的下行同步后，需要不断检测服务小区的下行涟路质量，确保UE能够正确接收下行广播和控制信息。同时，为了保证基站能够正确接收UE发送的数据，UE必须取得并保持与基站的上行同步。

小区初搜是UE接入系统的第一步，关系到能否快速，准确的接入系统。其通信过程如图8-9所示。

图8-9　小区初搜过程流程图

小区初搜基本流程：

（1）通过PSS获得5 ms定时，并通过序列相关得到小区ID号N_ID（2）。

（2）通过SSS获得10 ms定时，并通过序列相关得到小区ID组号N_ID（1）。

（3）按照以上两步的结果经过计算得到CELL_ID。

（4）在固定的时频位置上接收并解码PBCH，得到主信息块MIB。

（5）在下行子帧内接收使用SI-RNTI标识的PDCCH信令调度的系统信息块SIB。

（二）随机接入过程

随机接入过程是当UE收到eNB的广播信息需要接入时，从序列集中随机选择一个preamble序列发给eNB，然后根据不同的前导序列来区分不同的UE。其工作流程如图8-10所示。

图8-10　随机接入过程流程图

为什么要进行随机接入过程呢？UE通过随机接入与基站进行信息交互，完成后续如呼叫、资源请求、数据传输等操作；通过随机接入可实现与系统的上行时间同步;随机接入的性能直接影响到用户的体验，能够适应各种应用场景，快速接入、容纳更多用户的方案。(www.xing528.com)

随机接入过程分为基于竞争和基于非竞争的随机接入过程，随机接入的目的是：请求初始接入；从空闲状态向连接状态转换；支持eNodeB之间的切换过程；取得/恢复上行同步；向eNodeB请求UE ID；向eNodeB发出上行发送的资源请求。

1.基于竞争的随机接入

有竞争的随机接入适应于UE初始接入，其流程如图8-11所示。

图8-11　基于竞争的随机接入

（1）UE端通过在特定的时频资源上，发送可以标识其身份的preamble序列，进行上行同步。

（2）基站端在对应的时频资源对preamble序列进行检测，完成序列检测后，发送随机接入响应。

（3）UE端在发送preamble序列后，在后续的一段时间内检测基站发送的随机接入响应。

（4）UE检测到属于自己的随机接入响应，该随机接入响应中包含UE进行上行传输的资源调度信息，或者基站发送冲突解决响应，UE判断是否竞争成功。

2.基于无竞争的随机接入

无竞争的随机接入适用于切换或有下行数据到达且需要重新建立上行同步时始接入，其流程如图8-12所示。

图8-12　基于无竞争的随机接入

（1）基站根据此时的业务需求，给UE分配一个特定的preamble序列（该序列不是基站在广播信息中广播的随机接入序列组）。

（2）UE接收到信令指示后，在特定的时频资源发送指定的preamble序列。

（3）基站接收到随机接入preamble序列后，发送随机接入响应。进行后续的信令交互和数据传输，随机接入过程结束。