3.3媒體接入控制層MAC層是上層協(xié)議與物理層之間的橋梁,主要負(fù)責(zé)邏輯信道與傳輸信道間的映射以及物理資源的管理。MAC層作為上層協(xié)議的支撐,它提供的服務(wù)包括:基于邏輯信道的報(bào)文傳輸,即上層調(diào)用邏輯信道接口,再由MAC層將其映射到相應(yīng)的傳輸信道;資源控制,即執(zhí)行上層發(fā)來的控制信息并根據(jù)需求來指定相應(yīng)的傳輸參數(shù);控制信息的反饋,即反饋隊(duì)列狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)流的時(shí)延統(tǒng)計(jì)和資源占用狀況,便于MAC和上層協(xié)議進(jìn)行QoS保障;系統(tǒng)
3.3 媒體接入控制層
MAC層是上層協(xié)議與物理層之間的橋梁,主要負(fù)責(zé)邏輯信道與傳輸信道間的映射以及物理資源的管理。
MAC層作為上層協(xié)議的支撐,它提供的服務(wù)包括:基于邏輯信道的報(bào)文傳輸,即上層調(diào)用邏輯信道接口,再由MAC層將其映射到相應(yīng)的傳輸信道;資源控制,即執(zhí)行上層發(fā)來的控制信息并根據(jù)需求來指定相應(yīng)的傳輸參數(shù);控制信息的反饋,即反饋隊(duì)列狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)流的時(shí)延統(tǒng)計(jì)和資源占用狀況,便于MAC和上層協(xié)議進(jìn)行QoS保障;系統(tǒng)信息的廣播,即支持廣播或組播業(yè)務(wù)需求。
(1)物理資源的管理
物理資源的管理是MAC層中的重要實(shí)體,它是上層應(yīng)用(無線資源管理)的執(zhí)行
模塊。MAC層中的物理資源的管理由兩部分組成:服務(wù)等級(jí)控制(SLC)和資源調(diào)度(RS)。
SLC主要負(fù)責(zé)不同基站間的資源分配,通過預(yù)留不同基站的資源,在總體上確保數(shù)據(jù)流的服務(wù)等級(jí)。在廣域場(chǎng)景,SLC的實(shí)體通常位于RAN網(wǎng)關(guān)(RANG)上,而不是在基站上。
RS主要負(fù)責(zé)物理信道資源的最優(yōu)分配。在其資源調(diào)度器中,有兩類基本的調(diào)度算法:自適應(yīng)調(diào)度(Adaptive resource scheduling)和非頻率自適應(yīng)調(diào)度(Non-frequency-adaptive scheduling)。二者的區(qū)別是:前者是預(yù)測(cè)信道狀態(tài)的快速變化,通過改變物理參數(shù)來適應(yīng)頻率選擇性信道;而后者是通過某些技術(shù)手段(如分集、交織和空時(shí)編碼等)來設(shè)法減小信道快速變化的影響。在終端高速移動(dòng)的情況下,很難準(zhǔn)確地捕捉到信道狀態(tài)的快速變化,這時(shí)更傾向于非頻率自適應(yīng)調(diào)度算法。
(2)多址方式
多址方式是空中接口為不同用戶分配相應(yīng)的物理資源的方法和策略。多址方式的選擇是個(gè)復(fù)雜的問題,它要綜合考慮調(diào)制方式、鏈路特性以及鏈路自適應(yīng)技術(shù)等多方面因素。IMT-Advanced系統(tǒng)選擇多址方式的關(guān)鍵指標(biāo)包括性能、靈活性、頻譜效率、復(fù)雜度和成本。
相比于傳統(tǒng)的多址方式(FDMA、TDMA和CDMA),IMT-Advanced系統(tǒng)更關(guān)注OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)和SDMA(Spatial Division Multiple Access)方式,因?yàn)樗鼈兙哂懈玫男阅芎皖l譜效率。OFDMA利用OFDM技術(shù)來為不同的用戶分配不同的信道資源,相比于FDMA,它在靈活性和頻譜效率上優(yōu)勢(shì)明顯;而SDMA與
其它多址技術(shù)的結(jié)合,將在性能上帶來突破,因而是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
在基于多載波調(diào)制的多址方式中,TDMA/OFDMA通過利用自適應(yīng)傳輸技術(shù),而具有最好的性能增益和靈活性,進(jìn)一步驗(yàn)證了自適應(yīng)傳輸在多址方式選擇中的重要性。首先,TDMA/OFDMA通過鏈路自適應(yīng)技術(shù)來克服頻率選擇性衰落,能得到多用戶增益(5GHz頻點(diǎn)上、移動(dòng)速度為50~70km/h時(shí)SINR數(shù)值良好)。不過,為了適應(yīng)高速移動(dòng)的場(chǎng)景,也需要非自適應(yīng)模式(基于編碼、交織和擴(kuò)頻技術(shù))作為補(bǔ)充。其次,對(duì)于上行鏈路,TDMA/OFDMA也是可行的,但前提是終端能夠保持頻率同步。此外,TDMA/OFDMA方式對(duì)于
TDD和
FDD系統(tǒng)都適用。
SDMA方式與多
天線技術(shù)是緊密相連的,目前主要有兩種方式:固定波束賦型(Fixed beamforming)和自適應(yīng)波束賦型(Adaptive beamforming)。固定波束賦型的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和魯棒性強(qiáng),它適用于角度擴(kuò)散小的廣域環(huán)境,所支持的用戶數(shù)量近似等于發(fā)射天線數(shù)目的一半;而自適應(yīng)波束賦型適用于角度擴(kuò)散大的場(chǎng)景,所支持的用戶數(shù)量是固定波束賦型方式的兩倍。此外,這兩種方式都可以與OFDM、FDMA、TDMA和CDMA相結(jié)合,在綜合考慮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和性能的情況下,目前最好的結(jié)合方式是:OFDM-SDMA-TDMA和OFDM-SDMA-TDMA-CDMA。