5G NR 逻辑信道、传输信道和物理信道
无线接口可分为三个协议层:物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。
L1:主要用于为高层业务提供传输的无线物理通道。
L2:包括四个子层
MAC(Medium Access Control)媒体接入控制
RLC(Radio Link Control)无线链路控制
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)分组数据汇聚协议
SDAP(Service Data Adaptation Protocol)服务数据适配协议
L3:只有RRC子层在接入层
所以广义的讲,发射端信源信息经过层三、层二、物理层处理,通过无线环境到接收端,再经过物理层、层二、层三的整个处理过程就是信道。
但这样描述太过笼统,所以按照不同的层之间的环节,信道又分为逻辑信道、传输信道和物理信道。
物理信道是物理层实际传输信息的信道。
传输信道是物理层与MAC子层之间的信道。
逻辑信道是MAC子层和RLC子层之间的信道。
按照协议38321中的原话来描述就是:
transport channels are SAPs between MAC and Layer 1.
logical channels are SAPs between MAC and RLC.
也就是说传输信道是MAC层和物理层之间的业务接入点,逻辑信道是MAC层和RLC层的业务接入点。
一、逻辑信道
引用协议中的原文:
The MAC sublayer provides data transfer services on logical channels. To accommodate different kinds of data transfer services, multiple types of logical channels are defined i.e. each supporting transfer of a particular type of information.
Each logical channel type is defined by what type of information is transferred.
也就是说逻辑信道只关注传输的信息是什么,根据传输的是控制信息还是业务信息,逻辑信道分为:
控制信道
业务信道
控制信道用于传输控制面信息:
广播控制信道(BCCH, Broadcast Control Channel):用于广播系统控制信息的下行信道。它在用户的实际工作开始之前,传送一些必要的通知信息。
寻呼控制信道(PCCH,Paging Control Channel):用于传输寻呼信息和系统信息变化通知的下行信道。寻人启事类消息的入口,一般用于被叫流程。
公共控制信道(CCCH,Common Control Channel):在UE和网络之间还没有建立RRC连接时,用于发送控制信息。类似于主管和员工间协调工作用的渠道。
专用控制信道(DCCH,Dedicated Control Channel):用于在RRC连接建立之后,UE和网络之间发送一对一的专用控制信息。类似于主管和亲信之间协调工作的渠道。
多播控制信道(MCCH,Multicast Control Channel):点对多点的下行控制信息的传送信道。类似于领导给多个下属下达搬运货物的指示的渠道。
业务信道仅用于传输用户面信息:
专用业务信道(DTCH,Dedicated Traffic Channel):专用于一个UE的点对点用户信息传输的信道,上下行链路中都有。按照控制信道的命令或指示,把货物从这里搬到那里。
多播业务信道(MTCH,Multicast Traffic Channel):点对多点的下行数据传送渠道。
LTE和UMTS逻辑信道对比
二、传输信道
传输信道不关心传输的是什么,而是怎么传。
UMTS的传输信道分为专用信道和公共信道;而LTE的传输信道都属于公共信道。
下行:
广播信道(BCH,Broadcast Channel):通过广播的方式,给整个小区传输下行控制信息。
下行共享信道(DL-SCH,Downlink Shared Channel):规定了待搬运货物的传送格式。用于传送业务数据。
寻呼信道(PCH,Paging Channel):用于传输寻呼信息。
上行:
上行共享信道(UL-SCH,Uplink Shared Channel):规定了待搬运货物的传送格式。用于传送业务数据。方向为从终端到网络。
随机接入信道(RACH,Random Access Channel):规定了终端接入网络时的初始协调信息格式。
LTE和UMTS传输信道对比
三、 物理信道
物理信道就是信号实际传输的通道。
在LTE中,物理信道是由特定的子载波、时隙、天线口确定的。
物理信道一般要进行两大处理过程:比特级处理(在二进制比特数字流上添加CRC校验;进行信道编码、交织、速率匹配、加扰)和符号级处理(调制、层映射、预编码、资源块映射、天线发送等)。
在发送端,先进行比特级处理,再进行符号级处理。在接收端,顺序反过来。
下行:
物理广播信道(PBCH,Physical broadcast channel)并不是所有广而告之的消息都从这里广播。部分是通过PDSCH传的。PBCH承载的是小区ID等系统信息,用于小区搜索过程。
物理下行共享信道(PDSCH,Physical downlink shared channel)承载下行用户的业务数据。主要干活的就是这个信道。
物理下行控制信道(PDCCH,Physical downlink control channel)承载资源分配的控制信息。对PDSCH发号施令。寻呼指示以及随机接入响应需要用这个信道。
上行:
物理随机接入信道(PRACH,Physical random-access channel)承载UE想接入网络时的信号 -- 随机接入前导。
物理上行共享信道(PUSCH,Physical uplink shared channel)承载上行用户数据。上行主要干活的信道。
物理上行控制信道(PUCCH,Physical uplink control channel)是上行方向对PUSCH发号施令的。承载着HARQ的ACK/NACK,调度请求,信道质量指示等信息。
RRC接入过程中的一张下行信道对应图