LTE MAC 层1

前言：

 

       数据传输里面有个很重要的模块是HARQ,有的公司直接放在物理层干了

有的放在MAC层干了,看了很多海外的视频一般都放在MAC层，这边结合

MAC 层对HARQ 做个简单总结

C-RNTI:The Connection radio network temporary identity

SDU : service data unit

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目录：

1.    MAC层概述
2.    MAC层服务及功能
3.   上下行映射
4.    RACH 
5.    RACH 功率控制
6.    Preamble 前导码

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一  MAC层概述

 MAC 在物理层之上，主要提供无线资源分配服务以及数据传输服务。

 在数据传输服务中：

 

此外 MAC层处理半持续调度（SPS）过程和不连续接收（DRX）过程。

SPS过程用于增加语音服务的小区容量。

DRX过程用于减少UE功耗。

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二  MAC 服务以及功能

 MAC层主要entity 如上图绿色部分

 MAC services and functions

MAC层的功能是：

■ 逻辑通道和传输通道之间的映射

■ 多路复用

■ 通过HARQ纠错

■ 传输格式选择

■ UE之间的优先级处理

■ 一个UE的逻辑信道之间的优先级处理

■ 逻辑通道优先级

■SR 调度信息报告(Scheduling information reporting)

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三  上下行信道映射

3.1  下行信道映射

      

3.2  DL transport channel(下行传输信道）

       共有4种

       

逻辑控制信道是MAC 层以及RLC层的通道

   3.3 上行传输信道

      

 3.4  MAC 控制单元control elements

          可以在DL-SCH和UL-SCH上的数据有效载荷上携带用于MAC操作和报告的控制元件。

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四  RACH(Random access channel)

 4.1 网络连接建立过程如下

 4.2  两种类型的rach

       有两种类型的rach, 基于竞争的随机接入过程 和非竞争的随机接入过程

        基于竞争的随机接入，UE  通过通用前导码进行同步

      loss of radio link |handover|initial access|loss of UL synchronization

 4.3 Contention-based RACH procedure

 Message 1 – Random access preamble on PRACH(B167)
                       UE从两个组的集合中选择前导码在PRACH上传输

PRACH 的周期 1ms-20ms

                        
Message 2 – Random access response on DL-SCH(B168)
                       分配上行链路资源

                           
Message 3 – Sent on UL-SCH - Contain the RRC message
                       基于TA进行同步,并开始竞争解决过程

                        Random Access Preamble Identifier (RAPID)

                      
Message 4 – Contention resolution performed

                       

4.4  非竞争的随机接入过程

        在基于非竞争的随机接入过程中，eNB通过在切换期间使用专用前导码来发起同步。冲突对于最多一组保留的随机接入前导码是可能的。

      

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五  RACH 功率控制

    

以下解决方案可用于管理不同距离和不断变化的信道条件的问题：

■ 发射器向接收器发送信号

■ 接收器测量来自发射器的信号功率

■ 如果测得的功率过低，接收器会发送一个特殊命令来增加功率。如果测得的功率太大，它会发送另一个命令来降低功率

发射机可以使用开环方法或闭环方法动态地改变其输出功率。

5.1  open-loop  开环

       通过开环控制，UE使用其自己的功率设置算法来确定其发射功率。该算法接收许多输入，但这些输入来自UE内部设置或UE测量数据。没有来自eNB的反馈输入。开环功率控制的最常见示例之一是初始PRACH功率

5.2 close-loop 闭环

      通过闭环控制，在检测到初始PRACH之后，通过TPC命令（DCI 0中的MAC CE或TPC字段）动态控制UE功率。动态控制意味着UE发射功率由来自eNB的反馈输入控制。这样，整个功率控制过程形成一个闭环

针对PRACH传输尝试，MAC层计算参数

   P(N)_PRACH = P_0_PRACH + (N-1)•Δ_RACH

   

 :0,2,4,6,db

对于每个PRACH传输尝试，物理层将传输功率设置为P_PRACH，其使用以下公式计算：

P_PRACH = min{P(N)_PRACH – PL + Δ_Preamble, Pmax}

The Δ_Preamble values are:
■ 0 dB for normal long preambles (formats 0 and 1)
■ -3 dB for long preambles (formats 2 and 3)
■ 8 dB for short preambles (format 4)

eNB使用MAC PDU信令周期性地向UE发送TA(Time alignment)

■初始TA 在 MSG2随机接入响应中（完整TA，11位）。

■ 后续TA作为MAC TA控制元素的一部分到达（6位)

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六  Preamble 前导码

       由于终端的移动性，终端和网络之间的距离是不确定的，所以如果终端需要发送消息到网络，则必须实时进行上行同步的维持管理。PRACH的目的就是为达到上行同步,建立和网络上行同步关系以及请求网络分配给终端专用资源，进行正常的业务传输。

       前导码Preamble是UE在PRACH信道中发送的实际内容，由长度为Tcp的循环前缀CP和长度为Tseq的序列Sequence组成：