5G无线技术基础自学系列 | 5G信道结构
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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。
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