【5G NR】逻辑信道、传输信道和物理信道的映射关系

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

一、逻辑信道、传输信道和物理信道的映射关系

一、逻辑信道

NR的MAC （Medium Access Control）层以逻辑信道的形式向RLC层提供服务。逻辑通道由其携带的信息类型定义，通常区分为控制信道（control channel）和业务信道（traffic channel），前者用于传输控制和配置信息，后者用于传输用户数据。

1.1 NR中的逻辑信道分类

逻辑信道	功能
Broadcast Control Channel (BCCH)	它用于在小区覆盖中将系统信息从网络传输到终端。终端在接入系统前，需要获取系统信息，了解系统配置信息。当NR使用SA部署时，通过BCCH信道下发系统消息；而当使用NSA部署时，则系统信息由LTE小区提供，不使用BCCH
Paging Control Channel (PCCH)	此信道用于网络寻呼终端，获取终端小区级别的位置信息。因此，寻呼消息需要在多个小区中传输。与BCCH类似，在SA部署中会使用PCCH；而在NSA部署中，由LTE小区提供寻呼，不使用PCCH
Common Control Channel (CCCH)	它用于将与随机接入相关的控制信息传输给终端
Dedicated Control Channel (DCCH)	用于在终端和网络之间传输控制信息。该信道专门用于终端的配置，如为不同层设置不同的参数
Dedicated Traffic Channel (DTCH)	用于终端与网络之间的数据传输。用于传输所有单播上行和下行用户数据的逻辑信道

二、传输信道

传输信道是由信息在无线接口上传输的方式和特性来定义的。从物理层来看，MAC层以传输信道的形式使用服务。传输信道上的数据被组织成传输块。

2.1 NR中的传输信道分类

传输信道	功能
Broadcast Channel (BCH)	它用于传输BCCH系统信息，更确切地说，是主信息块(Master information Block, MIB)。它有一个固定的传输格式，由3GPP提供
Paging Channel (PCH)	该通道用于从PCCH逻辑信道传输寻呼信息。PCH支持DRX，允许设备仅在设定的时间唤醒接收PCH，达到节省电量的目的
Downlink Shared Channel (DL-SCH)	该信道是NR中用于传输下行数据的主要传输信道，支持所有NR的关键特性，如动态速率自适应和信道感知调度、HARQ和空分复用。DL-SCH还用于传输未映射到BCH的部分BCH系统信息。每个终端所连接的每个小区都有一个DL-SCH
Uplink Shared Channel (UL-SCH)	这是与DLSCH对应的上行链路，即用于传输上行数据的上行传输信道
Random-Access Channel (RACH)	RACH也是一个传输信道，尽管它不携带传输块

三、逻辑和传输信道在物理信道的映射关系

作为MAC层复用/解复用功能的一部分，完成了逻辑信道到适当传输信道的映射。逻辑信道和传输信道之间的映射如下图所示。该图清楚地表明DL-SCH和UL-SCH分别是下行和上行的主要传输通道。

为了支持优先级处理，MAC层会将多个逻辑信道的数据复用到一个传输块中，其中每个逻辑信道对应一个RLC实体。在接收端，MAC层会进行相应的解复用，并将RLC PDU转发给各自的RLC实体。为了在接收端支持解复用，使用了MAC报头。

考虑到低延迟应用，与LTE相比，NR中的MAC报头位置有所改进。NR中没有像LTE一样将所有的MAC报头信息放在MAC PDU的开头（这意味着在做出调度决策之前不能开始组装MAC PDU），而是将对应于某个MAC SDU的子报头信息放在该SDU的前面。

这有助于在接收调度决策之前对PDU进行预处理。如果需要，可以添加padding来对齐NR要求的传输块大小。子报头包含RLC PDU的逻辑信道标识（LCID）和PDU的长度（以字节为单位），还有一个标志指示长度指示符的长度，以及一个预留的比特位供将来使用，如上所示。

除了对不同的逻辑信道进行多路复用之外，MAC层还可以将MAC控制元素插入传输块中，通过传输信道传输。MAC控制元素用于传输带内的控制信令，其类型由LCID字段表示。

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