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第三章 LTE MAC协议解读 3.1 序言 ??? 刚刚开始学习LTE的一段时间，曾经写过一个幻灯片在我们组内分享，后来发到了网站，承蒙大家厚爱到处传阅，如果现在在google上搜索一下，还是能看到很多网站上都有。但是现在自己仔细看看原来的幻灯片，发现有很多地方说得过于模糊，还有一些地方存在错误，内心感到惶恐，趁这个机会，重新整理一下对MAC的理解，结合MAC协议（3GPP 36.321）与自己在MAC层工作的经验，提供更加丰富的内容，同时也希望能够纠正谬误，开启讨论之门。 3.2 概述 ??? 36.321里面主要描述的是MAC的架构与处于MAC层的功能实体，并没有涉及到具体的实现，而且由于LTE取消了向以前的协议专门提供的专用信道，所有的用户数据都使用共享信道，因此对MAC的在资源以及业务调度的功能上提出了很高的要求，这也是不同设备供应商可以大显神通的地方了；而协议本身主要描述的是接受端的行为，因此在基站端可以发挥的余地就更大了。 3.2.1 MAC架构 ??? MAC协议层在LTE协议栈的位置如下所示： 图3.1 MAC层在LTE协议栈的位置 MAC实体在UE以及eNB上都存在的，它们主要处理如下传输信道： 广播信道（Broadcast Channel，BCH）； 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）； 随机接入信道（Random Access Channel,RACH）。 其实这些信道只是概念上的，因为传输信道的管理上不像逻辑信道那样设立专门的逻辑信道号，它只是从功能是进行了描述，因此实现上是否真正存在这样的传输信道，这在于个厂商自己。对于MAC层与物理层之间的处理，自然可以设置专门的通道，也可以只是通过一些简单的标识来处理，当然这也是信道的一种表现形式。 ??? 下图3.1与3.2分别为层二的上下行功能框架图： 图3.1 层二下行功能框架图 图3.1 层二上行功能框架图 3.2.2 服务 3.2.2.1 提供给上层的服务 MAC层给上层（RLC层，也可以泛指MAC层以上的协议层）提供的服务有： 数据传输，这里面隐含了对上层数据处理，比如优先级处理，逻辑信道数据的复用； 无线资源分配与管理，包括MCS的选择，数据在物理层传输格式的选择，以及无线资源的使用管理，从这里我们可以知道MAC层掌握了所有物理层资源的信息。 3.2.2.2 期待物理层提供的服务 物理层向MAC层提供以下服务： 数据传输，MAC层通过传输信道访问物理层的数据传输服务，而传输信道的特征通过传输格式进行定义，它指示物理层如何处理相应的传输信道，例如信道编码，交织，速率匹配等； HARQ 反馈信令（HARQ ACK/NACK）； 调度请求信令（SR）； 测量（比如信道质量CQI，与编码矩阵PMI等） 3.2.3 MAC层功能 ?????? MAC层的各个子功能实体提供以下的功能： 实现逻辑信道映射到传输信道； 复用从一条或多条逻辑信道下来的数据(MAC SDUs)到传输块，并通过传输信道发给到物理层； 把从传输信道传送上来的传输块解复用成MAC SDU，并通过相应的逻辑信道，上交给RLC层； 调度信息的报告，UE向eNODEB请求传输资源等； 基于HARQ机制的错误纠正功能； 通过动态调度的方式，处理不同用户的优先级；以及对同一用户的不同逻辑信道的优先级处理，这里主要在UE端实现； 传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力等，选择相应的传输格式，从而达到最有效的资源利用。 以上功能与上下行以及MAC实体的对应关系如下表所示： 表3.1 MAC 功能与链路方向的关联 MAC 功能 ? ?UE ? ?eNB ?下行 ? 上行 逻辑信道和传输信道之间的映射 ? ?X ? ? ?X ? ?X ? ? ?X ? ?X ? ?X 复用 ? ?X ? ? ? ?X ? ?X ? ?X 　 解复用 ? ?X ? ? ?X ? ? ? ?X ??? ?X 　 HARQ ? ? ?X ? ? ?X ? ?X ? ? ?X ? ?X ? ?X 传输格式的选择 ? ?X ? ?X ? ?X ? 不同用户间优先级处理 ? ?X ? ?X ? ?X ? 同一用户不同逻辑信道优先级处理 ? ? ?X ? ?X ? ?X ? 逻辑信道优先级设置 ? ?X ? ? ? ?X ? 调度信息报告 ? ?X ? ? ? ?X?? ? 3.2.4 信道结构 ??? 在描述与MAC相关的信道前，这里先对信道做一些简单的解释，信道