IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范:媒质接入控制(MAC)协议

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WCDMA系统无线接口层技术规范

IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范:媒质接入控制(MAC)协议

IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范:

媒质接入控制(MAC)协议

IMT-DS FDD(WCDMA) System Radio Interface Layer 2

Technical Specification:

Media Access Control(MAC) Protocol

20XX-XX-XX发布 20XX-XX-XX实施

中华人民共和国信息产业部科学技术司 印 发

WCDMA系统无线接口层技术规范

目 次

前 言 ...................................................................................................................................................................... IV 1 范围 ......................................................................................................................................................................... 2 2 引用标准 ................................................................................................................................................................. 2 3 定义和缩略语 ......................................................................................................................................................... 2 3.1定义 ................................................................................................................................................................... 2 3.2 缩略语 .............................................................................................................................................................. 2 4

概述 ..................................................................................................................................................................... 3 4.1 目的 ......................................................................................................................................................... 3 4.2 MAC结构 ............................................................................................................................................... 3 4.2.1 MAC实体 .................................................................................................................................. 3 4.2.2 MAC-b ....................................................................................................................................... 3 4.2.3 与业务相关的结构 - UE侧 ..................................................................................................... 4 4.2.3.1 MAC-c/sh实体 – UE侧 ..................................................................................................... 5 4.2.3.2 MAC-d实体 – UE侧 ......................................................................................................... 6 4.2.4 与业务有关的结构 – UTRAN侧 ............................................................................................. 7 4.2.4.1 MAC-c/sh功能实体 – UTRAN侧 ..................................................................................... 8 4.2.4.2 MAC-d实体 – UTRAN侧 ................................................................................................. 9 4.3 信道结构 ............................................................................................................................................... 10 4.3.1传输信道 .................................................................................................................................................. 10 4.3.2 逻辑信道 ................................................................................................................................. 11 4.3.2.1 逻辑信道结构 ................................................................................................................... 11 4.3.2.2 控制信道 ........................................................................................................................... 11 4.3.2.3 业务信道 ........................................................................................................................... 12 4.3.3 逻辑信道和传输信道之间的映射 ......................................................................................... 12 5

提供给上层的服务 ........................................................................................................................................... 12 5.1 6

提供给上层的服务的描述 ................................................................................................................... 12 功能 ............................................................................................................................................................... 12

6.1 MAC功能描述 ..................................................................................................................................... 12 AC功能/传输信道和UE之间的关系 ................................................................................................................ 13 6.2.1 MAC功能和传输信道之间的关系 .......................................................................................... 13 6.2.2对应传输信道的UE侧MAC功能和传输信道的关系 ......................................................................... 13 7 8

期望从物理层获得的服务 ........................................................................................................................... 14 层与层之间间通信的元素 ............................................................................................................................... 14 8.1

层1和层2间的原语 ........................................................................................................................... 14

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8.2 MAC和RLC之间的原语 ................................................................................................................... 14 8.2.1 原语 ......................................................................................................................................... 14 8.2.2 参数 ......................................................................................................................................................... 15 8.3 MAC和 RRC之间的原语 ................................................................................................................. 15 8.3.1 原语 ......................................................................................................................................... 15 8.3.2 参数 ......................................................................................................................................................... 16 9 对等层通信的元素 ............................................................................................................................................... 17 9.1 协议数据单元 ....................................................................................................................................... 17 9.1.1 概述 ......................................................................................................................................... 17 9.1.2 MAC数据PDU....................................................................................................................... 17 9.2 格式与参数 ........................................................................................................................................... 18 9.2.1 MAC数据PDU: MAC头标志的参数 .................................................................................................... 18 9.2.1.1 用于DTCH和DCCH的MAC头 .................................................................................. 19 9.2.1.2 用于BCCH的MAC头 ................................................................................................... 20 9.2.1.3 用于PCCH的MAC头 .................................................................................................... 20 9.2.1.4 用于CCCH的MAC头 ................................................................................................... 20 9.2.1.5 用于CTCH的MAC头 ................................................................................................... 20 9.2.1.6 用于SHCCH的MAC头 ................................................................................................. 20 10 11

未知的、不可预见的及错误协议数据的处理 ........................................................................................... 21 基本过程 ....................................................................................................................................................... 21

11.1 动态无线接入承载控制的业务量测量 ........................................................................................... 21 11.2 RACH发送控制 .............................................................................................................................. 23 11.2.1 接入业务类的选择 ................................................................................................................... 23 11.2.2 RACH的传输控制 .................................................................................................................... 23 11.3 CPCH传输的控制 ........................................................................................................................................ 25 11.4 UE侧传输格式组合(TFC)的选择 ................................................................................................... 29

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前 言

本通信标准参考性技术文件主要描述了采用IMT-DS FDD技术时用户设备与无线接入网之间的媒体接入控制协议。本文基于 3GPP制订的Release-99(2000年9月份版本)技术规范,具体对应于TS 25.321V3.5.0。

本参考性技术文件由信息产业部电信研究院提出。 本参考性技术文件由信息产业部电信研究院归口。

本参考性技术文件起草单位:信息产业部电信传输研究所

上海贝尔公司

本参考性技术文件主要起草人:卓天真、徐菲、徐京皓、吴伟

张建林、季利军

本参考性技术文件2001年1月首次发布。

本参考性技术文件委托无线通信标准研究组负责解释。

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通信标准参考性技术文件

IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范:

媒质接入控制(MAC)协议

IMT-DS FDD(WCDMA) System Radio Interface Layer 2 Technical Specification:

Media Access Control(MAC) Protocol

1 范围

本参考性技术文件所描述的是FDD WCDMA的MAC协议规范。主要包括: MAC 结构; MAC实体; 信道结构;

向上层提供的服务; MAC功能;

期望从物理层得到的服务;

包括MAC和RLC间原语的层与层通信的元素; 对等层通信的元素;

协议数据单元、格式和参数; 基本过程。

2 引用标准

下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

[1] 3GPP TR 21.905: "3GPP规范的词汇” [2] 3GPP TS 25.301: "无线接口协议结构". [3] 3GPP TS 25.302: "物理层提供的业务". [4] 3GPP TS 25.303: "连接模式下层间过程".

[5] 3GPP TS 25.304: "空闲模式下UE侧的过程和连接模式下小区重选的过程” [6] 3GPP TS 25.322: " RLC协议规范". [7] 3GPP TS 25.331: " RRC协议规范".

[8] 3GPP TS 25.921: "协议描述和错误处理的方针和原则". [9] 3GPP TR 25.990: " UTRAN词汇". [10] 3GPP TS 33.102: "安全结构".

[11] 3GPP TS 25.425: "UTRAN Iur 接口用于公共传送信道数据流的用户平面协议".

3 定义和缩略语 3.1定义

参见引用标准[9]。

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本规范所用缩略语如下: ASC Access Service Class 接入业务等级 BCCH Broadcast Control Channel 广播控制信道 BCH Broadcast Channel 广播信道 C- Control 控制- CCCH Common Control Channel 公共控制信道 DCCH Dedicated Control Channel 专用控制信道 DCH Dedicated Control Channel 专用信道 DL Downlink 下行链路 DSCH Downlink Shared Channel 下行链路共享信道 DTCH Dedicatd Traffic Channel 专用业务信道 FACH Forward Link Access Channel 前向链路接入信道 FAUSCH Fast Uplink Signalling Channel 快速上行链路信令信道 L1 Layer 1( physical layer) 层1 (物理层) L2 Layer 2(data link layer) 层2 (数据链路层) L3 Layer 3(network layer) 层3 (网络层) MAC Media Access Control 媒质接入控制 PCCH Paging Control Channel 寻呼控制信道 PCH Paging Channel 寻呼信道 PDU Protocol Data Unit 协议数据单元 PHY Physical layer 物理层 PhyCH Physical Channels 物理信道 RACH Random Access Channel 随机接入信道 RLC Radio Link Control 无线链路控制 RNC Radio Network Controller 无线网络控制器 RNS Radio Network Subsystem 无线网络子系统 RNTI Radio Network Temporary Identity 无线网络临时识别 RRC Radio Resource Control 无线资源控制 SAP Service Access Point 业务接入点 SDU Service Data Unit 业务数据单元 SHCCH Shared Channel Control Channel 共享信道控制信道 SRNC Serving Radio Network Controller 服务RNC SRNS Serbing Radio Network Subsystem 服务RNS TFCI Transport Format Combination Indicator 传输格式组合指示 TFI Transport Format Indicator 传输格式指示 U- User- 用户- UE User Equipment 用户设备 UL Uplink 上行链路 UMTS Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统 USCH Uplink Shared Channel 上行链路共享信道 UTRA UMTS Terrestrial Radio Access UMTS陆地无线接入 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS陆地无线接入网

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4.1 目的

描述MAC的结构以及对应不同功能的不同的MAC实体。

4.2 MAC结构

本节中的描述只是一种模型,并不规定或限制具体的实现。 根据RRC功能,通常RRC控制MAC的内部配置。 4.2.1

MAC实体

描述MAC结构的图是由MAC实体组成的。实体的名称如下: MAC-b实体,负责处理以下传送信道:

-广播信道(BCH)

MAC-c/sh实体,负责处理以下传送信道:

--寻呼信道(PCH)

--前向接入信道(FACH) --随机接入信道(RACH) --公共分组信道(UL CPCH) --下行链路共享信道(DSCH)

MAC-d实体,负责处理下列传送信道:

--专用传送信道(DCH)

注:当UE通过它支持的承载分配到了独占使用的资源时,MAC-d实体在承载间动态地共享资源并负责在每个传输时间间隔内选择所使用的TFI/TFCI。 4.2.2

MAC-b

下图表明了在UE中和UTRAN的每个小区中MAC-b实体的连通性。 MAC-b表示广播信道(BCH)的控制实体。

在每个UE中有一个MAC-b实体,在UTRAN的每个小区中有一个MAC实体。 MAC控制SAP是用来向MAC-b传送控制信息的。 MAC-b实体位于Node-B。

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图4.2.2.1: UE 侧和 UTRAN 侧结构

4.2.3

与业务相关的结构 - UE侧

图2所示为MAC实体的连通性。 MAC-c/sh控制接入公共传送信道。 MAC-d控制接入专用传送信道。 如果专用类型的逻辑信道映射到公共信道上,则MAC-d通过图中所示的功能实体间的连接将数据传送给MAC-c/sh。 逻辑信道到传送信道的映射取决于复用,复用是由RRC配置的。 MAC控制SAP是用来将控制信息传送给每个MAC实体。

( FDD only )( TDD only )( TDD only )

图4.2.3.1: UE侧的MAC体系结构

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图4.2.3.1.1所示为UE侧MAC-c/sh实体。其功能如下: TCTF MUX:

该功能表示MAC报头中的TCTF字段的处理(在上行链路信道中插入,在下行链路信道中去除。),以及逻辑信和传送信道之间的映射。

TCTF字段指明公共逻辑信道的类型,或是否使用了专用逻辑信道。 加上/读取UE Id:

--对于CPCH和RACH传输,加上UE Id; --当UE Id出现时,表明数据传送给该用户。 UL:TF选择:

--在上行链路上,存在传送格式选择的可能性。

在用CPCH传输时,传输格式的选择基于CSICH信道上的状态信息决定的传输格式的有效性。 ASC选择:

--对RACH,MAC向物理层指明与PDU相关的ASC。对CPCH,MAC可以向物理层指明与PDU相关的ASC。这是为了确保与给定的接入业务等级(ASC)相关的RACH和CPCH消息在适当的信号和时隙中发送。MAC还可应用与所给定的ASC相关的适当的退后参数(back-off)。 调度/优先级处理:

--是用来依据逻辑信道的优先级在RACH和CPCH上传送从MAC-d上接收到的信息。该功能与TF选择有关。

传输格式组合的选择:

--执行依据RRC配置的传送格式组合集(或传输格式组合子集)的传送格式和传送格式组合选择。用于区别传输信道的优先级。

RLC向MAC提供RLC-PDUs,它们分别被映射到传输信道上可用的传输块中。 在每个UE中有一个MAC-c/sh。

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USCHTDD only

TDD only

DLTFTFCTCTF(1) (2) 下 行 链 路传输格式

传输格式组合目的信道类型域

预安排 /优先级处理应用于CPCH, 细节留做后续研究在CPCH的情况, ASC selection 可用于AP报头。

UEUL

用户设备上行链路

?(1): 复用功能必须回顾。

图4.2.3.1.1: UE侧MAC结构/MAC-c/sh细节

4.2.3.2

MAC-d实体 – UE侧

图4.2.3.2.1示出了UE侧MAC-d实体。其功能如下: 信道切换:

--基于RRC的决定,该实体执行动态传输信道类型的切换。通常与无线资源改变有关。 C/T MUX:

--当几个专用逻辑信道复用为一个传送信道时,使用C/T MUX。包含一明确的逻辑信道标识。 加密:

--透明模式数据的加密在MAC-d中完成。有关加密的细节可以参见[10]。 解密:

--加密的透明模式数据的解密在MAC-d中完成。 UL TFC选择:

--执行根据RRC配置的传送格式组合集(或传送格式组合子集)的传送格式和传送格式组合集的选择。

FAUSCH处理:

--该功能处理FAUCH传送信道。细节留待以后研究。

MAC-d实体负责将上行链路的专用逻辑信道映射到专用传输信道上或将要通过公共信道传送的数据传送给MAC-c/sh。

一个专用逻辑信道可以被同时映射到DCH和DSCH上。

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以便在由MAC-c/sh处理的传输信道上传送数据,在下行链路上,通过该连接接收来自由MAC-c/sh处理的传输信道上的数据。

UE中有一个MAC-d实体。

DCCHDTCHDTCH

DLTFTFC注1 : 下行链路传输格式传输格式组合

对 DCH 和 DSCH 应用不同的预安排机制

RNTIUEUL注 2 : 注3 :无线网络临时识别用户设备上行链路

TFC 选择在讨论中

仅对透明RLC模式在 MAC-d 执行加密

图4.2.3.2.1: UE侧MAC结构/MAC-d细节

4.2.4

与业务有关的结构 – UTRAN侧

图4.2.4.1示出了UTRAN侧MAC实体之间的连通性。其与UE侧相似,区别为对应每一个UE,UTRAN的每个小区中有一个MAC-d同时与特定小区相关的每个UE(MAC-d)可以与该小区的MAC-c/sh实体相关联。

MAC-c/sh位于控制RNC内而MAC-d位于服务RNC中。MAC控制SAP是用来向属于一UE的每个MAC实体传送控制信息的。

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FDD only

TDD only

TDD only

Iur or local

图4.2.4.1 :UTRAN侧MAC结构

4.2.4.1

MAC-c/sh功能实体 – UTRAN侧

图4.2.4.1.1所示为UTRAN侧MAC-c/sh实体。其功能如下: 调度/优先级处理

--根据优先权的高低来管理UE间及数据流间的FACH和DSCH资源。 TCTF MUX:

--该功能表示MAC头中的TCTF字段的处理(在下行链路信道中插入,在上行链路信道中去除),以及逻辑和传送信道之间的映射。TCTF字段指明公共逻辑信道的类型,或是否使用专用逻辑信道。 UE Id:

--对专用的逻辑信道,MAC头中的UE Id字段用于区分UE。 TFC选择:

--在下行链路上,对FACH、PCH和DSCH要进行传送格式组合选择。 下行码分配:

--用来指示DSCH上使用的编码。

向MAC-d提供流量控制。

RLC向MAC提供RLC-PDUs,它们分别被映射到传输信道上可用的传输块中。 UTRAN的每个小区中有一个MAC-c/sh。

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TDD only

TDD only

(FDD only )

DLTFTFC下行链路传输格式

传输格式组合

UEUL用户设备上行链路

注(1): 需要回顾预安排和RNTI及物理信息的附加之间的关系注(2): 解复用用于 TDD

注(3): 对 USCH( TDD) 控制信道为 FACH.

图4.2.4.1.1: UTRAN侧 MAC 结构 / MAC-c/sh 细节

4.2.4.2

MAC-d实体 – UTRAN侧

图4.2.4.2.1示出了UTRAN侧MAC-d实体。其功能如下: 切换:

--基于RRC的决定,执行动态传输信道类型的切换。 C/T MUX:

--当几个专用逻辑信道复用为一个传输信道时,使用C/T MUX。 优先级设置:

--该功能负责对从DCCH和DTCH上接收到的数据进行优先级设置。 加密:

--透明模式数据加密在MAC-d中完成。有关加密的细节见[10]。 解密:

--加密的透明模式数据的解密在MAC-d中完成。细节见[10]。 DL 调度/优先级处理

--在下行链路上,在RRC指定的TFCS允许的传输格式组合中进行传输信道的调度/优先级处理。 流量控制

--到MAC-c/sh方向有一个流量控制功能,用于限制在MAC-d和MAC-c/sh间的缓存。此功能是为了限制层2的信令延时以及在FACH和DSCH拥塞时减少丢弃和重发的数据。在Iur接口中对此进行了规定。

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-- FAUSCH处理指示MAC-d支持FAUSCH的功能,细节留作后续研究。

使用公共信道的MAC-d连接到处理公共信道调度的MAC-c/sh上并向MAC-c/sh指明DL(FACH)的优先级,由MAC-c/sh为UE指配公共信道。

使用下行链路共享信道的MAC-d实体连接到MAC-c/sh实体并向MAC-c/sh指明每个PDU的优先级,由MAC-c/sh为UE指配公共信道。。

MAC-d实体负责将专用逻辑信道映射到可用的专用传输信道上,或将从DCCH或DTCH上接收的数据转送给MAC-c/sh。

一条专用逻辑信道可以同时映射到DCH和DSCH上。应用于DCH和DSCH上的调度机制不同。 在UTRAN中对每个服务的UE有一个MAC-d实体。

DCCH

DTCHDTCH

DLTFTFC注 : 下行链路传输格式传输格式组合

对 DCH 和 DSCH 应用不同的预安排机制

RNTIUEUL(2) 注 3 :无线网络临时识别用户设备上行链路

在Node B 中支持TFCI 插入

仅对透明RLC 模式在 MAC-d 中执行加密

图4.2.4.2.1: UTRAN侧的MAC结构/MAC-d的细节

4.3 信道结构

信道上MAC的操作定义如下:传输信道介于MAC和层1之间,逻辑信道介于MAC和RLC之间。下列小节所给出的只是一个概述,标准化的描述分别见[2]和[3]。

4.3.1传输信道

公共传输信道类型为:

随机接入信道(RACH) 前向接入信道(FACH)

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公共分组信道(CPCH) 广播信道(BCH) 寻呼信道(PCH)

专用传输信道类型为: 专用信道(DCH)

快速上行信令信道(FAUSCH) 4.3.2

逻辑信道

MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务。对于由MAC提供的不同的数据传送业务定义了一整套逻辑信道类型。

每个逻辑信道类型由其所传送的信息类型所定义。 4.3.2.1

逻辑信道结构

逻辑信道类型配置见图4.3.2.1: 控制信道

广播控制信道(BCCH) 寻呼控制信道(PCCH) 专用控制信道(DCCH) 公共控制信道(CCCH) 共享信道控制信道 (SHCCH)

业务信道

专用业务信道

(DTCH)

公共业务信道( CTCH)

4.3.2.2

图4.3.2.1: 逻辑信道结构

控制信道

以下控制信道只用于控制平面信息的传送:

广播控制信道(BCCH) 寻呼控制信道(PCCH) 公共控制信道(CCCH) 专用控制信道(DCCH)

共享信道控制信道(SHCCH)

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以下业务信道只用于用户平面信息的传送: 专用业务信道(DTCH) 公共业务信道(CTCH) 4.3.3

逻辑信道和传输信道之间的映射

逻辑信道和传输信道之间存在下列的映射关系:

- BCCH映射到BCH上,也可以映射到FACH上; - PCCH映射到PCH上;

- CCCH映射到RACH和FACH上;

- DCCH和DTCH可以映射到RACH和FACH,或CPCH和FACH,或RACH和DSCH,或一个DCH上,USCH, DCCH可以映射到FAUSCH上;

- CTCH映射到FACH;

- SHCCH映射到RACH,FACH和DSCH上。 5

提供给上层的服务

本节描述了MAC向上层提供的各种服务,详细的描述见[2]。 5.1 提供给上层的服务的描述

提供给上层的服务为:

数据传送:这项服务提供对等MAC实体间MAC SDU的无确认传送,数据不分段。

无线资源和MAC参数的重新分配:当收到RRC关于无线资源和MAC参数的改变要求时,执行

这项业务。

测量的报告:向RRC报告本地的测量结果 6 功能

6.1 MAC功能描述

MAC的功能如下:

逻辑信道和传输信道之间的映射。

根据瞬时源速率为每个传输信道选择适当的传送格式。 UE数据流之间的优先级处理。

UE之间采用动态调度方法的优先级处理。

DSCH和FACH上几个用户的数据流之间的优先级处理。 公共传送信道上UE的标识。

将高层PDU复用为通过公共传输信道传送给物理层的传送块,并将通过公共传输信道来自物理层

的传送块接解复用为高层PDU。

将高层PDU复用为通过专用传输信道传送给物理层的传送块,并将通过专用传输信道来自物理层

的传送块解复用为高层PDU。 业务量监视。

动态传输信道类型切换。

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RACH传输和CPCH传输的接入业务等级选择

AC功能/传输信道和UE之间的关系 6.2.1

MAC功能和传输信道之间的关系

6.2.2对应传输信道的UE侧MAC功能和传输信道的关系

表6.2.2.1对应于传输信道的UE MAC功能

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7 期望从物理层获得的服务

物理层向MAC提供信息传送业务,详见[3]。 8

层与层之间间通信的元素

MAC层和其它层之间的交互是用原语来描述的,在这里原语表示MAC层和其它层之间的信息和控制的逻辑交换。原语不规定或限制具体实现。MAC和层1、RLC、RRC相连。下面的小节描述这些层间的原语。

8.1 层1和层2间的原语

原语的描述见[3]

8.2 MAC和RLC之间的原语 8.2.1

原语

MAC和RLC之间的原语见表8.2.1.1:

表8.2.1.1 MAC层和RLC层之间的原语

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MAC-DATA-Req/Ind

MAC-DATA-Req原语是用来请求通过信息传送服务过程来发送上层PDU。

MAC-DATA-Ind原语表明通过信息传送服务的方式在一个传输时间间隔中接收到了的上层PDU。

MAC-STATUS-Ind/Resp

MAC-STATUS-Ind原语向RLC指明每条逻辑信道可以什么速率向MAC传送数据。原语的参数是

在每个传送时间间隔内可以传送的PDU的数目和PDU的大小。为了在具有长传输时间间隔的传输信道上提供优化的TFC选择,MAC可以使用该原语指明其所期望的目标逻辑信道当前的缓存器占用情况。

MAC-STATUS- Resp使得RLC可以对MAC-STATUS-Ind进行证实。RLC可以利用这一原语向MAC

说明其没有数据发送或其处于悬挂状态或当前缓存器占用情况。 8.2.2 参数

a) 数据

数据包括要传送的RLC层消息(RLC-PDU),或MAC子层已接收到的RLC层消息。 b)传送的RLC-PDU的数目(只用于指示) 指明基于TF1值,在传输时间间隔内所传送的RLC PDU的数目。 c)缓存器占用(BO) 参数BO指明当前在RLC层排队等待传送(或重传)的数据量。 d)PDU 数目(No_PDU)

指明在一个传送时间间隔内允许RLC向MAC发送的PDU的数目。 e)PDU大小(PDU_SIZE)

指明在一个传送时间间隔内可向MAC发送的PDU的大小。 f)UE-ID类型标识符

当一个DCCH映射到一个公共传输信道上(即FACH或RACH)时, 指示MAC需包含的UE-ID类型。

8.3 MAC和 RRC之间的原语 8.3.1

原语

MAC和RRC之间的原语见表8.3.1.1:

表8.3.1.1 MAC和RRC之间的原语

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/1lei.html

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