（通信与信息系统专业论文）tdhspa终端增强层二技术研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 自从3 g 放号以来，中国移动已经在全国大部分城市推动发展t d s c d m a 业务， 全国t d 用户已达上千万。目前，t d 网络已经升级到了h s p a ，为了进一步地满足 人们对于高速数据业务的需求，存在着两大演进方向：l t e t d d 和t d h s p ! a + 。 l t e t d d 采用了o f d m 技术，与h s p a 系统的兼容性较差，反之，t d 。h s p ! a + 技术 的升级对于网络来说直接就是软件升级，而且在较小带宽的范围内能达到和l t e 几 乎同等的性能。所以从保护运营商投资的角度上来说，其商用也是可以预见的【l 】【2 】。 本文正是在这样的背景下，以重邮信科的国家重大专项一h s p a + 重大专项为依托，从 协议软件开发的角度系统地阐述了从t d h s p a + 增强层二技术，从协议分析，到代 码实现，再到一致性测试的完整开发过程。 首先，对t d h s p a + 终端的协议栈架构进行总体介绍，从协议分析的角度对层 二增强技术进行剖析，t d h s p a + 增强层二技术对于b m c 和p d c p 子层是没有变化 的，实际上是r l c 和m a c 子层发生了变化：在r l c 子层的u m 和a m 传输模式 下增加了灵活组包的功能，m a c 层的变化是在上行方向增加了m a c i i s 功能实体， 在下行方向增加了m a c e l l s 功能实体。 根据前面的协议分析，基于有限状态机原理对t d h s p a + 层二进行实现。实现 过程分为以下几个步骤：先进行了设计实现的归纳分析，分别从层二主要变化、层 二新增特性两个方面进行；然后设计总体框架，突出表达t d h s p a 十终端高层协议 栈中层二在信令平面和数据平面中的作用；接着定义层间接口，设计层间过程以及 编写代码实现。 最后进行协议一致性测试，选择的测试方法为t t c n 板级测试，先介绍t t i c n 板级测试原理以及t t c n 板级测试平台构造，然后构造测试用例进行验证，达到一 致性测试的目的。 关键词：灵活组包，无线链路控制，媒体接入控制，增强层二，t t c n 板集测试 重庆邮电大学硕士论文a b s t r a c t a b s t r a c t s i n c et h e i s s u eo f3 gl i c e n c e s ，c h i n am o b i l eh a sp r o m o t e dd e v e l o p m e n to f t d - s c d m ab u s i n e s si nm o s tc i t i e sa c r o s st h ec o u n t r y ，n a t i o n a lt dl a s e r sh a sr e a c h e dt e n m i l l i o n s a tp r e s e n t , t dn e t w o r kh a sb e e nu p g r a d e dt oh s p a , t of u r t h e rs a t i s f yp e o p l e s d e m a n df o rh i 曲s p e e dd a t as e r v i c e s ，t h e r ea r et w om a j o re v o l u t i o n ：l t e - t d da n d t d - h s p a 十l t e t d du s e so f d m t e c h n o l o g y ，w h i c hl e a d st op o o rc o m p a t i b i l i t y 谢n l h s p as y s t e m s ，o nt h ec o n t r a r y ，t d - h s p a + t e c h n o l o g yu p g r a d e sa r ed i r e c t l ys o f t w a r e u p g r a d e sf o rn e t w o r k , a n di ti sa l m o s tt h es a m ep e r f o r m a n c ea sl t ew i t h i nt h es c o p eo f t h es m a l l e rb a n d w i d t h s ot h a tf r o mt h ep e r s p e c t i v eo f p r o t e c t i o nf o rt h ei n v e s l m e n to f t h e o p e r a t o r s ，i t sb u s i n e s sp r o s p e c ti sf o r e s e e a b l e t h i sa r t i c l ei si nt h i sc o n t e x t , r e l y i n go n h s p a + p r o g r a m , i te l a b o r a t e so nt h el 2e n h a n c e m e mt e c h n o l o g yo ft d h s p a + t e r m i n a lf r o mt h ep e r s p e c t i v eo fp r o t o c o ls t a c k i ti saw h o l ep r o c e s sf r o mp r o t o c o l a n a l y s i st oi m p l e m e n t a t i o n , t h e nt of i l lc o n f o r m a n c et e s t i n g f i r s t , t h i sp a p e rp r o v i d e sa no v e r a l ld e s c r i p t i o no ft d - h s p a + t e r m i n a lp r o t o c o ls t a c k , a np r o t o c o la n a l y s i so fl 2e n h a n c e dt e c h n o l o g y ，a n dt h e r ei sn oc h a n g e so fe n h a n c e dl 2 t e c h n o l o g yf o rb m c a n dp d c ps u b - l a y e ro ft d h s p a + ，a c t u a l l yi ti sr l ca n dm a c s u b l a y e rw h i c hc h a n g e sal o t ：a d d st h ef u n c t i o no ff l e x i b l eg r o u pp a c k a g ei nu ma n d a mt r a n s m i s s i o nm o d eo fr l cs u b - l a y e r , i ta d d sm a c i i sf u n c t i o ne n t i t yi nu p l i n k d i r e c t i o no fm a c s u b - l a y e r ，a n da d d sm a c - e h sf u n c t i o ne n t i t yi nd o w n l i n kd i r e c t i o n a c c o r d i n gt ot h ep r e v i o u sp r o t o c o la n a l y s i s ，t h i sa r t i c l ei m p l e m e n t st h et d h s p a + l a y e r2b a s e do nt h ep r i n c i p l eo ff i n i t es t a t em a c h i n e s t h ep r o c e s si sd i v i d e di n t ot h e f o l l o w i n gs t e p s ：f i r s ti tp r o v i d e sa ni n d u c t i v ea n a l y s i so ft h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n f r o mt h ea s p e c t so fc h a n g e si nl 2a n dt h en e w - a d d e df u n c t i o n ；t h e ng e n e r a lf r a m e w o r k d e s i g n , i tf o c u s e so nt h er o l eo fl 2i nt h es i g n a l i n gp l a n ea n dd a t ap l a n eo fp r o t o c o ls t a c k o ft d - h s p a + t e r m i n a l ；t h e nd e f i n e si n t e r f a c e sb e t w e e nd i f f e r e n ts u b - l a y e r s ，d e s i g n p r o c e s s e sa n dw r i t ec o d et oi m p l e m e n t f i n a l l yt h i sa r t i c l ec o n d u c t sp r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n g ，c h o o s e st h et t c nb o a r d l e v e li n t e g r a t e dt e s tm e t h o 也i n t r o d u c e sp r i n c i p l ea n dp l a t f o r mc o n s t r u c t i o no ft t c n b o a r dl e v e li n t e g r a t e dt e s tm e t h o d , t h e nc o n s t r u c t st h et e s tc a s e ，a c h i e v e st h ep u r p o s eo f c o n f o r m a n c et e s t s k e yw o r d s ：f l e x i b l eg r o u pp a c k a g e , r a d i ol i n kc o n t r o l ( d e ) ，m e d i aa c c e s sc o n t r o l ( m a c ) ， l 2e n h a n c e d t r c nb o a r dl e v e li n t e g r a t e dt e s t i i 重庆邮电大学硕士论文缩略表 6 4 q a m 3 g a s c b c c h b c h c c c c c h c n c i d c c h d c h d t c h e - a g c h e d c h e p u c h e r n t i e r u c c h e t f c e t f c i e u c c h f a c h r a r q h s d s c h i t u k b p s l l l 2 l 3 l i m a c 缩略表 16q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 第三代移动通信 a c c e s ss e r v i c ec l a s s接入业务等级 b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l 广播控制信道 b r o a d c a s tc h a n n e l广播信道 c a l lc o n t r o l呼叫控制 c o m m o nc o n l r o lc h a n n e l ， 公共控制信道 c o r en e t w o r k 核心网 c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k循环冗余校验 d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l 专用控制信道 d e d i c a t e dc h a n n e l专用信道 d e d i c a t e dt r a f f i cc h a n n e l专用业务信道 e d c ha b s o l u t eg r a n tc h a n n e l e d c h 绝对授权信道 e n h a n c e dd e d i c a t e dt r a n s p o r tc h a n n e l 增强型专用传输信道 e n h a n c e du p l i n kp h y s i c a lc h a n n e l增强型上行物理信道 e d c hr a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i f i e r e d c h 无线网络临时标识 e d c hr a n d o ma c c e s su p l i n kc o n t r o lc h a n n e le d c h 随机接入信道 e d c ht r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ne d c h 传输格式集 e d c ht r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ni n d i c a t o r e d c h 传输格式集指示 e d c hu p l i r 出c o n t r o lc h a n n e l ( t d do n l y ) e - d c h 上行控制信道 f o r w a r dl i n ka c c e s sc h a n n e l前向链路接入信道 h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t混合自动重传请求 h i 曲s p e e dd o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l高速下行共享信道 i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n 国际电信联盟 k i l o - b i t sp e rs e c o n d 千比特秒 l a y e r1 ( p h y s i c a ll a y e 0层l ( 物理层) l a y e r2 ( d a t al i n kl a y e r )层2 ( 数据链路层) l a y e r3 ( n e t w o r kl a y e r )层3 ( 网络层) l e n g t hi n d i c a t o r长度指示器 m e d i u ma c c e s sc o n t r o l 媒质接入控制 v 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 m 吸w m s m m p c c h p c h p d u p h y p h y c h r a c h i 也c r n t i r r c s a p s c c h s c h s d u s n s u f i t d d 矸i r n t f c i u e u l u t r a n m o v e r e c e i v i n gw i n d o w m o b i l es t a t i o n m o b i l i t ym a n a g e m e n t p a g i n gc o n t r o lc h a n n e l p a g i n gc h a n n e l p r o t o c o ld a t au n i t p h y s i c a ll a y e r p h y s i c a lc h a n n e l s r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i t y r a d i or e s o u r c ec o n t r o l s e r v i c ea c c e s sp o i n t s y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o lc h a n n e l s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l s e r v i c ed a t au n i t s e q u e n c en u m b e r s u p e rf i e l d t u n ed i v i s i o nd u p l e x t r a n s p o r tf o r m a ti n d i c a t o r t r a n s m i s s i o nn m ei n t e r v a l t r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ni n d i c a t o r u s e re q u i p m e n t u p l i n k 1j n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k v i 移动接收窗口 移动台 移动性管理 寻呼控制信道 寻呼信道 协议数据单元 物理层 物理信道 随机接入信道 无线链路控制 无线网络临时标识 无线资源控制 业务接入点 同步控制信道 同步信道 业务数据单元 序号 超字段 时分双工 传输格式指示 传送时间间隔 传输格式组合指示 用户设备 上行链路 通用陆地无线接入网 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 t d 商用已经两年了，t d 用户也逐年增多，用户们对t d 通信质量和速率要求 也越来越高，为了满足人们对高速率业务传输需求，t i ) 技术必然不断地向前演进。 为了增强对于数据业务的支持，t d s c d m a 在3 g p pr e l5 和r e l7 中分别引入了 h s d p a ( 高速下行分组接入) 技术和h s u p a ( 高速上行分组接入) 技术( 合称h s p a ) ，目 前t d 系统已经升级到了h s p a ，但演进的步伐并没有停止，在3 g p pr e l8 中启动 了一个新的研究项目h s p a + ，对h s p a 进行了进一步的演进和增强，h s p a + 带来极 大的性能增强，作为t d s c d m a 系统的演进方向，h s p a + 能在h s d p a 、h s u p a 基础之上提供更高的频谱利用率和峰值速率，进行更有效的数据业务承载和提高同 时在线用户数。与此同时，随着l t e 标准的确定，各大通信企业也在抓紧研发l t e 系统及终端【3 j 。 虽然l t e 及其以后的b 3 g 无线技术最终将取代目前的u m t s 技术，但其必然 经历的从标准成熟到规模商用然后逐步替代现有网络的长期历史过程会给u m t s 网络留下极大的发展空间。与此同时h s p a + 的良好后向兼容性及其平滑过度能力必 然会保护运营商的投资；此外其性能较h s p a 有了大幅度的提高，正在接近l t e ( 在 5 m h z 内达到与l t e 一样的频谱利用率) ，通过引入m i m o 技术，h s p a + 的实用峰 值下载速率已经可达2 8 m b p s ，已达到完全够用的范畴。 目前中国移动已在全国大量城市部属了t d s c d m a 网络，且已经升级到了 h s d p a ，由于上述原因其必然会升级到h s p a + ，所以终端的研发也是必须的。 1 2t d h s p a + 技术了解及发展现状 随着t d s c d m a 产业化进程的不断发展，通过h s d p a ( h i 曲s p e e dd o w n l i n k p a c k e ta c c e s s ；高速下行链路分组接入) 作为下行增强技术，及通过h s u p a ( h i 曲 s p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s 8 ；高速上行链路分组接入) 作为上行增强技术，显著提高 了上下行分组数据的峰值和传输速率以及分组数据总体吞吐率。但随着丰富的多媒 体业务的需求，需要更进一步地提高上下行传输速率，3 g p pr 8 版本中引入h s p a 十 技术，通过采用：m i m o 技术、c p c 技术、下行6 4 q a m 调制技术、增强c e l l f a c h 技术、增强层二技术等关键技术极大地满足了这一需求。 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 2 1t d h s p a + 关键技术了解【“7 】 m i m o 技术是发送端和接收端同时使用多个天线，利用多个收发天线形成的多 条无线路径之间的不相关性来成倍地提高传输速率。m i m o 技术的核心是空时 信号处理，也就是将在空间中分布的多个时间域和空间域结合起来进行信号处 理。相对于传统的单输入单输出( s i s o ) 系统，以2x2 m i m o 为例，2 n 发射天线 将发射两组不同的数据，接收机的两组天线分别利用空时均衡来恢复两组发射 数据，从而直接获得空间复用带来的一倍的容量增益。 c p c ( 连续性分组连接) 意为分组用户的“永远在线”。c p c 通过h s p a 功能， 使得有连续连接需求的分组用户能够避免频繁的重建而由此带来的开销和时 延，以达到提高c e l l d c h 态分组用户数量、提高v o i p 用户容量和系统效率 的目的。 下行6 4 q a m 调制技术。6 4 q a m 调制能大幅提高频谱利用效率，特别是在室内 场景，能得到比较充分的运用。在3 g p pr 4 中，数据的下行调制采用q p s k 方 式，1 个符号代表2 个b i t ；在3 g p p r 5h s d p a 中，引入了1 6 q a m 下行调制方 式，1 个符号代表4 个b i t ，频谱利用效率提高了一倍，单载波h s d p a 的理论 吞吐量可以达2 8m b s ；在h s p a + 中，又引入了6 4 q a m 下行调制方式，1 个符 号代表6 个b i t ，将频谱利用效率又提高0 5 倍。采用6 4 q a m 可以让单载波 h s d p a 的理论峰值速率达到4 2 m b s 。 增强的c e l l f a c h 。技术增强的c e l l f a c h 提高了c e l l f a c h 态下数据业务的 速率、降低了传输延时，一些时刻在线型的业务，会经常驻留于c e l l f a c h 态， 在u e 和服务器之间产生一些小的数据包，由于c p c 技术增加了c e l l d c h 的 用户容量，c e l l f a c h 态下的用户容量有可能成为系统的容量瓶颈。因此，增 强c e l l f a c h 技术通过一些改进，提高了c e l l f a c h 态下的数据传输速率，降 低了数据传输延时。 层2 增强技术。层2 增强降低了数据业务传输中的开销，在t d s c d m a 系统 中引入6 4 q a m 和m i m o 技术后，系统的吞吐量得到了极大的提高。这时，现 有无线链路控制( i 也c ) 层和媒质接入控s 0 ( m a c ) 层中的传输机制将对系统中的 峰值速率造成限制，如固定r l cp d u 的大小、r l c 窗的大小等等；此外，m a c - h s p d u 不能与空口实际容量完全适配，也造成了无效开销。故通过层2 增强技术 降低了传输开销，提高了空口资源的利用率。此项技术也是本文重点研究的对 象。 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 2 2t d h s p a + 终端研发现状 1 1 ) 终端的放号，无疑对各大t d 厂商都是一个振奋的消息。目前，中国移动已 经完成了在全国7 0 的地级市的t d s c d m a 网络覆盖，且网络系统已经升级到了 h s d p a 。目前，各大终端厂商和网络厂商都已经完成了h s u p a 的研发工作，正在 进行h s u p a 的升级调试工作。对于升级到h s p a + 的研发，各大通信厂商已经提上 日程。 重邮信科公司是国内最先从事t d s c d m a 移动终端芯片研发的单位之一，从 最早的t d s c d m a 标准的起草和制定，到标准的实现，再在到技术产业化，一直 都是紧跟t d 发展的步伐，长达十年以来技术的不断积累，已经拥有了t d s c d m a 基带芯片、物理层软件、协议栈软件以及手机设计解决方案等移动终端的核心技术， 具有很强的技术实力，对t d 产业化做出了重要的贡献。重邮信科于2 0 0 8 年，首批 研发出h s d p a 数据卡，并服务于奥运会进行试商用，于2 0 0 9 年，又一次率先研制 出h s u p a 终端，并参与多家系统厂商的升级联调。对于h s p a + 也是在紧张的研发 过程中，本人有幸参与其中。本文将对h s p a + 关键技术之一层二增强技术的实现原 理，t f c n 板级测试平台搭建，测试例运行及结果分析进行介绍。 1 3 论文结构 本文共分五章，各章的内容安排如下： 第一章：首先介绍t d h s p a + 研究背景，提出了t d 。h s p a + 研究的必要性。然 后对其关键技术进行介绍，包括m i m o 技术，c p c 技术，下行6 4 q a m 调制技术， 增强c e l l f a c h 技术及增强层二技术，指出增强层二技术为本文研究的目标。最 后叙述t d h s p a + 终端的研发现状。 第二章：该章节为t d h s p a + 终端协议总体介绍。先介绍t d h s p a + 终端协议 总体结构，分为非接入层和接入层两个部分，非接入层又分为移动管理、连接管理、 无线接入承载管理三个子层，接入层分为r r c 子层、无线链路层( l 2 ) 、物理层( l 1 ) 。 因为本论文研究目标是t d h s p a + 增强层二技术，所以对层二无线链路层的各个模 块b m c ，p d c p ，r l c ，m a c 做了功能性的介绍。 第三章：在第二章对无线链路层( l 2 ) 各个模块做了功能性介绍后，该章节对 t d h s p ：a + 增强层二做详细的协议分析。相对h s p a 而言，从层二变化的角度进行 分析，具体包括r l c 子层的u m 实体和a m 实体发生的变化，r l c 子层的数据传 输过程的变化，及新增的m a c - e h s 、m a c i s i 实体及其中各子功能实体的说明。 第四章：在协议分析完后，该章节叙述t d h s p a + 增强层二的实现过程。首先 3 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 进行实现分析，包括终端能力等级，增强层二变化及增强层二新增特性几个部分； 然后设计层二总体框架，定义层间接口原语，描述层间交互过程；最后，提出实现 方案，编写代码实现。 第五章：该章节为测试部分，采用的测试方法为t t c n 板级测试。文中先介绍 测试原理，包括硬件需求，软件需求，平台搭建几个部分，在搭建好板级测试平台 后，然后就构造并运行测试用例，并对测试结果进行分析。 第六章：总结了本文所做工作，并探讨了进一步的研究方向。 4 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s p a + 高层协议总体介绍 第二章t d h s p a + 高层协议总体介绍 2 1t d h s p a + 终端高层协议架构 从t d h s p a + 整体技术架构来看，较h s p a 没有发生根本性的变化，高层协议 依次采用n a s ，r r c ，r l c ，p d c p ，m a c 层组成，如图2 1 所示，其中n a s ，r r c 和p d c p 基本没有什么变化，r l c 和m a c 作了相对调整，增强了上下行传输数据 的能力。在r l c 采用了灵活组包的方式，从而减少了开销；而在m a c 层增加了 m a c - e h s 及m a c i 实体【8 】【9 】。 n a s 数据收发接口 33 r r cp d c p j 33 r k7 k l i d t ， 33 m a c ( m a c - e h s m a c - i ) p h y 图2 1t d h s p a + 终端高层协议架构 2 1 1t d h s p a + 非接入层协议介绍1 0 1 1 1 】 非接入层( n a s ) ，属于核心网的功能，包括连接管理( c m ) 、移动管理( m m ) 、 无线接入承载管理( 黜扭m ) 三个子层： c m 子层主要提供通信管理功能。按提供功能的不同，它划分为4 个相对独立 的功能实体：呼叫控制( c c ，c a l lc o n t r 0 1 ) ，主要完成c s 域基本的呼叫管理功 能，它是整个c m 层的核心；附加业务( s s ，s e s s i o nm a n a g e m e n ts e t t e e ) ，作 为电信业务的补充，附加业务的基本功能是更改或增强电信业务，因此，它不 能独立存在，必须和某个基本电信业务一起才能起作用；短消息业务( s m s ， s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) ，它为l i e 提供一种机制，实现通过短消息中心在l i e 和 短消息实体间传递短消息；会话管理( s m ，s e s s i o nm a n a g e m e n t ) ，s m 实体仅 用于p s 域的数据业务，其主要功能是u e 支持p d p 上、下文( p d pc n t e x t ) 处 5 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s p a + 高层协议总体介绍 理。 m m 子层主要是完成与用户的移动性相关的一些功能，包括：支持l i e 的移动 性，如向网络通知它的当前位置，进行位置注册；支持u e 通信的安全性，如 对用户身份进行保密和提供相应的信息加密功能；向c m 子层中的不同实体提 供连接管理服务，包括m m 连接的建立、保持和释放，以及路由的功能。 无线接入承载管理子层( 凡蠕m ) 主要负责已建立的无线承载的管理，属于p s 域的功能。r a b m 的功能主要体现在以下两个方面：负责管理n s a p i 与r a b 之间的映射；负责将c o m 口传来的数据传输到p d c p 。 2 1 2t d h s p a + 接入层协议介绍盼1 4 】 接入层( a s ) 包括l 3 层的r r c 子层、数据链路层( l 2 ) 和物理层( l 1 ) ： r r c 子层位于层3 的最底层，属于接入层，主要完成无线资源的控制和管理等 功能，具体有：提供系统信息广播；建立、重建、维持及释放u e 和u t r a n 之间的一个r r c 连接；建立、重配置及释放无限承载；指配、重配置及释放 r r c 连接的无线资源；r r c 连接移动性功能；寻呼通知；为高层p d u 选路由； q o s 的控制；测量控制和测量结果的报告；外环功率控制；加密控制；慢速动 态码道分配；上行链路d c h 上无线资源的仲裁；空闲模式下小区选择及重选； 完整性保护；c b s 的无线资源分配。 数据链路层( l 2 ) 分为四个子层，媒体接入控制( m a c ) 子层、无线链路控制 ( r l c ) 子层、分组数据汇聚协议( p d c p ) 子层和广播多播控制( b m c ) 子 层。p d c p 模块在用户数据的发送和接受实体中分别完成p 数据流的头压缩和 解头压缩，并且对于配置为支持无损s r n s 重定位的无线承载，完成p d c p 序 号的维护；r l c 子层为高层提供三种模式( 透明模式、非确认模式和确认模式) 的数据传输服务。m a c 子层与物理层( l 1 ) 之间的通信使用传输信道，与无线 链路控制层( 刚z ) 之间使用逻辑信道。因此，在m a c 子层中将完成逻辑信 道和传输信道之间的相互映射，并根据逻辑信道的资源速率为传输信道选择合 适的传输格式( t f ) 。 物理层位于整个系统的最底层，它的主要任务是为上层提供数据传输服务以及 完成其他一些基本过程，如物理层测量，小区选择，随机接入，同步建立与锁 定等。 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d h sp ：a + 高层协议总体介绍 2 2t d h s p a + 终端层二功能简述【1 5 以9 1 数据链路层( l 2 ) 分为四个子层，媒体接入控制( m a c ) 子层、无线链路控制 ( r l c ) 子层、分组数据汇聚协议( p d c p ) 子层和广播多播控制( b m c ) 子层。 1 ) 广播多播控制( b m c ) 子层 在网络侧，b m c 子层对于每个小区都有一个b m c 实体，该实体通过使用非确 认模式，把从b m c s a p 接受到的消息广播到指定的小区。对于终端，b m c 在无线 接口的用户平面负责接受广播多播的数据。对于h s p a + 不涉及到该模块的变化， 不属于本论文研究的范畴。 2 ) 分组数据汇聚协议( p d c p ) 子层 p d c p 子层位于数据平面，其作用是向非接入层( n a s ) 提供服务，p d c p 向 高层提供的服务称为无线承载。p d c p 层主要完成以下功能：在发送和接受实体中 分别完成口数据流( 例如对于m v 4 和m v 6 的t c p i p 和r t p u d p i p 的信号头) 的 头压缩和解压缩；用户数据的发送；对于配置为支持无损s r n s 重定位的无线承载， 完成p d c p 序号的维护。在h s p a + 中，该模块没有变化。 3 ) 无线链路控制( r l c ) 子层 r l c 子层的功能是为其高层提供数据传输的服务，在控制平面r r c 为其高层， r l c 向高层( r r c ) 提供的服务为信令无线承载( s r b ) ；在数据平面p d c p ，b m c 为其高层，r l c 向高层( p d c p ，b m c ) 提供的服务为业务无线承载( r b ) 。r l c 子层为高层提供三种模式( 透明模式、非确认模式和确认模式) 的数据传输服务， 在控制平面和数据平面上，r l c 提供的服务没有区别。下面分别就三种模式分别进 行功能说明：对于透明模式( 刑) 而言，只有一个发送实体和一个接受实体，r l c 的连接是一个单向的连接。r l c 透明实体提供的功能有：分段与重组；用户数据的 传输；s d u 丢弃。对于非确认模式( 切垤) 而言，也只有一个发送实体和一个接受 实体，r l c 的连接是一个单向的连接。r l c 非确认模式实体提供的的功能有：分段 和重组；级连；填充；用户数据的传输；加密；序号检查；s d u 丢弃；乱序递交； 序列号的提供。对于确认模式实体( 气m ) 服务则包括一个发送和接受组合实体， r l c 的连接是一个双向的连接，确认模式实体间的虚线表示可以在不同逻辑信道上 发送i 也cp d u ，如控制p d u 和数据p d u 分别在不同的逻辑信道上发送。r l c 确 认模式实体提供的功能有：分段和重组；级连；填充；用户数据的传输；纠错；按 序传送上层p d u ；副本检测；流量控制；协议错误检测和恢复；加密；s d u 丢弃。 r l c 可能根据高层的要求，建立多个无线承载，每个无线承载对应于一条r l c 连接，每个r l c 连接的数据传输模式由无线承载中相应的参数指定。因此，r l c 子层将可能同时存在多个透明模式、非确认模式或确认模式实体的实例。 7 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s p a + 高层协议总体介绍 4 ) 媒体接入控制( m a c ) 子层 和i n i l m is i | a a l l m $ s 蟠n l l m g 5 1 1 n r l l s | 图2 2l y e 侧m a c 层结构 m a c 层实际上可以理解为层二和层一之间的一个接入分层。如图2 2 所示， m a c 子层由5 个逻辑实体m a c - b 、m a c - c s h m 、m a c - d 、m a c - m 、 m a c h s ( m a c e h s ) 、m a c - c e s ( m a c i i s ) 组成。按照不同的逻辑实体处理不同的传 输信道：m a c - b 实体，负责处理广播信道( b c h ) ；m a c - c s h m 实体，负责处理寻 呼信道( p c h ) ，前向接入信道( f a c h ) ，随机接入信道( r a c h ) ，下行链路共享 信道( d s c h ) 及上行链路共享信道( u s c h ) ；m a c - d 实体，负责处理专用传输信 道( d c h ) ；m a c - h s ( m a c - c h s ) 实体，负责处理高速下行共享信道( h s d s c h ) ； m a c n l 实体，负责处理前向接入信道( f a c h ) ；m a c e e s ( m a c i i s 实体) 负责处 理增强型专用信道( e d c h ) 。 2 3 本章小结 本章先从整体的角度来阐述t d h s 汁协议栈的架构，总体上来说分可以分为 非接入层( n a s ) 和接入层( a s ) 两个部分，其中n a s 包括连接管理、移动管理、无线 接入承载管理三个子层，a s 包括r r c 子层、数据链路层和物理层。然后，因为本 文研究对象是增强层二，所以对层二数据链路层的各个子模块b m c ，p d c p ，r l c ， m a c 依次进行了功能简述。在下一章，将进行t d h sp ! a + 终端层二增强技术进行详 细的协议分析。 8 重庆邮电大学硕士论文第三章t d h s p l a + 终端增强层二协议分析 第三章t d h s p a + 终端增强层二协议分析 t d h s p a + 终端增强层二技术相对h s p a 来说，主要是增加层二的灵活组包的 功能，其中涉及到r l c 及m a c 子层的变化。在本章，我们就t d h s p a + 终端r l c 及m a c 子层进行研究。 3 1h s p a + r l c 层协议研究【1 0 】【1 7 】【2 0 】 r l c 子层由三种r l c 实体构成：透明模式( 谢) 、非确认模式( u m ) 和确认 模式( a m ) r l c 实体。三种不同的实体分别为上层提供不同的传输方式。在h s p a + 中，t m 没有发生改变，所以不再进行研究。 3 1 1r l c 非确认模式实体 3 1 1 1r l c 非确认模式实体模型 c c c h s h c c h d c c h dl c h ci c k i c c c h s h c c h d c o h dl c h ，c - 1 c h ， m c c h ms c h ，m t c h u t r a nm c c h ms c h m t c h u e 图3 1 非确认模式实体模型 如图所示，对于u e 来说，上行传输是：先从上层接收到s d u ( 信令平面来自 于r r c ，数据平面来自于p d c p ) ，保存到s d u 缓存里。然后会根据u m 参数进行 s d u 分段和、或者级联，并且使用长度标识( l e n g t hi n d i c a t o r ) 来指示u m dp d u 9 重庆邮电大学硕士论文第三章t d h sp ：a + 终端增强层二协议分析 中r l cs d u 的边界。当然，u m dp d u 也可能进行填充以确保得到有效的长度， 如果在u m dp d u 中使用的填充，也需要长度标识来进行指示。然后添加r l c 头， 把相应的头信息填好( 包括s n 及l i ) 。如果高层配置了加密，那么u m dp d u ，除 了u m dp d u 包头外，其余部分在发送给下层之前需要被加密。最后，u m dp d u 通过逻辑信道c c c h 、s h c c h 、d c c h 、c t c h 、m c c h 、m s c h 、m t c h 或者d t c h 发送给下层。 在下行传输中：接收u m r l c 实体先通过逻辑信道c c c h 、s h c c h 、d c c h 、 c t c h 、m c c h 、m s c h 、m t c h 或者d t c h 从下层接收u m dp d u 。如果配置并 且启动了加密，接收u mr