关于4G LTE系统接入问题的探讨

朱碧峰

摘 要 随机接入是终端UE开始和移动无线网通信之前的接入过程，是保证通信建立的决定性环节。随机接入过程直接影响到系统的性能。所以成为网络优化工作中的重点。

关键词 前导 竞争 空闲态 连接态

中图分类号：TP393文献标识码：A

随机接入是终端UE开始和移动无线网通信之前的接入过程，是保证通信建立的决定性环节。随机接入过程直接影响到系统的性能。4G LTE系统随机接入的目的是使UE终端在上行链路上获得与系统的同步，并且系统分配给UE终端一个唯一标识，即小区无线网络临时标识（C-RNTI）。与传统无线网不同，4G网的随机接入为了避免用户终端UE之间的干扰，降低上行链路的干扰，减少前导（Preamble） 发生碰撞的几率，分为基于竞争的随机接入（Contention based ）和基于非竞争的随机接入（Non-Contention based ）。当终端UE初始化一个基于竞争的随机接入过程时，随机接入前导序列由UE随机产生并选择，这样会导致现网中很多不止一个的UE同时传输同一个前导序列，可能会引发前导碰撞，所以需要一个解决竞争的过程。而非竞争模式下的随机接入，是基站ENODEB通过给终端UE分配一个专用的前导序列来避免竞争的发生，并且由于UE省去了选择前导的过程，所以非竞争模式快于竞争模式。

随机接入流程介绍：

随机接入过程的发生有以下六种场景。也就是说，通常由六类事件会触发接入过程：

（1）从空闲态（Idle）转到连接态（Connect）的初始接入;

（2）无线链接失败后的接入，RRC连接重建（RRC Connection Re_establishment）;

（3）切換（Handover）过程中的接入;

（4）当UE处于连接态时下行数据到达时因为某些原因需要随机接入，如上行失步时有下行数据到达;

（5）当UE处于连接态时上行数据到达时因为某些原因需要随机接入，如上行失步时有上行行数据到达;

（6）连接态下，为了定位UE，需要时间提前量Timing Advance。

其中竞争随机接入适用于上述前5种场景，而非竞争随机接入适用于3、4、6三种场景。

在日常优化工作中，接入过程常伴随初始接入、接入切换以及RRC连接重建立，是考量网络优劣、影响用户感知的重要指标，所以成为网优工作的重中之重。

下面以一例小区半径参数设置不合理做详细阐述。

统计切换失败TOP小区发现，电厂-51小区与中店-50小区之间从6月16日开始出现大量的切换失败，两小区直线间距6.39KM。由于基站状态、邻区关系、PCI规划均正常，遂安排现场现场测试，测试同样出现切换失败。

核查发现，电厂的参数prachCS配置为8（对应小区覆盖半径5.48km），而这两个站间距达到6.39公里，所以初步怀疑是prachCS配置过小导致的切换失败。   prachCS参数设置原理如下：

Preamble序列承载在接入信道中，Preamble序列是由ZC序列推算出来的，推导公式如下：

其中Nzc=839， Preamble由ZC根序列（长度839）循环移位产生，PRACH信道的规划主要规划Ncs的大小（循环移位长度）、起始/终止根序列逻辑编号。

每个小区使用64个preamble，使用时在其中选取一个preamble进行接入，64个preamble的产生是首先使用一个ZC根产生一个839的序列，然后通过Ncs参数对这个序列进行循环移位，如果移位步长较大而不够64个preamble，则再拿一个根序列的ZC序列进行循环移位，直到满足个数要求。这么做的原因是不同的循环位移步长和小区接入半径有关，所以有不同的Ncs参数，Ncs是通过系统消息广播下来的。最初选择的根也是通过配置下来的。 简单可理解为：例如 01011100110表示0号preamble，往右循环移位1位则变为00101110011表示1号，往右再循环移位1位则变为10010111001表示2号。

而对于实际现网中的应用来说，由于无线信号传播路径上多径现象的客观存在，尤其城乡结合部或郊区广阔地带，对于接入参数的设置应更宽泛一些。因此，当PrachCS设置为8时，在5.48KM范围内，对应循环移位数Ncs为46，1个根序列可产生18个preamble码，对应的4个根序列可产生72个preamble，是可以满足64个preamble码。而当小区覆盖范围超过5.48KM后，（现网中两站直线间距6.39KM），实际的循环移位数Ncs则为59或更大，对应1个根序列可产生的preamble码则只有14或更少，所以4个根序列无法产生64个preamble码。

重新规划电厂基站的prachCS和RACHrootsequence，prachCS需要设置为11，RACHrootsequence间隔需要为8。

优化后，测试在两站之间的恢复正常，切换成功率为100%。

通过现场测试验证，prachCS参数的设置影响小区覆盖半径，进而影响UE的接入距离，对切换成功率产生影响，因此设置该参数时，需要考虑农村站点间距较大的情况。在平时对切换TOP小区进行优化时，也可以从这个方向进行检查。

属于城区郊区边缘的基站prachCS的设置需要考虑到与远距离基站之间的切换，prachCS应按照11来规划。