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LTE(Long Term Evolution)是3GPP(The3rd Generation Partnership Proiect)标准组织设立的一个无线移动通信系统演进计划,其系统设计目标已成为3G移动通信系统的主流演进方向。在LTE协议栈层次结构中,媒体访问控制(MediumAccess Control,简称MAC)层软件是LTE系统无线网络接口协议栈的重要组成部分,它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(Transport format,简称TF)等功能,所以对MAC层的研究具有重要的意义。
本文在深入研究LTE MAC层协议标准的基础上设计并实现了基于LTE系统的无线网络控制器设备中的媒体访问控制协议(MAC)软件。该软件的设计参照3GPP TS36.321(MAC protocol specification)协议规范第9版,目标硬件环境是ARM公司的ARM9系列,目标软件系统是开源的实时嵌入式Linux2.6,最终实现严格遵照协议规范要求的数据传输协议软件系统。本文首先详细介绍和分析了MAC层协议规范的内容以及关键技术的算法流程,在此基础上按照自上而下的模块化设计思想设计了能够基本完成MAC层功能的软件。该软件设计主要实现UE(User Equipment)侧MAC层功能,算法充分考虑MAC层与上下层的关系并实现合理的接口。同时考虑测试的需要,设计了简化的eNB(e-Node B)侧MAC层,其功能与UE相当。对于每一侧的MAC层,都各自实现了一个对等的通信MAC实体,具体是先实现了其所有子功能模块,主要包括发送和接收模块以及MAC层与其它各层的接口模块。同时,为了满足系统通信的延时要求,本设计还实现了一个简易的定时器。
该软件目前的开发和运行都主要在仿真环境下。该软件的设计本着高效、可靠、实时性强的目标。本设计使用的设计思想和实现手段对于实时数据传输协议软件的开发具有较高的借鉴意义和推广价值。为了验证算法的正确性,在仿真环境下对eNB与UE间的单端通信进行了模拟实现。通过尽量全面的覆盖测试表明,本算法已经实现了MAC层的基本功能,结果符合要求。