LTEMAC協(xié)議解讀一

1、LTE MAC協(xié)議解讀一（總體概述）2014-06-25網(wǎng)優(yōu)文檔網(wǎng)優(yōu)雇傭軍36.321里面主要描述的是MAC的架構(gòu)與處于MAC層的功能實(shí)體，并沒有涉及到具體的實(shí)現(xiàn)，而且由于LTE取消了向以前的協(xié)議專門提供的專用信道，所有的用戶數(shù)據(jù)都使用共享信道，因此對(duì)MAC的在資源以及業(yè)務(wù)調(diào)度的功能上提出了很高的要求，這也是不同設(shè)備供應(yīng)商可以大顯神通的地方了；而協(xié)議本身主要描述的是接受端的行為，因此在基站端可以發(fā)揮的余地就更大了。1 MAC架構(gòu)MAC協(xié)議層在LTE協(xié)議棧的位置如下所示：圖1 MAC層在LTE協(xié)議棧的位置MAC實(shí)體在UE以及eNB上都存在的，它們主要處理如下傳輸信道：- 廣播信道（Broadca

2、st Channel，BCH）；1 / 14- 下行共享信道（Downlink Shared Channel，DL-SCH）；- 呼叫信道（Paging Channel，PCH）；- 上行共享信道（Uplink Shared Channel, UL-SCH）；- 隨機(jī)接入信道（Random Access Channel,RACH）。其實(shí)這些信道只是概念上的，因?yàn)閭鬏斝诺赖墓芾砩喜幌襁壿嬓诺滥菢釉O(shè)立專門的邏輯信道號(hào)，它只是從功能是進(jìn)行了描述，因此實(shí)現(xiàn)上是否真正存在這樣的傳輸信道，這在于個(gè)廠商自己。對(duì)于MAC層與物理層之間的處理，自然可以設(shè)置專門的通道，也可以只是通過一些簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)來處理，當(dāng)然這也

3、是信道的一種表現(xiàn)形式。下圖1與2分別為層二的上下行功能框架圖：圖1 層二下行功能框架圖圖2 層二上行功能框架圖2 服務(wù)2.1 提供給上層的服務(wù)MAC層給上層（RLC層，也可以泛指MAC層以上的協(xié)議層）提供的服務(wù)有：- 數(shù)據(jù)傳輸，這里面隱含了對(duì)上層數(shù)據(jù)處理，比如優(yōu)先級(jí)處理，邏輯信道數(shù)據(jù)的復(fù)用；- 無線資源分配與管理，包括MCS的選擇，數(shù)據(jù)在物理層傳輸格式的選擇，以及無線資源的使用管理，從這里我們可以知道MAC層掌握了所有物理層資源的信息。2.2 期待物理層提供的服務(wù)物理層向MAC層提供以下服務(wù)：- 數(shù)據(jù)傳輸，MAC層通過傳輸信道訪問物理層的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，而傳輸信道的特征通過傳輸格式進(jìn)行定義，它指

4、示物理層如何處理相應(yīng)的傳輸信道，例如信道編碼，交織，速率匹配等；- HARQ 反饋信令（HARQ ACK/NACK）；- 調(diào)度請(qǐng)求信令（SR）；- 測(cè)量（比如信道質(zhì)量CQI，與編碼矩陣PMI等）3 MAC層功能MAC層的各個(gè)子功能實(shí)體提供以下的功能：- 實(shí)現(xiàn)邏輯信道映射到傳輸信道；- 復(fù)用從一條或多條邏輯信道下來的數(shù)據(jù)(MAC SDUs)到傳輸塊，并通過傳輸信道發(fā)給到物理層；- 把從傳輸信道傳送上來的傳輸塊解復(fù)用成MAC SDU，并通過相應(yīng)的邏輯信道，上交給RLC層；- 調(diào)度信息的報(bào)告，UE向eNODEB請(qǐng)求傳輸資源等；- 基于HARQ機(jī)制的錯(cuò)誤糾正功能；- 通過動(dòng)態(tài)調(diào)度的方式，處理不同用戶的

5、優(yōu)先級(jí)；以及對(duì)同一用戶的不同邏輯信道的優(yōu)先級(jí)處理，這里主要在UE端實(shí)現(xiàn)；- 傳輸格式的選擇，通過物理層上報(bào)的測(cè)量信息，用戶能力等，選擇相應(yīng)的傳輸格式，從而達(dá)到最有效的資源利用。以上功能與上下行以及MAC實(shí)體的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：4 信道結(jié)構(gòu)在描述與MAC相關(guān)的信道前，這里先對(duì)信道做一些簡(jiǎn)單的解釋，信道可以認(rèn)為是不同協(xié)議層之間的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP），是下一層向它的上層提供的服務(wù)。LTE沿用了UMTS里面的三種信道，邏輯信道，傳輸信道與物理信道。從協(xié)議棧的角度來看，物理信道是物理層的, 傳輸信道是物理層和MAC層之間的, 邏輯信道是MAC層和RLC層之間的，它們的含義是：- 邏輯信道，傳輸什么內(nèi)容

6、，比如廣播信道（BCCH），也就是說用來傳廣播消息的；- 傳輸信道，怎樣傳，比如說下行共享信道DL-SCH，也就是業(yè)務(wù)甚至一些控制消息都是通過共享空中資源來傳輸?shù)模鼤?huì)指定MCS，空間復(fù)用等等方式，也就說是告訴物理層如何去傳這些信息；- 物理信道，信號(hào)在空中傳輸?shù)某休d，比如PBCH，也就是在實(shí)際的物理位置上采用特地的調(diào)制編碼方式來傳輸廣播消息了。進(jìn)一步解釋，邏輯信道按照消息的類別不同，將業(yè)務(wù)和信令消息進(jìn)行分類，獲得相應(yīng)的信道稱為邏輯信道，這種信道的定義只是邏輯上人為的定義。傳輸信道對(duì)應(yīng)的是空中接口上不同信號(hào)的基帶處理方式，根據(jù)不同的處理方式來描述信道的特性參數(shù)，構(gòu)成了傳輸信道的概念，具體來說，

7、就是信號(hào)的信道編碼、選擇的交織方式（交織周期、塊內(nèi)塊間交織方式等）、CRC冗余校驗(yàn)的選擇以及塊的分段等過程的不同，而定義了不同類別的傳輸信道；物理信道，就是在特定的頻域與時(shí)域乃至于碼域上采用特地的調(diào)制編碼等方式發(fā)送數(shù)據(jù)的通道，物理信道就是空中接口的承載媒體，根據(jù)它所承載的上層信息的不同定義了不同類的物理信道。跟MAC層相關(guān)的信道有傳輸信道與邏輯信道，比如傳輸信道是物理層提供給MAC的服務(wù)，MAC可以利用傳輸信道向物理層發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，而邏輯信道是MAC層向RLC層提供的服務(wù)，RLC可以使用這些邏輯信道想MAC層發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。4.1 傳輸信道MAC使用的傳輸信道如下表所示：這些傳輸信道的用途與

8、處理方式如下：- BCH（廣播信道），下行，固定的，預(yù)定義傳輸格式的，例如具有固定大小，固定發(fā)送周期，調(diào)制編碼方式等等；除了MIB消息在專屬的物理信道上傳輸外，其它的廣播消息（SIB）都是在物理共享信道上傳輸?shù)模辉傧馯MTS那樣留有專門的物理信道用于傳輸廣播消息；- PCH（呼叫信道），下行,支持UE的非連續(xù)接收達(dá)到省電的目的；映射到物理下行共享信道，與BCH類似；- DL-SCH/UL-SCH，可以傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)控制信息；- RACH（隨機(jī)接入信道），上行，用于指定傳輸隨機(jī)接入前導(dǎo)，發(fā)射功率等等信息。由上可知，除了指定特定的資源用于系統(tǒng)廣播消息、上行的接入信息以及上下行信道控制信息外

9、，其他的資源對(duì)所有用戶來說都是共享的，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。如果我們對(duì)比UMTS與LTE的傳輸信道，就會(huì)發(fā)現(xiàn)LTE的傳輸信道要少，例如針對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，不再有專用傳輸信道與專用控制信道，通通并入了共享信道；這樣的傳輸信道安排，已經(jīng)跟WiMAX對(duì)資源管理的方式非常相似。由于業(yè)務(wù)資源都是共享的，那么MAC的調(diào)度就要做到兼顧業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，無線資源高效使用以及公平性，這對(duì)MAC的設(shè)計(jì)提出了比較高的要求?？梢哉f不同設(shè)備商的基站性能跟MAC層的調(diào)度非常相關(guān)。4.2 邏輯信道MAC提供的邏輯信道如下表3所示：這些邏輯信道的用途與處理方式如下：- BCCH（廣播控制信道），下行信道，用于廣播系統(tǒng)控制信息，例如系統(tǒng)帶寬，天線

10、個(gè)數(shù)以及各種信道的配置參數(shù)等等；- PCCH（呼叫控制信道），下行信道，用于傳輸呼叫信息（被叫號(hào)碼等等）以及系統(tǒng)信息改變時(shí)的通知；這個(gè)信道用于系統(tǒng)不知道這個(gè)UE所在的小區(qū)位置時(shí)的呼叫，另外，當(dāng)系統(tǒng)知道UE的具體位置時(shí)，可以使用共享信道來呼叫，但是對(duì)于系統(tǒng)信息改變還是必須使用PCCH，因?yàn)槟菚r(shí)它呼叫的是小區(qū)內(nèi)的所有UE；- CCCH（通用控制信道），下行信道，用于傳遞UE與系統(tǒng)之間的控制信息，當(dāng)UE還沒有RRC連接時(shí)，使用這個(gè)控制信道來傳遞控制信息，例如傳輸接入時(shí)，由于還沒有RRC連接，RRC連接請(qǐng)求消息就是發(fā)在這個(gè)邏輯信道上的。因此沒有RRC連接的UE都可以使用這個(gè)信道- DCCH（專用控制信

11、道），上/下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道，用于傳遞UE與系統(tǒng)之間的專用控制信息，因此UE必須建立了RRC連接；- DTCH（專用數(shù)據(jù)信道），上/下行信道,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道，用于傳遞用戶數(shù)據(jù)當(dāng)MAC通過PDCCH物理信道指示無線資源的使用的時(shí)候，MAC會(huì)根據(jù)邏輯信道的類型把相應(yīng)的RNTI映射到PDCCH，這樣用戶通過匹配不同的RNTI可以獲取到相應(yīng)的邏輯信道的數(shù)據(jù)- C-RNTI, Temporary C-RNTI and 半靜態(tài)調(diào)度C-RNTI 用于DCCH 與 DTCH;- P-RNTI 用于 PCCH；- RA-RNTI 用于在DL-SCH上接收隨機(jī)接入相應(yīng)；- Temporary C-RNTI 用于在隨機(jī)接入過程中接