5G(NR)做为新一代蜂窝移动通信技术,与之前4G(LTE)技术相比;其数据速率提高了十倍;在3GPP为5G定义的R15版规范中5G(NR)具体以下三个基本特点：
两个频段,即sub-6 GHz和毫米波（>20GHz);
支持64~256个天线的大规模MIMO;
带宽100 MHz距离100米范围内速率可达10Gbps。
MAC层位置
MAC(media access control)是媒体访问控制子层,在无线通信系统中负责与无线链路控制层(RLC)和物理层(PHY)之间数据传输、分配及处理；
如上图所示,在5G(NR)网络协议栈中MAC层为上层(RLC)提供服务,也期望来自物理层(PHY)的服务。其中物理层为MAC层提供传输通道以支持通过无线接口传输数据的传输服务;MAC层为RLC子层提供逻辑信道。逻辑信道存在于MAC层和PHY层之间，而传输信道存在于PHY层和无线层之间；所以MAC是逻辑信道和PHY传输信道之间的接口。
MAC层数据处理
如下图所示无线网络中存在着多个(n+1)用户的用户面数据和控制面m个IP数据包；它们分别由SDAP,PDCP,RLC层处理后,交由MAC层进行组合处理,再通过物理信道进行传送；
MAC在双连接中结构
如下图所示:在EN-DC或NE-DC双连接网络中,主服务小区组(MCG)和辅小区组(SCG)在MAC层分别独立进行处理；
· 数据传输
· HARQ反馈信令
· 调度请求信令
· CQI(信道质量指示)测量
MAC层为RLC层提供
数据传输
无线资源分配
5G(NR)MAC层其他功能
· 下行/上行逻辑信道和传输信道间映射
· 上行方向:MAC SDU到(传输块)TB复用
· 下行方向:从(传输块)TB到MAC SDU解复用
· 调度信息报告(上行链路）
· 通过HARQ(下行和上行)进行纠错
· 逻辑信道优先级(上行链路)
*SDU属逻辑信道,TB(传输块)为传输信道
MAC层信道映射
5G(NR)网络由于上,下行信道功能不同，其MAC层的映射关系如下图；
5G(NR)网络中MAC的逻辑信道和物理(PHY)层传输信道在下行链路或上行链路中具有各自特定功能;下行链路中参考信号有DMRS,PT-RS,CSI-RS,PSS和SSS;上行参考信号为DMRS,PTRS和SRS。
在下行链路使用PDSCH,PBCH和PDCCH信道，而上行链路使用PUSCH、PUCCH和RACH信道；MAC层逻辑信道映射如下：
5G(NR)中MAC层应用
随机接入:为UE获取初始上行链路授权,并帮助与gNB(即网络)执行同步。它涵盖了随机接入过程初始化、随机接入资源选择、随机接入前导传输、随机接入响应接收、竞争解决和随机接入过程的完成；
DL-SCH数据传输:执行下行链路数据传输所需；
UL-SCH数据传输:执行上行链路数据传输所需；
调度请求(SR): UE使用它向gNB(即网络)发送请求以获得UL授权；
PCH接收: 有助于在特殊时间段内监视寻呼消息；
BCH接收:携带有关5G(NR)小区的基本信息(例如 MIB,SFN等)；
DRX(不连续接收):有助于按照特殊模式以不连续方式监视 PDCCH。由于这种不连续的监测,可以实现能量消耗；
其他应用:其他5G NR MAC应用包括无动态调度发送和接收,SCell激活/停用,PDCP 复制的激活/停用,BWP(带宽部分)操作、测量间隙处理、MAC CE 处理、波束故障检测和恢复操作等。
MAC报头和子报头
MAC PDU由一或多个MAC子PDU组成；MAC子PDU包含以下字段之一：
· 仅MAC子标头(包括填充)
· 一个MAC子头和一个MAC SDU
· MAC子报头和MAC CE(控制单元）
· MAC子标头和填充
MAC SDU大小可变;每个MAC子头对应于MAC SDU,MAC CE或填充.
上图描绘了下行链路和上行中5G(NR)MAC PDU示例。下图描述了MAC子报头类型,5G(NR)中MAC头(header)和子头(subheader)字段定义如下：
MAC子报头由LCID、L、F和R字段组成：
· LCID字段:LCID代表逻辑信道ID。它标识相应MAC SDU逻辑信道实例或相应MAC CE或填充类型。DL-SCH和UL-SCH中LCID值见下表。一个MAC子头只有一个LCID字段。LCID字段大小为6位。
· L-Field:“L”以字节为单位表示相应MAC SDU或可变大小MAC CE长度字段。一个“L-field”存在于一个MAC子报头。与固定大小的MAC CE和填充相对应的子头存在更多数量的“L 字段”。“L-field”大小用F-field表示；
· F-field:指长度字段大小。除对应于固定大小MAC CE 和填充子头之外,每个MAC子头都有一个F字段。F-field中值0是指 Length 字段为8位。F-field中值1是指 Length字段为16 位。
· R:保留位，设置为零。
DL-SCH和UL-SCH中LCID标识
下表为DL-SCH和UL-SCH信道LCID值及其应用(信道或用途）。
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