LTE（Long Term Evolution，长期演进）并非通常所认为的4G无线通信技术标准，它是GSM/UMTS标准的升级，是3G向4G演进的主流技术。LTE改进并增强了3G空中接入技术，正交频分复用技术（OFDM）和多输入多输出（MIMO）技术是其最核心的技术。LTE协议体系主要致力于Uu空中接口（UE与eNB之间的接口），MAC层在LTE空中接口协议栈中起着重要作用，它定义了数据帧怎样在介质上进行传输。MAC层要完成逻辑信道到传输信道的映射、数据的复用和解复用、资源调度和混合自动重传控制等功能。演进的UMTS无线接入系统定义了两个MAC实体，一个位于终端，一个位于接入网。MAC层在协议栈中起着承上启下作用，MAC的功能的设计与实现直接影响到无线资源的利用率，误码率，时延等衡量无线网络质量的重要参数。基于对LTE协议栈的研究，本文对用户终端MAC层进行设计和实现。本文首先介绍了无线通信系统的发展和演进过程，并描述了LTE系统网络架构和协议体系。其次，在对LTE MAC层协议研究的基础上，分析了终端MAC的功能需求和主要过程，然后对终端MAC与RLC和PHY之间作接口设计，并确定了终端MAC的整体结构。在划分终端MAC层功能模块后，对主要功能如上行数据发送、下行数据接受、混合自动重传以及一些辅助功能如缓存状态报告、调度请求等进行过程分析与流程设计。最后，在上述研究和设计的基础上，使用C++语言在Windows XP环境下开发实现终端MAC层，并通过传输以及播放视频文件验证了软件系统的正确性与可行性。依据论文的研究和下一代广播电视无线网的技术要求，本文所作的设计和实现可以作为开发下一代广播电视无线网用户终端双向传输部分的基础和参考。