第三章 LTE MAC协议解读Word下载.docx
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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（BroadcastChannel，BCH）；
∙下行共享信道（DownlinkSharedChannel，DL-SCH）；
∙呼叫信道（PagingChannel，PCH）；
∙上行共享信道（UplinkSharedChannel,UL-SCH）；
∙随机接入信道（RandomAccessChannel,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（HARQACK/NACK）；
∙调度请求信令（SR）；
∙测量（比如信道质量CQI，与编码矩阵PMI等）
3.2.3MAC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（MACSDUs）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MACSDU，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3.1MAC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
复用
解复用
X
HARQ
传输格式的选择
不同用户间优先级处理
同一用户不同逻辑信道优先级处理
逻辑信道优先级设置
调度信息报告
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，信道可以认为是不同协议层之间的业务接入点（SAP），是下一层向它的上层提供的服务。
LTE沿用了UMTS里面的三种信道，逻辑信道，传输信道与物理信道。
从协议栈的角度来看，物理信道是物理层的,传输信道是物理层和MAC层之间的,逻辑信道是MAC层和RLC层之间的，它们的含义是：
∙逻辑信道，传输什么内容，比如广播信道（BCCH），也就是说用来传广播消息的；
∙传输信道，怎样传，比如说下行共享信道DL-SCH，也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定MCS，空间复用等等方式，也就说是告诉物理层如何去传这些信息；
∙物理信道，信号在空中传输的承载，比如PBCH，也就是在实际的物理位置上采用特地的调制编码方式来传输广播消息了。
进一步解释，逻辑信道按照消息的类别不同，将业务和信令消息进行分类，获得相应的信道称为逻辑信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。
传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，根据不同的处理方式来描述信道的特性参数，构成了传输信道的概念，具体来说，就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择以及块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道；
物理信道，就是在特定的频域与时域乃至于码域上采用特地的调制编码等方式发送数据的通道，物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。
跟MAC层相关的信道有传输信道与逻辑信道，比如传输信道是物理层提供给MAC的服务，MAC可以利用传输信道向物理层发送与接收数据，而逻辑信道是MAC层向RLC层提供的服务，RLC可以使用这些逻辑信道想MAC层发送与接收数据。
3.2.4.1传输信道
MAC使用的传输信道如下表所示：
表3.2跟上下行相关的传输信道
传输信道名
缩写
下行
BroadcastChannel广播信道
BCH
DownlinkSharedChannel
下行共享信道
DL-SCH
PagingChannel
呼叫信道
PCH
UplinkSharedChannel
上行共享信道
UL-SCH
RandomAccessChannel
随机接入信道
RACH
这些传输信道的用途与处理方式如下：
∙BCH（广播信道），下行，固定的，预定义传输格式的，例如具有固定大小，固定发送周期，调制编码方式等等；
除了MIB消息再专属的物理信道上传输外，其它的广播消息（SIB）都是在物理共享信道上传输的，不再像UMTS那样留有专门的物理信道用于传输广播消息；
∙PCH（呼叫信道），下行,支持UE的非连续接收达到省电的目的；
映射到物理下行共享信道，与BCH类似；
∙DL-SCH/UL-SCH，可以传输业务数据已经系统控制信息；
∙RACH（随机接入信道），上行，用于指定传输随机接入前导，发射功率等等信息。
由上可知，除了指定特定的资源用于系统广播消息、上行的接入信息以及上下行信道控制信息外，其他的资源对所有用户来说都是共享的，进行统一调度。
如果我们对比UMTS与LTE的传输信道，就会发现LTE的传输信道要少，例如针对业务数据，不再有专用传输信道与专用控制信道，通通并入了共享信道；
这样的传输信道安排，已经跟WiMAX对资源管理的方式非常相似。
由于业务资源都是共享的，那么MAC的调度就要做到兼顾业务优先级，无线资源高效使用以及公平性，这对MAC的设计提出了比较高的要求。
可以说不同设备商的基站性能跟MAC层的调度非常相关。
3.2.4.2逻辑信道
MAC提供的逻辑信道如下表3.3所示：
表3.3逻辑信道
逻辑信道名
缩写
控制信道
业务信道
BroadcastControlChannel
广播控制信道
BCCH
PagingControlChannel
呼叫控制信道
PCCH
CommonControlChannel
通用控制信道
CCCH
DedicatedControlChannel
专用控制信道
DCCH
DedicatedTrafficChannel
专用数据信道
DTCH
这些逻辑信道的用途与处理方式如下：
∙BCCH（广播控制信道），下行信道，用于广播系统控制信息，例如系统带宽，天线个数以及各种信道的配置参数等等；
∙PCCH（呼叫控制信道），下行信道，用于传输呼叫信息（被叫号码等等）以及系统信息改变时的通知；
这个信道用于系统不知道这个UE所在的小区位置时的呼叫，另外，当系统知道UE的具体位置时，可以使用共享信道来呼叫，但是对于系统信息改变还是必须使用PCCH，因为那时它呼叫的是小区内的所有UE；
∙CCCH（通用控制信道），上/下行信道，用于传递UE与系统之间的控制信息，当UE还没有RRC连接时，使用这个控制信道来传递控制信息，例如传输接入时，由于还没有RRC连接，RRC连接请求消息就是发在这个逻辑信道上的。
因此没有RRC连接的UE都可以使用这个信道；
∙DCCH（专用控制信道），上/下行信道，点对点的双向信道，用于传递UE与系统之间的专用控制信息，因此UE必须建立了RRC连接；
∙DTCH（专用数据信道），上/下行信道,点对点的双向信道，用于传递用户数据。
当MAC通过PDCCH物理信道指示无线资源的使用的时候，MAC会根据逻辑信道的类型把相应的RNTI映射到PDCCH，这样用户通过匹配不同的RNTI可以获取到相应的逻辑信道的数据
∙C-RNTI,TemporaryC-RNTIand半静态调度C-RNTI用于DCCH与DTCH;
∙P-RNTI用于PCCH；
∙RA-RNTI用于在DL-SCH上接收随机接入相应；
∙TemporaryC-RNTI用于在随机接入过程中接收CCCH；
∙SI-RNTI用于BCCH。
如下图所示：
图3.3RNTI与逻辑信道映射关系
3.2.4.3逻辑信道到传输信道的映射
MAC实体负责把上行的逻辑信道映射到相应的上行传输信道，映射关系如图3.4与表3.4所示：
图3.4上行逻辑信道与传输信道映射
下行映射：
图3.5下行逻辑信道与传输信道映射
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新浪网友2010-03-0720:
24:
59
[举报]
非常感谢博主！
平时只能看英文协议，非常头疼。
读了你写的这些总结后收获很多。
这里有个小问题，CCCH是上行信道还是下行信道呢？
看你这篇文章里所写CCCH应该是下行信道，但在图3.4里为什么又出现了CCCH？
请释疑，谢谢！
博主回复：
2010-03-0720:
52:
41
这个是我犯的一个错误，应该是上下行都有。
这个是在没有建立RRC连接之前，用于UE与系统通信的逻辑信道。
27:
22
还有关于RNTI能不能再解释下，谢谢！
新浪网友2010-04-1323:
37:
05
楼主，我想请教一下关于映射时候PUSCH
hopping的问题，就是说在进行Type1跳频时，就同时具有子帧间和子帧内跳变的跳变模式，他在进行完一个子帧的帧内跳频后，要向下一个子帧传输时，它所进行的帧间跳频时如何实行的，是由HARQ中的RTT决定下一个跳频的子帧位置？
如果是这样的话，那么这个子帧的第一个时隙的跳频开始位置由什么决定？
还是由上行给定的？
那么在这两个子帧之间的子帧该怎样？
不跳频还是？
2010-04-1419:
49:
03
应该是按照初始传输来做，看起来是没有子帧间的跳频。
只有当配置模式为“子帧间跳频”才会根据重传次数来选择跳频位置
新浪网友2010-04-1421:
05:
37
谢谢博主，子帧内跳频明白了，我还想问一下，就是在“子帧间跳频”模式时候，重传次数决定的跳频位置是关于子帧数的，比如说是这样的，HARQ的RTT是5ms,它现在所在的子帧号为1，那么它会在子帧6上发生子帧间跳频，那么子帧2，3，4，5是不是不跳频，还有个问题在子帧6上的调频开始位置是如何确定的？
谢谢楼主，呵呵，以后会经常来您的博客，好人一生平安！
！
2010-04-1421:
47:
32
这个RTT的话，是针对一个传输的，也就是当初始传输失败，那么重传根据重传次数来跳频。
对于子帧2，3，4，它应该有自己的上行授权的资源分配，根据配置以及资源分配情况，看是否跳频以及怎样跳频。
它跟1没什么关系了。
新浪网友2010-04-1422:
01:
28
呵呵，明白了，每个子帧都会有他自己的关于调频的信息，而“子帧间调频”模式只在一个传输块的HARQ重传之间提供了频率分集。
是这样子吧？
可是，标准里面说的那种“同时具有子帧间跳与子帧内跳的调频”模式是怎么进行的，是不是这样的，他在一个子帧内进行跳频时帧内跳频，而跳到下一个子帧属于帧间跳频，就好像子帧1，他从slot1跳到slot2属于“子帧内跳频”，而他要跳到子帧2的slot1时就属于“子帧间跳频”？
这种方式就是就是标准里面的那种同时具有子帧间跳与子帧内跳的调频模式？
2010-04-1507:
17:
50
我想你的理解应该是有道理的！
我也学到了，呵呵
新浪网友2010-07-2615:
13
图3.3
RNTI
与逻辑信道映射关系
是DCCH（误作DTCCH）吗？
新浪网友2010-08-1810:
21
博主，你上面所说的物理层测量（PMI，CQI），这些变量应该如何测量呢，估计出信道矩阵之后再进过一系列的计算分析得出来的么？
能推荐几篇关于LTE物理层测量的文献给小弟么？
不胜感激！
2010-08-1820:
47
主要是一些内部实现，我也没什么另外的好文献推荐，我想如果在高校的话，还可以搜索一些论文
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