5G NR MAC概览(内部)

简介：
本资料为内部使用而编写，主要概述了第五代移动通信技术（5G）中新无线接入网（NR）中媒体访问控制层(MAC)的功能、结构及其在数据传输中的作用。 ### 5G NR MAC层详解 #### MAC层概述 作为第五代移动通信技术的重要组成部分，5G NR的MAC（Medium Access Control）层设计对于实现高效的数据传输至关重要。该层次位于物理层（PHY）之上，RLC（Radio Link Control）层之下，主要职责是将上层逻辑信道中的数据适配并控制到下层的传输信道中，确保数据在网络中有效传输。 #### MAC层协议架构与功能 5G NR的MAC层承担以下关键任务： 1. **逻辑信道和传输信道之间的映射**：在上行方向，将来自一个或多个逻辑信道的数据映射到下层的传输信道；下行则相反。 2. **复用与解复用**： - 复用：把来自不同逻辑信道的服务数据单元（SDU）合并成单个传输块，并传递给物理层。 - 解复用：从物理层接收的数据中分离出各个服务数据单元并送至相应的逻辑信道。 3. **报告调度信息**（SR）：向网络侧发送调度请求，以获取适合的资源分配。 4. **通过HARQ进行错误纠正**： - HARQ机制结合了前向纠错和自动重传请求，提高传输可靠性。在载波聚合中，每个载波对应一个独立的HARQ实体。 5. **动态管理用户间优先级**：根据业务需求及网络状态调整资源分配以优化性能。 6. **逻辑信道优先级管理**（LCP）： - 在下行方向，由于MAC子头包含逻辑信道标识（LCID），解复用过程相对简单。 - 上行则更复杂，涉及合理分配资源。收到上行授权后，根据各逻辑信道的配置限制确定参与传输，并依据优先级进行资源安排。 #### NR与LTE MAC层对比 5G NR在MAC层面进行了多项改进： 1. **信道映射**：引入了灵活的映射方式以适应更高的数据速率和服务类型。 2. **复用解复用**：采用高效的算法，提高了整体吞吐量和灵活性。 3. UE接收到调度资源后的时序模型定义了一套新的流程，确保UE能在正确的时间点执行操作。 4. 优化了处理数据包的步骤以减少延迟并提升用户体验。 #### HARQ协议详解 HARQ在5G NR中是一项重要机制，分为同步和异步、自适应与非自适应四类： - 异步HARQ允许随时重传，增强了调度灵活性。 - 同步HARQ则需固定时间间隔后发送重传信息，适用于对时延敏感的应用场景。 - 自适应HARQ在重传时可以改变PRB资源和MCS以应对信道变化。 - 非自适应HARQ要求使用与前次传输相同的资源配置。 5G NR采用异步非自适应模式：无需等待ACK/NACK反馈，直接由基站调度UE进行重传操作。 #### BWP与CORESET管理 - **BWP（Bandwidth Part）**：引入该概念是为了提高资源利用率和降低终端功耗。用户设备可以根据需要切换不同的带宽配置。 - **BWP切换**：通过高层信令可以为UE配置多个BWP，并根据服务需求在这些带宽之间动态切换。 - **CORESET（Control Resource Set）**： - 每个BWP最多可设置3个CORESET，每个小区至多4个BWP，则总共可能有12个CORESET（索引0~11）。 - CORESET0通常用于传输系统信息如SIB1的调度。 #### 结论 深入分析5G NR MAC层设计揭示了其在提升数据传输效率、优化资源分配及增强灵活性等方面的创新。这些改进不仅增强了网络性能，也为未来通信技术的发展奠定了基础。