（通信与信息系统专业论文）futurefdd演示系统移动台侧rlc层和信令层3协议设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着移动用户数量的快速增长和新业务的不断出现，现有的移动通信系统已经不能满足市场需 要，新一代移动通信系统的研究开发已经提上日程。未来无线通信通用环境( f u t u r e ) 研究项目是中 国高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 通信主题的重大项目，目标是研究b 3 g 4 g 新一代移动通信中关键 技术并建立验证系统 和现有的移动通信系统相比，b 3 g 移动通信系统在传输速率、业务功能和类型、服务质量和可 靠性等方面提出了更高的要求。重新定义b 3 g 移动通信系统层次结构，并设计高效可靠的r l c 层 和信令层3 协议对系统性能至关重要。 在移动通信系统中，r l c 层般作为层2 的一个子层，是物理层和上层之间数据传输的通道， 它的功能包括为信令数据和业务数据的分段和重组、级联和填充、数据传输和c r c 校验、流量控制 以及a r q 等。层3 主要功能则是通过层3 信令进行系统参数表维护、无线资源管理、移动性管理以 及业务连接管理等。 f d d 蜂窝无线网络试验系统是f u t u r e 研究计划课题，研究f d d 模式下m i m o 、g m c 、o f d m 等空中接口技术，并演示多用户多小区场景下的多种速率业务数据的传输。在该系统中，信令层3 主要通过”信令流程实现其功能。r l c 层为上层信令和业务提供了所需要的可靠性。本文首先简 要介绍了f d d 蜂窝无线网络试验系统，在此基础上设计满足系统需求的r l c 层和层3 协议，最后 详细介绍这两层协议在r m p u 板上的软件实现情况。 关键词： 无线链路控制，信令层3 ，后三代移动通信系统，未来无线通信通用环境 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h e r a p i di n c r e a s eo f m o b i l eu s e rh u m b e ra n dn e ws e r v i c er e q u e s t 。c u r r e n tm o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sc a nn o tm e e tn e e d s ，a n dr e s e a r c ho ft h en e x tg 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 s y s t e mb e c o m e sm o r ea n dm o r eu r g e n ta n dn e c e s s a r y f u t u r et e c h n o l o g yf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ( f u t u r e ) r e s e a r c hp r o j e c ti so n eo ft h ei m p o r t a n tc o m m u n i c a t i o nt o p i co fc h i n a8 6 3h i g h t e c hp r o j e c t t h ep u r p o s ei st os t u d yk e yt e c h n o l o g i e si nb 3 g 4 gs y s t e m sa n de s t a b l i s h et h ed e m os y s t e m s c o m p a r e dw i t hc u r r e n tc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，b 3 gs y s t e mh a sh i g h e rr e q u e s ti nt e r m so f b a u dr a t e ， s e r v i c e f u n c t i o n ，q u a l i t y o fs e r v i c ea n d r e l i a b i l i t y i tb e c o m e sv e r yi m p o r t a n t t or e d e f i n eb 3 g c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sl a y e rs t r u c t u r ea n dd e s i g ne f f i c i e n ta n dr e l i a b l er l cl a y e ra n dt h el a y e r3f o r s y s t e mp e r f o r m a n c e r l cl a y e ri sg e n e r a l l yas u b l a y e ro ft h el a y e r - 2i nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，w h i c hi st h e c h a n n e lb e t w e e np h y s i c a ll a y e ra n dh i g h e rl a y e r i t sf u n c t i o ni n c l u d es e g m e n t a t i o na n dr e a s s e m b l y , c o n c a t e n a t i o na n dp a d d i n g , t r a n s f e ro fu s e rd a t a , c r cc h e c k ，f l o wc o n t r o l ，a n da r qm e c h a n i s m 。t h e l a y e r3m a i n t a i n ss y s t e mp a r a m e t e rt a b l e ，a n dm a n a g e sr a d i or e s o u r c ea n ds e r v i c es e t u pf o rm o b i l et e r m i n a l w i t hl a y e r3s i g n a l t h ef d dw i r e l e s sc e l l u l a rn e t w o r ke x p e r i m e n t a ls y s t e mi sap a r to ft h ef u t u r er e s e a r c hp r o j e c t a d v a n c e db a s e b a n dt e c h n o l o g i e sl i k em i m o g m c 。a n do f d ma r ec o n s i d e r e d v a r i a b l es e r v i c e so f m u l t i - u s e ri nd i f f e r e n tc e l l u l a ra r ee x p e c t e dt ob ec a r r i e d i nt h i ss y s t e m ，t h el a y e r3i m p l e m e n ti t sf u n c t i o n w i t hs i g n a lp r o c e d u r e r l cl a y e rp r o v i d en e c e s s a r yr e l i a b i l i t yf o rs i g n a la n ds e r v i c ed a t af r o mu p p e rl a y e r i nt h i sm a s t e rt h e s i s ，e x p e r i m e n t a ls y s t e mi si n t r o d u c e d b a s eo nt h ei n t r o d u c t i o n ，r l cl a y e ra n dt h el a y e r 3p r o t o c o li sd e s i g n e dt om e e ts y s t e md e m a n d s f i n a l l y , t h es o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o no ft h e s et w ol a y e r p r o t o c o li sp r o p o s e d k e yw o r d s ： r a d i ol i n kc o n t r o l ( r l c ) ，s i g n a ll a y e r3 ( l 3 ) ，b e y o n d3 r dg e n e r a t i o n ( b 3 g ) ，f u t u r e t e c h n o l o g yf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ( f u t u r e ) 1 1 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它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。 研究生签名： 封：! 垒日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 套脚件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名： 麴：盘导跖基名：日期： 第一章绪论 第一章绪论 虽然移动通信深刻的改善了人们的生活，但是移动通信的现状与人们的需求还有很大的差距， 研究下一代移动通信系统已势在必行。本章简要介绍b 3 g 移动通信发展和f u t u r e 研究计划f d d 试验 系统 1 1 8 3 g 移动通信 1 1 1b 3 g 移动通信的特点与发展现状 移动通信是当今通信领域内最为活跃、发展最为迅速的领域之一，也是将在新世纪对人类生活 和社会发展有重大影响的科学技术领域之一。随着通信技术与市场得蓬勃发展，第二移动通信系统 即将投入商用，然而，第三代移动通信系统距离人类“不论何时，不论何地都能与任何人交流任何信 息”的个人透信愿望仍有较大距离。因此，近年来一些学者又提出了未来移动通信系统的薪构想 后三代( b 3 g ) 或称第四代( 4 g ) 移动通信系统的新概念。 b 3 g 移动通信技术发展的方向和目标有以下几个：1 ) 网络业务数据化、分组化，移动互联网逐 步形成；2 1 网络技术数字化、宽带化；3 ) 网络设备智能化、小型化；4 ) 应用于更高的频段，有效的 利用频率资源；5 ) 移动网络的综合化、全球化、个人化；6 ) 各种网络的融合：7 ) 高速率、高质量、 低费用。 目前，依照国内外普遍认为：“b 3 g 移动通信的概念可称为宽带接入和分布网络。具有非对称的 和超过2 m b p s 的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统等。此 外。b 3 g 移动通信系统将是多功能集承的宽带移动通信系统，可以提供的数据传输速率高达 1 0 0 m b p s 。”简单而言，b 3 g 是一种超高速无线网络。一种不需要电缆的超级信息高速公路”j 。 在我国。b 3 g 移动通信已被正式列入了国家“十五“8 6 3 ”研究计划，并已启动了名为f u l l 爪e ( f u t u r et e c h n o l o g i e sf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ) 的未来移动通信研究计划。国内高校如东南 大学、清华大学都参与了f u t u r e 研究计划项目。当前东南大学主要承担f u t u r e 研究计划二期工 程f d d 无线蜂窝试验系统的研究开发工作。 1 1 2f d d 蜂窝无线网络试验系统 当前东南大学b 3 g 课题组承担的f d d 蜂窝移动通信无线网络试验系统研究开发项目是8 6 3 重 点项目f u t u r e 研究计划二期工程，研究f d d 模式下b 3 g 移动通信系统的空中接口技术，建立多 载波与m i m o 等关键技术，支持峰值速率为1 0 0 m 的语音和数据业务，并支持新的未来可能出现的 无线通信业务。 f d d 蜂窝移动通信无线网络试验系统如图1 1 1 所示，由四个接入点( r a u ，r e m o t ea n t e n n a u n i t ) 、两个计算单元( b t s ，b a s e s t a t i o n ) 、一个计算单元控制器( b s c ，b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r ) 、以 及三个移动终端( m t ，m o b i l et e r m i n a l ) 组成。其中。接入点r a u 由天线系统和射频前端构成，每 个r a u 有4 个射频通道，使用4 副天线，完成模拟基带信号的载波调制和解调、以及射频信号的发 送和接收：计算单元b t s 由固定台和终端计算机构成，固定台由基带系统和主控部分构成，每个 b t s 可与三个r a u 通过光缆连接完成m i m o 基带发送和接收信号处理，通过接口连接到b s c ， 并接入因特网；计算单元控制器b s c 与两个b t s 相连接，负责小区间无线资源的调配和控制，并 通过终端计算机接入因特网：移动终端m t 由移动台和终端计算机组成，移动台由天线系统、射频 前端、基带系统、以及主控部分构成，有4 个接收和发送通道，使用4 副天线，完成m i m o 基带处 理、载波调制解调、以及射频信号发送，接收等。它可以通过i u u 、b t s b s c 接入因特网。 l 东南大学硕七学位论文 1 2 信令层3 图1f d d 蜂窝移动通信系统示意 信令层3 实现b 3 g 演示系统协议栈信令层3 的功能，此协议设计主要参考了c d m a 2 0 0 0 系统的 标准，协议主要描述了以f 内容： 1 ) 定义了l 3 信令的结构； 2 ) 移动台对不同信令的处理过程，主要包括无线资源管理，移动性管理，业务控制过程。无 线资源管理过程负责系统软件进程的调度、系统资源单元r r u 的分配、系统参数表的维护。 移动性管理过程负责支持用户终端的移动性，对系统中用户移动性引起的信令过程进行处 理，如切换过程。业务控制过程负责业务连接的发起、建立、维护、释放t 6 。 本文第二章将详细介绍f d d 蜂窝无线网络试验系统的m t 侧信令层3 的协议设计。并在第四 章中介绍其软件实现过程，为了方便起见，在后面的叙述中将信令层3 简称为l 3 ，将移动台简称为 m t 。 1 3 无线链路控制层皿l c ) 移动通信系统中r l c 层一般是作为数据链路层的一个子层，是物理层和上层之间数据传输的通 道和桥梁。例如c d m a 2 0 0 0 移动通信系统中数据链路层( 层2 ) 是三层信令应用与物理层之间的桥梁， 它实现了高层信令与业务向物理层的映射与复用，同时为信令和业务数据提供一定的服务质量保证 机制，并且完成信令信息的寻址、鉴权等功能。数据链路层包括两个协议子层：无线链路控制子层 ( r l c ) 和媒体接入控制子层( m a c 层) ，其中，r l c 子层主要提供了以下两点主要功能： 1 ) “分段和重组”：将变长的高层p d u ( 协议数据单元) 进行分段，使其成为较小的r l c 净负荷 单元( p u ) ，或将由m a c 层接收的r l c 净负荷单元重组为变长高层p d u 。 2 ) “错误检测与重发”：在r l c 层协议操作中检测错误并进行恢复，不能恢复时进行重发”j 。 相比3 g 移动通信系统，b 3 g 在数据传输速率上存在更高的要求，同时要求以i p 为基础的无线 接续，支持q o s 和各系统之间无缝的业务支持，并提供全球无缝漫游，要求支持多重模式、对称 非对称业务。这些需求必然导致通过在物理层采用新的传输技术，同时要求上层协议支持高速的数 2 第一章绪论 据传输和物理层采用的各种新技术。对于r l c 层来讲应该更适应高速数据传输的要求，同时要求支 持上层不同业务和信令的需求，以满足b 3 g 以i p 基础的多系统之间无缝接续和多重模式、对称j 对称业务传输需求。 为了满足上述要求，f d d 蜂窝无线网络试验系统的r l c 层协议的设计相对c d m a 2 0 0 0 系统来讲 存在更高的要求和难度。本文第二章将详细介绍f d d 蜂窝无线网络试验系统中m t 侧的r l c 层协 议设计。并在第四章中介绍其软件实现过程。 1 4 相关研究与设计实现 本文主要完成b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统的信令层3 和r l c 层的研究工作，即完成l 3 和r l c 层协议的设计与实现工作，研究内容包括： 1 ) 分析b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统的无线资源和演示需求，制定最佳的演示业务数据分 类和其资源分配方案； 2 ) 根据制定的资源分配方案，设计l 3 和r l c 层协议，协议要求能够支持f d d 蜂窝无线网 络试验系统各种演示需求和参数，并支持未来可能出现的新的业务： 3 ) 根据设计的协议，在华为公司提供的r m p u 板上的v x w o r k s 操作系统下实现l 3 和r l c 层功能，并调试通过。 1 5 本文的主要工作与组织结构 本文主要介绍了b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统”和r l c 层的设计和实现工作，全文分为 六章，组织结构如下： 第一章主要介绍b 3 g 移动通信的发展现状和东南大学承担的8 6 3 重点项目- - f u t u r e 研究计划 f d d 蜂窝无线网络试验系统，分析其对l 3 和r l c 层的需求，并指出本文的研究内容。 第二章首先介绍f d d 蜂窝无线网络试验系统的无线信道以及无线信道资源分配方案，然后介绍 了移动台侧i t l c 层协议的设计。 第三章首介绍了f d d 蜂窝无线网络试验系统中移动台侧l 3 协议的具体设计 第四章首先介绍了华为公司制作的演示系统硬件r m p u 板以及所用的v x w o r k s 操作系统，然 后介绍移动台侧r l c 层以及l 3 的协议设计软件实现方案。 第五章简要介绍了l 3 和r l c 层软件调试步骤和过程。 第六章主要对全文进行总结，简要介绍各章的实现内容和完成情况，并简要介绍设计和实现中 发现的一些问题，同时对未来的工作进行展望。 3 东南大学硕士学位论文 第二章b 3 g 移动通信试验系统m t 侧r l c 层协议 本章详细介绍b 3 g 蜂窝无线网络试验系统r l c 层协议。本章首先介绍试验系统中信道和资源分 配方案，然后具体介绍m t 例r l c 层协议内容。 2 1b 3 g 蜂窝移动通信试验系统 2 1 1 试验系统中的物理信道和逻辑信道 试验系统采用频分双工( f d d ) 模式，上f 行链路频段各为1 7 2 8m h z ，试验系统上行链路采用4 天线发送和8 天线接收的m i m o g m c 无线传输技术。把物理带宽约为1 7 2 8m h z 的频段均匀分解 成1 2 个3 d b 带宽为1 2 8m h z 的基本子信道，其中子信道之间存在o 1 6 m h z 的保护带宽；在时域上， 以8 3 7 5 m s 为一帧，由1 0 个时隙组成，一个子信道上的一个时隙为一个最小时频单元，如图2 1 1 所示。试验系统上行链路包括四类物理信道，介绍如下： s y n c h - - - - - - - s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l ，同步信道，用于传输系统上行链路同步数据； r a p c h r a l l d o ma c c e s sp h y s i c a lc h a n n e l ，随机接入信道，用于传输上行随机接入请求信 息，此信道暂时不用，随机接入请求信息放到ud p c c h ； ud p c c h n u p l i n kd e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ，用户n ( n = l ，2 ，3 ) 上行专用物理控制 信道，用于传输用户n 上行控制信息和低速语音业务； ud p d c h u p l 1 1 1 cd e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l ，上行专用物理数据信道，用于传输上 行中高速数据业务。 t s 0t s it s 2t s 3 i s 4t s 5t s 61 s 7t s 3t s 9 s c l 2 s c l l s c l 0 s c 9 s c 8 s c 7 s c 6 s c 5 s c 4 s c 3 s q s c ls y n 删r a p c hu - d p c c h lm d p c c 位i 卜d i c c h 3 卜一1 帧( - 1 0 时隙) 叫 图2 1 1 试验系统上行链路物理信道 下行链路采用8 天线发送和4 天线接收的m i m o - o f d m 无线传输技术，将物理带宽为1 7 2 8 m h z 的频段均匀分解成1 5 3 6 个子载波，其中相邻的1 2 8 个子载波构成一个子带，共1 2 个子带；在时域 上，以8 3 7 5 m s 为一帧，由l o 个时隙组成，一个子带上的一个时隙为一个最小时频单元，如图2 1 2 所示。试验系统下行链路包括四类物理信道，介绍如f ： 一 s y n c h s ”c h r o n i z a t i o nc h e l ，同步信道，用于传输下行链路同步数据： - p - c c p c h 研m a r yc o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l ，主公共控制物理信道，用于传输下 行公共控制信令； 一 d d p c c h n d o w n l i n kd e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ，用户n ( n = l ，2 ，3 ) 下行专用物理 控制信道，用于传输用户nf 行控制信息和低速语音业务； 4 第二章b 3 g 移动通信试验系统m t 侧r l c 层协议 _ d ) p d c h d o w n l i n l ( d e d i c a t e dp h y s i c a ld a t a c h a n n e l ，下行专用物理数据信道，用于传输 下行中高速数据业务。 嘞1 s l俄t s 31 s 4 1 s 5 i s 6i s 71 s 81 s 9 s c l 2 s c l l s c l 0 s c 9 s c 8 s c 7 s c 6 s c 5 s c a s c 3 s c 2 s c ls 删p - c l v c hd _ d p ( 硎1d - d p o c bd d h 瑚 k 一i 帧( - l 时隙) 图2 1 2 试验系统下行链路物理信道 上行链路逻辑信道如表2 1 1 所示，包括8 种逻辑信道，分别用以传输上行链路层3 信令、 上行链路业务数据、下行链路a r q 信息和下行链路信道状态信息。 名称含义方向 r ar a n d o ma c c e s s ，随机接入 上行 d c s ld o w n l i n kc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n ，下行信道状态信息上行 d a c kd o w n l i n ka c k n o w l e d g m e n t 。下行应答上行 u d c u p l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l ，上行专用控制 上行 u f - d t u p l i n kf i x e d - r a t ed a t a ，上行固定速率业务数据 上行 i i f t p d t u p l i n kf t p d a t a ，上行f t p 业务数据 上行 u r t d t u p l i n kr td a t a 。上行r t 业务数据 上行 u w e b - d t u p l i n kw e bd a t a 。上行w e b 业务数据 上行 表2 1 1 上行链路逻辑信道 下行链路逻辑信道如表2 1 2 所示，包括l o 种逻辑信道，分别用以传输下行链路层3 信令、 下行链路业务数据、上行链路a r q 信息和上行链路信道状态信息。 名称含义方向 b c b r o a d c a s t ，广播 下行 p g p a g e 。寻呼 下行 f af o r w a r da c c c s s ，前向接入下行 u - c s i u p l i n kc h a n n e ls n a t ei n f o r m a t i o n ，上行信道状态信息 下行 u - a c k u p l i n ka c k n o w l e d g m e n t ，上行应答 下行 d d cd o w n l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l ，下行专用控制下行 d f d td o w n l i n kf i x e d r a t ed a t a ，下行固定速率业务数据下行 d f t p d td o w n l i n k 丌pd a t a 下行v r p 业务数据下行 d r t - d t d o w n l i n kr td a t a ，下行r t 业务数据下行 d w e b - d td o w n l i n kw e bd a t a ，下行w e b 业务数据下行 表2 1 2 下行链路逻辑信道 2 1 2 试验系统资源分配方案 试验系统在上行链路方向一共定义了2 3 个资源块( b l o c k ) 和5 个小时隙作为无线通信过程可 东南大学硕t 学位论文 以使用的资源( 如图2 1 ，3 所示) 。在前面的叙述中，资源分配是以t t i 为单位进i r 的。然而，为r 迸一步简化，演示系统上行链路定义r 更大的资源分配单元。本节将简要说明演示系统上行链路中 的资源分配方式。 h ! ! ! ! + 卫! ! i b i o c k 2 2b l o c l c 2 3 b l o c k l 8b l o c k l 9 b l o c k l 4 b l o c k l 5 b l o c k l 0b i o c k l l b l o c k 6b l o c k 7 b i o c k 2b i o c k 3 t s ot s it s 2t s 3t s 4b l o c k l b l o c k 4b l o c k 5 b l o c k 8b i o c k 9 b i o c k l 2b l o c k l 3 b l o c k l 6b l o c k l 7 b l o c k 2 0b l o c k 2 l 图2 1 3 演示系统上下行链路资源定义 演示系统在上行链路上一共定义了如下几种资源使用方式： 第一种是高速用户。在这种方式下，单个用户将占用全部2 3 个资源块。 第二种是中速用户。在这种方式下，单个用户将占用全部1 2 或1 3 个资源块( 即占用全部 偶数编号的s c 或全部奇数编号的s c ) 。 _ 第二种是低速用户。在这种方式下，单个用户没有任何资源块被分配，而只能使用s c i 上 的t s 4 传输固定速率的业务数据。 演示系统在上行只支持二个用户，其中用户1 和用户2 属于中、高速用户，而用户3 属于低速 用户。因此，在m t 和b t s 侧需要为用户1 和2 维护描述上行链路情况的数据结构i j - f f i 、u - s r a 和u - u r a ，它们的大小分别为1 2 x 1 、1 2 x 2 和1 2 2 。在上述简化的资源分配方式下，这些数据结构 的大小可以简化为2 1 、2 x l 和2 1 。 和上行链路相同，试验系统在下行链路方向一共定义了2 3 个资源块( b l o c k ) 和5 个小时隙作 为无线通信过程可以使用的资源( 如图2 1 3 所示) 。在前面协议的描述中，资源分配也是以t t l 为 单位进行的。然而，为了进一步简化，演示系统f 行链路在图2 1 3 的基础上定义了更大的资源分配 单元。本小1 声将简要说明演示系统下行链路中的资源分配方式。 演示系统在f 行链路上一共定义了如下几种资源使用方式： 第一种是高速用户。在这种方式下，单个用户将占用全部2 3 个资源块。 第二种是中速用户。在这种方式下，单个用户将占用全部1 2 或1 3 个资源块( 即占用全部 偶数编号的s c 或全部奇数编号的s c ) 。 -第二种是低速用户。在这种方式下，单个用户没有任何资源块被分配，而只能使用s c i 上 的t s 4 传输固定速率的业务数据。 演示系统在下行只支持三个用户，其中用户l 和用户2 属于中、高速用户，而用户3 属于低速 用户。因此，在m t 和b t s 侧需要为用户1 和2 维护上行链路情况的数据结构d - f f i 、d - s r a 和d - u r a ， 它们的大小分别为1 2 x l 、1 2 x 2 和1 2 x 2 。在上述简化的资源分配方式下，这些数据结构的大小可以 简化为2 x 1 、2 x l 和2 x 1 i 。 2 2 m t 侧r l c 层协议 2 2 1m t 侧层2 协议实体和数据结构 6 妇泓她鼢沁她蚧泐 第二章b 3 g 移动通信试验系统m t 侧r l c 层协议 m t 侧r l c 层协议共定义了1 6 个实体，其中上行发送实体如图2 2 1 ，下行接收实体如图2 2 2 所示，实体名称和含义如表2 2 1 所示吼 u d c r a l p l t 厂_ t 一 u f - d tu f r p d tu w c b - d tu r t d t 守蓦宁l 芹ii 审llii m a c 层 图2 2 1m t 侧r l c 层上行发送实体 d - d cb c p g f ad f d td f t p - d td w e b - d td r t - d t 中帮l 辛；普k ，l |iiljll | illjliii m a c 层 图2 2 2m t 侧r l c 层下行接收实体 t r l c 层发 送实体 上 t r l c 层接 收实体 上 上行下行实体名称实体含义 u f d t t c u p l i n kf i x e d r a t ed a t et r a n s m i tc o n t r o l ，上行固定速率数据发送控制 r l c 层上行 u d c t c u p l i n kd et r a n s m i tc o n t r o l ，上行专用控制信令数据发送控制 发送实体 r a t cr a n d o ma c c e s st r a n s m i tc o n t r o l ，随机接入发送控制 u d a t a a r q t cu p l i n kd a t aa r qt r a n s m i tc o n t r o l ，上行业务数据a l l 。发送控制 d f d t r cd o w n l i n kf i x e d r a t ed a t er e c e i v ec o n t r o l ，下行固定速率数据接收控制 r l c 层下行 d d c r cd o v m l i n kd cr e c e i v ec o n t r o l ，下行专用控制信令数据接收控制 接收实体 d c c 髓d o v m l i n kc ct r a n s m i tc o n t r o l ，下行公共控制信令数据发送控制 d d a t a a r q l i cd o w n l i n kd a t a r qr e c e i v ec o n t r o l ，下行业务数据a i l 。接收控制 表2 2 1m t 侧r l c 层协议实体及其含义 2 2 2m t 侧r l c 层上行发送实体 2 2 2 1n 了r c 实体 u d c t c 实体主要处理上行专用控制信令数据，其信令类型主要有以下四种：u - d c ，u d c c l r ， d d c - a c k ，r a - e l r 。在经过不同的处理后，u d c t c 实体把生成的数据送往m a c 层中的u c n t l m u x 实 7 东南大学顾 学他论文 体处理。若出现u d c t c 实体同时收到多个发送信令消息的请求，则处理顺序如下：先处理a c k 类型 数据，其次是c l r 类型数据，最后是d c 类犁数据。对同一类型的信令消息，则按先到先处理( f i f o ) 原则执行p j 。 1 ) u d c 信令消息： m t 侧l 3 的u - d c 信令消息发送到r l c 层以后，u d c t c 需要对此l 3 信令做“a r q 子层”和 “s a r 子层”处理，然后将处理后的u o d c 数据送往m a c 层中u c n t l m u x 处理。处理流程如图2 2 3 所示： l 3 的u d c 信令消息 a r q 子层 上 s a r 子层 u c n t l m u x 图2 2 3u d c l 实体处理u d c 信令数据示意图 ( a ) a r q 子层 u d c t c 实体的a r q 子层通过在l 3 的u - d c 信令消息的尾部添加几个域以尽量保证数据能被 b t s 正确接收。经过a r q 子层处理后的数据如图2 2 5 。 | 一g b i 卜_ + 一8 b j t - h + 一8 b i 卜_ 一 l 3 的u - d c 信令 m s g _ s e q s n ds e q 预留 图2 2 4 经过u d c t c 实体a r q 子层封装u - d c 信令数据 其中，各个域的解释如下： m s gs e q 域，长度为8 b i t ，指示当前要在u - d c 逻辑信道发送的该u - d c 信令消息的序列 号。该序列号由本地对所有的u - d c 信令消息统一维护。 s n ds e q 域，长度为8 b i t ，用于当前u - d c 信令消息第几次被发送，即发送序列号。 预留，长度为8 b i t ，用于以后协议的扩展。 u d c 消息都需要被r l c 层应答。第一次发送u - d c 信令消息时，s n ds e q 域设置为l ，然后 u d c t c 实体把该u - d c 信令消息缓存，并启动定时器。如果该u - d c 信令消息的定时器被触发，则 u d c t c 实体要重新发送本地缓存的u d c 信令消息，并重新启动定时器。每次重新发送该u - d c 信 令消息时，s n ds e q 域的取值为上一次取值加1 。如果收到来自d d c r c 实体的u d c a c k 信令消息 指示该u - d c 信令消息已经被b t s 正确接收，则u d c t c 实体要把缓存中的u - d c 信令消息移走，并 终止定时器。 如果该u - d c 信令消息的发送次数超过m a x d c n u m ，则u d c t c 实体要向l 3 报告错误，然 后把u - d c 信令消息从缓存中移走，并终止定时器，m a xd cn u m 取值为1 6 。 ( b ) s a r 子层 s a r 子层的功能是将u d c 信令消息分割为适合底层传输的u - d c 数据片断。s a r 子层的处理 主要分两个步骤： 首先，s a r 子层需要继续从数据段首部和尾部添加f 列几个域( 如图2 2 5 所示) ： 8 潍 t 一上 第二章b 3 g 移动通信试验系统m t 侧r l c 层协议 k l b l t _ 一7 b | t _ _ + 一8 b h 一l 一1 6 b l t _ 刊 图2 2 5u d c t c 实体s a r 子层继续封装u d c 信令消息 其中，各个域的解释如下： -f r gi n d 域，长度为i b i t ，指示u - d c 信令消息是否被分段。如果是，则设置为l ，否则 设置为0 。 _ f r g n u m 域，长度为7 b i t ，用于指示当前要发送的u d c 信令消息一共被分割为多少个消 息片断，其取值为n u m 。地岍( 旦型等乒坠业1 + l o 其中i n t e g e r 代表原点方向取整。 一l e n 域，长度为8 b i t 。指示经过。a r q 子层”和“s a r 子层”处理( 即添加所有域) 以后的 消息长度。 一 c r c 域，长度为1 6 b i t ，其生成多项式为瓣) = x 1 6 + x 1 2 + ，+ l 。 然后，s a r 子层要把经过封装的u - d e 信令消息分割为长度为4 8 b i t 的消息片断，再为每个片断 在首部添加8 b i t 的域，添加域后的数据片断如图2 2 6 所示， 卜一2 b i t _ _ - _ 5 b i p f _ 1 b i p p 叫8 b i p _ 叫 t y p es e gs e q s e g _ i n diu - d c 消息片断 图2 2 6 添加8 b i t 的域后的u - d c 信令消息片断结构 其中，各个域的解释如下： t y p e 域，长度为2 b i t ，指示当前数据类型为u - d c 信令数据，取值为o l 。 s e gs e q 域，长度为5 b i t ，指示当前要发送的该u d c 消息片断的序列号。 -s e gi n d 域，长度为i b i t ，指示当前消息片断是否是最后一个u d c 信令消息片断。如果 是则设置为l ，否则设置为0 。 如果u - d c 消息长度不是4 8 b i t 的整数倍，则需要在最后一个u d c 消息片断后面添加填充比特 使其长度达到4 8 b i t 。封装后的u - d c 消息片断长度均为5 6 b i t 。s a r 子层在每帧内都要将一个u - d c 数据片断发送到m a c 层的u c n f l m u x 实体，直到该u i x ：信令消息的所有片断都被发送完为止。 2 ) u d c - - e l r 信令消息 d d c r c 实体收到u d c a c k 信令后需要将其中相关的m s gs e q 和s e gs e q 域复制为原始的 u d c - c l r 信令数据，然后将此原始的u d c c l r 信令数据传给u d c t c 实体进行封装成为5 6 b i t 的数据段， 晟后，将封装后的数据发送到m a c 层的u c n t l m u x 实体处理，并由底层发送到b t s 。处理过程如图 2 2 7 。 封装后的t t o c - a r t ；令 图2 2 7u d c t c 实体产生u d c - c l r 信令示意图 9 东南丈学硕上学位论文 原始的u d c - e l r 信令格式如图2 2 8 所示。m s g s e q 和s e g s e q 域是直接拷贝u d c a c k 中对 应的域。 l 一8b j t _ - + 一8 b i t - 一1 6 b i t _ 一 图2 2 8 原始的u d c - c l r 信令格式 然后经过u d c t c 实体进一步封装为5 6 b i t 的u d c - c l r 数据，封装后的u d c c l r 数据格式如图2 2 9 所示。 卜2 b i t _ 卜6 b i t _ 一3 2 b i t - - 4 - 一1 6 b i 卜一 图2 2 9u d c t c 实体封装后的u d c c l r 信令数据格式 其中，各个域的含义解释如f ： - t y p e 域，长度为2 b i t ，指示当前数据类型为u d c c l r 信令数据，设置为1 1 ； 预留，长度为6 b i t ： c r c 域，长度为1 6 b i t ，其生成多项式为g o ) = 6 + 一2 + ，+ 1 。 3 1d d c a c k 信令消息 u d c t c 实体收到来自d d c r c 实体的原始d d c a c k 信令，在进行必要的封装后，将得到的 d d c a c k 数据送往m a c 层u c n t l m u x 实体处