5G通信协议（MAC 层简介）

1.MAC层结构

MAC子层位于网络结构中的数据链路层。

在L2层包括了MAC、RRC、PDCP、SDAP四个子层。

2.MAC层的功能

MAC层的服务和功能：

1. 逻辑信道与传输信道之间的映射
2. 复用、解复用：将来自一个或多个逻辑信道的MAC SDU复用到一个传输块并传递给PHY；将从物理层传来的传输块解复用成多个MAC SDU并传递给一个或多个逻辑信道。
3. 报告调度信息
4. 通过HARQ进行错误纠正（在载波聚合中，每个载波对应一个HARQ实体）
5. 通过动态调度管理用户间的优先级
6. 逻辑信道优先级管理

下图为5G NR MAC层功能与4G LTE MAC 层的对比

2.1 通道的映射

逻辑信道： 存在于MAC层和RLC层之间。根据消息的类型定义每个逻辑信道类型。一般分为两种类型：控制信道和业务信道。
控制信道：
广播控制信道 BCCH:为系统广播信息传输使用的下行信道。
寻呼控制信道 PCCH:为传输寻呼信息、系统信息改变通知信息，以及指示是否有正在广播的公共警告系统信息的下行信道。
通用控制信道 CCCH:用于当终端和网络之间没有RRC时，传输中断和网络之间的控制信息。
专用控制信道 DCCH:为点对点的双向信道，用于终端侧和网络侧存在RRC时的专用控制信息的传输。
业务信道：
专用业务信道 DTCH:只有一种且只用于传输用户平面的信息，为针对单个用户的点到点的业务信道，可以是单向的也可以是双向的。

传输信道：存在于MAC层和物理层PHY之间，根据消息类型和空口上的数据传输方法进行定义。具体来说就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择以及块的分段过程的不同，而定义了不同的传输信道。
下行

• 广播信道（BCH）;
• 下行链路共享信道（DL-SCH）;
• 寻呼信道（PCH）;

上行

• 上行链路共享信道（UL-SCH）;
• 随机接入信道（RACH）。

物理信道就是信号实际传输的通道：在特定的频域与时域乃至于码域上采用特定的调制编码方式来发送数据的通道，物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同的物理信道
上行：
1.PUCCH，Physical uplink control channel 物理上行链路控制层：承载ACK/NACK（确认/非确认），SR(调度请求)，CSI-Report（预编码矩阵指示）、CQI(信道质量指示)。
2.PUSCH，Physical uplink shared channel 物理上行链路共享层：承载用户专用数据。
3.PRACH，Physical random-access channel 物理随机接入层：承接随机接入前导。
下行：
4.PDCCH，Physical downlink control channel 物理下行链路控制层 ：承载调度及传输方式，HARQ信息等。
5.PDSCH，Physical downlink shared channel 物理下行链路共享层：用于承载用户专用数据。
6.PBCH，Physical broadcast channel 物理广播层：用于广播系统信息MIB。

可以看到在上图中只有当配置为MCG的情况下,BCCH才需要进行HARQ的操作。这是因为BCCH只有System Information Block（SIB）通过HARQ，Master Information Block（MIB）不通过。
注：1.Secondary Cell Group（SCG） 辅助小区群
Master Cell Group（MCG） 主要小区群
2.逻辑信道BCCH会映射到传输信道BCH和DL-SCH，其中BCH只用于传输MIB信息，并映射到物理信道PBCH；DL-SCH用于传输各种SIB信息，并映射到物理信道PDSCH。
关于MIB和SIB的区别可以看这篇博客： https://blog.csdn.net/dxpqxb/article/details/104062886
下图为在上行和下行传输时各通道的工作情况：

2.2 复用/解复用

5G NR MAC层输出PDU的格式：

subheader的三种类型：

字段	描述
LCID	这部分字段制定逻辑信道的ID，每个MAC的子头部都有LCID字段的存在，它占6位。
L	这部分制定对应的MAC SDU或者可变大小的MAC CE的长度（以字节为单位）。除了固定大小的MAC CE和寻呼，每个MAC子头只有一个L字段。L字段的长度由F字段来确立。
F	F表示格式，它决定L 字段的长度。该字段的长度只有一个bits，当该值为1时，L字段为8bits。当该值为0时，L字段为16bits。
R	保留位，值为0
LCID的具体参数设置：

2.3 HARQ

2.3.1 下行

简单对下行链路中使用到HARQ的地方做了流程图的分析。具体文件在链接中。
链接：https://pan.baidu.com/s/1OOdqrs3gI_ZDW96DbbIbqA
提取码：wxsr