5G无线技术基础自学系列 | 5G信道结构

Posted 2022-12-11 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络规划与优化》

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5G的信道包括逻辑信道、传输信道、物理信道。其中， 逻辑信道存在于MAC层和RLC层之间， 根据传输数据的类型定义每个逻辑信道的类型； 传输信道存在于MAC层和PHY层之间， 根据传输数据类型和空中接口上的数据传输方法进行定义； 而PHY层负责编码、调制、多天线处理以及从信号到合适物理时频资源的映射， 基于映射关系， 高层的一个传输信道可以服务PHY层的一个或几个物理信道。

3.3.1 逻辑信道

逻辑信道分为控制逻辑信道和业务逻辑信道。控制逻辑信道承载控制数据， 如RRC信令； 业务逻辑信道承载用户面数据。

控制逻辑信道包括以下4种。

(1) 广播控制信道(Broadcast Control Channel， BCCH) ：指gNodeB用来发送系统消息(System Information， SI) 的下行信道。

(2) 寻呼控制信道(Paging Control Channel， PCCH) ：指gNodeB用来发送寻呼信息的下行信道。

(3) 公共控制信道(Common Control Channel， CCCH) ：用于建立无线资源控制(Radio Resource Control， RRC) 连接。RRC连接也被称为信令无线承载(Signaling Radio Bearer， SRB) 。SRB包括SRB0、SRB1和SRB2， 其中， SRB0映射到CCCH。

(4) 专用控制信道(Dedicated Control Channel， DCCH) ：提供双向信令通道， 如图3-4所示。逻辑上讲， 通常有两条激活的DCCH， 分别是SRB1和SRB2。

①SRB1适用于承载RRC消息， 包括携带高优先级NAS信令的RRC消息。

②SRB2适用于承载低优先级NAS信令的RRC消息。低优先级的信令在SRB2建立前先通过SRB1发送。

业务逻辑信道是专用业务信道(Dedicated Traffic Channel， DTCH) 。DTCH承载专用无线承载(Dedicated Radio Bearer， DRB) 信息， 即IP数据包。

DTCH为双向信道， 工作模式为RLC确认模式(Acknowledged Mode， AM) 或RLC非确认模式(Unacknowledged Mode， UM) 。

3.3.2 传输信道

传统的传输信道分为公共信道和专用信道。为了提高效率， LTE的传输信道删除了专用信道， 而由公共信道和共享信道组成。

(1) 广播信道(Broadcast Channel， BCH) ：固定格式的信道， 每帧一个BCH。BCH用于承载系统消息中的主信息块(Master Information Block， MIB) 。但需要注意的是， 大部分的系统消息都由下行共享信道(Downlink Shared Channel， DL-SCH) 来承载。

(2) 寻呼信道(Paging Channel， PCH) ：用于承载PCCH， 即寻呼消息。寻呼信道使用不连续接收(Discontinuous Reception， DRX) 技术延长手机电池待机时间。

(3) 下行共享信道：承载下行数据和信令的主要信道，支持动态调度和动态链路自适应调整。同时，该信道利用HARQ技术来提高系统性能。如前文所述， DL-SCH除了承载业务之外， 还承载大部分的系统消息。

(4) 随机接入信道(Random Access Channel， RACH) ：其承载的信息有限， 需要和物理信道以及前导信息共同完成冲突解决流程。

(5) 上行共享信道(Uplink Shared Channel， UL-SCH) ：其与下行共享信道类似， 都支持动态调度和动态链路自适应调整。动态调度由eNodeB控制， 动态链路自适应调整通过改变调制编码方案来实现。

同时， 该信道也利用HARQ技术来提高系统性能。

3.3.3 物理信道

PHY层实现MAC层传输信道， 并提供调度、格式和控制指示等功能。5G下行构理信道包括以下3种。

(1) 物理广播信道(Physical Broadcast Channel， PBCH) ：用于承载BCH信息。

(2) 物理下行控制信道(Physical Dowlink Control Channel， PDCCH) ：用于承载资源分配信息

(3) 物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel， PDSCH) ：用于承载DL-SCH信息。

5G上行物理信道包括以下3种。

(1) 物理随机接入信道(Physical Random Access Channel， PRACH) ：用于承载随机接入前导信息。

(2) 物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel， PUCCH) ：用于承载上行控制和反馈信息，也可以承载发送给gNodeB的调度请求。

(3) 物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel， PUSCH) ：主要的上行信道， 用于承载上行共享传输信道(Uplink Shared Channel，UL-SCH) 。该信道用于承载信令、用户数据和上行控制信息。

3.3.4 信道映射

各种承载的复用有不同的方案，即逻辑信道可以映射到一个或多个传输信道，传输信道再映射到物理信道，如图3-9和图3-10所示。