通信与信息系统硕士论文TDHSUPA终端数据链路层的研究、设计与优化.doc

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1、 电信科学技术研究院研究生论文 题 目 TD-HSUPA终端数据链路层的研究、设计与优化 学科专业 通信与信息系统研 究 生 指导教师 日 期 2010年1月30日摘要随着3G牌照的发放和TD-HSDPA的商用，TD-SCDMA终端已经实现了支持传统的话音业务和高速率的下行数据业务。而随着3GPP HSDPA标准化的完成，3G系统对下行分组数据业务的支持能力有了很大的增强，这自然就引发了一个考虑，HSDPA采用的关键技术是否可以应用于上行分组业务的优化，进而对覆盖、吞吐量以及时延等上行性能进行改善。TD-HSUPA正是在这一背景下被提出的。移动高速业务的瓶颈是空中接口，而在空中接口上，除物理层

2、之外，数据链路层对数据传输起到了重要的支撑作用。本文分析了TD-SCDMA系统中，数据链路层为增强数据传输的有效性和可靠性所做的改进。本文基于3GPP TDD技术标准，从商用化的角度出发，对TD-SCDMA终端协议栈数据链路层的设计结构做出了研究、设计和优化，通过测试，验证了方案的可行性和正确性。此外，依据测试结果，对设计方案提出优化策略，减少数据链路层处理业务数据所需的系统资源。关键词： TD-HSUPA，数据链路层，无线链路控制层，媒体接入控制层目 录摘要1第1章 TD-HSUPA整体介绍21.1.TD-HSUPA标准化进程21.2.TD-HSUPA的关键技术21.3.TD-HSUPA的新

3、增标准21.4.TD-HSUPA授权信息和典型流程21.4.1.TD-HSUPA的授权信息21.4.2.TD-HSUPA典型流程2第2章 TD-HSUPA技术中数据链路层的理论研究22.1.RAB、RB、逻辑信道、传输信道、物理信道之间的映射22.2.MAC层理论研究22.2.1.MAC层实体22.2.2.MAC-e实体理论研究22.3.RLC层理论研究22.3.1.RLC数据传输模式22.3.2.RLC滑动窗机制22.4.PDCP层理论研究2第3章 TD-HSUPA技术在数据链路层的实现23.1.MAC层的实现23.1.1.HARQ模块23.1.2.E-TFC选择模块23.1.3.调度接入控

4、制模块23.1.4.复用和TSN设置模块23.2.RLC层的实现23.3.PDCP层的实现23.3.1.PDCP数据传输过程2第4章 协议栈软件测试及结果24.1.模块测试及结果24.2.系统集成测试及结果2第5章 TD-HSUPA技术中数据链路层的优化26.1.MAC-E模块性能优化26.1.1.优化前26.1.2.优化后26.2.RLC层性能优化2第6章 结论27.1.已取得的研究成果27.2.下一步工作及展望2英文缩略语2参考文献2致谢2第1章 TD-HSUPA整体介绍随着3GPP HSDPA标准化的完成，3G系统对下行分组数据业务的支持能力有了很大的增强。这自然就引发了一个考虑，HSD

5、PA采用的关键技术，如基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等是否可以应用于上行分组业务的优化，进而对上行的性能进行改善，包括覆盖、吞吐量以及时延等方面。于是3GPP启动了针对高速上行分组接入(HSUPA)技术的研究，最早是建立了宽带码分多址(WCDMA)上行增强可行性分析的研究项目，随后TDD厂家提出建立了TDD上行增强研究项目，对基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等技术进行了评估。作为3GPP标准重要组成部分的时分同步码分多址(TD-SCDMA)，也在HSUPA方面做了很多研究和评估工作。在对技术完成评估后，后续进入工作项目阶段也就是

6、具体的标准制订阶段。主要是根据可行性分析的结论，完成具体的标准内容，包括支持上行增强技术的信道结构定义、相关的信令及物理层处理过程等。目前TD-SCDMA上行增强工作项目在3GPP已经完成了标准化工作，具体内容体现在3GPP R7版本中。1.1. TD-HSUPA标准化进程在2005年，国内公司就牵头在3GPP开始了对TD-SCDMA系统上行增强技术的分析评估工作。通过仿真分析，验证了HARQ、AMC等技术对上行分组性能带来较大的提升。随后，为完成TD-SCDMA HSUPA的标准化工作，在2006年3月份，国内公司牵头在三亚召开的3GPP RAN#31次会议上正式提出并通过了开展TD-SCD

7、MA上行增强工作项目的建议。标准化工作正式开展，并在3GPP几个工作组建立了相关的技术报告，开始具体的标准研究工作。其中以RAN1工作组和RAN2工作组为主建立了两个技术报告，分别研究对空中接口物理层协议和MAC层协议的修改和影响。同时，由于NodeB增加了MAC-e实体，对网络结构产生一定影响，加上对新增的特性指标和性能进行分析，RAN3工作组和RAN4工作组也展开了相关研究。到去年6月份，该工作项目已完成，包括基本的物理层结构、H-ARQ定时和信令、Node-B调度、调制方案、随机接入过程、E-RUCCH和E-AGCH结构与编码、上行信令、UE能力、协议整体框架、E-DCH传输信道特性、Q

8、oS控制、移动性管理、Iub接口部分内容、新增信道的解调性能等。相关标准内容已经在3GPP R7版本中体现。1.2. TD-HSUPA的关键技术上行增强技术的目的主要是显著提高分组数据的峰值传输速率，以及提高上行分组数据的总体吞吐率，同时减少传输延迟，降低误帧率。在TD-SCDMA系统中，与HSDPA相似，HSUPA主要考虑的技术包括AMC、HARQ、节点B(NodeB)快速调度以及用户终端(UE)如何共享上行信道资源。上行资源共享。在这一点上，TDD与FDD系统不同。在FDD系统中，HSUPA与HSDPA的一点不同在于，HSDPA中，HS-DSCH作为一个共享信道，为多用户共享，而HSUPA

9、中，每个用户都有自己到NodeB的数据链路。TDD系统由于使用cellspecific扰码区分小区，上行码道受限，因此增强技术的出发点还是基于共享资源考虑，采用共享机制可以缓解资源受限的问题。NodeB快速调度。NodeB快速调度的主要好处在于减小传输时延和提高吞吐量，这是因为减少了Iub接口上的传输过程以及对重传、UE缓存测量的快速反馈。除了在时延和吞吐量方面的好处，TD-SCDMA上行增强采用基站调度对资源分配和干扰控制两个方面也都能带来好处。由于TDD上行码道资源受限，对物理资源采用共享形式，并由基站进行快速调度，可以缓解码道资源受限以及快速适应无线环境变化。而且通过快速控制UE的速率，

10、基站也可以更好地控制空中接口的干扰情况。作为链路自适应技术的AMC，通过在信道质量好的情况下采用高阶调制来提高系统容量。原理与HSDPA中的相关技术类似，不再赘述。在上行采用什么样的调制方式需要从系统性能和对UE功放的影响两方面进行分析。根据仿真结果，采用8PSK和16QAM，相对于仅用QPSK的情况，系统容量提升在54%56%。在上行，峰均比也是一个需要注意的问题，因此，对于采用高阶调制后对UE功率回退的影响也进行了分析，结果显示，8PSK的峰均比较QPSK方式略低。对于16QAM，峰均比较QPSK方式高出2.1dB。类似HSDPA，HARQ可以对错误数据进行快速重传，并且减少无线链路控制（

11、RLC）重传以改善用户体验。因此在上行增强中对HARQ的考虑主要在于减少时延和提高用户及系统的吞吐量。HARQ的采用对物理层和MAC层都将产生影响，在上行增强中引入HARQ，需要慎重考虑NodeB、UE存储空间的要求带来的信令负荷、复杂度和UE功率限制等因素。1.3. TD-HSUPA的新增标准为了支持HSUPA技术，TD-SCDMA系统在UTRAN和UE侧新增了MAC-e/es实体来处理上行增强的功能。同时，新定义了E-DCH信道用于承载上行高速数据以及相关控制信道。这里对这些新增功能的情况作一概述。UE侧MAC-e/es结构：UE侧MAC-e/es实体负责处理E-DCH相关的功能，在UE侧

12、MAC-e/es实体之间没有明确的划分。UTRAN侧MAC-e/es结构：在系统侧，TD为支持E-DCH，增加了MAC-e/es实体。其中，MAC-e实体位于NodeB，MAC-es实体位于SRNC。针对每个UE，在SRNC存在一个MAC-es实体，该实体和位于NodeB的MAC-e实体一起处理E-DCH相关功能。UE侧和UTRAN侧在TD-HSUPA系统下的构造关系如下图所示：图5 MAC-e/MACes在UE,NW端的分布E-DCH信道及相关控制信道：为了支持HSUPA特性，TD-SCDMA系统上行新增加了一条传输信道E-DCH，三条上行物理信道和两条下行物理信道。三条上行物理信道分别为E

13、-UCCH、E-PUCH和E-RUCCH，两条下行物理信道分别为E-HICH和E-AGCH：- E-DCH（Enhanced Dedicated Channel）：增强上行链路专用信道，是一个传输信道，用于承载高速上行数据。支持高阶调制，以及层1(L1)HARQ过程。其使用的资源，包括功率、时隙、码道等，可由NodeB调度分配。E-DCH映射到E-PUCH上。- E-UCCH（E-DCH Uplink Control Channel）：上行增强控制信道，承载E-DCH上行控制信息，传递当前E-DCH HARQ相关的信息，通常和E-DCH复用在一起，与E-DCH一起映射到E-PUCH中。- E-

14、PUCH（E-DCH Physical Uplink Channel）：增强上行物理信道，信道资源分为调度的和非调度的两类，其中非调度部分由无线网络控制器(RNC)分配，而调度部分则由NodeB MAC-e实体进行调度分配。- E-RUCCH（E-DCH Random Access Uplink Control Channel）：上行增强随机接入信道，映射到随机接入物理资源，其主要功能是发送E-DCH 接入请求以及没有可用的E-DCH 资源时的UE调度信息。- E-HICH（E-DCH Hybrid ARQ Acknowledgement Indicator Channel）：增强上行HARQ

15、应答指示信道，支持HARQ过程的传输应答信息(如ACK/NACK)。- E-AGCH（E-DCH Absolute Grant Channel）：增强上行绝对接入允许信道，承载E-DCH的绝对授权控制信息，传输基站调度信息。图 1 HSUPA 相关信道模型HARQ方案：TD-HSUPA系统采用了并行停等HARQ协议，支持Chase和增量冗余合并。E-DCH传输资源由NodeB通过E-AGCH分配，随后由E-HICH返回应答信息。当收到NACK，UE只有在有合适的物理资源可用的时候才重传以前传输的MAC-e PDU，否则UE必须等待收到合适的绝对授权（在非调度方式，UE必须等到下一次传输的时刻）

16、。UE最多有8个HARQ进程，HARQ协议操作如下：1) 如果在子帧i接收到一个绝对许可（Absolute Grant），这时UE在子帧(i+T1)传输一个数据块MAC-e PDU，T1大于等于7个时隙；2) 对应于在子帧(i+T1)传输的MAC-e PDU，UE将在子帧(i+T1+T2)接收到一个ACK/NACKs反馈，T2大于等于4个时隙，小于等于15个时隙；3) 如果在子帧(i+T1+T2)接收到NACK反馈，此时UE不能传输前面在子帧(i+T1)已经传输过的数据块，直到合适的物理资源可用（也就是UE接收到一个绝对许可（Absolute Grant）；4) 对于随后的重传，UE接收到NA

17、CK反馈和调度的绝对许可之间的时间间隔T3是可变的，其时长依赖于Node B的调度决策；5) 如果在子帧(i+T1+T2)接收到一个ACK反馈，此时UE丢弃前面在子帧(i+T1)已经传输过的数据块，并且与这个数据块对应的HARQ进程标识现在可以被重新分配；E-AGCHE-DCHuplink signallingii+T1E-HICHRSN=0i+T1+T2NACK i+T1+T2+T3i+T1+T2+T3+T1T1T2T3T1RSN=1图7 TDD E-DCH HARQ操作NodeB调度过程： 1、UE通过E-RUCCH发起调度请求，调度请求包含调度相关信息以及UE的标识E-RNTI。调度信息

18、包括本小区和邻小区的路径损耗信息、可以允许使用的功率、缓存占用状况等。2、NodeB调度器接收到请求后，若允许该UE发送上行增强数据，将通过E-AGCH发送接入允许信息给UE，接入允许信息主要包括功率允许和物理资源允许。由于E-AGCH是共享信道，因此接入允许信息还需要携带用户标识区分该接入允许是给哪个UE的，同时还指示UE，其接收应答信息的E-HICH信道标识。3、UE收到E-AGCH，解得信息是给自己的后，就根据分配的资源和功率在E-DCH上选择自己可以使用的速率并开始数据传输，具有接入允许的UE，可以在MAC-e头重新携带调度信息。4、NodeB接收E-DCH信息，解调后根据数据是否正确

19、，在该用户监听的E-HICH信道上反馈ACK/NACK信息。UE根据反馈信息判断是否需要重传。图2 HSUPA NodeB调度过程TD-SCDMA系统引入HSUPA技术后，对上行分组数据的支持也将极大地提高。带来的性能提升主要体现在以下方面：为用户提供更高上行传输速率，为高速数据业务提供更好覆盖，提高了系统承载数据服务的容量。针对普通用户而言，也可以在用户感受上有所提升，包括用户能感到更好的网络质量、更短的服务反应时间、更可靠的服务。同时，随着3GPP TD-SCDMA HSUPA标准化工作的完成，对于TD-SCDMA后续产品的开发也具有指导和参考作用。1.4. TD-HSUPA授权信息和典型

20、流程1.4.1. TD-HSUPA的授权信息TD-HSUPA有两种传输类型：调度传输和非调度传输，网络分配UE的TTI资源也有两种途径，一是RRC连接建立阶段网络分配给UE的非调度的TTI资源，二是网络通过E-AGCH分配的调度的TTI资源。二者主要区别如下：传输方式资源授权资源获得方式调度传输E-AGCH授权通过E-RUCCH或MAC-e PDU发送SI给网络非调度传输RRC配置授权信令消息1) 调度传输时的授权信息绝对授权信息在配置的下行E-AGCH信道集合上发送，基站调度器通过该信息来调整用户的授权速率和分配的物理资源。物理资源分配指示用户上行可用的最大的调度传输资源。E-AGCH是共享

21、信道，通过使用和E-RNTI相关的CRC，来标识信息发送给特定的用户。RRC会配置给MAC一个主要的E-RNTI。用户基于分配的E-RNTI来解码和自己相关的绝对授权信息。绝对授权消息包括下面的信息：1.绝对授权值 单位资源块的最大功率授权(每个时隙)；2.传输使用的物理资源：信道化码、时隙、资源持续时间（可选）；3.E-AGCH循环序列号（ECSN）；4.E-HICH指示（EI）；5.E-UCCH个数指示（ENI）。2) 非调度传输时的授权信息对于非调度传输而言，因为是网络端事先分配好资源，所以和调度传输相比，少了资源持续时间、ECSN、EI，非调度授权信息包括：1.单位资源块的最大功率授权

22、(每个时隙)；2.传输使用的物理资源：信道化码、时隙；3. E-HICH指示（EI）；4. E-UCCH个数指示（ENI）1.4.2. TD-HSUPA典型流程在每个5ms收到物理层的激活信息后，UE通过调度接入实体决定：1.是否需要传输调度信息，2.是在E-RUCCH上传输调度信息，还是在E-PUCH上。- 如果是在E-RUCCH上传输调度信息，那么MACE将通知物理层发起随机接入。- 如果是在E-PUCH上发数据，UE再综合调度和非调度两种TTI资源，决定采用是调度传输还是非调度传输，非调度资源优先选择。如果是非调度传输，UE根据非调度类型的物理资源，由HARQ实体选择一个HARQ进程在E

23、-DCH上传输数据，并在E-UCCH传输HARQ 进程号和RSN。如果是调度传输， UE 根据调度物理资源，由HARQ实体选择一个HARQ进程在E-DCH上传输数据，并在E-UCCH传输HARQ 进程号和RSN。在选择那个进程进行新数据或重传数据传输时，需要根据物理资源选择合适的传输格式，这部分的功能由E-TFC选择实体负责。接下来，网络根据接收到的数据的情况反馈ACK/NACK。 终端的HARQ实体根据同步定时关系，将在E-HICH上接收到的ACK/NACK交给相应的HARQ进程处理。下图是TD-HSUPA技术典型流程：L1MACRLCRRCNW应用层NAS接收反馈接入请求建立RRC连接UE

24、驻留在某小区，处于IDLE模式对MAC-e PDU回ACK或NACK物理层发给网络发送RLC PDUsMAC-e PDU数据从应用层到达接入层配置L1C配置MAC配置RLC建立RBRRC连接建立RRC连接请求发起业务请求网络给定物理资源报告缓存情况发起接入请求发送数据重传或清空此MAC-e PDU图 3 TD-HSUPA典型流程第2章 TD-HSUPA技术中数据链路层的理论研究数据链路层在数据传输处理中起着重要的作用，主要负责数据的传输和信道的建立、配置等。数据链路层包括MAC（媒体接入控制）、RLC（无线链路控制）、PDCP（分组数据汇聚协议）三大模块。其中MAC层位于物理层之上，主要是为物

25、理层提供传输信道、向RLC层提供逻辑信道并完成两者之间的信道映射，也为逻辑信道选择合适的传输格式，还向高层提供数据传输业务，完成无线资源和MAC层参数的重配置，提供测量报告等；RLC层主要为用户和控制数据提供分段和重传业务，通过序列号检查或ARQ机制对所传数据提供纠错功能，以提高其有效性或可靠性，同时还可以进行数据的流量控制；PDCP层仅应用在用户平面，处理分组数据业务，该层主要完成对IP数据流进行头压缩和解压缩功能，以提高信道利用率，完成对空中接口数据的解析；具体协议栈结构如图4所示。图 4 数据链路层协议栈结构2.2.1. RAB、RB、逻辑信道、传输信道、物理信道之间的映射RAB（无线接

26、入承载: Radio Access Bearer）是UE到CN之间的承载，对于接入网是要服务的对象，主要描述业务，如业务属性和QOS等。每个业务都和一个RAB一一对应，比如一个voice call需要一个RAB来承载。 RB（无线承载: Radio Bearer）是UE和RNC之间的承载，就是UU口L1、L2的格式问题，即物理信道、传输信道、逻辑信道的配置问题。如果没有业务，RB是不需要的，因此如果要在CN/URTRN和UE之间传信令，只要有RRC连接即可（实际上也有无线承载，即SRB），但只要有业务，就必须配置RB。UE侧的RB处于RLC层和RRC层之间，上层业务影射在RB上，RB再映射到R

27、LC上（在消息中有他们的对应关系，包括RB和逻辑信道的关系）。RLC是真正地传数据的，RB只是逻辑上的一个划分。逻辑信道（Logical Channel）：MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务，逻辑信道类型集合是为MAC层提供的不同类型的数据传输业务而定义的。逻辑信道通常可以分为两类：控制信道和业务信道。控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平面信息。其中，控制信道包括： 广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行链路信道。 寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行链路信道。 专用控制信道（DCCH）：在UE和RNC之间发送专用控制信息的点对点双向信道，该信道在RRC连

28、接建立过程期间建立。 公共控制信道（CCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。业务信道包括： 专用业务信道（DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。 公共业务信道（CTCH）：向全部或者一组特定UE传输专用用户信息的点到多点下行链路。传输信道（Transport Channel）定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。一般分为两类：专用信道和公共信道。专用信道使用UE的内在寻址方式；公共信道如果需要寻址，必须使用明确的UE寻址方式。其中，仅存在一种类型的专用信道，即专用传

29、输信道(DCH)。它是一个上行或下行传输信道。DCH在整个小区或小区内的某一部分使用波束赋形的天线进行发射。另外，还有2种上行传输信道：RACH，E-DCH。以及4种下行传输信道：BCH，FACH，PCH，HS-DSCH。物理信道（Physical Channel）用一个特定的载频、扰码、信道化码（可选的）、开始和结束时间（有一段持续时间）来定义。对TD-SCDMA来讲，一个10ms的无线帧被分成2个5ms的子帧，每个子帧又分为7个时隙(在码片速率1.28Mcps时为864chip/slot)。在TD-SCDMA中，上行物理信道分为6种：UpPCH，DPCH，PRACH，HS-SICH，E-R

30、UCCH，E-PUCH。下行物理信道分为9种：DwPCH，P-CCPCH，S-CCPCH，PICH，FPACH，HS-SCCH，HS-PDSCH，E-AGCH，E-HICH。传输信道被描述为可以映射到物理信道上。在物理层看来，映射是从一个编码组合传输信道（CCTrCH）到物理信道的数据部分。其实信道、链路等等都是人为的概念，是对一系列数据流或调制后的信号的分类名称，其名称是以信号的功用来确定的。TD-SCDMA中的逻辑信道概念与GSM中逻辑信道的概念完全一样，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

31、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、块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道。物理信道则是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去。不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。链路则是特定的信源与特定的用户之间所有信息传送中的状态与内容的名称，比如说某用户与基站之间上行链路代表二者之间信息数据的内容以及经历的一起操作过

32、程。链路包括上行、下行等。RAB、RB、逻辑信道、传输信道、物理信道之间的简单映射关系如下图所示，值得注意的是DwPCH, UpPTCH,PICH，FPACH几个物理信道，没有传输信道映射到其上：而在TD-HSUPA下，数据流从应用层经过PDCP传到RLC层，RLC通过逻辑信道将数据送给MAC，MAC层的MAC-E实体将数据组包后送给传输信道E-DCH，再经过信道编码、扩频、调制后由物理信道E-PUCH发送出去，大致流程可参考下图：2.2. MAC层理论研究UE侧MAC层主要分为MAC-d，MAC-b，MAC-m，MAC-c/sh/m，MAC-hs，MAC-e六个模块：- MAC-d模块：负责

33、处理专用传输信道（DCH）；- MAC-b模块：负责处理的传输信道：广播信道（BCH）；- MAC-m模块：负责处理以下传输信道：前向接入信道（FACH）；- MAC-c/sh/m模块：负责处理的传输信道：- 寻呼信道（PCH），前向接入信道（FACH），随机接入信道（RACH），下行链路共享信道（DSCH），上行链路共享信道（USCH）；- MAC-hs模块：负责处理以下传输信道：高速下行共享信道（HS-DSCH）；- MAC-e/es模块：负责处理以下传输信道：增强型专用信道（E-DCH）。MAC层向上层提供的服务：- 数据传送：这一服务提供了在对等MAC实体间的MAC SDU的非确认传送

34、，数据不分段。- 无线资源和MAC参数的重新分配：当RRC要求重新分配无线资源并更改MAC参数时，则执行这一服务。- 测量的报告：向RRC报告本地的测量结果。MAC期望物理层提供的服务：- 物理层通过传输信道向MAC层提供信息传输业务。MAC的功能： 逻辑信道和传输信道之间的映射； 根据瞬时源速率为每个传输信道选择适当的传输格式； UE的各个数据流之间的优先级处理； 将上层PDU复用后通过公共传输信道传输给物理层，并将公共传输信道上的来自物理层的传输块解复用后传往上层；将上层PDU复用后通过专用传输信道传输给物理层，并将专用传输信道上的来自物理层的传输块解复用后传往上层； 业务量测量； 传输信

35、道类型切换； RLC透明模式数据的加密/解密； RACH传输时接入业务级别（ASC）选择；2.2.1. MAC层实体下图描述了MAC实体之间的关系。每个UE维护一个MAC-c/sh/m。对每个UE，仅在连接存在（或者建立过程中）时需要维护一个MAC-d。在配置有HS-DSCH时，UE需要维护一个MAC-hs。MAC-c/sh/m控制接入到除了HS-DSCH传输信道和E-DCH传输信到以外的所有公共传输信道。MAC-d控制接入到所有专用传输信道，以及到MAC-c/sh/m和MAC-hs。MAC-hs控制接入到HS-DSCH传输信道。MAC-e/es控制接入到E-DCH传输信道，MAC-e/es这

36、两个实体的上层配置用来处理E-DCH的功能性。在多小区MTCH信道选择性合并的情况下，MAC-m控制接入到用于承载MTCH和MSCH的FACH信道。在下行方向上，如果专用的逻辑信道映射到公共传输信道上，那么MAC-d通过图中所示的功能实体间的连接从MAC-c/sh或者MAC-hs接收数据。在上行方向上，如果专用的逻辑信道映射到公共传输信道上，那么MAC-d通过图中所示的功能实体间的连接将数据提交给MAC-c/sh1. UE侧MAC-d模块主要负责如下功能：1 传输信道类型切换：该实体基于RRC的决定来执行传输信道类型的切换。这一过程与无线资源的改变有关系。对于一条指定的逻辑信道，如果RRC要求

37、信道切换，MAC应在公用和专用传输信道之间对该逻辑信道的映射进行切换2 C/T MUX：当多条专用逻辑信道被复用到一条传输信道时，则用到C/TMUX。需要包含一个明确的逻辑信道标识。3 加密：透明模式数据的加密在MAC-d中完成。4 解密：加密透明模式数据的解密在MAC-d中完成。5 TFC选择：根据RRC配置的传输格式组合集（或传输格式组合子集），执行传输格式选择和传输格式组合选择。2. UE侧MAC-m实体具有如下功能： 1 TCTF 解复用：该功能包括对MAC头中TCTF字段的处理（在下行信道中检测并去除），以及逻辑信道和传输信道之间的映射。TCTF字段指明公共逻辑信道的类型。2 读 M

38、BMS id：当接收MTCH时需要读取MBMS id。MBMS id用来标识一个MBMS业务的数据。3. UE侧MAC-c/sh/m实体具有如下功能：1 TCTF MUX：该功能包括对MAC头中的TCTF字段的处理（在上行链路信道中插入，在下行链路信道中去除），以及逻辑信道和传输信道之间的映射。2 附加/读取UE Id：当UE Id出现时，它用来标识传送给该用户的数据。3 上行TF选择：在上行链路上进行传输格式选择。4 ASC选择：对RACH而言，MAC向物理层指示与PDU相关的ASC。这是为了确保和某一给定的接入业务级别（ASC）有关的RACH消息在适当的签名和时隙中发送。当发送一个RRC

39、CONNECTION REQUEST消息，RRC将给出这一ASC，所有的其它情况下，MAC将选择这一ASC。5 调度/优先级处理：该功能用于传输从MAC-d收到的关于RACH的基于逻辑信道的优先级信息。该功能与TF选择有关系。6 传输格式组合的选择：依据RRC配置的传输格式组合集（或传输格式组合子集），执行传输格式选择和传输格式组合选择。 4. MAC-hs处理HSDPA相关功能：在多载波HSDPA中，控制一个载波的的上下行信令控制信道分配在同一个载波上，相关的下行信令携带了支持HS-DSCH的信息，相关上行信令携带了反馈给网络侧的信息。MAC-hs包含下面的实体：1 HARQ：HARQ实体负

40、责处理与HARQ协议相关的MAC功能。HARQ功能实体处理所有混合ARQ需要的任务。它负责产生ACK和NACK。混合ARQ协议的详细配置由RRC通过MAC控制SAP提供。在多载波HSDPA中，UE的MAC-hs实体独立地为每个接收载波配置一个HARQ子实体。每个接收载波的HARQ子实体包括多个HARQ进程，不过一个HS-DSCH TTI只能有一个HARQ进程。下行控制信道HS-SCCH中携带HARQ进程识别，指示随后接收的某个载波的HS-DSCH由哪个HARQ进程处理。下行控制信道HS-SCCH中携带HARQ进程识别，指示随后接收的某个载波的HS-DSCH由哪个HARQ进程处理。2 重排队列分

41、发：重排队列分发功能是根据队列ID将MAC-hs PDU分发到不同的重排缓冲器。3 重排：重排实体是根据接收到的TSN对接收到的MAC-hs PDUs进行重排。带有连续的TSN的MAC-hs PDUs被发送到接收之上的拆分功能实体。如果有更低的TSN的MAC-hs PDUs丢失了，则MAC-hs PDU不会被发送到拆分功能实体。配置给UE的每个队列标识有一个重排实体。4 拆分：拆分实体负责对MAC-hs PDUs进行拆分。当一个MAC-hs PDU被拆分，MAC-hs头被移除，MAC-d PDU被抽取出来并且任何存在的填充比特都会被删除。接着MAC-d PDU会递交到高层。5. MAC-e/e

42、s包含下面的子功能实体：1 HARQ：HARQ实体负责处理与HARQ协议相关的MAC功能。HARQ功能实体负责存储MAC-e数据并且重传。HARQ协议的详细配置由RRC通过MAC控制SAP提供。HARQ实体提供HARQ进程ID、ETFC、重传序列号（RSN）和L1使用的一个功率偏移指示。HARQ传输的冗余版本RV从RSN推导得到。RRC信令也可以配置HARQ实体在每一次传输都采用RV0。2 复用和TSN选择：复用和TSN选择实体负责根据ETFC选择功能指示，把多个MAC-d PDUs合并到一个MAC-es PDU，把一个或多个MAC-es PDU复用到一个MAC-e PDU。实体还负责管理和设

43、置每个MAC-es PDU中的每一个逻辑信道的TSN值。3 E-TFC选择：ETFC选择实体负责根据从UTRAN接收的调度信息和绝对授权以及RRC通知的服务授权值，选择合适的ETFC；并且对于映射到EDCH上的不同的MAC-d流进行仲裁。ETFC实体的详细配置由RRC通过MAC控制SAP提供。ETFC选择实体用来控制复用功能。4 调度接入控制：调度接入控制实体负责选择上行调度信息信令是通过EUCCH和MAC-e PDU（如果EDCH资源已经分配）还是通过ERUCCH（如果EDCH资源没有分配）发送。 调度控制接入部分还负责生成映射在MAC-e PDU/E-RUCCH上的消息。2.2.2. MA

44、C-e实体理论研究在UE侧新增的MAC-e/MAC-es实体如图6所示：图6 UE侧MAC结构/MAC-e/esMAC-e实体主要由4个实体组成：1.2.2.1.2.2.2.2.1.2.2.2.2.2.2.1. HARQ实体UE中HARQ实体包含一组HARQ进程（共8个进程），使UE被授权时可以连续发送数据。如果资源可用，HARQ实体指示HARQ进程触发哪种传输。基于先前传输的MAC-e PDU的时序送到相应的HARQ进程。对于给定TTI的传输，HARQ实体只能选择与资源授权类型相关的HARQ进程：进程03用于调度传输，进程47用于非调度传输。与当前TTI资源授权类型相关的HARQ进程集称为“

45、关联集”。 HARQ实体决定了在当前TTI采用哪一个HARQ进程传输数据后还需要判决对于每个HARQ进程，是传输Buffer中的新数据还是重传。具体选择方法如下：如果关联集的任何一个HARQ进程有重传数据挂起：- HARQ实体判断对关联集的每一个HARQ进程，授权的资源是否足够用来重传此HARQ对应的缓存数据块（分配的资源是否可以承载相应的传输块由E-TFC选择实体判决）； - 如果授权资源足够关联集中的部分或全部HARQ进程进行重传，如果此HARQ进程对应的状态变量CURRENT_TX_NB没有达到最大重传次数，则选择这些进程中包含最老MAC-e PDU的HARQ进程进行重传，并且通知E-T

46、FC选择实体此TTI用于重传。同时启动RTX_TIMER定时器，当定时器超时前还没有收到网络对此MAC-e PDU的反馈，则清空次HARQ进程里的缓存数据；- 如果授权资源不够重传关联集任何一个HARQ进程，HARQ实体从关联集中选择一个可用的HARQ进程，传输新数据；如果关联集没有可用的HARQ进程（都有重传数据），选择包含最老MAC-d PDU的HARQ进程进行新数据的传输，并且把原有的最老 MAC-d PDU丢弃。通知E-TFC选择实体此TTI用于新数据传输，并将状态变量CURRENT_TX_NB置为1。如果关联集中所有HARQ进程都没有重传数据挂起：- 选择关联集中可用的HARQ进程传输新数据；通知E-TFC选择实体此TTI用于新数据传输。2.2.2.2. E-TFC选择实体如果当前TTI存在授权，需要根据授权进行传输格式选择。在选择E-TF