MAC层卫星通信论文范文

本站小编为你精心准备了MAC层卫星通信论文参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1mac层状态描述

MAC层有MAC－Idle、MAC－Shared、MAC－DTM、MAC－Dedicated四个状态［4］。它们之间的转换图如下。

1．1MAC－Idle状态MAC－Idle状态中不存在TBF，MES监视CCCH上子信道的相关传呼。MES可能采用DRX(非连续接收)监视CCCH。在MAC－Idle状态，上层可请求传输一个上层PDU(协议数据单元)，这就会触发在PDCH上建立一个TBF并由Idle状态转入MAC－Shared状态，或者有可能通过RRC流程或者是RLC/MAC流程在DCH上触发建立一个TBF，MES会在完成建立DCH后由Idle状态转入MAC－Dedicated状态。

1．2MAC－Shared状态在MAC－Shared状态中，MES分配无线资源提供TBF用于在一个或多个PDCH上产生点到点连接。TBF用于在网络和MES之间单向传输上层PDU。在MAC－Shared状态，上层可请求传输一个上层PDU，这就会通过RRC流程在DCH上触发建立一个TBF，这将会使MES由MAC－Shared状态转入MAC－DTM状态。当上行链路和下行链路中的TBF都被释放时，MES返回到MAC－Idle状态。当重新配置PDCH到DCH的所有无线承载，释放完PDCH上所有的TBF并建立第一个DCH时，MES将会由MAC－Shared状态转入MAC－Dedicated状态。

1．3MAC－DTM状态在MAC－DTM状态MES将无线资源分配给一个或多个DCH和一个或多个PDCH。在MAC－DTM状态当所有在PDCH上上行或下行的TBF都被释放之后，MES进入MAC－Dedicated状态。在释放了所有的DCH之后，MES进入MAC－Shared状态。在释放了所有的PDCH和DCH之后，MES进入MAC－Idle状态。

1．4MAC－Dedicated状态在MAC－Dedicated状态MES分配无线资源以提供一个或多个DCH(专有信道)。在释放掉所有的DCH之后，由MAC－Dedicated状态转入MAC－Idle状态，当从DCH到PDCH(分组数据物理信道)的所有无线承载都被重新配置以后，MES将会在释放完所有的DCH并在PDCH上建立第一个TBF时由MAC－Dedicated状态转入MAC－Shared状态。

1．5MAC层对组呼的支持由于GMR－1系统的MAC层不支持组呼功能，所以要对MAC层做一些改变。我们设计了组呼模块，它和单呼模块是并列的关系。根据逻辑信道的映射和MAC层的状态来区分单呼和组呼两个模块通道。组呼工作在电路域，只跟DCH有关，跟PDCH无关［5］。所以在MAC状态机中加入两个状态，分别是MAC－Ready－Gcc(组呼控制)状态和MAC－Dedicated－Gcc状态。工作在MAC－Dedicated－Gcc状态下的主/被叫移动台，正常接收MACDATA，状态不变;在释放掉所有DCH后，由MAC－Dedicated－Gcc状态转入MAC－Idle状态。主叫移动台发起组呼时，RRC层利用原语参数配置MAC层状态;接收下行报文时，MAC层根据MAC－Dedicated－Gcc状态将消息递交给上层组呼模块。图4是主叫用户的组呼MAC转移图。被叫侧成员移动台根据接收到的NCH逻辑信道通知MAC层转入MAC－Dedicated－Gcc状态，工作在组呼模块。流程如图所示。图5是被叫成员移动台组呼MAC状态转移图。集群组呼中，网络要向多个成员移动台发送寻呼通知消息，因此需要采用广播的方式发送。我们增添NCH为组呼通知信道。由于系统资源有限，这里我们借用未配置的CBCH逻辑信道的位置来配置NCH逻辑信道，NCH逻辑信道的突发结构和调制解调编解码方式与CBCH逻辑信道保持一致。例如，如果BCCH指派CBCH使用第一帧，则NCH使用2、3、4帧，如果BCCH指派CBCH使用第1、2帧，则NCH使用3、4帧，余此类推。

2MAC层PTT竞争随机接入回退策略

当组呼讲话方释放组呼上行信道时，讲话方用户在上行DACCH(专有随路控制信道)信道上发送“UPLINK_RELEASE”消息，表明讲话完毕。当一个组呼中有几个用户要同时讲话时，会产生讲话权的竞争。组呼成员也可能有不同的优先级，这时候需要一种竞争策略来解决［6］。以下举例为组呼信道采用8时隙结构，编码的话音为2．4kbits/s。网络收到讲话方上行信道的“UPLINK_RE-LEASE”消息以后，在组呼信道的下行信道的DACCH上向所有组呼移动台发送“UPLINK_FREE”消息，表明上行信道空闲，允许新的讲话方使用上行信道。需要讲话的组呼用户，在下行信道上收到“UP-LINK_FREE”消息以后，采用直接强占和随机接入相结合的方式，在组呼上行信道发送“UPLINK_AC-CESS”消息，消息被封装在NT5上，直接抢占第一帧，随后的随机时间选择为T，回退的最大帧数为F，则T=40ms*F。考虑到2比特的用户优先级，让优先级高的用户有较大的概率竞争成功，设用户优先级为m，退的次数为n，回退的最大帧数为F，则F=(m+5)*n，其中m=1，2，3;n≥1。

当n=0的时候，四个级别的用户都抢占第一帧，此时F=1。用户优先级m和回退次数n与回退最大帧数F关系部分如表1所示。下面以用户优先级m=0为例，随后的随机时间选择为200ms(5帧)，400ms(10帧)，600m(15帧)，和800ms(20帧)总计2s秒钟的时间争用上行信道，方法如图6所示。按下PTT移动台，在最初开始的一帧直接发送“UPLINKACCESS”请求，若有碰撞，随机占用之后的5帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，若还有碰撞，随机占用后续10帧之一发送“UPLINKAC-CESS”请求，还有碰撞，随机占用后续15帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，一直到，随机占用后续20帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，任意帧周期，当下行链路由“UPLINKFREE”转换成“UPLINKGRANT”时竞争结束。任何一个按下PTT的移动台直接抢占最初的一帧发送“UPLINKACCESS”，在后续的2秒钟的时间内又可以竞争上行信道四次，竞争期间，如果收到网络在下行信道上发送“UPLINK_GTANT”，则竞争结束。

当网络成功收到一个“UPLINK_ACCESS”消息以后，在组呼信道的下行DACCH信道上发送“UP-LINK_GRANT”消息，用于告知竞争成功用户可以使用上行信道，其它用户不再进行竞争，直到再次收到“UPLINK_FREE”消息为止。这里我们考虑的是有竞争冲突时，保证优先级高的用户有较大的概率竞争成功。通过以上的描述，分析计算可得。从公式可以看出，优先级高的用户，产生冲突的概率低，这样就很好的保证了优先级高的用户有较大的概率竞争成功。假设一个优先级为0、3的用户，其竞争产生冲突的概率曲线如图7所示。从图中可以看出，优先级高的明显比优先级低的冲突概率小，当n的取值逐渐变大，p越小，当n为5时，概率几乎为零了。事实上，n值不能取很大，应为值越大，虽然冲突概率很小，但是从PTT按下到响应这个时延过大，这不是我们所期望的。所以这个退避算法兼顾了n值不能太大，冲突概率小。

3结语

本文在GMR－1系统基础上研究了组呼通信的MAC层一些相关的功能，由于GMR－1系统不支持组呼通信，在原本的MAC状态机中加入两种状态以适应组呼通信，中间各种状态之间的原语操作还有待解决，并且MAC层PTT竞争策略只能解决有冲突时保证高优先级的用户竞争成功，要减小冲突的产生，还需其它优化方法。要实现组呼通信还需要更多的改进和研究，比如RRC层协议研究，组呼标识号等问题。本文的研究为进一步的研究和实现卫星组呼通信打下理论基础。

作者：陈国伟徐子平夏雷单位：解放军理工大学通信工程学院研究生解放军理工大学通信工程学院