lte庫用戶面功能和結(jié)構(gòu)

1、法律本資料著作權(quán)屬中國普天信息產(chǎn)業(yè)或個(gè)人不得以任何方式摘錄、所有。著作權(quán)人，任何或翻譯。對(duì)本手冊中的印刷錯(cuò)誤及與最新資料不符之處我們會(huì)及時(shí)改進(jìn)。這些改動(dòng)不再事先通知，但會(huì)編入新版手冊中，普天保留最終解釋權(quán)。Copyright © 2012 POTEVIO COMPANY LIMITED.s.中國普天信息產(chǎn)業(yè)地址:：:郵箱:北京海淀北二街 6 號(hào)100080https第 1 頁 共 40 頁& 文件版本說明& 作者& 參考資料1.2.3GPP 36.323 協(xié)議UMTS 長期演進(jìn)理論與實(shí)踐3.TD-LTE 技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 2 頁 共 40 頁資料版本日期作

2、者審核者批準(zhǔn)者版本修訂章節(jié)作者目錄1LTE 用戶面概述51.11.2用戶面層結(jié)構(gòu)5PDCP、RLC、MAC 的功能概述62分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議功能結(jié)構(gòu)62.12.2PDCP 架構(gòu)6PDCP 功能.2報(bào)頭壓縮8安全性功能92.3PDCP 過程.2PDCP 數(shù)據(jù)傳輸過程10PDCP 包丟棄133無線鏈路控制協(xié)議功能結(jié)構(gòu)133.1RLC 架構(gòu)與功能..4TM RLC 實(shí)體14UM RLC 實(shí)體14AM RLC 實(shí)體16RLC 實(shí)體的功能173.2數(shù)據(jù)傳輸過程.23.2.3TM 數(shù)據(jù)傳輸17UM 數(shù)據(jù)傳輸18A

3、M 數(shù)據(jù)傳輸204接入控制協(xié)議功能結(jié)構(gòu)24MAC 架構(gòu)4.1.2整體結(jié)構(gòu)24信道結(jié)構(gòu)244.24.3MAC 層功能28MAC 過程2..4隨機(jī)接入過程28非連續(xù)接收30HARQ33調(diào)度方式36表格表 2-1 所支持的壓縮協(xié)議9表 4-1 和上下行相關(guān)的傳輸信道25表 4-2 邏輯信道26第 3 頁 共 40 頁圖表1-1 用戶面下行層結(jié)構(gòu)51-2 用戶面上行層結(jié)構(gòu)52-1 PDCP 層結(jié)構(gòu)試圖62-2 PDCP 層功能試圖82-3 用戶面 PDCP 概覽102-4 用戶面 PDCP 下行數(shù)據(jù)過程112-5 用戶面 PDCP 上行數(shù)據(jù)過程1

4、2圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖3-13-23-33-43-53-6RLC 層 TM 實(shí)體模型14RLC 層 UM 實(shí)體模型15RLC 層 AM 實(shí)體模型16UM RLC 實(shí)體接收排序示意圖19AM 模式窗口示意圖21AM RLC 實(shí)體接收示意圖224-1MAC 結(jié)構(gòu)概覽244-2 邏輯信道與 RNTI 的關(guān)系27.27.284-3 上行邏輯信道與傳輸信道4-4 下行邏輯信道與傳輸信道4-5 非競爭隨機(jī)接入過程294-6 競爭隨機(jī)接入過程294-7 DRX 過程324-9 下行 HARQ 時(shí)序圖錯(cuò)誤！未定義書簽。4-10 上行 HARQ 時(shí)序圖364-11 上行動(dòng)態(tài)調(diào)度示意圖3

5、7第 4 頁 共 40 頁1LTE 用戶面概述1.1用戶面層結(jié)構(gòu)下行層結(jié)構(gòu)無線承載ROHCROHCROHCROHCPDCP安全保護(hù)安全保護(hù)安全保護(hù)安全保護(hù)分段ARQ等分段ARQ等分段ARQ等分段ARQ等RLC.CCCH BCCHPCCH邏輯信道調(diào)度 / 優(yōu)先級(jí)處理MACUE1復(fù)用UE2復(fù)用HARQHARQ傳輸信道圖 1-1 用戶面下行層結(jié)構(gòu)上行層結(jié)構(gòu)無線承載ROHCROHCPDCP安全保護(hù)安全保護(hù)分段ARQ等Segm. ARQ etcRLC.CCCH邏輯信道調(diào)度 / 優(yōu)先級(jí)處理MAC復(fù)用HARQ傳輸信道圖 1-2 用戶面上行層結(jié)構(gòu)第 5 頁 共 40 頁1.2PDCP、RLC、MAC 的功能概

6、述分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層：本層處理控制平面上的無線管理（RRC）消息，以及用戶平面上的 IP 數(shù)據(jù)包。PDCP 主要功能包括報(bào)頭壓縮、安全性功能（完整性保護(hù)和加密）以及對(duì)切換時(shí)重排序和重傳的支持，這些功能取決于無線承載，每一無線承載有一PDCP 實(shí)體無線鏈路控制層：RLC 層主要功能是分割和重組上層數(shù)據(jù)包，使得他們的大小適應(yīng)于無線接口進(jìn)行實(shí)際傳輸。對(duì)于需要無差錯(cuò)傳輸?shù)臒o線承載來說，RLC 層也可通過重傳來恢復(fù)丟失的包。另外RLC 層通過重排來彌補(bǔ)由于底層混合自動(dòng)重傳請求（HARQ）操作產(chǎn)生的亂序接收。每個(gè)無線承載有一個(gè)RLC 實(shí)體。接入控制層：這一層的主要功能是對(duì)不同無線承載進(jìn)行復(fù)用，因此每個(gè) U

7、E 只能有一個(gè) MAC 實(shí)體。通過決定每個(gè)無線承載傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量以及指示 RLC 層所提供包的大小，MAC 層使每個(gè)無線承載都能獲得事先商定的服務(wù)質(zhì)量。對(duì)于上行來說，這個(gè)過程包括了向eNodeB 報(bào)告其所緩沖的所傳數(shù)據(jù)的總量。2 分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議功能結(jié)構(gòu)2.1PDCP 架構(gòu)從下圖我們可以看出PDCP 層是由一些功能實(shí)體和業(yè)務(wù)接入點(diǎn)組成的UE/E-UTRANRadio BearersPDCPentiyC-SAPPDCPsublayerPDCP - PDU.RLCsublayerRLC UM-SAPRLC AM-SAP圖 2-1PDCP 層結(jié)構(gòu)試圖每個(gè)RB（即，DRB 和 SRB，除去 SRB0）

8、關(guān)聯(lián)于一個(gè) PDCP 實(shí)體。根據(jù) RB 特性第 6 頁 共 40 頁RLC - SDUPDCP-SAPPDCP-SAP.PDCP entityPDCP entity（即：單向或雙向）及 RLC 模式，每個(gè) PDCP 實(shí)體關(guān)聯(lián)于一個(gè)或兩個(gè)（每個(gè)方向一個(gè)）RLC 實(shí)體。PDCP 實(shí)于PDCP 子層，PDCP 子層由上層配置，可以為一個(gè)UE定義多個(gè) PDCP 實(shí)體。可以對(duì)攜帶用戶面數(shù)據(jù)的每個(gè) PDCP 實(shí)體進(jìn)行配置，來使用頭壓縮。每個(gè)PDCP 實(shí)體攜帶一個(gè)無線承載的數(shù)據(jù)，每個(gè)PDCP 實(shí)體使用最多一個(gè)ROHC。根據(jù)無線承載所攜帶的數(shù)據(jù)，PDCP 實(shí)體對(duì)應(yīng)于控制平面或者用戶平面。2.2PDCP 功能P

9、DCP 層提供以下功能：1、使用 ROHC 協(xié)議對(duì) IP 數(shù)據(jù)流進(jìn)行頭壓縮和解壓縮2、安全性功能3、數(shù)據(jù)傳輸4、用戶面和控制面數(shù)據(jù)的加密和5、控制平面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和驗(yàn)證6、對(duì)向上層的PDU 順序和重排序7、對(duì)到 RLC 應(yīng)答模式下的用戶面數(shù)據(jù)無損切換8、對(duì)PDCP SN 值的維護(hù)；9、丟棄超時(shí)的用戶面數(shù)據(jù)下圖描述了PDCP 子層中PDCP 實(shí)體的功能視圖第 7 頁 共 40 頁圖 2-2 PDCP 層功能試圖2.2.1 報(bào)頭壓縮在 LTE 系統(tǒng)中，規(guī)定 PDCP 子層支持由 IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)定義的健壯性報(bào)頭壓縮協(xié)議(ROHC)來進(jìn)行報(bào)頭壓縮。在 LTE 中，因其不支持通過電路交

10、換域(CS)傳輸?shù)恼Z音業(yè)務(wù)，為了在分組交換域(PS)提供語音業(yè)務(wù)且接近常規(guī)電路交換域的效率，必須對(duì) IP/UDP/RTP 報(bào)頭進(jìn)行壓縮，這些報(bào)頭通常用于 VoIP 業(yè)務(wù)。對(duì)于一個(gè)含有 32 字節(jié)有效載荷的 VoIP 分組傳輸來說，IPv6 報(bào)頭增加 60 字節(jié)，IPv4報(bào)頭增加 40 字節(jié)，即 188%和 125%的開銷。 為了解決這個(gè)問題，在 LTE 系統(tǒng)中，設(shè)定在激活周期內(nèi) PDCP 子層采用ROHC 報(bào)頭壓縮技術(shù)，在壓縮實(shí)體初始化之后，這一開銷可被壓縮成46 個(gè)字節(jié)，即 125%188%的相對(duì)開銷，從而提高了信道的效率和分組數(shù)據(jù)的有效性。IETF 在“RFC 4995”中規(guī)定了一個(gè)框架，

11、ROHC 框架中有多種頭壓縮算法，稱為 Profile（框架），每一個(gè) Profile 與特定的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和更上層的協(xié)議相關(guān)，如 TCP/IP 和RTP/UDP/IP 等。具體的報(bào)頭壓縮協(xié)議及屬性如下表所示。第 8 頁 共 40 頁Add PDC表 2-1 所支持的壓縮協(xié)議報(bào)頭壓縮協(xié)議可以產(chǎn)生兩種類型的輸出包：(1)壓縮分組包，每一個(gè)壓縮包都是由相應(yīng)的 PDCP SDU 經(jīng)過報(bào)頭壓縮產(chǎn)生的；(2)與 PDCP SDU 不相關(guān)的包，即 ROHC 的反饋包。壓縮包總是與相應(yīng)的PDCP SDU 采用相同的PDCP SN 和COUNT 值；ROHC 反饋包不是由PDCPSDU 產(chǎn)生的，沒有與之相關(guān)

12、的PDCP SN，也不加密2.2.2 安全性功能加密/在 LTE 系統(tǒng)中，加密功能位于 PDCP 實(shí)體中，加密對(duì)象包括：(1)控制平面，被加密的數(shù)據(jù)單元是 PDCP PDU 的數(shù)據(jù)部分(未壓縮的用戶面或控制面的 PDCP SDU 或壓縮的用戶平面 PDCP SDU)和完整性消息鑒權(quán)碼。(2)用戶平面，被加密的數(shù)據(jù)單元是 PDCP PDU 的數(shù)據(jù)部分。PDCP 實(shí)體所使用的加密算法和密鑰(KEY)由協(xié)議配置。一旦激活安全功能，加密功能即被激活，該功能應(yīng)用于指示的所有 PDCP PDU。PDCP 用于加密的參數(shù)包括以下 2 個(gè)：COUNT；DIRECTION(傳輸?shù)姆较?。RRC 協(xié)

13、議提供給 PDCP 加密功能所需要的參數(shù)包括以下 2 個(gè)：BEARER；KEY(控制平面使用 KRRCenc，用戶平面使用 KUPenc)。第 9 頁 共 40 頁P(yáng)rofile IdentifierUsage:Reference0x0000不壓縮RFC 49950x0001RTP/UDP/IPRFC 3095, RFC 48150x0002UDP/IPRFC 3095, RFC 48150x0003ESP/IPRFC 3095, RFC 48150x0004IPRFC 3843, RFC 48150x0006TCP/IPRFC 49960x0101RTP/UDP/IPRFC 52250x01

14、02UDP/IPRFC 52250x0103ESP/IPRFC 52250x0104IPRFC 5225加密是通過對(duì)消息和加密流做異或(XOR)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的，這里加密流是由基于接入層(AS)導(dǎo)出密鑰、無線承載 ID、傳輸方向(上行或下行)以及 COUNT 值的加密算法所生成的。加密僅適用于 PDCP 數(shù)據(jù) PDU?？刂?PDU(如 ROHC 反饋或PDCP 狀態(tài)報(bào)告)既不使用加密，也不適用完整性保護(hù)完整性保護(hù)完整性保護(hù)功能包括完整性保護(hù)和完整性驗(yàn)證兩個(gè)過程，完整性保護(hù)功能僅應(yīng)用于 SRB。用于 PDCP 實(shí)體的完整性保護(hù)功能的算法和 KEY 由上層配置。一旦激活安全功能，完整性保

15、護(hù)功能即被激活，該功能應(yīng)用于指示的所有 PDCP PDU，完整性保護(hù)屬于信令面過程，本文檔不做詳解。2.3PDCP 過程2.3.1PDCP 數(shù)據(jù)傳輸過程PDCP SDU重排序緩沖器編號(hào)ROHC協(xié)議ROHC壓縮ROHC解壓縮經(jīng)過壓縮的PDCP SDUROHC 反饋ROHC反饋增加PDCP分組頭處理PDCP分組頭圖 2-3 用戶面PDCP 概覽第 10 頁 共 40 頁確定計(jì)數(shù)加密重傳緩沖器下行數(shù)據(jù)傳輸過程圖 2-4 用戶面PDCP 下行數(shù)據(jù)過程從上層接收到 PDCP SDU 以后，數(shù)據(jù)包傳遞的流程如下：1、啟動(dòng)與此 PDCP 相關(guān)聯(lián)的 discardTimer（如果已配置）；2、關(guān)

16、聯(lián)相應(yīng)于 Next_PDCP_TX_SN 的 PDCP SN 到 PDCPSDU；3、執(zhí)行 PDCP SDU 的頭壓縮（如果已配置）4、 執(zhí)行完整性保護(hù)（用戶面沒有，在此不描述）5、將 Next_PDCP_TX_SN 增加 1；6、如果 Next_PDCP_TX_SN >um_PDCP_SN：將 Next_PDCP_TX_SN 置為 0；將 TX_HFN 增加 1；7、將最后產(chǎn)生的 PDCP Data PDU傳送給低層第 11 頁 共 40 頁上行數(shù)據(jù)傳輸過程圖 2-5 用戶面 PDCP 上行數(shù)據(jù)過程如果接收到的PDCP SNLast_Submitted_PDCP_RX_S

17、N > Reordering_Window 或者0 <= Last_Submitted_PDCP_RX_SN接收到的 PDCP SN < Recordering_Window：如果接收到的PDCP SN > Next_PDCP_RX_SN：o 使用基于RX_HFN 1 的COUNT 與接收到的PDCP SN 值，PDU否則：此PDCPo 使用基于RX_HFN 的與接收到的PDCP SN 值， 執(zhí)行頭壓縮（如果已配置）；丟棄此PDCP SDU；此PDCP PDU；否則如果Next_PDCP_RX_SN 接收的PDCP SN > Reordering_Window：將

18、 RX_HFN 增加 1；使用基于RX_HFN 與接收的PDCP SN 值此PDCP PDU；將 Next_PDCP_RX_SN 置為接收到的PDCP SN + 1；否則如果接受的 PDCP SN Next_PDCP_RX_SN >= Reordering_Window：使用基于RX_HFN 1 的COUNT 值與接收到的PDCP SN 值此PDCP PDU；否則如果接收到的PDCP SN >= Next_PDCP_RX_SN：使用基于RX_HFN 的 CONUT 值與接收到的 PDCP SN 值將 Next_PDCP_RX_SN 置為接收到的PDCP SN + 1；此 PDCP

19、PDU；如果Next_PDCP_RX_SN 大于o 將 Next_PDCP_RX_SN 置為 0；o 將 RX_HFN 增加 1；um_PDCP_SN：否則如果接收到的PDCP SN < Next_PDCP_RX_SN：使用基于RX_HFN 的 COUNT 值與接收到的 PDCP SN 值此 PDCP PDU；如果上面沒有丟棄此PDCP PDU：第 12 頁 共 40 頁執(zhí)行PDCP PDU 的與頭解壓縮（如果配置），分別如 5.6 節(jié)和 5.5.5 節(jié)所述；如果一個(gè)具有相同PDCP SN 值的 PDCP PDU 被o 丟棄此PDCP SDU； 否則：；o此PDCP SDU；如果由于下層

20、重建導(dǎo)致PDCP 沒有接收到此PDCP PDU：o 把相關(guān)的COUNT 值按升序傳遞給上層：§所有的，相關(guān)COUNT 值小于接收PDCP SDU 的 COUNT 值的PDCP SDU；§所有的，從接收到的 PDCP SDU 的COUNT 值開始，連續(xù) COUNT值對(duì)應(yīng)的PDCP SDU；o 將 Last_Submitted_PDCP_RX_SN 置為最后遞交給的PDCP SDU 的PDCP SN 值；否則如果接收到的PDCP SN = Last_Submitted_PDCP_RX_SN + 1，或者接收到的PDCP SN = Last_Submitted_PDCP_RX_S

21、N o 把相關(guān) COUNT 值按升序傳遞給上層：um_PDCP_SN：§所有的，從接收到的 PDCP SDU 的COUNT 值開始，連續(xù) COUNT值對(duì)應(yīng)的PDCP SDU；將 Last_Submitted_PDCP_RX_SN 置為最后遞交給的PDCP SDU 的PDCP SN 值。2.3.2 PDCP 包丟棄當(dāng)用于 PDCP SDU 的 discardTimer 終止，或 PDCP SDU 的成功傳輸被 PDCP 狀態(tài)上報(bào)確認(rèn)，UE 應(yīng)丟棄此 PDCP SDU 連同對(duì)應(yīng)的 PDCP PDU。如果對(duì)應(yīng)的 PDCP PDU 已經(jīng)成功傳遞給下層，則此丟棄需要指示給下層。3無線鏈路控制協(xié)

22、議功能結(jié)構(gòu)3.1RLC 架構(gòu)與功能RLC 的配置由 RRC 來控制，RLC 子層的職能由 RLC 實(shí)體來實(shí)施。如果在 eNB 上配置一個(gè)RLC 實(shí)體，那么就會(huì)有一個(gè)對(duì)等的 RLC 實(shí)體存在于 UE 側(cè)，反之亦然。一個(gè) RLC 實(shí)體從/向上層（RRC for CCCH, PDCP otherwise）接收/RLC SDUs，向/從底層/接收與對(duì)等RLC 實(shí)體間的 RLC PDUs。RLC PDU 包括 RLC 數(shù)據(jù) PDU 和控制 PDU 兩類。如果一個(gè)RLC 實(shí)體從與上層間的一個(gè)的 SAP 中接收到 RLC SDUs 后，RLC 將其轉(zhuǎn)化為 RLC 數(shù)據(jù) PDUs，然后通過一個(gè)的邏輯信道遞交給

23、底層。如果一個(gè) RLC 實(shí)體從底層某第 13 頁 共 40 頁個(gè)的邏輯信道上接收到 RLC 數(shù)據(jù) PDUs，然后將其轉(zhuǎn)化為 RLC SDUs，并通過與上層間某個(gè)的 SAP 遞交給上層。如果一個(gè) RLC 實(shí)體向/從底層/接收到 RLC 控制 PDUs，則通過的通道/接收 RLC 數(shù)據(jù) PDU 相同。RLC 實(shí)體可以以下列三種模式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸：TM（透明模式），UM（非確認(rèn)模式）或者 AM（確認(rèn)模式）。根據(jù)這三類傳輸模式，RLC 實(shí)體可以分為 TM RLC 實(shí)體，UM RLC實(shí)體或者 AM RLC 實(shí)體。3.1.1 TM RLC 實(shí)體TM RLC 實(shí)體用于/接收邏輯信道BCCH, DL/UL C

24、CCH 和 PCCH 上的 RLC PDUs。UE/ENBENB/UEradio interfaceTM-SAPTM-SAPTransmitting TM-RLCentityReceiving TM-RLCentityBCCH/PCCH/CCCHBCCH/PCCH/CCCH圖 3-1 RLC 層 TM 實(shí)體模型TM 實(shí)體/接收 TM 模式的 RLC 數(shù)據(jù) PDU：TMD PDUi. TM RLC實(shí)體：當(dāng)一個(gè)TM RLC 實(shí)體將 RLC SDUs 組成 TMD PDUs 時(shí)，分段也級(jí)聯(lián)，且在 TMD PDUs 中包含任何的 RLC 頭。ii. TM RLC 接收實(shí)體：當(dāng)一個(gè) TM RLC 接收實(shí)

25、體收到 TMD PDUs，將其（即 RLC SDUs）遞交給上層3.1.2 UM RLC 實(shí)體UM RLC 實(shí)體用于/接收邏輯信道DL/UL DTCH 上的RLC PDUs。第 14 頁 共 40 頁Transmission bufferUE/ENBENB/UEradio interfaceUM-SAPUM-SAPTransmitting UM-RLCentityReceiving UM-RLCentityDTCHDTCH圖 3-2 RLC 層 UM 實(shí)體模型UM 實(shí)體/接收 UM 模式的RLC 數(shù)據(jù)PDU：UMD PDUi. UM RLC實(shí)體：UM RLC 實(shí)體將 RLC SDUs 形成 U

26、MD PDUs 時(shí)，需要：分段和/或級(jí)聯(lián) RLC SDUs，這樣 UMD PDUs 就可以和某個(gè)時(shí)機(jī)內(nèi)底層指示的 RLC PDU(s)大小相匹配了需要在 UMD PDU 里包含相關(guān)的 RLC 頭ii.UM RLC 接收實(shí)體：當(dāng) UM RLC 接收實(shí)體收到UMD PDUs 后，將：檢查UMD PDUs 是否重復(fù)接收，如果重復(fù)則丟棄如果接收是亂序的，則需要重排序在底層檢測 UMD PDUs 是否丟失，避免額外的重排序時(shí)延將重排序過的UMD PDUs 重組為 RLC SDUs（不包括已經(jīng)檢測到丟失的）丟棄接收到的無法重組為一個(gè)RLC SDU（由于某些相關(guān)的 UMD PDU 丟失）的UMD PDUsi

27、ii.RLC 重建的時(shí)，UM RLC 接收實(shí)體將：將亂序接收到的UMD PDUs 重組后遞交給上層第 15 頁 共 40 頁Add RLC headerReception buffer & HARQ reorderingRemove RLC headerSegmentation & ConcatenationTransmission bufferSDU reassembly丟棄剩余的無法重組為RLC SDUs 的UMD PDUs初始化相關(guān)的狀態(tài)變量，停止相關(guān)的定時(shí)器3.1.3AM RLC 實(shí)體AMRLC 實(shí)體用于/接收邏輯信道 DL/ULDCCHorDL/ULDTCH 上的 R

28、LCPDUs。AM-SAPDCCH/DTCHDCCH/DTCH圖 3-3 RLC 層 AM 實(shí)體模型AM RLC 實(shí)體/接收 RLC 數(shù)據(jù)PDU：AMD PDU；AMD PDU 分段AM RLC 實(shí)體/接收 RLC 控制 PDU：STATUS PDUi.側(cè)：當(dāng)側(cè)將 RLC SDUs 轉(zhuǎn)換為 AMD PDUs 時(shí)，需要：分段和/或級(jí)聯(lián) RLC SDUs，這樣 AMD PDUs 就可以和底層指示的 RLC PDU(s)總大小相匹配側(cè)支持 RLC 數(shù)據(jù) PDUs 的重傳（ARQ）：如果重傳的 RLC 數(shù)據(jù) PDU 和某個(gè)時(shí)機(jī)內(nèi)底層指示的總大小不匹配，則將 RLC 數(shù)據(jù)PDU 重分段為 AMD PDU

29、 segments重分段的格式不受限制第 16 頁 共 40 頁RoutingAdd RLC headerReception buffer & HARQ reorderingRetransmission bufferSegmentation & ConcatenationRemove RLC headerSDU reassemblyRLC controlTransmission buffer在AMD PDUs 或者重組 AMD PDU segments 時(shí)都需要在 RLC 數(shù)據(jù) PDU 里添加相關(guān)的RLC 頭ii.接收側(cè)：收到 RLC 數(shù)據(jù) PDUs 后，將檢測接收到的 RLC

30、 數(shù)據(jù) PDUs 是否重復(fù)，如果重復(fù)則丟棄如果接收到的數(shù)據(jù)包亂序，則重排序底層檢測是否有丟失的 RLC 數(shù)據(jù) PDUs，如果有則請求對(duì)等 RLC 實(shí)體進(jìn)行重傳將亂序的 RLC 數(shù)據(jù) PDUs 重組為 RLC SDUs，并將其按序遞交給上層iii.當(dāng) RLC 重建時(shí)，接收側(cè)的 AM RLC 實(shí)體將：1）將亂序的 RLC 數(shù)據(jù) PDUs 重組為 RLC SDUs，并將其按序遞交給上層2）丟棄剩余的無法重組為 RLC SDUs 的 RLC 數(shù)據(jù)PDUs3）初始化相關(guān)的狀態(tài)變量，停止相關(guān)定時(shí)器3.1.4 RLC 實(shí)體的功能1）上層 PDUs 傳輸2）AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過ARQ 進(jìn)行錯(cuò)誤檢查3）UM

31、和 AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行級(jí)聯(lián)、分段和重組4）AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，重組RLC 數(shù)據(jù) PDUs5）UM 和 AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì) RLC 數(shù)據(jù) PDUs 進(jìn)行重排序6）UM 和 AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，重復(fù)檢查7）UM 和 AM 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，RLC SDU 丟棄8）RLC 重建9）協(xié)議錯(cuò)誤檢查和恢復(fù)3.2數(shù)據(jù)傳輸過程3.2.1 TM 數(shù)據(jù)傳輸i.操作當(dāng)一個(gè)新 TMD PDU 給底層時(shí)，RLC TM實(shí)體將不做任何修改把該 RLCSDU第 17 頁 共 40 頁給底層；ii.接收操作從底層接收到一個(gè)新的 TMD PDU 時(shí)，TM RLC 接收實(shí)體也將不做任何修改把該 PDU 遞交給上層。3.2.2 UM 數(shù)

32、據(jù)傳輸U(kuò)M RLC 實(shí)體相關(guān)變量實(shí)體VT(US)下次將要生成的 UMD PDU 的 SN。初始值為 0，當(dāng) UM RLC 實(shí)體了一個(gè) SN = VT(US)的 UMD PDU 后該參數(shù)被更新接收實(shí)體1）VR(UR)：UM 接收狀態(tài)變量被考慮重排序的 UMD PDU 中最早的一個(gè) SN，初始值為 02）VR(UX)：UM t-Reordering 狀態(tài)變量觸發(fā) t-Reordering 的 UMD PDU 之后的 UMD PDU 的 SN3）VR(UH)：UM 最高已接收的狀態(tài)變量在所有已經(jīng)接收的 UMD PDUs 中 SN 最高的 UMD PDU 之后的 UMDPDU 的 SN，該值為重排序窗

33、口的最高邊界。初始值為 04）UM_Window_Size定義了可以被接收的 SNsThis constant is used by the receiving UM RLC entity to define SNs of those UMDPDUs that can be received without causing an advancement of the receiving window.UM_Window_Size = 16 when a 5 bit SN is configured and UM_Window_Size = 512 when a10 bit SN is conf

34、igured.l操作當(dāng)一個(gè)新的UMD PDU 給底層時(shí)，UM RLC實(shí)體把該UMD PDU 的SN 置為VT(US)，然后把 VT(US)加 1l 接收操作UM RLC 接收實(shí)體根據(jù) UMD PDU 的序列號(hào)來對(duì)窗口進(jìn)行維護(hù)、更新、重復(fù)接收檢測和重第 18 頁 共 40 頁排序等功能。UMD PDU 的序列號(hào)長度可以為 5 比特或者 10 比特，具體取位由配置。UM RLC接收實(shí)體的重排序窗口大小是與序列號(hào)長度相關(guān)。當(dāng)配置為 5 比特序列號(hào)長度時(shí)，重排序窗口大小為 16；當(dāng)配置為 10 比特的序列號(hào)長度時(shí)，重排序窗口大小為 512；即重排序窗口總是序列號(hào)長度的一半。在進(jìn)行序列號(hào)比較與判斷等操作

35、時(shí)，需考慮序列號(hào)翻轉(zhuǎn)的問題。以10 比特序列號(hào)長度為例，序列號(hào)取取值范圍0,1023，在對(duì)序列號(hào)進(jìn)行加減以及比較判斷是否要進(jìn)行模 1024 操作。圖 3-4 UM RLC 實(shí)體接收排序示意圖接收 UM RLC 實(shí)體維護(hù)一個(gè)重排序窗口，如上圖所示，其中重排序窗口的上邊界為當(dāng)前收到的所有 UMD PDU 中序列號(hào)中最高的序列號(hào)加一獲得:用 VR（UH)表示；重排序窗口的下邊界是由上邊界減去重排序窗口大小而得到的一個(gè)數(shù)值。如果新接收到的 UMD PDU 其序列號(hào)位于重排序窗口之外，則接收 UM RLC 實(shí)體認(rèn)為其為新數(shù)據(jù)，相應(yīng)更新重排序窗口的上邊界，井將該數(shù)據(jù)放入接收緩存，等待進(jìn)一步處理。如果接收到

36、的 UM PDU 其序列號(hào)位于重排序窗口之內(nèi)，則需要進(jìn)一步判斷該序列號(hào)的 PDU 是否屬于重復(fù)接收或者己經(jīng)超過了重排序等待時(shí)間，如果是這兩類 PDU，則 UM RLC 接收實(shí)體直接采取刪除這個(gè) PDU；否則，這個(gè) UMD PDU是一個(gè)正常接收到的 PDU 則放入接收緩存，等待進(jìn)一步處理。UM RLC 接收實(shí)體基于重排序計(jì)時(shí)器進(jìn)行重排序操作，重排序計(jì)時(shí)器的具體取值由配置。UM RLC 接收實(shí)體對(duì)未接收到的 PDU 對(duì)應(yīng)的序列號(hào)啟動(dòng)重排序計(jì)時(shí)器，在重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)后，如果該 PDU 仍然沒有收到，則放棄對(duì)該 PDU 的等待并相應(yīng)的更新重排序等待的下邊界；在重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)前，收到了該 PDU，則按

37、照正常接收處理，將 PDU 放入接收緩存。UM RLC 接收實(shí)體對(duì)每一個(gè)還沒有接收到的 PDU 對(duì)應(yīng)序列號(hào)都啟動(dòng)一個(gè)重排序計(jì)時(shí)器，第 19 頁 共 40 頁不是而是整個(gè)接收UM RLC 實(shí)體最護(hù)一個(gè)重排序計(jì)時(shí)器，以相應(yīng)的變量每一次啟動(dòng)重排序計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的序列號(hào)上邊界和下邊界，對(duì)該范圍內(nèi)的所有序列號(hào)空缺統(tǒng)一處理，當(dāng)該范圍內(nèi)所有序列號(hào)空缺中的 PDU 都正確接收，則停止該重排序計(jì)時(shí)器；當(dāng)該重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)后，如果仍然有新的接收序列號(hào)空隙，則對(duì)后續(xù)所有新的空隙重啟重排序計(jì)時(shí)器，并相應(yīng)的重排序等待的序列號(hào)上邊界和下邊界。對(duì)于 UM RLC 接收實(shí)體中放置于接收緩存中的 PDU，一旦該 PDU 序列號(hào)超出

38、了重排序窗口或者超出了目前重排序等待的下邊界，則將該 UMD PDU 去掉 RLC 頭部，重組成為 RLC SDU并按照序列號(hào)的升序順序遞交到。3.2.3 AM 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)參數(shù)側(cè)1）VT(A)：確認(rèn)狀態(tài)變量這個(gè)狀態(tài)變量己經(jīng)收到肯定確認(rèn)的連續(xù) PDU 中最高序列號(hào)緊接著下一個(gè)序列號(hào)，作為窗口的下邊界。該變量初始值為 0，只有當(dāng) AM RLC 實(shí)體端收到序列號(hào)等于當(dāng)前VT(A)變量值的 PDU 的肯定確認(rèn)時(shí)，該變量才會(huì)更新。序列號(hào)小于該變量的 PDU 全部經(jīng)過接收端肯定確認(rèn)，表明己經(jīng)全部正確接收。2）VT(MS)：最大狀態(tài)參數(shù)這個(gè)狀態(tài)變量等于 VT(A) + AM_Window_Size，為窗口

39、的上邊界。任何序列號(hào)超出該變量的 PDU 都不允許。當(dāng)窗口溢出時(shí)，AM RLC 實(shí)體端不能任何新產(chǎn)生的 PDU3）VT(S)：狀態(tài)參數(shù)這個(gè)狀態(tài)變里下一個(gè)新產(chǎn)生的 AMD PDU 的序列號(hào)，初始值為 O。在當(dāng)前VT(S)值被賦子一個(gè)新產(chǎn)生的AMD PDU 后，該變里做加一操作。操作AM RLC 實(shí)體端優(yōu)先重傳的 RLC PDU，AM RLC 實(shí)體端維護(hù)狀態(tài)變量 VT(S)，含義為分配給下一個(gè)新生成的 RLC PDU 的序列號(hào)數(shù)值。該變量初始位為零，當(dāng)生成一個(gè)新的AMD PDU 時(shí)，將該量作為該 PDU 的序列號(hào)，然后將該變量的數(shù)值加一。AM RLC 實(shí)體端維護(hù)一個(gè)窗口，如下圖所示，窗口的下邊界定

40、義為收到接收端肯定確認(rèn)且連續(xù)的最高 PDU 緊接著的下一個(gè)序列號(hào)的數(shù)值窗口的上邊界為下邊界第 20 頁 共 40 頁的數(shù)值加上窗口的大小。窗口大小為常數(shù)值 512，即為 AM 序列號(hào)空間長度 l024 的一半。AMRLC 實(shí)體端任何序列號(hào)位于窗口之外的 AMD PDU 到底層。圖 3-5 AM 模式窗口示意圖AM RLC 實(shí)體端根據(jù)對(duì)端發(fā)來的狀態(tài) PDU 中包含的肯定確認(rèn)來更新窗口變量，窗口的下邊界總是更新為當(dāng)前窗口內(nèi)的最小需要收到肯定確認(rèn)的 PDU 的序列號(hào)。接收側(cè)AM RLC 實(shí)體接收端維護(hù)下列狀態(tài)變量1）VR(R)：接收狀態(tài)變量該狀態(tài)變量最新完整接收到的連續(xù) AMD PDU 緊接著的下一

41、個(gè)序列號(hào)，作為接收窗口的下邊界。該變量初始值為 0，僅當(dāng)當(dāng)前 R 變量值對(duì)應(yīng)的 PDU 被正確接收后才會(huì)更新。低于該變量，不存在接收序列缺口或者丟失的 PDU。2）VR(MR)：最大可接收狀態(tài)變量等于 VR(R) + AM_Window_Size，接收窗外第一個(gè) PDU 的 SN，作為接收窗的最高邊界作為接收窗口的上邊界且是第一個(gè)超出接收窗口的 AMD PDU 的序列號(hào)，序列號(hào)超出該變量的 PDU 不能被 AM RLC 實(shí)體接收端接收。3）VR(X)：t-Reordering 狀態(tài)變量等于觸發(fā) t-Reordering 的 RLC 數(shù)據(jù) PDU 的下一個(gè) PDU 的 SN這個(gè)狀態(tài)變量著觸發(fā)重排

42、序計(jì)時(shí)器的 AMD PDU 緊接著的下一個(gè)序列號(hào)，當(dāng)重排序計(jì)時(shí)器啟動(dòng)時(shí)，該變量與 MS 分別當(dāng)前重排序計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的序列號(hào)范圍的上邊界與下邊界。當(dāng)該范圍內(nèi)全部接收序列號(hào)空隙處的 PDU 都正確接收后，終止當(dāng)前重排序計(jì)時(shí)器。當(dāng)重排序計(jì)時(shí)器不存在時(shí)，該變量沒有意義。4）VR(MS)：最大 STATUS狀態(tài)變量第 21 頁 共 40 頁這個(gè)狀態(tài)變量作為狀態(tài)報(bào)告中的 ACK_SN 的最高序列號(hào)位，初始位為 0。處于接收窗口中，序列號(hào)低于該狀態(tài)變量的 AMD PDU，要么肯定確認(rèn)接收，要么己經(jīng)經(jīng)過重排序計(jì)時(shí)器檢測認(rèn)定為丟失的 PDU；高于該狀況變量的接收序列號(hào)空隙處為沒有完成重排序計(jì)時(shí)器檢測的，仍舊等待H

43、ARQ 重傳的 AMD PDU。VR（H）：最高接收狀態(tài)變量這個(gè)狀態(tài)變量接收到的最高序列號(hào) PDU 緊接著的下一個(gè)序列號(hào)，初始值為 0。當(dāng)接收到位于接收窗口中且序列號(hào)超出原來 H 數(shù)位的 PDU 時(shí)，該狀態(tài)變量更新為當(dāng)前接收的最高序列號(hào)加 1。接收操作接收側(cè)將根據(jù)狀態(tài)變量 VR(R)和 VR(MR)維護(hù)一個(gè)接收窗：AM RLC 實(shí)體接收端基于 AMD PDU 的序列號(hào)來完成窗口維護(hù)和更新，重復(fù)接收檢測、重排序和狀態(tài)報(bào)告等功能。AMD PDU 的序列號(hào) 10 比特，窗口大小為 512 在進(jìn)行序列號(hào)比較和判斷等操作時(shí)，需要考慮序列號(hào)翻轉(zhuǎn)問題。序列號(hào)實(shí)際取0.1023,在對(duì)序列號(hào)進(jìn)行比較判斷是否需要

44、進(jìn)行模 l024 操作。AM RLC 實(shí)體接收端維護(hù)一個(gè)接收窗口，如下圖所示，其中接收窗口的下邊界為當(dāng)前接收到的連續(xù) AMD PDU 中序列號(hào)最高的緊接著的一個(gè)序列號(hào)數(shù)值 VR(R)；接收窗口的上邊界是由下邊界加上窗口大小而得到的數(shù)值。如果新接收到的 AMD PDU 其序列號(hào)位于接收窗口之外或者該 PDU 分段己經(jīng)收到過，則 AM RLC 實(shí)體接收端刪除收到的數(shù)據(jù)；否則放入接收緩存，等待進(jìn)一步處理，對(duì)己經(jīng)收到的 PDU 分段，刪除其重復(fù)接收部分。圖 3-6 AM RLC 實(shí)體接收示意圖第 22 頁 共 40 頁AM RLC 實(shí)體接收端基于重排序計(jì)時(shí)器來進(jìn)行重排序操作，重排序計(jì)時(shí)器的具體取值由配

45、置。在重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)后，該空隙處的 PDU 仍舊沒有收到，則認(rèn)為檢測到 RLC PDU接收失敗，根據(jù)情況發(fā)起狀態(tài)報(bào)告過程；在重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)前，收到了空隙出的 PDU，則按照正常接收處理，將 PDU 放入接收緩存中，AM RLC 實(shí)體接收端并不是對(duì)每一處序列號(hào)空隙都啟動(dòng)一個(gè)重排序計(jì)時(shí)器，而是整個(gè) AM RLC 實(shí)體接收端僅維護(hù)最多一個(gè)重排序計(jì)時(shí)器，以相應(yīng)變量何次啟動(dòng)的重排序計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的序列號(hào)上邊界和下邊界，對(duì)該范圍內(nèi)的序列號(hào)空隙統(tǒng)一對(duì)待：該范圍內(nèi)所有序列號(hào)空隙處的 PDU 都正確接收后，停止該重排序計(jì)時(shí)器;當(dāng)該重排序計(jì)時(shí)器超時(shí)后，如果后續(xù)仍舊有新的接收序列號(hào)空隙，則對(duì)后續(xù)的空隙重啟重排序計(jì)時(shí)

46、器，并相應(yīng)的重排序等待的序列號(hào)上邊界和下邊界。位于 AM RLC 實(shí)體接收端接收緩存中的 PDU，一旦它們的序列號(hào)超出了接收窗口，則將該 AMD PDU 去掉 RLC 頭部，重組成為了 RLC SDU 并按照序列號(hào)的升序順序到。自動(dòng)重復(fù)應(yīng)答過程1、重傳，AM RLC 實(shí)體端收到接收端的狀態(tài) PDU 有關(guān) AMD PDU 或 AMD PDU 分段的否定確認(rèn)。對(duì) AMD PDU 序列號(hào)位于窗口內(nèi)的己部分，認(rèn)為該確認(rèn)的 AMD PDU 或AMD PDU 分段需要重傳。該 AMD PDU 或 AMD PDU 分段的重傳次數(shù)，初次重傳計(jì)數(shù)器記為0，以后每次重傳計(jì)數(shù)器增加 1，當(dāng)計(jì)數(shù)器等于最大重傳次數(shù)時(shí)，

47、向上報(bào)。2、重傳 AMD PDU 或分段時(shí)其探詢比特須根據(jù)當(dāng)前需要重新設(shè)置。當(dāng)?shù)蛯又甘镜膫鬏敊C(jī)會(huì)中 RLC PDU 的大小足夠容納需重傳的 AMD PDU 時(shí)，則直接該 AMD PDU 至底層。否則需要根據(jù)底層傳輸機(jī)會(huì)中指示大小重新對(duì)需要重傳的 AMD PDU 進(jìn)行分段。如果需要重傳數(shù)據(jù)本身為 AMD PDU 分段，則根據(jù)需要一切割原始的 AMD PDU 的相應(yīng)數(shù)據(jù)載荷部分組成新的 AMD PDU分段以適應(yīng)底層指示的傳輸機(jī)會(huì)中 RLC PDU 大小。在構(gòu)造 AMD PDU 分段時(shí)，僅對(duì)原始 AMD PDU的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行新的并按照實(shí)際分段和串接情況組織新的頭部，最終形成新的 AMD PDU分段。

48、第 23 頁 共 40 頁4接入控制協(xié)議功能結(jié)構(gòu)4.1MAC 架構(gòu)4.1.1 整體結(jié)構(gòu)MAC層的功能可分為數(shù)據(jù)傳輸和無線接入控制兩個(gè)部分：傳輸部分負(fù)責(zé)邏輯信道到傳輸信道的，完成數(shù)據(jù)復(fù)用解復(fù)用、MAC PDU收發(fā)等功能；控制部分則涉及隨機(jī)接入控制、上下行調(diào)度、功率控制、時(shí)間調(diào)整等多個(gè)方面。邏輯信道控制器調(diào)度復(fù)用/解復(fù)用DRXHARQHARQ信令RACH信令準(zhǔn)許信令傳輸信道圖 4-1MAC 結(jié)構(gòu)概覽MAC層可被認(rèn)為由一個(gè)HARQ實(shí)體，一個(gè)復(fù)用/解復(fù)用實(shí)體和一個(gè)提供多種控制功能的控制器組成。4.1.2 信道結(jié)構(gòu)在描述與MAC相關(guān)的信道前，這里先對(duì)信道做一些簡單的解釋，信道可以認(rèn)為是不同協(xié)議層之間的業(yè)

49、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，比如廣播信道（BCCH），也就是說用來傳廣播消息的；第 24 頁 共 40 頁定時(shí)提前RACH-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來傳輸?shù)?，它?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

50、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，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定的調(diào)制編碼等方式數(shù)據(jù)的通道，物理信道就是空中接口的承載，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