MAC層衛星通信論文范文

本站小編為你精心準備了MAC層衛星通信論文參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1mac層狀態描述

MAC層有MAC－Idle、MAC－Shared、MAC－DTM、MAC－Dedicated四個狀態［4］。它們之間的轉換圖如下。

1．1MAC－Idle狀態MAC－Idle狀態中不存在TBF，MES監視CCCH上子信道的相關傳呼。MES可能采用DRX(非連續接收)監視CCCH。在MAC－Idle狀態，上層可請求傳輸一個上層PDU(協議數據單元)，這就會觸發在PDCH上建立一個TBF并由Idle狀態轉入MAC－Shared狀態，或者有可能通過RRC流程或者是RLC/MAC流程在DCH上觸發建立一個TBF，MES會在完成建立DCH后由Idle狀態轉入MAC－Dedicated狀態。

1．2MAC－Shared狀態在MAC－Shared狀態中，MES分配無線資源提供TBF用于在一個或多個PDCH上產生點到點連接。TBF用于在網絡和MES之間單向傳輸上層PDU。在MAC－Shared狀態，上層可請求傳輸一個上層PDU，這就會通過RRC流程在DCH上觸發建立一個TBF，這將會使MES由MAC－Shared狀態轉入MAC－DTM狀態。當上行鏈路和下行鏈路中的TBF都被釋放時，MES返回到MAC－Idle狀態。當重新配置PDCH到DCH的所有無線承載，釋放完PDCH上所有的TBF并建立第一個DCH時，MES將會由MAC－Shared狀態轉入MAC－Dedicated狀態。

1．3MAC－DTM狀態在MAC－DTM狀態MES將無線資源分配給一個或多個DCH和一個或多個PDCH。在MAC－DTM狀態當所有在PDCH上上行或下行的TBF都被釋放之后，MES進入MAC－Dedicated狀態。在釋放了所有的DCH之后，MES進入MAC－Shared狀態。在釋放了所有的PDCH和DCH之后，MES進入MAC－Idle狀態。

1．4MAC－Dedicated狀態在MAC－Dedicated狀態MES分配無線資源以提供一個或多個DCH(專有信道)。在釋放掉所有的DCH之后，由MAC－Dedicated狀態轉入MAC－Idle狀態，當從DCH到PDCH(分組數據物理信道)的所有無線承載都被重新配置以后，MES將會在釋放完所有的DCH并在PDCH上建立第一個TBF時由MAC－Dedicated狀態轉入MAC－Shared狀態。

1．5MAC層對組呼的支持由于GMR－1系統的MAC層不支持組呼功能，所以要對MAC層做一些改變。我們設計了組呼模塊，它和單呼模塊是并列的關系。根據邏輯信道的映射和MAC層的狀態來區分單呼和組呼兩個模塊通道。組呼工作在電路域，只跟DCH有關，跟PDCH無關［5］。所以在MAC狀態機中加入兩個狀態，分別是MAC－Ready－Gcc(組呼控制)狀態和MAC－Dedicated－Gcc狀態。工作在MAC－Dedicated－Gcc狀態下的主/被叫移動臺，正常接收MACDATA，狀態不變;在釋放掉所有DCH后，由MAC－Dedicated－Gcc狀態轉入MAC－Idle狀態。主叫移動臺發起組呼時，RRC層利用原語參數配置MAC層狀態;接收下行報文時，MAC層根據MAC－Dedicated－Gcc狀態將消息遞交給上層組呼模塊。圖4是主叫用戶的組呼MAC轉移圖。被叫側成員移動臺根據接收到的NCH邏輯信道通知MAC層轉入MAC－Dedicated－Gcc狀態，工作在組呼模塊。流程如圖所示。圖5是被叫成員移動臺組呼MAC狀態轉移圖。集群組呼中，網絡要向多個成員移動臺發送尋呼通知消息，因此需要采用廣播的方式發送。我們增添NCH為組呼通知信道。由于系統資源有限，這里我們借用未配置的CBCH邏輯信道的位置來配置NCH邏輯信道，NCH邏輯信道的突發結構和調制解調編解碼方式與CBCH邏輯信道保持一致。例如，如果BCCH指派CBCH使用第一幀，則NCH使用2、3、4幀，如果BCCH指派CBCH使用第1、2幀，則NCH使用3、4幀，余此類推。

2MAC層PTT競爭隨機接入回退策略

當組呼講話方釋放組呼上行信道時，講話方用戶在上行DACCH(專有隨路控制信道)信道上發送“UPLINK_RELEASE”消息，表明講話完畢。當一個組呼中有幾個用戶要同時講話時，會產生講話權的競爭。組呼成員也可能有不同的優先級，這時候需要一種競爭策略來解決［6］。以下舉例為組呼信道采用8時隙結構，編碼的話音為2．4kbits/s。網絡收到講話方上行信道的“UPLINK_RE-LEASE”消息以后，在組呼信道的下行信道的DACCH上向所有組呼移動臺發送“UPLINK_FREE”消息，表明上行信道空閑，允許新的講話方使用上行信道。需要講話的組呼用戶，在下行信道上收到“UP-LINK_FREE”消息以后，采用直接強占和隨機接入相結合的方式，在組呼上行信道發送“UPLINK_AC-CESS”消息，消息被封裝在NT5上，直接搶占第一幀，隨后的隨機時間選擇為T，回退的最大幀數為F，則T=40ms*F。考慮到2比特的用戶優先級，讓優先級高的用戶有較大的概率競爭成功，設用戶優先級為m，退的次數為n，回退的最大幀數為F，則F=(m+5)*n，其中m=1，2，3;n≥1。

當n=0的時候，四個級別的用戶都搶占第一幀，此時F=1。用戶優先級m和回退次數n與回退最大幀數F關系部分如表1所示。下面以用戶優先級m=0為例，隨后的隨機時間選擇為200ms(5幀)，400ms(10幀)，600m(15幀)，和800ms(20幀)總計2s秒鐘的時間爭用上行信道，方法如圖6所示。按下PTT移動臺，在最初開始的一幀直接發送“UPLINKACCESS”請求，若有碰撞，隨機占用之后的5幀之一發送“UPLINKACCESS”請求，若還有碰撞，隨機占用后續10幀之一發送“UPLINKAC-CESS”請求，還有碰撞，隨機占用后續15幀之一發送“UPLINKACCESS”請求，一直到，隨機占用后續20幀之一發送“UPLINKACCESS”請求，任意幀周期，當下行鏈路由“UPLINKFREE”轉換成“UPLINKGRANT”時競爭結束。任何一個按下PTT的移動臺直接搶占最初的一幀發送“UPLINKACCESS”，在后續的2秒鐘的時間內又可以競爭上行信道四次，競爭期間，如果收到網絡在下行信道上發送“UPLINK_GTANT”，則競爭結束。

當網絡成功收到一個“UPLINK_ACCESS”消息以后，在組呼信道的下行DACCH信道上發送“UP-LINK_GRANT”消息，用于告知競爭成功用戶可以使用上行信道，其它用戶不再進行競爭，直到再次收到“UPLINK_FREE”消息為止。這里我們考慮的是有競爭沖突時，保證優先級高的用戶有較大的概率競爭成功。通過以上的描述，分析計算可得。從公式可以看出，優先級高的用戶，產生沖突的概率低，這樣就很好的保證了優先級高的用戶有較大的概率競爭成功。假設一個優先級為0、3的用戶，其競爭產生沖突的概率曲線如圖7所示。從圖中可以看出，優先級高的明顯比優先級低的沖突概率小，當n的取值逐漸變大，p越小，當n為5時，概率幾乎為零了。事實上，n值不能取很大，應為值越大，雖然沖突概率很小，但是從PTT按下到響應這個時延過大，這不是我們所期望的。所以這個退避算法兼顧了n值不能太大，沖突概率小。

3結語

本文在GMR－1系統基礎上研究了組呼通信的MAC層一些相關的功能，由于GMR－1系統不支持組呼通信，在原本的MAC狀態機中加入兩種狀態以適應組呼通信，中間各種狀態之間的原語操作還有待解決，并且MAC層PTT競爭策略只能解決有沖突時保證高優先級的用戶競爭成功，要減小沖突的產生，還需其它優化方法。要實現組呼通信還需要更多的改進和研究，比如RRC層協議研究，組呼標識號等問題。本文的研究為進一步的研究和實現衛星組呼通信打下理論基礎。

作者：陳國偉徐子平夏雷單位：解放軍理工大學通信工程學院研究生解放軍理工大學通信工程學院