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LTE—A终端测试系统中eMBMS MAC层功能的设计与实现

范文

任俊康

摘要：本文提出了一种LTE-A终端测试系统中eMBMS MAC层功能的实现方法，eMBMS在MAC层是通过MSI（MCH Scheduling Information）来调度MTCH，而MSI是通过RRC层配置给MAC层的，因此通过RLC层来分割、级联SDU来适应MAC PDU的大小已不能满足RRC层的调度要求。为此本文在RRC层进行了RLC SDU的自适应，并在MAC层对eMBMS业务数据单独调度来满足发送要求，并成功应用到了终端测试系统中。

关键词：LTE-A； eMBMS； MAC

中图分类号：TN 929.53 文献标识码：B DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.10.017

引言

eMBMS是基于3GPP R9中协议规定的增强型多播广播技术。协议中规定了eMBMS MAC层负责业务数据的动态调度，MAC层负责eMBMS控制信息和业务数据的调度。业务数据的调度是eMBMS实现的重点。

在进行eMBMS数据传输时，每个MCH在其对应的每个MSP的第一个子帧首先发送该MSP中对应的调度信息（MSI），MSI用于指示对应MCH在本调度周期中传输的MBMS业务以及各MBMS业务所占用的MBSFN子帧，使UE能够确定感兴趣的MBMS业务对应的MBSFN子帧位置。MBMS业务数据是通过MRB承载的，对于MRB承载的业务数据，如果在MAC层采用跟SRB，DRB所承载的数据进行相同的调度，并不能满足MSI的调度要求。

为了更好地对终端进行测试，国内很多学者对终端测试仪器进行了研究。文献对综测仪中CSFallBack技术进行了研究，文献对物理层进行了研究，但对于MAC层都没有进行讨论。因此在上述背景下，本文在MAC层对多播业务数据和单播业务数据分别进行调度，并在RRC层进行RLC SDU白适应，和MAC层共同完成eMBMS业务数据的调度。

1 LTE终端测试系统概述

LTE终端测试系统主要是利用一系列测试用例，在协议规定的条件下，对终端进行协

议测试，并对结果和预期进行比较，是否达到协议规定的要求。无线资源管理过程主要在eNode B的RRC层完成。eMBMS终端测试系统协议框架如图1所示：

2 eMBMS MAC层调度需求分析

MAC层主要是用于对eMBMS业务的动态调度，为了更好地实现调度，eMBMS在MAC层引入了新的逻辑信道：MCCH（多播控制信道）和MTCH（多播业务信道）。在MAC层主要完成对MCCH和MTCH到MCH（多播信道）的复用。一个或几个MTCH，和一个MCCH在MAC层复用形成一个MCH。因此对于每个MBMS子帧来说，可能携带MSI，MCCH，MTCH中的一个或几个。

eMBMS业务数据调度如2所示：

对于终端测试仪器来说，MAC层需要根据RRC层配置不同的MCCH，MTCH，MSI来完成MBMS子帧的调度。当RRC层通过MSI配置来要求在其周期内发送MTCH时，MAC层能根据其要求准确地调度MBMS子帧。

3 eMBMS RRC层自适应功能的设计和实现

对于终端测试仪器的RRC层来说，需要发送不同的配置来对终端进行不同的测试，流程如图3所示：

当RRC层通过MRB发送RLC SDU时，由于MSI是通过RRC层配置给MAC层，因此在RRC层以及确定在接下来的哪几个子帧发送MTCH业务数据，因此在本文中是通过在RRC层计算在MSI调度期间每个MBSFN子帧所需要携带的MTCH业务数据的大小来发送相应大小的RLC SDU，这样在RLC层就不在需要进行RLC SDU的分段和串接，只需要在每个发送MTCH的子帧上发送每个RLC—SDU就可以了。具体RRC层的数据处理流程如图4所示：

4 eMBMS MAC层功能的设计和实现

4.1 eMBMS MAC层业务数据调度的设计

4.1.1 MCCH信道设计

MCCH信息以一个固定周期重复传输，且MCCH信息的变化只能发生在特定时间瞬间。

当MCCH信息改变（这只能发生在一个新的修改周期的开始），通知机制使用PDCCH达到此目的。在一个MBSFN子帧的PDCCH使用DCI格式1C和保留的标识符。

在本测试系统中，MCCH是通过TTCN的MBMS_CONFIG中的MCCH data传送给底层的，其中MCCH data是一串将要传送给终端的码流，在一般的实现过程中，当MAC层需要传送MCCH时，应由RLC层把MCCH—data组成RLC PDU再经MAC层组成MCCH来传输给物理层。但由于本测试系统中RLC层和MAC层都是在同一个DSP的核1上，它们可以访问共同的存储区域，而且MCCH使用UM模式，并且不使用HARQ重排序功能，并且相关的UM_Window_Size为0。因此对于MCCH来说RLC子头不需要进行很复杂的封装。所以在本测试系统中的实现方案是直接把MCCH data传给MAC层，由MAC层来存储，这样可以减少不必要的数据搬移。当需要传输MCCH时，由MAC层对MCCH—data直接加上RLC子头再来组成MCCH。

4.1.2 MTCH信道设计

MTCH主要是用来承载业务，当高层RRC发送完MCCH时，需要按照MCCH的配置来发送MSI和RLC SDU来传输业务数据。由于在测试系统中只需要测试出终端能否接收到数据，不关心数据包的内容，所以不需要和基站那样发送真正的业务数据，在本测试系统中，RRC层会产生随机数据包来模仿业务数据。只要终端能接收到数据包，就表明终端支持eMBMS功能。

特定MCH的传输遵循MCH子帧分配（MSA）。该MSA是周期性的，并位于每个MCH调度周期MSP的开头，有一个MAC控制元素用来传输MCH调度信息（MSI）。MSI指出在即将到来的调度期间哪些子帧要给某个MTCH使用。当某业务需要通过MTCH发送时，MSI会指示出这个MTCH会在接下来的连续的几个MBMS子帧发送。由于MSI是通过RRC层传给MAC层的，并且已经在RRC层配置好在接下来的哪几个子帧发送MTCH，所以在RLC层组包时不能再和非MBMS情况下那样临时对RLC SDU进行分段级联以适应MAC层TB size的大小，在本测试系统中采用的是为每个需要发送MTCH的子帧发送一个RLC SDU，RLC层不需要进行分段级联的T作，只需要在发送MTCH时，从RLC获得一个RLC SDU组成MTCH，这样能极大简化RLC层和MAC层的处理流程。

4.1.3 MAC层数据流设计

由于MAC层PDU是通过在RLC层取得RLCSDU来进行组包，并且由于在RRC层已经对RLC SDU进行了处理来满足MAC层发送数据的大小，因此MAC层在从RLC获取数据时，不需要进仃RLC SDU的一些分段，级联处理。并且RLC UM模式发送MTCH和MCCH时，接收窗口为0，也就是说终端不会对RLC SDU进行排序组合。MAC层的数据流图如图5所示：

4.2

eMBMS MAC层业务调度功能的实现

在MAC层，主要完成对控制信息的配置和数据的动态调度，完成MCCH和MTCH复用到MCH，并且当MCCH需要更改时，在下一修改周期发送新的MCCH数据，并通过DCIIC通知终端MCCH发生更改。

MTCH的业务数据是通过MRB承载的，对MRB承载数据的调度是在MBSFN专用子帧上，和SRB.DRB存在很大的不同。因此对MRB业务数据的调度通过和SRB，DRB是分开进行的。

由于PMCH的处理过程的PDSCH的处理过程基本一致，在本文中MAC层沿用原来PDSCH接口来传送MAC PDU。MCH传输信道以及该传输信道在物理层发送相关的格式，由MAC层填写，MAC层需通过接口告诉物理层此子帧为MBMS子帧，并且当MCCH更改时，通知物理层修改PDCCH通知终端。增加MBSFN指示位来指示当前子帧为MBMS子帧。MCCH更改时沿用原来的PDCCH信道，增加MCCH更改时的DCI指示。具体处理流程如图6所示：

5 功能测试

对于MAC层功能的测试是通过在系统端打出LOG来看MAC层组成的MBMS MAC包是否正确，是否满足协议要求。当MBMS系统配置为下图时，可知MCCH应该以32帧为周期重复发送，并且在FDD模式下应该在子帧2上发送。TTCN配置LOG如下图所示：

Mbsfn_Arealnfo：={

mbsfn_Areald_r9：=0，

non_MBSFNregionLength：=s2，

notificationlndicator_r9：=0，

mcch_Config_r9：={

mcch_RepetitionPeriod_r9：=rf32，

mcch_Offset_r9：=l，

mcch_ModificationPeriod_r9：=rf512，

sf_Alloclnfo_r9：=OlOOOOB，

signallingMCS_r9：=n2

}

MAC层LOG图如图7所示，通过LOG可以看出， MCCH周期发送，并且在子帧2上发送。从图中可以看出MCCH_data内容为：Ox0224088004002000000004，整个MAC包为：Ox200CIF000224088004002000000004，其中Ox200C为MCCH data的MAC子头，Ox20表示MAC SDU为MCCH， OxOC表示此MAC SDU长度为12， OxlF表示Padding包的子头，0x00为MCCH data的RLC子头，由此可得出MAC包符合协议要求。

6 结束语

本文详细介绍了终端测试仪器中eMBMS MAC层调度业务数据功能的设计以及实现过程。通过在RRC层进行适配，能满足eMBMS协议规定的eMBMS子帧的发送，最终能较好地支持终端芯片eMBMS的测试，为以后大规模部署eMBMS提供了基础。

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