归纳总结了随机接入的触发场景并对三个重要场景下的RACH流程

本文归纳总结了随机接入的触发场景并对三个重要场景下的RACH流程进行了阐述。

RACH的场景分类

RACH流程主要由三种触发类型： 1）PDCCH order触发 2）MAC层触发 3）RRC层触发

The Random Access procedure described in this clause is initiated by a PDCCH order, by the MAC entity itself, or by RRC for the events in accordance with TS 38.300 -摘自38213

笔者根据38300整理了一张表格，归纳了以下场景及相应的触发类型：

对于上面表格中列举的RACH种类，我们以前都已经熟知了基于竞争和非竞争的随机接入流程，这里不再赘述，本文将重点讨论如下几种RACH流程，本文侧重讲述RACH的Msg1-2-3-4流程，其中涉及的feature机制本身会在后面的文章中专题论述。

PDCCH Order RACH

PDCCH Order 发起的随机接入主要用于上行失步后，当gNB有下行数据要发送时，会使用PDCCH Order强制UE发起RACH以重新完成上行时间同步。PDCCH Order使用 PDCCH DCI 1_0配置给UE, 38212有如下叙述：

If the CRC of the DCI format 1_0 is scrambled by C-RNTI and the "Frequency domain resource assignment" field are of all ones, the DCI format 1_0 is for random access procedure initiated by a PDCCH order, with all remaining fields set as follows:

Random Access Preamble index – 6 bits

UL/SUL indicator – 1 bit

SS/PBCH index – 6 bits

PRACH Mask index – 4 bits

Reserved bits – 10 bits

从上述描述中可以看出，DCI 1_0中会告诉UE 用于RACH的preamble index以便UE发起 非竞争的随机接入，但是要注意这是有条件的， 要求DCI 1_0中指示的preamble index 非0，否则需要使用 基于竞争的随机接入。

1> if the ra-PreambleIndex is not 0b000000:
2> set the PREAMBLE_INDEX to the signalled ra-PreambleIndex;

下面两幅图是基于竞争和非竞争的PDCCH Order触发的RACH流程图

Beam Failure Recovery RACH

在5G当中引入了一个beam 级别的链路恢复机制-Beam failure recovery，后面简称为BFR。BFR分为基于竞争和基于非竞争两种。按照38321中的描述，如果RRC显式配置了用于BFR的RACH资源并且用于beam恢复的candidate beam（SSB/CSI-RS）中至少有一个beam的RSRP高于一定的门限，而且beamFailureRecoveryTimer没有超时，这时才能使用基于非竞争的BFR；否则需要使用基于竞争的BFR。

下面的两幅图是基于竞争和非竞争的BFR RACH流程。需要注意的是，对于基于非竞争的BFR流程的Msg2，其PDCCH是使用C-RNTI扰码的，而不是RA-RNTI。

OSI Request RACH

5G SA组网当中MIB和SIB1这两个系统消息一定是通过广播的方式通知UE的，但是其他的系统消息（OSI-Other System Information）可以采用像LTE的广播方式，也可以采用5G当中 新引入的按需索要的方式（On Demand Request）。

对于按需索要的系统消息，会用到RACH 流程，具体分为Msg1 based和Msg3 based的两种RACH流程。注意，Msg1 based的请求需要基站在SIB1里面的SI-SchedulingInfo中配置专门用于OSI请求的RACH资源和Preamble，而且它的Msg2是一个只含有RAPID的MAC subPDU；而Msg3 based的其实是一种普通的基于竞争的RACH方式，只是这里面的Msg3引入了一个新的UL-CCCH消息，RRCSystemInfoRequest，用于请求UE想要的OSI

下面的两幅图是描述基于Msg1和Msg3的RACH流程。