LTE MAC PDU

常规MAC PDU （UL SCH/DL SCH/MCH，除透传MAC和RAR外）

该类MAC PDU结构上可包括四种成分：一个MAC头（大小可变）)、0个或多个MAC SDU（大小可变）、0个或多个MAC CE(控制单元)或padding（填充信息，可选项）。其中MAC SDU、MAC CE或padding填充信息均为净负荷。

一个MAC头包含一个或多个MAC子头，每个子头对应着MAC SDU或MAC CE或padding类型的净负荷。

MAC子头的逻辑信道标识（LCID）以用来区分净负荷的类型。

每个子头（Sub Header）中的“L”代表长度，可7比特位，也可15比特位，具体哪种情况由”F”来标示，”L”长度对应着相应的MAC SDU或MAC CE的长度（字节数）。除了最后一个子头和固定大小的MAC CE的情况外，每个子头都存在“L”字段。

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根据LCID区分，MAC CE的种类有八种，分别为：

➢缓存状态报告(BSR)

➢小区无线网络临时标识(C-RNTI)

➢非连续接收命令(DRX command)

➢终端竞争解决标识(UE Contention Resolution Identity)

➢时间提前量命令(Timing Advance Command)

➢功率余量(Power Headroom)

➢MCH调度信息(MCH Scheduling Information)

➢SCELL激活或去激活（Activation/Deactivation）。

其它的LCID代表的是MAC SDU或填充信息padding。

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透传的MAC PDU

该类MAC PDU的特征为没有MAC头，也即其全部信息为MAC SDU，且字节长度必须调整为传输块TB大小，比如传递BCCH和PCCH信息，BCCH信息可映射为BCH或DL-SCH传输信道，并进而映射为PBCH或PDSCH物理信道；而PCCH映射为PCH传输信道，并进而映射为PDSCH物理信道。

随机接入响应的MAC PDU

MAC RAR，用于随机接入响应消息，也即message2。

该类MAC PDU结构上可包括三种成分：一个MAC头（大小可变）、0个或多个MAC RAR或padding（填充信息，可选项）。其中MAC SDU、MAC CE或padding填充信息均为净负荷。

该MAC头可由两种类型的子头构成（注意：这两类子头在同一个时间里是互斥的），类型的区别由类型字段“T”来决定，T=0即指示接下来呈现的是随机接入回退指示---”BI”，T=1期指示接下来呈现的是随机接入前导码标识---RAPID。

T = 0
BI（Backoff Indicator）指定了UE重发preamble前需要等待的时间范围（取值范围见36.321的7.2节）。如果UE在RAR时间窗内没有接收到RAR，或接收到的RAR中没有一个preamble与自己的相符合，则认为此次RAR接收失败。此时UE需要等待一段时间后，再发起随机接入。等待的时间为在0至BI指定的等待时间区间内选取一个随机值。（注：如果在步骤四中，冲突解决失败，也会有这样的后退机制）

值得需要注意的是： BI指定的UE重发preamble前需要等待的时间可能与前面介绍的物理层timing存在冲突。（具体如何选择发送preamble的子帧，取决于UE的实现，协议中并没有给出答案！

BI的取值从侧面反映了小区的负载情况，如果接入的UE多，则该值可以设置得大些；如果接入的UE少，该值就可以设置得小些。

T = 1
根据MAC子头中的“E”位置设置为“1”意味着接下来的字段中是否还有随机接入的E/T/RAPID字段，也即同一条的MAC RAR消息可以为多个用户服务（不同RAPID）
若是某个随机接入响应MAC子头是RAPID类型的，那么其对应的净负荷结构为固定长度：6个字节。

RAPID为Random Access Preamble IDentifier的简称，为eNodeB在检测preamble时得到的preamble index。如果UE发现该值与自己发送preamble时使用的索引相同，则认为成功接收到对应的RAR。

11-bit的Timing advance command用于指定UE上行同步所需要的时间调整量。（这里不做详细描述，可能的话，以后会做一下上行同步的介绍。感兴趣的，可以看36.213的5.2节）

20-bit UL grant指定了分配给msg3的上行资源。当有上行数据传输时，例如需要解决冲突，eNodeB在RAR中分配的grant不能小于56bit。

在基于竞争的随机接入响应中，若是msg3携带CCCH的MAC SDU信息（涉及层三消息），那么必须在解码msg4之前，用TC-RNTI地址解码PDCCH信息（TC-RNTI的有效值为00001~0FFF3之间）；而若是msg3携带C-RNTI的MAC CE信息（纯粹MAC层，不涉及层三消息），那么必须在解码msg4之前，用C-RNTI地址解码PDCCH信息，而不采用TC-RNTI，也即手机不理会msg2中分配的TC-RNTI地址。

若是基于非竞争的随机接入，那么基站响应RAR中，TC-RNTI设置为0*0000，意味着是无效的TC-RNTI，只是RAR结构上的填充而已，手机只要根据RAR中的RAPID信息，并匹配上已发送的msg1中的RAPID，即认为随机接入过程成功完成，之后手机应用本次随机接入前一步骤msg0明示的C-RNTI。

关于RAR消息的调度，UE必须以RA-RNTI为地址解码PDCCH的调度信息，代表着随机接入的时频信息，RA-RNTI的计算公式为

$RA-RNTI=1+t_{id}+10\ast f_{id}$

中国移动LTE中由于常规的上下行子帧配比设置为SA2，那么当PRACH配置索引为3时，那么无论何种情况随机接入，RA-RNTI的值为3，而当PRACH配置索引为4时，RA-RNTI的值为8。

这三种MAC PDU中的净负荷为MAC SDU、MAC CE(控制单元)、MAC RAR或填充信息padding，这些净负荷中只有MAC SDU来自于高层，也就是来自于RLC层的数据，其余的都是在MAC本层添加进来的。

参考链接：
1 https://blog.csdn.net/duanzw102/article/details/51547720
2 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1620644779711288858&wfr=spider&for=pc