LTE空中接口協議棧的研究與實現

【摘要】本文通過對LTE（1ong term evolution）空中接口棧在實際生活中的應用，結合對協議棧數據處理過程的研究，從LTE的結構層和功能及用戶需求出發，對LTE空中接口協議棧進行簡單的研究。

【關鍵詞】LTE空中接口技術標準管理研究發現

一、協議棧的結構

協議棧是計算機網絡中的一個專業名詞，它主要是為反映文件在網絡傳輸中的過程，是網絡中各層協議的總和。LTE就是在這種背景上發展的一種很先進的系統，它在技術上引用了OFDM和多天線MIMO等關鍵傳輸技術，采用這種技術可以使頻譜分配更加靈活，有效的提高了頻譜的效率。同時還增大了系統容量和覆蓋，為文件的傳輸提供了更大的活動空間，提高了數據傳輸的速率，在帶寬的應用上也能支持多種形式分配。LTE系統結構上主要由三個子層構成：物理層（無線處理數據）、數據鏈路層（處理和控制數據的發送或接收）、無線資源控制層（控制系統工作狀態）。其中，第二層的數據鏈路層又被劃分為媒體接入控制子層、無線鏈路控制子層和分組數據匯聚協議子層。

二、協議棧的研究與實現

（1）首先是數據鏈路層中的分組數據匯聚協議層的設計。此層的功能主要是封裝IP數據。本來在嵌入式的程序開發的協議棧一般都采用lwIP，但是為了數據更加穩定，本項目設計中便引入了LTE結構中。其工作原理是當PDCP子層收到一個1wIP數據的pbuf結點的時候就會生成一個對應pdcp—sdu結點，生成的這個sdu結點將會轉移到隊列里等待封裝處理。

（2）然后是數據鏈路層中的無線鏈路控制層的設計。這一層的主要作用是為上層即PDCP子層提供穩定、可靠的傳輸服務，傳輸模式有透明模式、無確認模式、確認模式三種。TM模式不會對數據產生任何處理和改變，uM模和AM模式的設計類似。設計實現RLC AM發送端時，也是采用雙緩沖隊列（處理緩沖隊列和發送緩沖隊列）。當收到上級命令或請求的時候函數就會將相應的數據放入隊列中。接收到發送命令的時候立即進行發送。在RLC接收端，也設計了一個隊列來實現接收窗口，它的大小和形式與發送端發送緩沖隊列一致。通過調整接收指針來保證與發送端匹配工作完成數據接收。另外在接收到數據時會根據輪詢字段的值，對是否生成狀態報告進行判斷。

（3）最后是數據鏈路層中的媒體接入層的設計。媒體接入層的作用主要是對數據的復用和解復用。也就是通過編碼，將不同信道中的數據封裝到對應的MAC包中。此子層也是采用雙緩沖隊列，解復用恰恰是一個相反的過程，即根據MAC子頭中的信息，恢復出原始數據，并將數據遞放到緩沖隊列中，利用分發函數將數據傳遞給相應的操作過程。

三、系統開發的平臺和測試

對LIT的結構了解了之后便是對硬件設備的準備。此系統的開發具有一定的復雜性，因此對設備的配置要求比較高。一般此系統的開發板都選用Virtex-6 ML605 FP-GA。這種開發板的FPGA、處理器、內存、串口等各種控制器都都可以滿足系統開發的需求。

系統開發完成后需要進行系統流程測試，這是軟件系統開發必不可少的一步。本次的測試以開發板上的網口作為UE的數據來源，為了捕獲和預處理網口的數據，需要在LWIP協議的基礎上編寫一個上層的小程序。通過開發板的AURORA模塊連接對應的端口，然后進行數據的傳送和接受測試。在測試的方式上可以選擇通過LTE物理層鏈路模塊，以幾組不同的發送速率和編碼方式測試協議棧的處理速率；也可以直接利用AURORA模塊直接測試。

四、結語

本文通過對LTE空中接口協議棧的流程和開發入手，簡單的對LTE協議棧進行了研究與實現。LTE系統是一種需要更加專業的水平進行研究和探索，它還有很大的提升空間，在未來的通訊發展中，隨著LTE技術的推廣和應用，各種面向小型設備的LTE空中接口協議棧的研究和實現有很廣泛的現實意義和應用前景。

參考文獻

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