[4G&5G专题-85]：架构 - 4G LTE 空口信道映射与信道内部处理流程

Posted 2021-05-15 文火冰糖的硅基工坊

目录

第1章 LTE信道分类

第2章 逻辑信道

第3章 传输信道

3.1 传输信道类型

3.2 透明传输TM（Transparent Mode）-- 类RAW Socket模式

3.3 非确认模式UM（UnacknowIedgedMode）--类UDP模式

3.4 确认模式AM（Acknaw|edged Mode）-- 类TCP模式

3.5 三种传输模式功能的比较

3.6 传输信道的处理过程

第4章 物理信道

4.1 物理层信道划分

4.2 物理信道的处理过程

4.3 不同物理信道的功能

第5章 信道映射汇总

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第1章 LTE信道分类

 

 

第2章 逻辑信道

逻辑信道是按照数据的业务类型进行分类的。

一共支持5中数据业务类型。

 

第3章 传输信道

3.1 传输信道类型

传输与信道是按照传输机制进行分类的。

其向上提供三种无线链路层数据传输服务：

透明传输TM、非确认模式UM、确认模式AM。

有点类似与TCP/IP协议栈提供的三种数据传输服务。

 

3.2 透明传输TM（Transparent Mode）-- 类RAW Socket模式

TM数据传输主要是以透传的方式，不保证数据包的顺序，以最短的时延传递到对端。

主要适用于对时延敏感、不希望原始数据被分段。并且不需要下层保证数据包顺序到达的业务，如上层信令、广播消息、寻呼消息等。

这些数据，每一次的传输，都是独立块的，不需要依赖前后的数据块。

TM模式对于上层指示需要传输的数据，不执行任何附加的操作，直接将上层PDU递交给底层，并且不执行对SDU进行打包、分段等功能。主要为上层提供BCCH、DUUL CCCH和PCCH逻辑信道上的数据传输。

有点类似TCP/IP通信中的混杂模式，应用层可以直接绕过TCP/IP协议栈，直接收发MAC层数据包。

 

3.3 非确认模式UM（UnacknowIedgedMode）--类UDP模式

UM数据传输能够保证数据按序传递给上层，并且能够对上层数据根据无线资源的带宽限制进行打包分段，以最短时延使数据包按序到达对端，主要适用于对时延敏感、但是允许一定丢包率的业务，如VoIP等业务。

在发送端，UM发送实体通过其与上层协议栈之间的服务接入点SAP（类似TCP/IP socket）将上层数据放入发送缓存中。然后根据下层给予的发送机会和提供的带宽大小对发送缓存中的数据进行打包分段。最后加上RLC头．通过逻辑信道发送出去。

在接收端，由于下层具有HARQ的重传功能，并且下层不提供重排序的功能。所以UM接收实体需要将由于下层重传导致的乱序到达的数据包进行重排序，并完成解分段、解打包从而将数据包还原成原始的服务数据单元按序地交给上层。

在UM传输模式下，UM接收实体主要是用三个参数(VR(UH)、VR(UR)、VR(U×))记录特定的PDU序列号以及一个定时器和接收窗口来对接收的数据进行控制，从而完成重排序、重组等功能。

因此：

• UM发送实体主要进行：打包、分段等操作，
• UM接收实体需要进行：解打包、解分段操作。

但不支持ARQ差错控制。

 

3.4 确认模式AM（Acknaw|edged Mode）-- 类TCP模式

AM数据传输以ARQ的方式为上层提供可靠的数据传输，保证数据正确地按序到达对端，主要适用于对时延不敏感、对错误敏感的业务，如FTP业务、后台业务、交互业务等。

AM实体包括发送部分和接收部分。

在发送部分：

AM实体将从上层传来的服务数据单元(SDU)放入AM实体传输缓存，如果此时接收部分指示需要发送控制协议数据单元(PDU)．

AM实体发送部分则根据下层提供的发送机会和带宽大小，

• 首先发送控制PDU。
• 然后对重传缓存中的数据进行调度(必要时需要进行再分段)，否则直接对重传缓存中的数据进行调度；
• 最后再对传输缓存中的新数据进行调度。发送部分调度出数据后。根据AM实体当前状态，决定是否需要加上轮询位(poing)。
• 然后为调度出的数据加上RLC头，发送给下层。

在接收部分：

接收到RLC PDU后，

• 若是控制PDU则根据其内容，对重传缓存中的数据做相应的处理；
• 若是数据PDU则将其放接收窗口，进行重排序控制。然后在去除RLC子头后。进行SDU的重组。最后按序将SDU递交给上层，若接收部分发现RLC子头中包含有轮询位。则需要根据AM实体配置，触发发送部分发送控制PDU。

 

在AM的传输模式下：

AM实体的发送部分用四个参数(VT(A)、VT(S)、VT(MS)、POLLSN)来记录特定的发送PDU的序列号以及一个管理状态PDU的定时器和管理轮询的定时器的使用，从而完成对发送状态PDU和轮询以及发送窗口的控制。AM实体发送部分还需要进行打包、分段、再分段等操作．

在接收端，AM实体的接收部分还需要用5个参数(VR(R)、VR(MR)、VR(X)、VR(MS)、VR(H))来记录特定的PDU序列号以及一个定时器和接收窗口来对接收的数据进行控制（解打包、解分段）。从而完成重排序、重组等功能以及与发送部分配合完成ARQ功能。

在AM模式中，由发送端和接收端共同完成ARQ差错控制过程，这是RLC层一个重要的功能。ARQ过程中的状态PDU发送过程主要由管理状态PDU的定时器以及接收窗中的定时器控制；ARQ过程中的轮询发送过程则是由管理轮询的定时器。以及从上次发送轮询以来记录的发送过的PDU个数和字节数来控制

因此：

• AM发送实体主要进行：打包、分段等操作。与UM类似。
• AM接收实体需要进行：解打包、解分段操作。与UM类似。
• AM发送端和接收端共同完成ARQ差错控制, 这是AM与UM最重要的区别。

 

3.5 三种传输模式功能的比较

这里需要说明的，无论是哪种模式，在传输数据是，终端都需要与基站先建立RLC连接。

也就是说，三种数据传输模式，都是针对终端而言的。

终端需要实现与基站建立多个RLC连接，才能通过无线链路发送分组数据包。不同的RLC连接，可以配置不同的传输模式。

 

3.6 传输信道的处理过程

备注：传输信道是物理层与MAC层的接口，其处理发生在物理层。

 

第4章 物理信道

4.1 物理层信道划分

物理信道是根据时频资源来进行划分的。

 

4.2 物理信道的处理过程

LTE中加扰的目的主要在于将干扰信号随机化，在发送端用小区专用扰码序列进行加扰，接收端再进行解扰，只有本小区内的UE才能根据本小区的ID形成的小区专用扰码序列对接收到得本小区内的信息进行解扰，这样可以在一定程度上减小临小区间的干扰。

干扰信号在本小区解解扰时，作为伪随机数处理的，因此解扰出来的数据为0，也就是说，不是用本小区加扰的数据，解扰不出有效的数据，或者说积分为0。

加扰是一种类似“码分复用”的编码方式。

BCCH信道就是使用物理小区ID进行加扰的。

 

4.3 不同物理信道的功能

• PCFICH是PDCCH信道的伴随信道，用于指示PDCCH的格式。
• PDCCH是下行控制信道, DCI. 
• PDCCH的反向应答通过PUCCH实现。
• PUCCH是上行控制信道: UCI
• PUCCH的反向应答是通过专门的PHICH(HARQ）完成的，而不是通过PDCCH完成。

物理信道相对于其他两类信道而言，有如下特点：

• 物理信道与无线技术密切相干，如2G, 3G, 4G, 5G的主要区别之一就在物理信道
• 物理信道处理是无线通信的核心技术
• 物理信道处理是无线通信的难点

 

第5章 信道映射汇总