来源：《一本读懂5G技术》
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通道是信息处理的管道。上一道工序和下一道工序是相互配合、相互支持的关系。彼此之间要有清晰的工作界面，避免相互推诿和争执，避免人与人之间在合作过程中经常犯错误。不同的信息类型需要不同的处理过程。如果上一道工序将处理后的信息传递给下一道工序，那一定是双方都认可的标准。这个标准就是服务接入点（SAP）。协议层与层之间必须有许多这样的服务接入点，以接收不同类型的信息。从狭义上讲，服务访问点（SAP）是不同协议层之间的通道。这时通道的含义就是下一层向上层提供服务的标准接口，也就是ServiceAccessPointSAP。
广义上讲，来自发送端的源信息经过三层、二层、物理层处理后传送到无线环境，然后由接收端接收到无线信息，这些无线信息通过网络的高端用户被处理。物理层、2层、3层处理后的Level层所有识别出的链路都是通道。
与LTE相比，3GPPR15版本的5GNR信道结构变化不大。从5GNR的信道结构上，可以看到LTE信道结构的影子。
11.1.1三种通道，两种方向
5GNR使用与LTE相同的三种信道类型：逻辑信道、传输信道和物理信道。
从协议栈的角度看，逻辑通道是MAC层的业务接入点，传输通道是物理层和MAC层之间的业务接入点，物理通道是物理层的信息传输通道传输层用于将TB块数据流通过射频信道发送到空中，或者从空中接收射频信号，还原为TB块数据流，如图11-2所示。.
图11-2无线信道结构
MAC层一般包括很多功能模块，例如传输规划模块、传输块(TB)生成模块等。与MAC层密切相关的信道包括传输信道和逻辑信道。传输信道是物理层提供给MAC层的服务。MAC层用于使用传输信道向物理层发送和接收数据。逻辑信道是MAC层向上层提供的服务。上层可以使用逻辑信道向MAC层发送或接收数据。从MAC层接收数据。MAC层处理后的报文上传到高层业务接入点，成为逻辑通道报文；向下传输到物理层服务接入点（SAP），成为传输通道消息。信道按信息传输的方向可分为上行信道和下行信道。上行链路和下行链路信道均基于基站。上行信道是终端发送信号和基站接收信号的信道；下行信道是基站发送信号和终端接收信号的信道。上行链路和下行链路之间的区别不是基于终端和基站的地理高度。有同学认为，5G无人机在空中飞行时，必须将配备的摄像头拍摄的视频数据发送到基站，而基站在下方，所以这个信号传输下行的方向是。
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这是一个典型的概念错误。无人机摄像头到5G基站的信号是上行信号，它走的信道就是上行信道。如图11-3所示。
图11-3无人机使用上行信道发送上行信号
11.1.25GNR逻辑信道
逻辑信道涉及传输什么内容和什么类型的信息。消息首先要分为两种：控制消息（来自控制平面的信令，负责工作协调，如广播消息、寻呼消息）和业务消息（来自业务平面的消息，携带上层传输的实际数据。层）。逻辑信道是将高层信息传递给MAC层的服务接入点。
逻辑信道根据传输消息的类型分为两种类型：控制信道和业务信道。控制信道仅用于传输控制计划信息，如协调、管理和控制信息。业务信道仅用于用户面信息的传输，例如从上层向下层发送的语音和数据包。
5GNR的逻辑信道中，有4个控制信道和1个业务信道。
广播控制信道（BCCH）是一个广为宣传的消息入口，它向辖区内的所有用户发送广播控制信息。BCCH是网络到用户的下行信道，它传递的信息是用户实际工作开始前接收到的一些必要信息。是协调用户行为、控制用户行为、管理用户行为的重要信息。即使不做任何业务工作，没有它，业务渠道也不知道如何开始工作，如何下手。
寻呼控制信道(PCCH)是失踪人员通知消息的网关。当下行数据到达，但不知道用户在哪个小区时，必须发送寻呼信息。
PCCH也是网络到用户的下行信道，一般用于主叫进程（主叫进程比主叫进程少一个寻呼消息）。
公共控制通道（CommonControlChannel，CCCH）类似于协调工作时主管和员工之间信息交流的入口，是不同人员工作时协调彼此行动的信息通道。CCCH是上下行双向、点对多点的控制信息传输信道，用于UE与网络未建立RRC连接时使用。专用控制通道（DedicatedControlChannel，DCCH）类似于领导者和亲信之间的信息门户，是两个建立了密切关系的人在工作时协调行动的信息通道。DCCH是UE与网络建立RRC连接后使用的上下行双向、点对点的控制信息传输信道。
DedicatedTrafficChannel(DTCH)是货物运输的入口。根据控制通道的命令或指示，此条目将货物从这里移动到那里，或从那里移动到这里。DTCH是UE与网络之间点对点、上下行双向的业务数据传输通道。
5GNR和LTE定义的逻辑信道相同或不同，如表11-1所示。对于BCCH、PCCH、CCCH、DCCH这四个控制信道，DTCH业务信道兼有；控制信道MCCH和业务信道MTCH是LTE中为支持MBMS而建立的逻辑信道，5GNR中没有定义。
.所有逻辑信道都支持下行方向的信息传输，但上行方向只支持2个控制信道（CCCH、DCCH）和1个业务信道（DTCH）。
表11-15GNR与LTE逻辑信道对比
11.1.35GNR传输通道
传输通道处理传输和形成什么类型的传输块（TB）。不同类型的传输信道对应于空中切片上不同信号的基带处理方式，如调制编码方式、交织方式、冗余校验方式和空间复用方式等。
传输信道定义了空中接口中数据传输的方式和特性。传输通道可以配置物理层的很多实现细节，物理层可以通过传输通道为MAC层提供服务。值得注意的是，传输通道关心的不是传输什么，而是如何传输。
5GNR的传输信道分为上行信道和下行信道。其中有一个公共信道（SharedChannel，SCH），可以被很多用户共享，信道资源也可以动态调度；共享信道支持上行链路和下行链路方向。为了区分，SCH分为DL-SCH（下行SCH）和UL-SCH（上行SCH）。任何用户都可以使用所有其他频道。它们按照一定的规则分布，采用非共享方式占用公共信道资源。
5GNR共有三个下行传输信道。
1)BroadcastChannel(BCH)，为广告消息提供预定义的固定格式和固定的调制编码方式。BCH是跨小区传输的具有固定传输格式的下行传输信道，用于向小区内的每个用户传输特定的系统信息。
在5GNR和LTE中，只有MIB（MasterInformationBlock，主系统信息块）在专用传输信道（BCH）上的广播信道中传输，其他广播消息，如SIB（SystemInformationBlock，系统信息块）))两者都在下行链路共享信道（DL-SCH）上传输。
2）寻呼信道（PagingChannel，PCH）决定了寻人通知的传输格式。在寻人启事发布到公告栏之前（映射到物理频道之前），必须确定寻人信息的措辞和发布间隔。.PCH是用于在整个小区发送寻呼信息的下行链路传输信道。为了降低UE的功耗，UE支持寻呼消息的不连续接收(DRX)。
3）下行共享信道（DownlinkSharedChannel，DL-SCH），规定了要运输的货物的传输格式。DL-SCH是传输业务数据的下行共享信道，支持自动混合重传（HARQ）；支持编码调制自适应调整（AMC）；支持发射功率动态调整；支持动态和半静态资源分配。
5GNR有两个上行传输通道。
1）随机接入信道（RACH）规定了终端要接入网络时的初始协调信息格式，比如一个人要拜访门口的领导，首先要判断是否敲门，让一个电话，或按门铃。
RACH是终端入网开始业务前使用的上行传输信道。由于终端与网络还没有正式建立链路，因此RACH信道采用开环功率控制。RACH在传输信息时，是基于一种碰撞（竞争）的资源申请机制（具有一定的冒险精神）。
2）上行共享信道（UL-SCH）与下行共享信道相同，同样规定了所运输货物的传输格式，只是方向不同。UL-SCH是终端向网络传输业务数据的公共通道，也支持自动混合重传（HARQ）；支持编码调制自适应调整（AMC）；支持发射功率动态调整；支持动态和半静态资源分配。
与LTE相比，5GNR的传输信道设计没有太大变化。5GNR传输信道目前比LTE少1个MCH信道，两者对比如表11-2所示。BroadcastChannel(BCH)、PagingChannel(PCH)和RandomAccessChannel(RACH)为每个用户指定特定的公共资源，其他信息的资源分配由所有用户共享，这就需要MAC层对所有用户统一资源做计划，考虑业务优先级、计划效率和公平性。
表11-25GNR与LTE传输通道对比
11.1.45GNR物理信道和信号
物理信道是信号在无线环境中传输的方式，即空中接口的承载信道。与物理信道对应的是时隙（time）、子载波（frequency）、天线端口（space）等实际的射频资源。
物理信道是确定编码交织方式和调制方式，在特定的频域、时域和空域发送数据的无线信道。它对应一系列无线时频资源（resourceelement，RE）和天线逻辑端口。根据物理信道承载的上层信息的不同，定义了不同类型的物理信道。物理信道是无线环境中高层信息的实际承载，例如送到邮局的货物被装载到特定的交通工具（火车、飞机、轮船、汽车）上。
物理信道主要用来承载传输信道的数据，但还有一种物理信道不需要传输信道的映射，直接由物理层自己产生的控制信令或物理信令（如如下行链路：PDCCH；上行链路：PUCCH）。这些物理信道与传输信道映射的物理信道具有相同的空中载波，能够支持物理信道的功能。
物理信号是物理层为了特定的目的而产生和使用的一系列无线资源元素（ResourceElement）。物理信号并没有带来来自高层的信息，类似于没有高背景的低层员工，在与其他员工一起工作时，他们同意使用信号。它们对于高层是不直接可见的，即没有高层通道的映射关系，但是从系统功能的角度来说是必须的。
如果说物理通道是一条宽阔的出行大道，那么物理信号就是道路上不同情况的使者，有助于确保交通畅通。
(1)下行方向
下行方向有3个物理信道、3个参考信号和2个同步信号。
如图11-4所示。
图11-4下行信道结构图
一种。3个下行物理信道：
PhysicalBroadcastChannel(PBCH)：是辖区内的喇叭，但并不是所有的广宣消息都从这里传输（下节介绍映射关系），部分广宣消息通过下行共享信道（PDSCH）)通知大家。PBCH携带小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。PhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)：是接地气的信道，是共享信道。它服务于所有人，一点也不懒惰。只要你有空闲时间，你就可以接手工作。PDSCH承载下行用户的业务数据。
物理下行控制信道（PDCCH）：是发号施令的嘴，不干实事，但干实事的（PDSCH）需要它的配合。PDCCH携带用于用户数据传输的资源分配的控制信息。
b.3个下行链路参考信号：
CSI-RS（Channel-StateInformationRS，信道状态信息参考信号）用于信道质量测量和时频偏移跟踪。该信号不需要伴随物理信道；
DMRS（DemodulationReferenceSignal）用于PDSCH、PDCCH和PBCH解调时的信道估计；即，下行方向的DMRS分为三种：PDSCHDMRS、PDCCHDMRS和PBCHDMRS；
PT-RS（Phase-TrackingReferenceSignals，相位跟踪参考信号）是5GNR引入的一种新的参考信号。
5G和LTE的区别在于它必须工作在高频段。在高频段，数据通道中存在明显的相位噪声。当PT-RS用于高频段时，它跟踪PDSCH相位噪声的变化。
下行物理信号与下行物理信道的关系如图11-5所示。
图11-5下行物理信号与物理信道的关系
C。2下行同步信号：
同步信号（synchronizationsignal，SS）用于小区搜索过程中UE和gNodeB之间的时间和频率同步。给战机加油，首先要让加油机与战机同步。同理，UE与gNodeB业务连接的必要前提是时间调度和频率同步。
主同步信号（PSS）：用于符号时间对齐、频率同步和小区组号检测；
二次同步信号（SSS）：用于帧时间对齐、CP长度检测和小区组号检测。
表11-3列出了下行链路物理信道和信号的汇总。表11-3下行物理信道及信号汇总
(2)上行方向
上行方向有3个物理信道和3个参考信号，如图11-6所示。
图11-6上行方向信道结构
一种。3个上行物理通道
物理随机接入信道（PhysicalRandomAccessChannel，PRACH）：用于拜访领导时敲门。
领队开门，可以开启以下物品。敲门声一响，剩下的就无从谈起了。当UE想要对网络随机接入进行前置时，PRACH携带敲门信号。如果网络响应，UE可以继续与网络通信。
物理上行链路共享信道（PUSCH）：这是一个在上行链路方向上不断工作的信道。PUSCH也采用通用机制承载上行用户数据。
物理上行控制信道（PUCCH）：是上行方向发号施令的嘴，但干实事的（PUSCH）需要它的配合。PUCCH携带HARQACK/NACK、调度请求（SchedulingRequest）、信道状态指示符（ChannelStateIndicator）等信息。
b.3个上行链路参考信号
DMRS用于解调PUSCH和PUCCH时进行信道估计，即包括两类DMRS：PUSCHDMRS和PUCCHDMRS；
PT-RS是5GNR引入的新参考信号，用于跟踪高频段PUSCH相位噪声的变化；
SRS（SoundingReferenceSignal，探测参考信号）是上行方向的探测参考信号。它是上行方向无线环境的参考导频信号。它不必伴随物理频道。主要对基站进行无线资源规划和无线链路适配具有实用性。同时执行上行链路信道状态信息（CSI）测量。
5GNR支持波束赋形（Beaforming）技术，可以将波束展现给各个终端。如果基站要将波束指向某个终端，首先要判断终端的位置、上行传输路径的质量等。确切地。终端发送上行SRS信息是基站检测终端位置和信道质量的一种方式。5GNR中的DMRS和SRS参考信号都可以作为上行参考信号。它们之间的主要区别是什么？
DMRS用于信道解调，包括5GNR中的上行链路和下行链路；SRS被基站用来估计上行信道频域信息，进行下行波束赋形，进行频率选择性调度。DMRS和SRS都是在分配给UE的带宽上发送的，都是UE级的参考信号。
上行物理信号与上行物理信道的关系如图11-7所示。
图11-7上行物理信号与物理信道的关系
表11-4列出了上行链路物理信道和信号的汇总。
表11-4上行物理信道及信号汇总
(3)5GNR、LTE物理信道和信号对比
5GNR有3个下行物理信道，比LTE下行物理信道少很多，得益于PDCCH和PDCCH功能的提升。5GNR的上行物理信道数量和名称与LTE完全相同。如表11-5所示。
表11-55GNR、LTE物理信道和信号对比
在LTE中，参考信号用于下行信道估计、资源调度和切换测量CRS（cell-specificreferencesignal，小区特定参考信号）。
在LTE中的参考信号（RS）设计中，CRS是核心，所有的RS都与小区ID（Cell-ID）绑定。
5GNR淡化了小区级参考信号的概念，重组了参考信号（RS）的功能，完善了信道状态指示的参考信号CSI-RS。事实上，参考信号CSI-RS在3GPP的R10中已经引入，但终端支持较弱，在目前的LTE网络中很少使用。5GNR改进了CSI-RS模式和配置，可用于RRM、CSI捕获、波束管理和复杂的时频跟踪。在5GNR中，除了PSS/SSS，其他RS和cellID都是解耦的，都是用户级的RS。
无线信道条件不断变化，UE必须测量CSI-RS才能知道下行信道条件，并通过上行CSI（通过PUCCH或PUSCH）反馈给gNodeB，以便gNodeB考虑信道。下行链路调度期间的质量。此外，CSI-RS信号还可以作为时频偏移跟踪的参考信号，这在LTE中是不存在的。
5GNR控制信道和数据信道均采用DMRS解调，DMRS类型、端口号、配置等。5G还为PBCH信道增加了解调参考信号DMRS。在LTE中，DMRS只为上行链路定义，物理信道PBCH没有DMRS。与LTE相比，5GNR提供了一种新的参考信号PT-RS与PDSCH和PUSCH来跟踪高频段的相位噪声。
5GNR与LTE参考信号对比如表11-6所示。
表11-6LTE和5GNR参考信号比较
11.1.5通道映射
物理信道从3GPPR6版本（支持HSPA，包括TDD和FDD）的近20个物理信道简化为LTE中的6个下行和3个上行，外加若干参考信号。在5G的R15版本中，物理信道的架构进一步简化，数量变成了3个下行、3个上行，加上各种参考信号。
信道映射是指逻辑信道、传输信道和物理信道之间的对应关系。这种对应关系包括下级通道与上级通道之间的业务支持关系和上级通道与下级通道之间的控制命令关系。
5GNR的信道映射关系与LTE的信道映射关系类似，有如下规则：
(1)高层必有地之托，工作必有立足之本；
(2)下层与上层没有必然关系，只要做好本职工作，不一定要上层；
(3)无论是传输通道还是物理通道，公共通道的工作类型是最多样化的，它能容纳的东西也很多。
下行信道映射关系如图11-8所示。其中PDCCH不需要直接映射高层信道，单独完成物理层的工作，但是高层对PDCCH在物理层的工作方式有影响，比如HARQ进程中相关信息的传输。
图11-8下行通道图
下面以下行报文处理流程为例。
（下游）广告消息-主消息块(MIB)：
BCCH逻辑信道→BCH传输信道→PBCH物理信道。
（下游）广告-系统信息块(SIB)：
BCCH逻辑信道→DL-SCH传输信道→PDSCH物理信道。
（下载）寻人启事留言：
PCCH逻辑信道→PCH传输信道→PDSCH物理信道。
（下游）业务数据：
DTCH逻辑信道→DL-SCH传输信道→PDSCH物理信道。
（下游）控制信息：
DCCH（专用）逻辑信道→DL-SCH传输信道→PDSCH物理信道；
CCCH（公共）逻辑信道→DL-SCH传输信道→PDSCH物理信道。
上行通道映射关系如图11-9所示。其中，PUCCH不需要高层的信道映射，自己完成物理层的工作，但是高层也可以影响PDCCH在物理层的工作方式。
图11-9上行信道映射
下面以各种上行报文的处理过程为例。（上游）网络敲门（随机访问）消息：
PRACH物理信道→RACH传输信道。
（上游）共享服务控制消息：
PUSCH物理信道→UL-SCH传输信道→DCCH（专用）逻辑信道；
PUSCH物理信道→UL-SCH传输信道→CCCH（公共）逻辑信道；
PUSCH物理信道→UL-SCH传输信道→DTCH（服务）逻辑信道。
