（通信与信息系统专业论文）tdscdma终端综合测试仪rlc与mac测试的设计与实现.pdf

摘要 t d s c d m a 终端综合测试仪r l c 与m a c 测试的设计与实现 摘要 作为3 g 空中接口三大主流技术规范之一，t d s c d m a 标准以 其t d d 特有的优势吸引了众多国内外制造商和运营商的关注。在此 背景下，北京星河亮点公司自主研发了t d s c d m a 终端综合测试仪 s p 6 0 1 0 。s p 6 0 1 0 主要用于t d s c d m a 终端生产线上的各种指标测 试，它不但能够精确测量终端的各种物理层指标，还可以模拟基站、 r n c 和核心网的信令功能，带动终端完成在各种状态下的性能指标 测试。 s p 6 0 1 0 通过模拟t d s c d m a 系统u u 接口的功能与终端进行通 信，完成终端呼叫处理相关的性能指标测试。本论文详细论述了 s p 6 0 1 0 协议栈r l c 与m a c 测试的设计与实现。r l c 与m a c 是u u 接口二层( l 2 ) 协议栈中重要的两个子层。作者参与完成了s p 6 0 1 0 r l c 与m a c 功能实现的需求分析与测试。本论文主要内容包括： 1 概述s p 6 0 1 0 的功能和设计思想，分析u u 接口协议栈结构。 2 研究r l c 与m a c 协议，根据s p 6 0 1 0 的具体要求确定r l c 与m a c 的功能需求。 3 研究各种测试策略，根据r l c 与m a c 的功能需求设计测试 用例，搭建测试环境，完成测试文档。 4 、最后对整体工作进行了总结，并对后续的工作方向提出了建 议。 关键词：s p 6 0 1 0m a cr l c 逻辑信道传输信道 北京邮电大学硕上研究生学位论史 r e s e a r c ha n di m p l e m e n to fr l c & m a ct e s t o ft d s c d m at e r m i n a lt e s ts e t a b s t r a c t t d s c d m ai so n eo ft h et h r e em a i nt e c h n i c a ls t a n d a r d so f3 gu u i n t e r f a c e d h et ot h ea d v a n t a g eo ft d dp r i n c i p l e ，m o r ea n dm o r e m a n u f a c t u r e r sa n dt e l e c o mo p e r a t o r sp a ya t t e n t i o nt ot h i st e c h n o l o g y o n t h i sc o n d i t i o n ，b e i j i n gs t a r p o i n tc o m p a n yh a sb e e nr e s e a r c h i n ga n d d e v e l o p i n gt h e “t d s c d m at e r m i n a lt e s ts e ts p 6 0l0 ”i n d e p e n d e n t l y , w h i c hi sm o s t l yu s e df o rt h et e s to ft d s c d m at e m l i n a l so nt h ep r o d u c t l i n e i tc a nn o to n l ye x a c t l ym e a s u r et h ep h y s i c a ll a y e ri n d e x e s o f t e r m i n a l s b u ta l s os i m u l a t et h es i g n a l i n gf u n c t i o no fn o d eb r n ca n d t h ec o r en e t w o r kt od r i v et e 门1 1 i n a l si n t od i f f e r e n tt e s ts t a t e t h ep r o t o c o ls t a c ko fs p 6 010i si m p l e m e n t e da c c o r d i n gt ot h eu u i n t e r f a c ep r o t o c o ls t a c kf u t r a ns i d e ) o ft d - s c d m as y s t e m s p 6 010 c a nc o m m u n i c a t ew i t hu ev i as i m u l a t et h en e t w o r k sf u n c t i o n d u r i n gt h e c o m m u n i c a t i o np e r i o d s p 6 0l0c a nf i n i s hc a l l i n gr e l a t e dt e s to fu e t h i s p a d e rd e s c r i b e st h er l ca n dm a ct e s t sd e s i g na n dr e a l i z a t i o no f s p 6 0loi nd e t a i l r l ca n dm a ca r ec h i e fs u b l a y e r so fl 2 t h ea u t h o r h a sb e e nr e s p o n s i b l ef o rr e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n dt e s to fr l ca n dm a c o f s p 6 0 1 0 t h ec h i e f c o n t r i b u t i o n so f t h i sp a d e ra r ea sf o l l o w s ： 1 a n a l y z es p 6 01 0t e r m i n a lt e s ts e t ss t r u c t u r ei nb r i e fa n dr e s e a r c h o nt h eu ui n t e r f a c ep r o t o c o ls t a c ko ft d s c d m as y s t e m 2 r e s e a r c ho nr l ca n dm a c p r o t o c o l ；c o n f i r mr l ca n dm a c s f u n c t i o nr e q u i r e m e n ta c c o r d i n gt os p 6 0l0 sr e q u i r e m e n t 3 r e s e a r c ho na l lk i n d so ft e s ts t r a t e g y , b u i l dt e s te n v i r o n m e n ta n d d e s i g nt e s tc a s e sa c c o r d i n gt od e m a n da n df i n a l l ya n a l y z et e s tr e s u l t 4 f i n a l l y , s u m m a r i z et h ew h o l ew o r k ，b r i n gf o r w a r da d v i c et ot h e e x t e n dw o r k k e yw o r d s ：s p 6 0 10 ，m a c ，r l c ，l o g i c a lc h a n n e l ，t r a n s p o r tc h a n n e l 北京邮电人学硕士研究生学位论义 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：虚墨翘日期：之丑至! 皇 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校自权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅。“h “ 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵：) 此规定) 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 一 粒 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1本论文题目来源及选题的意义 1 1 1论文背景 t d s c d m a 系统作为第三代移动通信标准之一正在我国迅速发展起来，其 产业链也正快速成熟。为了保障产业链的完整、提升产业化的可靠性和竞争优势， 开发出一套综合的测试平台是t d s c d m a 终端产业化的关键步骤之一。 本论文详细论述了国家8 6 3 资助项目“t d s c d m a 终端综合测试仪 s p 6 0 1 0 ”( 以下简称s p 6 0 1 0 ) 协议栈r l c 与m a c 测试的设计与实现。s p 6 0 1 0 经过周密的市场分析和前景预测，填补了t d s c d m a 终端测试设备领域的空白， 带动了相关移动通信产业的发展。本人参与完成了该项目一期和二期的研发工 作，作为测试仪高层协议栈l 2 功能验证小组的负责人，研究了t d s c d m a 系 统u u 接口l 2 包括r l c 、m a c 的实现及测试方案。研究完成了如下工作： ( 1 ) t d s c d m a 系统r l c 与m a c 协议的研究。 t d s c d m au u 接口主要由3 g p pt s2 5 系列协议来规范，本人着重研究的 协议包括： 3 g p pt s 2 5 3 0 1 ，r a d i oi n t e r f a c ep r o t o c o la r c h i t e c t u r e 3 g p pt s 2 5 3 2 t ，m e d i u ma c c e s sc o n t r o l ( m a c ) p r o t o c o ls p e c i f i c a t i o n ： 3 g p pt s 2 5 3 2 2 ，r a d i ol i n kc o n t r o l ( r l c ) p r o t o c o ls p e c i f i c a t i o n ： 3 g p pt s 2 5 3 3 1 ，r a d i or e s o u r c ec o n t r o l ( r r c ) p r o t o c o ls p e c i f i c a t i o n ： 3 g p pt s 2 5 4 0 1 ，u t r a no v e r a l ld e s c r i p t i o n 。 ( 2 ) 完成了s p 6 0 1 0 协议栈r l c 与m a c 功能实现的需求分析。 ( 3 ) 为与m a c 功能实现制定测试计划，设计测试用例，搭建测试环 境，完成功能验证，提交测试报告文档。 1 1 2 选题的意义 t d - s c d m a 移动通信系统标准是由中国提出并被国际电信联盟( i t u ) 接 纳的第三代移动通信标准。也是近百年来我国通信史上第一个具有完全自主知识 产权的国际移动通信标准，它的出现在我国通信发展史上具有罩程碑的意义，极 大地提高了我国在移动通信领域的技术水平，是整个中国通信业的重大突破。作 为3 g 的国际主流技术标准之一，t d s c d m a 技术必将引导中国乃至全球3 g 及 后3 g 技术的演进和发展。对于全球的运营商和通信设备制造商而吉， t d s c d m a 更是提供了一个难得的发展机遇。t d s c d m a 凭借频谱利用率高、 北京邮i 乜人学帧 。研究生学位论文 系统容量大、建嘲成本低和支持数据业务等优势，必定会在全球范围内占有一席 之地。 为保障t d s c d m a 产业链的完整、提升产业化的可靠性和竞争优势， t d s c d m a 终端产业迫切需要一个综合的测试平台。在g s m 和c d m a 终端生 产的测试仪表中，美国的安捷伦和德国的罗德施瓦茨两个测试仪表生产公司占据 了人部分巾场。而对于t d s c d m a 系统的终端测试仪表，在本项目启动前还没 有厂家支持，这将严重影响t d s c d m a 的产业化进程。因此本项目开发的 s p 6 0 1 0 填补了通信巾场上t d s c d m a 终端测试设备领域的空白，为t d - s c d m a 的商州化进程做出了重要的贡献。 t d s c d m a 终端综合测试仪的实现主要包括4 个部分：物理层协议栈功能 实现，高层协议栈功能实现，测试功能实现及主控软件功能实现。其中l 2 作为 高层胁议栈功能实现的蓖要组成部分，这个部分的主要工作是将l 3 的数据或控 制信息处理后传递给l 1 然后在空中接口上转发，以及接收l 1 的数据经处理后 f 递给l 3 。简荤的说，l 2 又称为数据链路层就是把一条有可能出差错的实际链 路，转变成为让嘲络层向卜看去好像是一条不出差错的链路i 。因此它对于测试 仪的。典珧起着非常基础而关键的作用，是不可或缺的一个重要部分。 1 2论文的内容安排 本论文共分为血章，第1 章绪论介绍了本文选题的背景及意义。第2 章对 s p 6 0 1 0u u 接口协议栈的结构及各组成部分进行概述，为后续章节深入介绍r l c 与m a c 的功能需求和测试打下基础。第3 章是本论文的主体部分，重点介绍了 r l c 与m a c 的功能需求。第四章是本论文的核心部分，详细介绍了r l c 与m a c 测试用例的设计、测试环境的搭建及测试结果的分析。第5 章是论文的总结，并 对t d s c d m a 终端测试仪协议栈一致性测试作了展望。 第2 苹t d s c d m a 系统u u 接u 协议栈简介 第2 章s p 6 0 1 0 协议栈简介 s p 6 0 l o 协议栈依据t d s c d m a 系统u u 接口网络侧的标准实现。它通过模 拟网络侧的功能与终端进行通信，并在通信过程中完成所需要的性能指标测试。 本章首先介绍s p 6 0 1 0 产品特点，然后介绍t d s c d m a 系统结构模型，最 后重点介绍空中接口( u u ) 的结构及各模块的功能。 2 1s p 6 0 1 0 概述 s p 6 0 1 0 主要用于t d s c d m a 终端生产过程中的各种指标测试。该仪表不但 能够精确测量终端的各种物理层指标，还可模拟基站、r n c 和核心网的信令功 能，拉动终端完成在各种不同状态下的性能指标测试。用户可以通过计算机j l i 视 测试结果，也可以在“仪器控制计算机”上通过定制不同的终端测试用例和指标门 限来完成终端不同方面的测试，在终端的测试指标不满足正常范围时，将给出报 警和简单的数据处理。 仪表不但可以独立工作，还可以利用g p l b ( 通用接口总线) 同其他的仪表 进行串联，利用基于脚本的动念协议测试组织策略，根据用户的测试需要，动念 生成测试用例，配合其他仪表，达到对手机进行全面测试的目的。 2 1 1 功能简介 s p 6 0 1 0 能够精确测量终端的射频指标，并能够自动判定陔指标是否合格。 测试内容涵盖了3 g p p 3 4 1 2 2 规定的测试项。 ( 1 ) 发射机性能测试： 最大发射功率、频率稳定度、开环功率控制、闭环功率控制、最小发射功率、 发射关功率测试、发射开关模板、连续发射的输出功率失同步处理、不连续发射 的输出功率失同步处理、占用带宽、频谱发射模板、邻道泄漏比、e v m 、峰值 码域误差功率。 ( 2 ) 接收机性能测试： b e r 测试、b l e r 测试、接收灵敏度测试、最大输入电平测试。 ( 3 ) 呼叫处理功能： s p 6 0 1 0 具有呼叫处理功能，可以模拟t d s c d m a 网络的接入网和核心网 的协议处理过程，使被测终端进入特定状态从而进行相关测试。 物理层( l i ) ：t d s c d m a 上、下行物理信道的发送和接收，以及相应 物理层过程处理。 数据链路层( l 2 ) ：r l c m a c p d c p 各协议层的实现。 北京邮电大学i = 学硕卜学位论文 网络层( l 3 ) ：基本呼叫过程的处理。 s p 6 0 1 0 具有远端控制的功能，您可以使用p c 或者工控机通过 g p i b l a n 电缆的连接在远端对仪表进行控制。 基于s p 6 0 1 0 的脚本动态组织策略，您可以根据测试的要求编写大量的、 可定制的测试用例，并与目i ；i 比较常用的自动化测试软件( 如l a b v i e w ) 互连， 完成对终端的令面自动测试工作。 ( 4 ) g p i b 功能 呼叫过程控制 ，测试过程控制 i ，外部设备控制 系统测甚配置控制 s p 6 0 1 0 为了方便您的使用，还添加了丰富的系统控制功能，使您可以根据 测试的要求设置测试： 程中的各种参数和仪表的特定功能参数。 2 1 2整体设计思想 测试仪的结构设计如图2 1 所示。用户接口部分即人机界面，可以在 m i c r o s o f t 或者l i n u x u n i x 等的操作平台上实现。高层协议处理模块主要是用软 件完成空中接u 部分r r c 层和核心网n a s 层的功能模拟。测试数据处理模块负 责所自测试项的测量和计算。r l c 和m a c 层处理模块分别完成r l c 层和m a c 层的功能。物理层模块分成发送和接收两部分，在d s p 上实现。射频调制和解 调完成基带信号和射频信号之| 日j 的转换，由f p g a 实现。 第2 章t d s c d m a 系统u u 接l j 协议栈简介 图2 1 测试仪结构设计框图 从另外一个角度看，整个测试仪又可以分为硬件和软件两个部分： ( 1 ) 硬件部分： 机箱和控制器：提供所有软件程序的运行平台，提供测试结果显示 和用户控制平台，同时提供三层以及非接入层数据的模拟； 射频部分：主要功能为产生时钟源，射频信号的发送与接收； 基带处理部分：基带信号处理、高层协议处理与测试数据处理，提 供数据传输的各种接口。 ( 2 ) 软件部分： 主控软件包：在控制器上运行的软件，完成仪表的控制接口、完成 控制指令解释和脚本解释功能、完成对协议处理软件和射频测黾软 件的控制功能；完成对所有硬件的控制功能；完成测试数据转换输 出和数据显示功能。 协议处理软件包：主要分为高层协议处理和物理层协议处理两个部 北京邮f 乜大学t 学硕仁学位论文 分： t d 。s c d m a 高层协议处理软件部分：完成r r c 、r l c 、m a c 层的协议处理功能； t d s c d m a 物理层协议处理软件部分：完成物理层发送平接收的处理r 作： 射频测量软件包：完成对终端的发送和接收性能指标的测试和分析。 2 2t d s c d m a 系统结构 t d s c d m a 标准由大唐电信科技产业集团代表中国提交，在2 0 0 1 年被国际 电联接纳，成为被国际社会认可的三大3 g 标准之一。在中国各部门的鼎力支持 以及t d s c d m a 产业联盟企业的共同推动下，t d s c d m a 已成为发展最快的 3 g 技术书j ；准。 t d s c d m a 系统主要由c n ，u t r a n 和u e 构成。结构如图2 2 所示。 口 图2 - 2t d s c d m a 系统结构图 口 其中c n 完成与业务和应用有关的，贴近用户的功能包括内部所有的语音呼 叫、数据连接和交换及路由选择等功能，这里不做详述。相关无线资源的管理， 渊度等功能。e 要由接入网( u t r a n ) 来承担。 u t r a n 由若干个通过i u 接口连接到c n 的无线网络子系统( r n s ，r a d i o 第2 章t d s c d m a 系统u u 接u 协议栈简介 n e t w o r ks u b s y s t e m ) 组成。一个r n s 包含一个r n c 和一个或多个n o d eb ，而 n o d eb 通过i u b 接口与r n c 相连。r n c 之间通过l u r 接口进行信息交互。i u r 接口可以是逻辑连接也可以是实际的物理链路【5 】o 其中r n c 有三种角色：s r n c 、d r n c 和c r n c ，功能分别如下： s r n c ：每个处于连接模式下的u e 都被s r n c ( s e r v i n gr n c ) 所控 制；s r n c 终结连向c n 的i u 接口。 d r n c ：r n c 之| 日j 的软切换需要另外一个或多个r n c 参与，这个为u e 提供资源的r n c 称为d r n c ( d r i f t i n gr n c ) 。 c r n c ：c r n c 控制其连接的小区的无线资源，每个r n c 都是直接连接 到其上的基站和小区的c r n c ( c o n t r o l l i n gr n c ) 。 r n c 的三种角色只是逻辑上的区分，一个r n c 可以是同时是某个u e 的 s r n c ，其他l i e 的d r n c ，所在小区和n o d eb 的c r n c 。 u e 通过u u 接口与n o d e b 通信，进而连接到网络。u u 接口是系统中最复 杂最重要的接口。在后续章节中有详细介绍。 2 3u u 接口结构 在u u 接口上，协议栈按其功能和任务，分为三层，分别是物理层( l i ) 、 数据链路层( l 2 ) 和网络层( l 3 ) 。其中l 2 又分为m a c 、r l c 、p d c p 和b m c 4 个子层。l 3 和r l c 按其功能又被分为控制平面( c 平面) 和用户平面( u 平 面) ，l 2 的p d c p 和b m c 只存在于用户平面，由于s p 6 0 1 0 日前只是针对单个 u e 的测试，所以b m c 在该测试仪表中不需要实现。在控制平面上，l 3 又分为 r r c 、m m 和c m3 个子层【l l 。r r c 对无线资源的分配进行控制，并发送有关信 令。r r c 消息包含建立、修改和释放配置l 1 和l 2 所需要的所有参数。 按信令及过程是否和接入有关，u u 接口协议也被分作接入层( 包括l l 、l 2 和l 3 的r r c 子层) 和非接入层( 包括m m 、c m ) ，其中，非接入层信令属于 核心网功能。 在子层界面上，端到端的通信服务接入点用s a p 表示。m a c 与物理层之问 的s a p 提供传输信道，r l c 与m a c 之间的s a p 提供逻辑信道，在控制平面上， r r c 与m m 、c c 之间的接口被定义为通用控制( g c ) 、通告( n t ) 和专用控制 ( d c ) s a p 。r l c 子层提供与无线传输技术紧密相关的a r q 功能。r l c 在控 制平面和用户平面没有差别【l “。 下面对物理层、m a c 层、r l c 层、p d c p 层与r r c 层作简要的介绍。u u 接口协议结构图2 3 所示。 北京邮电人学下学硕卜学位论文 控制平面 g c1n ljd c i 用户平面 土 _ 戋广之孓 图2 3u u 接口协议结构图 2 3 1 物理层 物理层向m a c 层提供数据传输服务。物理层传输服务主要解决在无线信道 中如何采用和采用何种数据格式传递信息的问题。物理层以传输信道( t r a n s p o r t c h a n n e l ) 的形式提供数据传输服务。传输信道分成两组：公用传输信道和专用 f 输信道，其中公用传输信道包括随机接入信道( r a c h ) 、前向接入信道 ( f a c h ) 、下行芡享信道( d s c h ) 、上行共享信道( u s c h ) 、广播信道( b c h ) 、 和寻呼信道( p c h ) ：专用传输信道有( d c h ) 1 0 l 。由于s p 6 0 1 0 目i j 仅对单个u e 进 j ：测试，共享信道包括d s c h 与u s c h 等不需要实现。 2 3 2m a c 层 在3 g p p 无线接口协议体系结构中，m a c 层处在物理层与r l c 层之日j ，向上 以逻辑信道的形式为高层提供服务，向下利用传输信道使用物理层提供的服务。 m a c 层除了完成逻辑信道与传输信道之间的映射之外，还要根据业务情况和传 输信道的使用情况，进行传输信道格式选择，以提高传输信道的利用率。 第2 章t d s c d m a 系统u u 接u 协议栈简介 m a c 层在逻辑信道上向r l c 层提供数据传输业务。逻辑信道定义了传输何 种类型的数据，可分为控制信道( 传输控制平面信息) 和业务信道( 传输用户平 面信息) 两大类，其中控制信道( c c h ) 包括广播控制信道( b c c h ) 、寻呼控 制信道( p c c h ) 、专用控制信道( d c c h ) 、公用控制信道( c c c h ) 和共享 信道控制信道( s h c c h ) ；业务信道( t c h ) 包括专用业务信道( d t c h ) 和公 用业务信道( c t c h ) i o l 。由于s p 6 0 1 0 目前仅对单个u e 测试，共享信道s h c c h 不需要实现。 s p 6 0 1 0 所模拟的网络侧逻辑信道与传输信道的映射关系如图2 4 所示 b c c h p c c h d c c h - ccchdtch 逻耕信道 s a p s a ps a p s a p s a p ： r ， 传输f i i 道 图2 - 4s p 6 0 1 0 中逻辑信道与传输信道映射关系图( u t r a n 侧) 2 3 3r l c 层 r l c 层为用户和控制数据提供分段和重传业务。由r r c 配置每个r l c 实体， 存在三种模式操作：透明模式( t m ) 、非确认模式( u m ) 和确认模式( a m ) 3 1 。在控制平面，r l c 向上层r r c 提供信令无线承载( s r b ) 业务；在用户平面， r l c 向上层p d c p 、b m c 、n a s 等提供无线承载( r b ) 业务，在控制平面和用户 平面r l c 向高层提供的服务没有区别。 r l c 层向高层提供的业务有”0 1 1 ( 1 ) r l c 连接建立释放：该业务执行r l c 连接的建立释放。 ( 2 ) 透明模式数据传输：该业务发送高层p d u ，但不增加任何协议信息，可 能包含分段重组功能。 ( 3 ) 非确认模式数据传输：该业务发送高层p d u ，但不保证传递到对等端实 体。 ( 4 ) 确认模式数据传输：该业务发送高层p d u ，并保证传递到对等端实体。 若r l c 不能正确发送数据，发送端的r l c 用户将收到通知。该业务支持顺序和无 序发送。 ( 5 ) q o s 设置：l 3 应能配置重传协议，以提供不同的q o s 。 ( 6 ) 不可恢复错误的通知：当发生正常过程中无法解决的错误时，r l c 将通 北京邮电人学下学倾l 学位论文 知高层。 2 3 4p d c p 层 p d c p 层仅仅用于p s 域。每个p s 域的r a b ( 无线接入承载) 都与一个r b ( 无 线承载) 相关联，每个r b 都与一个p d c p 实体相关联【9 i 。p d c p 向高层提供的服 务称为无线承载，p d c p 主要完成的功能如下【4 1 ： ( 1 ) 在发送和接收实体中分别完成i p 数据流的头压缩和解压缩功能。 ( 2 ) 用户数掘的发送和接收。 ( 3 ) 对于配置为支持无损s r n s 重定位的r b ，完成p d c p 序号的维护。 详细的p d c p 功能描述不属于本论文讨论的范围，可参考协议3 g p p2 5 3 2 3 。 2 | 3 5r r c 层 r r c 层控制止线资源的分配，并发送有关指令。在无线资源分配中，r r c 允i i ：m a c 在用户和无线承载之i 日j 进行仲裁。r r c 使用底层进行测量以决定可用 的无线资源。斟此，需要有从u er r c 到r a nr r c 的测量报告。图2 5 显示了r r c 与l 1 、m a c 及r l c 的相互作用。本地控制和测量将通过f u 汜与底层的控制接入 点处理。 r r c 层向商层提供的业务包括o 】： ( 1 ) 公用控制g cs a p 提供信息广播服务，该业务在特定的物理区域向所有 的u e 广播信息。 ( 2 ) 通告n ts a p 提供寻呼和通告广播服务，寻呼服务向一个特定的u e 传递 信息，信息在一定的物理区域内广播，但只有具有特定地址码的用户爿能收到。 ( 3 ) 专用控带i j d cs a p 提供建立释放连接并在这个连接上传递信息的服务。 第2 章t d s c d m a 系统u u 接口济议栈简介 u t r a n 图2 5r r c 与底层之间的交互( 控制平面) 量 第3 章s p 6 0 1 0 r l c j m a c 功能需求 第3 章s p 6 0 1 0r l c 与m a c 功能需求 在上一章对s p 6 0 1 0u u 接口结构简单分析的基础上，本章根掘协议定义的 m a c 与r l c 的功能以及s p 6 0 1 0 的需求，详细分析了s p 6 0 1 0 协议栈l 2m a c 与r l c 的功能需求。 3 1m a c 功能需求 3 1 1m a c 整体功能需求 m a c 分为三个功能实体：m a c - b ，m a c c s h 和m a c d 。分别对应不i 司的 传输信道类型，完成不同的功能 2 】。 ( 1 ) m a c b ：对应b c h 的控制实体，每个l i e 对应一个( 当前小区) 或多 个( 当静和临近小区) m a c - b 实体，u t r a n 中每个小区对应一个m a c b 实体， 位于n o d e b 内。 由于l 2 不对广播消息做任何处理，在s p 6 0 1 0 中b c h 消息直接由r r c 层发 送至物理层，m a c - b 实体不需要实现。 ( 2 ) m a c c s h ：对应p c h 、f a c h 、r a c h 、d s c h ( 不实现) 、u s c h ( 不 实现) 的控制实体。每个l i e 对应一个m a c c s h 实体，u t r a n 中每个小对 应一个m a c c s h 实体，位于c r n c 内。 ( 3 ) m a c d ：对应d c h 的控制实体。每个l i e 对应一个m a c d ，u t r a n 中针对每个l i e 有一个m a c d 实体和l i e 所在的特定小区的m a c c s h 相关联。 其中m a c c s h 与m a c d 的关系结构图如图3 1 所示。 北京邮电人学t 学颈f 学位论文 r a c hd c l 4d c h 图3 - 1s p 6 0 1 0m a c c s h 与m a c - d 的关系结构图 m a c 所要完成的功能如表3 1 所示。 表3 - 1m a c 功能描述 功能分类功能描述 1 、m a c 头添1 、完成逻辑信道与传输信道的映射，在实现中反映为m a c 头 加功能中的t c t f 字段。 2 、公用传输信道上不同u e 的标识，在实现中反映为f a c h 和 r a c h 传输信道m a c 头中的u e i dt y p e 和u e i d 字段。 3 、传输信道类趔切换，在实现中反映为d t c h d c c h 映射到 r a c h f a c h 传输信道时m a c 添加j f j 确的头信息。 2 、数喇传输4 、从物理层公用传输信道接收数据块，将数据块分解成p d u 传 功能送剑商层 5 、将商层的p d u 复用成传输数据块集，并利用专用传输信道传 送到物理层 6 、将高层的p d u 复用成传输块，并利用公用传输信道传送到物 理层 7 、从物理层专用传输信道接收数据块集，将数据块分解成p d u 传送剑高层 3 、t f 选择功8 、依据瞬时数据源速率为每个传输信道选择合适的传输格式 能 9 、同一。u e 内部不n d 数据流之问的优先级处理 小；聍要实现1 0 、l k 务流嚣测营 的功能1 1 、小同u e 之i n j 的优先级处理 1 2 、r l c 为透明模式时m a c 层加密 1 3 、r a c h 和c p c h 传输的a s c ( 接入业务类型) 选择 第3 章s p 6 0 1 0 r l c 与m a c 功能需求 3 i 2 详细的功能需求 3 1 2 1m a c 头添加功能与数据传输功能实现过程简介 在数据经过m a c 层时，发送端实体会在其中加入m a c 的控制信息，数据 发送到接收端时，接收端的m a c 会读取并删除发送端实体加入的控制信息，并 根据信息把数据向上层传递。m a c 头结构如表3 2 所示。m a c 头添加功能与数 据传输功能是m a c 最基本的功能，其中数据传输功能具体指接收和发送数捌的 能力，是m a c 头添加功能和t f 选择功能测试的基础。 袁3 - 2 m a c 头结构 上行 t c t fu ei d u ei d c 喱m a c t y p e 头长度 ( b i t ) c c c hr a c h0 02 d t c h ，d c c hr a c h0 1 0 00 1 cr n t i存在 2 6 ( 1 6 b i t ) 下行t c t fu e )u ei dc nm a c t y p e 头长度 ( b i t ) p c hp c c ho f a c hb c c h0 0 0 3 c c c ho o l3 c t c h0 l o 3 d t c h ，d c c h0 1 l o o0 0ur n t i存在 4 3 ( 3 2 b i t ) d t c h ，d c c ho “0 00 1 cr n t i 存在 2 7 ( 1 6 b i t ) d c h d t c h d c c hx0 或4 注：c t 一栏中“x ”表示如果存在多条d t c i - i d c c h ，c t 就存在；如果只 有一条，则不存在c t ： 如果m a c 头有r n t i ，则上行只能采用cr n t i ，下行采用cr n t i 和 ur n t i 都可以。 3 1 2 2t f 选择实现过程简介 m a c 根据瞬时源速率，为每个传输信道选择适当的传输格式。传输格式选 择一方面保证了传输信道的使用效率和资源的利用率，另一方面控制了数据的流 量。 t f 定义为在一个给定的时自j 间隔内，物理层和m a c 层之间通过一条传输 信道交换的一个传输块集。t f 选择指公用传输信道的t f 选择。 北京邮电大学下学硕l 学位论文 为了提高传输效率，物理层把从一条或多条传输信道上接收到的数据组合起 来构成一条或多条编码组合传输信道( c c t r c h ) ，每一传输信道上对应的传输 格的组合称为t f c 。t f c 选择指专用传输信道的t f c 选择。 t f c 选择与t f 选择的原理相似，本论文因为篇幅关系仅讨论t f 选择。 根据2 5 3 2 1 协议，在进行t f 选择时应遵循如下标准： 1 选择的t f 属于r r c 配置的t f s 。 2 选择的t f 不能处于阻塞状态。 3 选择的t f 必须与r l c 配置兼容。 4 选择的t f 不能使r l c 产生由无效数据填充出来的数据包。 5 选择的t f 包含的数据，可以在一个t t i 内传送完毕。 6 选择的t f 应该能最大限度的传送高优先级的数据。 7 没有其它t f 比次优先级逻辑信道发送更多的数据。对其余的优先级重 复使用这一规则。 8 没有其它t f 比所选t f 比特速率更低。 实现过程简述如下： ( 1 ) 首先任收到r r c 的配置后将逻辑信道信息，传输信道信息，按如下方 式，f 储。对于每个逻辑信道，将其信息存储为表3 - 3 形式。 表3 - 3 逻辑信道信息 逻辑信道信息 逻辑信道标识 优先级 等待传送的数掘量 逻辑信道使用的s u bt f s 位置索引 对于每个传输信道，将其t f 存储为表3 - 4 形式。 将传输信道的t f s ，以t bs i z e 的大小划分为若干个子集( s u bt f s ) 。每个 子集中包含若干个t f 它们的t bs i z e 大小相等，按传输数据量的多少，由大到 小排列。如表3 - 4 所示： 表3 - 4 传输信道s u b t f s 信息 s u b t f s t f l 数掘块大小 数掘块个数 t f 2数掘块大小 数据块个数 t f 3数据块大小 数掘块个数 其中：t f i ( 数掘块大小+ 数掘块个数) t f 2 ( 数据块大小+ 数据块个数) 第3 章s p 6 0 1 0 r l c 与m a c 功能需求 t f 3 ( 数据块大小数据块个数1 每个子集下存在一个如表3 5 所示的表，包含了这个子集下各个优先级上的 数据量信息，及各优先级上的数据量和。 表3 - 5s u bt f s 下的数据量信息 s u bt f s 下的数据量 优先级1 数据量( b i t l 优先级2数据鼍( b i t ) 优先级3数据鼍( b i t ) 优先级4数掘量( b i t l 优先级5 数据量( b i t ) 优先级6 数据量( b i t ) 优先级7数掘量( b i t ) 优先级8 数据髓( b i t ) 各优先级下的数据和 数掘量( b i t ) 以上各表关系如图3 - 2 所示： 图3 - 2 逻辑信道信息与s u b t f s 关系结构图 ( 2 ) 在选择t f 的时候，填写以上所列的各表。 下面通过一个例子，演示如何填写各表： 假设存在两条逻辑信道：逻辑信道1 ( l 1 ) ，逻辑信道2 ( l 2 ) 。分别使用同 一传输信道的s u bt f s l ，s u bt f s 2 。如表3 - 6 、表3 7 所示 表3 - 6 逻辑信道信息 逻辑信道逻辑信道 1 逻辑信道标识 12 优先级 l2 等待传送的数据量 o0 逻辑信道使用的 l2 s u b t f s 位置索引 北京邮电大学丁学帧卜学位论文 表3 7s u b t f s 信息 s u b “f s ls u b t f s 2 t f l 数掘块大小：1 6 8t f 3数据块大小：3 5 0 数捌块个数：l数据块个数：i t f 2 数扔：块大小：1 6 8t f 4数据块大小：3 5 0 数据块个数：3 数据块个数：2 在填下孑过程中首先清空s u b t f s l ，s u b t f s 2 的数据量表。 然后根掘l l ，l 2 上的等待数据量，填写逻辑信道信息表中的等待传送的数掘 量栏。 如果此时l 1 ，l 2 上分别由3 3 6 ，7 0 0 ( b i t ) 的数据等待传送，则结果如表3 8 所示。 表3 - 8 逻辑信道信息 逻辑信道l逻辑信道2 逻辑信道标识 l 2 优先绒 l 2 等待传送的数据甓 3 3 67 0 0 逻辑1 再迫便用刚 l2 s u b t f s 位置索引 然后填弓各逻辑信道对应的s u bt f s 下的数据量表。填写的方法是把各逻 辑信通卜对应的等待传送的数据量填写到s u bt f s 下的数据量表中的各优先级 下的数掘和和与逻辑信道优先级相同的数据量栏内。由于可能存在多个逻辑信道 对应一个s u bt f s ，因此在填写时，采用累加方式，如表3 - 9 所示。 表3 - 9s u b t f s 信息 s u b t f s l 下的数掘量 s u bt f s 2f 的数据量 优先绒13 3 6优先级1o 优先绒2 0 优先缴2 7 0 0 优先绒3o优先级30 优先级4 o优先级40 优先级5 0 优先级5o 优先绒60优先级6o 优先级7 o 优先级70 优先绒8 o优先级80 各优先级f 的数据和 3 3 6 各优先级下的数据和 7 0 0 然后在每个s u bt f s 中，选择包含的数据量不超过等待传送数据量的最大 的t f 。并根掘选出的t f 把s u b t f s l 下的数据量中超出t f 能力的部分删除。 修l f i 后的s u bt f s l 下的数据量，就是使用这种t f 时，在各优先级下可以传送 的数掘量。在例f 中选择的结果分别是t f i ，t f 4 ，修j 下后的数据量如表3 1 0 所 第3 章s p 6 0 1 0