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伴随着新一代移动互联网的迅速普及,越来越多的智能设备接入网络,改变着人们的生活,无所不在的“物联网”时代已经到来。物联网要求低复杂度,低成本,更长的电池寿命,基于此第三代合作伙伴(3rd Geration Partnership Project,3GPP)在13版本的标准中提出了新的蜂窝无线网接入技术:扩展的机器类通信(enhanced Machine Type Communication,eMTC)。接入网技术的发展离不开终端,而终端协议栈空闲模式又直接关系到终端的接入成功率、服务质量以及电量消耗。因此,研究满足用户体验和产品性能要求的终端协议栈空闲模式具有重要的实用意义。本文选题来源于国家重大专项“R13 LTE机器通信基带芯片研发”,项目的目标是“开发支持LTE R13标准的MTC终端基带芯片,能够满足LTE R13和国内相关规范的要求商用芯片”。本人基于该项目参与了R13版本的高层协议的开发,负责终端协议栈空闲模式的研究和实现。在对eMTC高层协议进行了深入分析的基础上,论文首先介绍了eMTC系统的特点和该系统下协议栈架构以及eMTC主要新增功能,梳理了空闲模式下的主要流程,阐述了这些流程在空闲模式中的作用以及空闲模式实现的重难点。然后在终端空闲状态实现部分,提出了层一控制层(Layer 1 control,L1C)用来控制协议栈与物理层的交互。定义了L1C与无线控制子层(Radio Resource Control,RRC)子层的接口原语,设计了L1C与RRC的状态机方案。根据原语与状态机方案本文实现了空闲模式的主要流程:终端加速选网;具有健壮性的小区选择;非连续接收机制(extended Discontinuous Reception,eDRX)流程;并设计eDRX周期的选取策略;考虑到现实场景中小区重选容易产生“乒乓”重选以及重选延迟,本文提出了三个重选方案并通过比较选取了一个最优方案。最后基于visual studio工作平台,搭建测试平台,用可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)脚本构建测试例,进行协议一致性测试,通过检查测试日志里信令的交互流程以及接口原语的关键参数,从而验证eMTC单模终端空闲状态下各个功能的设计和实现方案的正确性和有效性。