LTE MAC PDU
常规MAC PDU (UL SCH/DL SCH/MCH,除透传MAC和RAR外)
该类MAC PDU结构上可包括四种成分:一个MAC头(大小可变))、0个或多个MAC SDU(大小可变)、0个或多个MAC CE(控制单元)或padding(填充信息,可选项)。其中MAC SDU、MAC CE或padding填充信息均为净负荷。
一个MAC头包含一个或多个MAC子头,每个子头对应着MAC SDU或MAC CE或padding类型的净负荷。
MAC子头的逻辑信道标识(LCID)以用来区分净负荷的类型。
每个子头(Sub Header)中的“L”代表长度,可7比特位,也可15比特位,具体哪种情况由”F”来标示,”L”长度对应着相应的MAC SDU或MAC CE的长度(字节数)。除了最后一个子头和固定大小的MAC CE的情况外,每个子头都存在“L”字段。
根据LCID区分,MAC CE的种类有八种,分别为:
➢缓存状态报告(BSR)
➢小区无线网络临时标识(C-RNTI)
➢非连续接收命令(DRX command)
➢终端竞争解决标识(UE Contention Resolution Identity)
➢时间提前量命令(Timing Advance Command)
➢功率余量(Power Headroom)
➢MCH调度信息(MCH Scheduling Information)
➢SCELL激活或去激活(Activation/Deactivation)。
其它的LCID代表的是MAC SDU或填充信息padding。
透传的MAC PDU
该类MAC PDU的特征为没有MAC头,也即其全部信息为MAC SDU,且字节长度必须调整为传输块TB大小,比如传递BCCH和PCCH信息,BCCH信息可映射为BCH或DL-SCH传输信道,并进而映射为PBCH或PDSCH物理信道;而PCCH映射为PCH传输信道,并进而映射为PDSCH物理信道。
随机接入响应的MAC PDU
MAC RAR,用于随机接入响应消息,也即message2。
该类MAC PDU结构上可包括三种成分:一个MAC头(大小可变)、0个或多个MAC RAR或padding(填充信息,可选项)。其中MAC SDU、MAC CE或padding填充信息均为净负荷。
该MAC头可由两种类型的子头构成(注意:这两类子头在同一个时间里是互斥的),类型的区别由类型字段“T”来决定,T=0即指示接下来呈现的是随机接入回退指示---”BI”,T=1期指示接下来呈现的是随机接入前导码标识---RAPID。
T = 0
BI(Backoff Indicator)指定了UE重发preamble前需要等待的时间范围(取值范围见36.321的7.2节)。如果UE在RAR时间窗内没有接收到RAR,或接收到的RAR中没有一个preamble与自己的相符合,则认为此次RAR接收失败。此时UE需要等待一段时间后,再发起随机接入。等待的时间为在0至BI指定的等待时间区间内选取一个随机值。(注:如果在步骤四中,冲突解决失败,也会有这样的后退机制)
值得需要注意的是: BI指定的UE重发preamble前需要等待的时间可能与前面介绍的物理层timing存在冲突。(具体如何选择发送preamble的子帧,取决于UE的实现,协议中并没有给出答案!
BI的取值从侧面反映了小区的负载情况,如果接入的UE多,则该值可以设置得大些;如果接入的UE少,该值就可以设置得小些。
T = 1
根据MAC子头中的“E”
位置设置为“1”意味着接下来的字段中是否还有随机接入的E/T/RAPID字段,也即同一条的MAC RAR消息可以为多个用户服务(不同RAPID)
若是某个随机接入响应MAC子头是RAPID类型的,那么其对应的净负荷结构为固定长度:6个字节。
RAPID
为Random Access Preamble IDentifier的简称,为eNodeB在检测preamble时得到的preamble index。如果UE发现该值与自己发送preamble时使用的索引相同,则认为成功接收到对应的RAR。
11-bit的Timing advance command
用于指定UE上行同步所需要的时间调整量。(这里不做详细描述,可能的话,以后会做一下上行同步的介绍。感兴趣的,可以看36.213的5.2节)
20-bit UL grant指定了分配给msg3的上行资源。当有上行数据传输时,例如需要解决冲突,eNodeB在RAR中分配的grant不能小于56bit。
在基于竞争的随机接入响应中,若是msg3携带CCCH的MAC SDU信息(涉及层三消息),那么必须在解码msg4之前,用TC-RNTI地址解码PDCCH信息(TC-RNTI的有效值为00001~0FFF3之间);而若是msg3携带C-RNTI的MAC CE信息(纯粹MAC层,不涉及层三消息),那么必须在解码msg4之前,用C-RNTI地址解码PDCCH信息,而不采用TC-RNTI,也即手机不理会msg2中分配的TC-RNTI地址。
若是基于非竞争的随机接入,那么基站响应RAR中,TC-RNTI设置为0*0000,意味着是无效的TC-RNTI,只是RAR结构上的填充而已,手机只要根据RAR中的RAPID信息,并匹配上已发送的msg1中的RAPID,即认为随机接入过程成功完成,之后手机应用本次随机接入前一步骤msg0明示的C-RNTI。
关于RAR消息的调度,UE必须以RA-RNTI为地址解码PDCCH的调度信息,代表着随机接入的时频信息,RA-RNTI的计算公式为
RA−RNTI=1+tid+10∗fidRA-RNTI=1+t_{id}+10*f_{id}RA−RNTI=1+tid+10∗fid
中国移动LTE中由于常规的上下行子帧配比设置为SA2,那么当PRACH配置索引为3时,那么无论何种情况随机接入,RA-RNTI的值为3,而当PRACH配置索引为4时,RA-RNTI的值为8。
这三种MAC PDU中的净负荷为MAC SDU、MAC CE(控制单元)、MAC RAR或填充信息padding,这些净负荷中只有MAC SDU来自于高层,也就是来自于RLC层的数据,其余的都是在MAC本层添加进来的。
参考链接:
1 https://blog.csdn.net/duanzw102/article/details/51547720
2 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1620644779711288858&wfr=spider&for=pc
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