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第五代移动通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)技术旨在提供高容量、高速率、高可靠性且超低时延的移动通信服务,从而更好地服务于即将到来的人工智能及万物互联时代。为了满足5G的业务需求,5G使用了叫做新空口(New Radio,NR)的无线接入技术,NR以长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的无线接入技术为基础,在其基础上又进行了多种演进,而介质访问控制(Medium Access Control,MAC)层作为NR协议栈的一个重要组成部分,为了适应5G的业务需求,同样做了大量改进,因此有必要针对其新的特性展开研究与开发工作。本论文依托于科研项目“5G终端模拟设备的研发及应用”,基于第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)R15版本协议对5G终端侧的MAC层进行了详细的设计与实现。主要的研究内容包括:随机接入过程、资源申请及资源分配、复用及解复用、混合自动重传功能(Hybrid Automatic Repeat re Quest,HARQ)和调度功能,重点研究5G中上述功能相对于LTE的改进及改进的原因。在设计部分,基于协议栈的架构为MAC层设计了与上层及下层交互的接口原语,并根据MAC层的功能及终端业务流程为MAC层设计了状态机,为MAC层的各项功能进行了流程设计。在分析和设计的基础上,对MAC层各项功能的实现提出了详细的实现方案,包括具体的功能模块及处理函数。在开发实现部分,根据项目的需求及特点,选择了多核数字信号处理(Digital Signal Processor,DSP)作为硬件开发平台,借助DSP所提供的硬件中断、核间通信及较高的运算能力,使用Code Composer Studio 5.5软件实现了5G终端侧MAC层的各项功能。为了验证所实现的MAC层的随机接入,资源请求和资源分配及调度等功能是否与协议要求一致,为每种功能都设计了测试用例进行测试。具体的测试方法为通过层间的原语交互来测试MAC层的处理结果是否满足协议要求。经过不断地改进与优化,最终的测试结果表明所实现的MAC层可以正确地完成随机接入以及根据待传输数据量及配置的参数向网络端请求资源并分配资源,且能够在规定的时域位置上完成调度等功能,测试用例的通过率达到100%,验证了所提出的MAC层实现方案及代码满足协议一致性。