移动通信网络中的信道

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信道

信道：无线信道是对无线通信中发送端和接收端之间通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，可以想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。

从信道本身来说，可以理解为信息的流水通道。就有如 TCP/IP 协议一样，无线协议的各层之间传输信息的时候，也需要通道来维护和管理，这样，各种信道就能各司其职，同时又避免互相扯皮，高效完成任务。简而言之，信道可以认为是不同协议层之间的业务接入点（SAP），是下层向上层提供的服务。协议的层与层之间，有很多这样的 SAP，定义了下层向上层提供服务的标准接口。

LTE 沿用了 UMTS 里面的三种信道：逻辑信道、传输信道与物理信道。从协议栈的角度来看，物理信道是 PHY 层的，传输信道是 PHY 层和 MAC 层之间的，逻辑信道是 MAC 层和 RLC 层之间的。

• 逻辑信道（传什么内容，什么类型的消息）：比如广播信道（BCCH），即用来传广播消息的；
• 传输信道（怎样传）：比如说下行共享信道（DL-SCH），也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定 MCS，空间复用等等方式，也就说是告诉 PHY 层如何去传这些信息；
• 物理信道（空中接口的承载媒体）：信号在空中传输的承载，比如物理广播信道（PBCH），也就是在实际的物理位置上采用特地的调制编码方式来传输广播消息了。

物理信道

上行

LTE 定义的上行物理信道主要有如下 3 种类型：

1. 物理上行共享信道（PUSCH）：用于承载上行用户信息和高层信令。
2. 物理上行控制信道（PUCCH）：用于承载上行控制信息。
3. 物理随机接入信道（PRACH）：用于承载随机接入前道序列的发送，基站通过对序列的检测以及后续的信令交流，建立起上行同步。

下行

LTE 定义的下行物理信道主要有如下 6 种类型：

1. 物理下行共享信道（PDSCH）：用于承载下行用户信息和高层信令。
2. 物理广播信道（PBCH）：用于承载主系统信息块信息，传输用于初始接入的参数。
3. 物理多播信道（PMCH）：用于承载多媒体/多播信息。
4. 物理控制格式指示信道（PCFICH）：用于承载该子帧上控制区域大小的信息。
5. 物理下行控制信道（PDCCH）：用于承载下行控制的信息，如上行调度指令、下行数据传输是指、公共控制信息等。
6. 物理 HARO 指示信道（PHICH）：用于承载对于终端上行数据的 ACK/NACK 反馈信息，和 HARO 机制有关。

传输信道

PHY 层通过传输信道向 MAC 层或更高层提供数据传输服务，传输信道特性由传输格式定义。传输信道描述了数据在无线接口上是如何进行传输的，以及所传输的数据特征。如：数据如何被保护以防止传输错误，信道编码类型，CRC 保护或者交织，数据包的大小等。

上行

LTE 定义的上行传输信道主要有如下 2 种类型：

1. 上行共享信道（UL-SCH）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用波束赋形；有通过调整发射功率、编码和潜在的调制模式适应链路条件变化的能力；能够使用 HARQ；动态或半持续资源分配。
2. 随机接入信道（RACH）：能够承载有限的控制信息，例如在早期连接建立的时候或者 RRC 状态改变的时候。

下行

LTE 定义的下行传输信道主要有如下 4 种类型：

1. 广播信道（BCH）：用于广播系统信息和小区的特定信息。使用固定的预定义格式，能够在整个小区覆盖区域内广播。
2. 下行共享信道（DL-SCH）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用 HARQ；能够通过各种调制模式，编码，发送功率来实现链路适应；能够在整个小区内发送；能够使用波束赋形；支持动态或半持续资源分配；支持终端非连续接收以达到节电目的；支持 MBMS 业务传输。
3. 寻呼信道（PCH）：当网络不知道 UE 所处小区位置时，用于发送给 UE 的控制信息。能够支持终端非连续接收以达到节电目的；能在整个小区覆盖区域发送；映射到用于业务或其他动态控制信道使用的物理资源上。
4. 多播信道（MCH）：用于 MBMS 用户控制信息的传输。能够在整个小区覆盖区域发送；对于单频点网络支持多小区的 MBMS 传输的合并；使用半持续资源分配。

逻辑信道

逻辑信道定义了传输的内容。MAC 层使用逻辑信道与高层进行通信。

逻辑信道通常分为两类：

1. 用来传输控制平面信息的控制信道
2. 用来传输用户平面信息的业务信道。

而根据传输信息的类型又可划分为多种逻辑信道类型，并根据不同的数据类型，提供不同的传输服务。

LTE 定义的控制信道主要有如下 5 种类型：

1. 广播控制信道（BCCH）：该信道属于下行信道，用于传输广播系统控制信息。
2. 寻呼控制信道（PCCH）：该信道属于下行信道，用于传输寻呼信息和改变通知消息的系统信息。当网络侧没有用户终端所在小区信息的时候，使用该信道寻呼终端。
3. 公共控制信道（CCCH）：该信道包括上行和下行，当终端和网络间没有 RRC 连接时，终端级别控制信息的传输使用该信道。
4. 多播控制信道（MCCH）：该信道为点到多点的下行信道，用于 UE 接收 MBMS 业务。
5. 专用控制信道（DCCH）：该信道为点到点的双向信道，用于传输终端侧和网络侧存在 RRC 连接时的专用控制信息。

LTE 定义的业务信道主要有如下 2 种类型：

1. 专用业务信道（DTCH）：该信道可以为单向的也可以是双向的，针对单个用户提供点到点的业务传输。
2. 多播业务信道（MTCH）：该信道为点到多点的下行信道。用户只会使用该信道来接收 MBMS 业务。

信道的映射

在 LTE 中，上下行有哪些信道，各种信道也是如何映射的呢？其实各种信道映射，就像部门连接。一旦上游部门获取信息，就会往下传输。每个部门本身都有自己处理​的方式，因为各层协议都有各层协议的作用，下面两张图，比较清晰的展现了上行信道映射以及下行信道映射，同时对协议栈的作用也做了简单标识。

上行信道映射

下行信道映射