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LTE空口协议栈总结
LTE 空口协议栈总结MAC 协议1.功能1.1 逻辑信道和传输信道的映射 1.2 复用一条或多条逻辑信道下来的数据（MAC SDUs）到传输块，并通过传输信道发送到物 理层 1.3 把从传输信道发来的数据解复用成 MAC SDU，并通过相应的逻辑信道发送到 RLC 层 1.4 调度信息报告，UE 向 NODEB 请求传输资源 1.5 通过动态调度的方式，处理不同用户的优先级，以及同一用户的不同逻辑信道的优先级处 理，主要在 UE 端实现。 1.6 传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力，选择相应的传输格式，从而达 到有效的资源利用。 MAC 层在协议栈中的位置：MAC 所处理的传输信道包括： 广播信道（BCH） 寻呼信道（PCH） 随机接入信道（RACH） 1/7LTE 空口协议栈总结 上行共享信道（UL-SCH） 下行共享信道（DL-SCH） 其实这些传输信道只是概念上的，因为传输信道在管理上不像逻辑信道有专门的信道号，它只 是从功能上进行了描述，因此在实现上是否有这样的信道要取决于厂家自己。对与 MAC 层和物 理层之间的传输，也可以设置专门的通道，也可以通过一些简单的标识来处理，这只是信道的 一种表现形式。2.信道概念信道可以认为是不同协议层之间的业务接入点（SAP），是下一层向它的上一层提供的 服务。LTE 沿用了 UMTS 里面的三种信道：逻辑信道，传输信道和物理信道。 2.1 信道的用途及格式 1）传输信道 BCH 广播信道：下行，固定的预定义传输格式，如有固定大小，固定发送周期，固定的 调制编码方式等。 PCH 寻呼信道：下行，支持 UE 的非连续接收达到省电的目的， RACH 随机接入信道：上行，用于指定传输随机接入前导，发射功率等信息。 DL-SCH/UL-SCH 共享信道：用于传输业务数据和系统控制消息。 2）逻辑信道 BCCH 广播控制信道：下行信道，用于广播系统控制信息，例如信道带宽，天线个数及 各种信道的配置参数。 PCCH 呼叫控制信道：下行信道，用于传输呼叫信息。 CCCH 通用控制信道：下行信道，用于传递 UE 和系统间的控制信息。当 UE 还没有 RRC 连接时，使用这个信道传递控制信息，例如：UE 在传输接入时由于还没有 RRC 连接，RRC 的 连接请求消息就在这个逻辑信道上发送，因此没有 RRC 连接的 UE 都可以使用这个信道。 DCCH 专用控制信道：上/下行信道，点对点的双向信道，用于 UE 和系统间传递专用控 制信息，因此在 UE 的 RRC 连接建立后，UE 和系统就可以通过这个信道传递控制信息。 DTCH 专用数据信道：上/下行信道，点对点的双向信道，用于传递用户数据。RLC 协议1.1RLC 层的功能有 RLC 实体实现根据上层不同的数据传输要求，RLC 的实体可被配置为 2/7LTE 空口协议栈总结 TM 发送实体、TM 接收实体、UM 发送实体、UM 接收实体和 AM 实体，其中 RLC 发送实体从 SAP（服务接入点）接收到 SDU 后，得到下层的发送机会通知后，将 SDU 分段拼接为指示大小 的 PDU 后，重新组合为 SDU，再发送给上层的 SAP。 RLC 的 AM 实体同时具有发送和接收的功能，TM 实体为上层提供透明模式的传输，这种 传输对数据包不做任何的处理，如信令发送，广播消息，寻呼消息等。 UM 实体为上层提供非确认模式的传输，这种模式提供了一定的可靠性保证传输，但是可 能会存在丢包现象，适用于对时延敏感，允许一定误码率的业务，如 VOIP。 AM 实体为上层提供确认模式的传输，这种模式可实现无差错传输，但会导致较大的时延， 适用于对错误敏感对时延不敏感的业务，如 RRC 信令消息，FTP 数据传输。1.2 非 确 认传输 模 式 UMUM 发送实体将从上层接收到的 SDU 放入到发送缓冲区，当下层告知 RLC 层发送时机时， UM 发送实体将发送缓冲区内的 SDU 分段拼接成指示大小的 PDU，添加 RLC 包头后通过逻辑信 道发送给下层。 UM 接收实体定义了一个接收窗口，它从下层逻辑信道收到 PDU 后，首先检测是否落在 了接收窗口内，若没有则丢弃，否则将其放入接收缓冲区，如果接收缓冲区内的 PDU 序号有乱 序，则进行重排序，之后去掉 RLC 包头，将 PDU 重新组装成 SDU 发送给上层。 为了避免过多的重排序时延，UM 接收实体设置了一个重排序定时器，当检测到没有收到 PDU 时，就启动定时器，若定时器超时，UM 接收实体将不再等待未接收的 PDU，而是直接将接 收缓冲区内的 PDU 重组为 SUD 递交给上层。1.3 确 认传输 模 式 AM确认传输模式 AM 在支持 UM 所有功能的基础上采用 ARQ（自动重复请求）机制来实现对 出错或丢失数据包的重传。 与 ARQ 相关的功能包括：PDU 的重传和重分段、轮询和状态报告。 重传和重分段是为了让发送方重新传送丢失的 PDU，接收方会向发送方发送一个状态 PDU，也叫状态报告，用来通知发送方已接收的 PDU 和丢失的 PDU。 AM 实体将发送完的 PDU 放入一个重传缓冲区，以便对接收端发来的状态报告中丢失的 PDU 进行重传。若对 PDU 进行重传时需要按照下层指示的大小对 PDU 进行重分段，然后重传。1.4 轮询 和 状 态报告AM 实体发送端通过将 PDU 包头中 的轮询位置加 1，来要求 AM 实体接收端给它发送状 态报告，AM 实体发送端发起轮询的条件有：(1)发送端最后一个 PDU 被发送出去，（2）或者 3/7LTE 空口协议栈总结 从上个发送轮询以来记录所发送的 PDU 个数或字节数达到某个预订值，（3）当 AM 实体接收端 检测到一个 PDU 接收失败，也可以生成一个状态报告，以期待 AM 实体发送端进行重传，不像 UM 那样认为在一段时间内没有收到 PDU 就认为永远丢失了。PDCP 协议1.功能PDCP（分组数据汇聚协议）是 UMTS 中的一个无线传输协议，负责将 IP 头进行压缩和 解压、传输用户数据，并维护为无损的无线网络服务子系统设置无线承载序列号。2. 工作原 理PDCP 属于无线接入协议栈的第二层，负责处理控制平面的无线资源管理消息（RRC 消 息）和用户面的上 IP 数据包。 在用户平面上： 下行：负责将来自上层的 IP 数据分组后，对 IP 头进行压缩和加密，然后递交到 RLC 层。 上行：提供按序提交和重复分组检测功能。 在控制平面上： 上行：为 RRC 提供信令传输服务，实现对 RRC 信令的加密和一致性检测。 下行：为 RRC 提供信令传输服务，时间对 RRC 信令的解密和一致性检测。3.PDCP 子 层的主要功能3.1 用户平面的 IP 包头数据的压缩和解压缩 3.2 安全性功能 1）用户和控制平面协议的加密和解密。 2）控制平面数据的完整性保护和检查。4.报 头压缩在 LTE 系统中，因为不支持电路交换域（CS）传输的语音业务，为了在分组交换域 （PS）提供语音业务且能达到电路交换域的效率，必须对 IP/UDP/RTP 的报头进行压缩，这 些报头通常用于 VOIP 业务。 4/7LTE 空口协议栈总结RRC 协议LTE-RRC 无线资源控制子层位于无线接口协议 L3 层的最底层，属于接入层，RRC 子层 是整个协议栈分层结构控制中心，主要完成无线资源的管理与控制。RRC 连接管理主要包括： RRC 连接建立和重配置相关过程，安全性过程和连接模式下的移动性过程。1.RRC 子 层功能RRC 子层在功能上可分为 5 个功能区： 1）系统功能区。用于系统信息的广播，主要包括非接入层的 NAS 公共信息，RRC 空闲 模式下的小区重选相关信息，RRC 连接模式下的公共信道配置信息。 2）RRC 连接控制区。用于 RRC 的连接建立，重配置和释放相关的所有过程，包括寻呼， 初始安全性激活、SRB 和 DRB 的建立，系统内切换及无线链路失败的恢复等。 3）异系统切换及控制区。用于 LTE 与其他无线接入技术的切换，包括安全性激活和 UE 上下文信息的传输。 4）测量控制区。包括同频，异频，异系统间的测量，包括测量的建立，修改，释放， 测量间隔和报告配置等。 5）复合功能区。用于传输 NAS 的专用信息，UE 的无线接入性能信息及协议错误处理。 RRC 作为无线资源的控制中心，功能相对复杂，不仅要为上层提供相关的业务还要接收 下层提供的服务，并为底层进行配置。RRC 子层为上层提供的业务主要有公共控制信息的广播， UE 空闲模式下的寻呼，NAS 专用控制信息的传输；RRC 接收底层的服务主要有来自 PDCP 层的 加密和完整新保护，RLC 层数据的可靠与顺序传输，MAC 层的数据传输与无线资源分配。2.RRC 状 态1）RRC 连接建立后，UE 进入 RRC 连接状态。当没有 RRC 连接或 RRC 连接释放后，UE 进入 RRC 空闲状态。RRC 在空闲状态下，UE 主要检测寻呼，执行小区选择和重选，获取系统 消息以及完成临小区和服务小区的测量。RRC 在连接状态下除了检测寻呼，获取系统消息执行 必要的测量外，还用于数据传输和执行切换。 RRC 在空 闲模 式下分为 NULL，SEL， I DLE 三个 状 态。 NULL 状 态：UE 刚开机时处于该状态，找不到任何驻留小区，或收到 NAS 指令进入到 该状态。 SEL 状 态：SEL 状态为小区选择状态，分为 PLMN 选择和小区选择。 I DLE 状 态：IDLE 为小区正常驻留状态，UE 在收到寻呼或高层发起寻呼前，UE 一直处 于的状态，在该状态下，UE 与 UTRAN 没有任何的物理信道连接，在该状态下，主要监听广播 5/7LTE 空口协议栈总结 消息，维护更新服务小区的系统信息，执行服务小区与临小区的测量，当发现一个更好的小区 或检测到满足小区重选标准时执行小区切换。 RRC 在连接 模 式下分为 ACC，CON，HO 三个 状 态。 ACC 状 态：随机接入状态，UE 当收到高层的 RRC 连接请求消息后，RRC 通过原语告诉 MAC 发起随机接入过程，建立上行同步； CON 状 态：CON 为正常连接状态，包括初始安全性激活，连接重配置，连接重建，连接 释放等 UE 和 UTRAN 之间的无线链路过程。当 UE 和 UTRAN 之间建立无线链路过程后，UE 才能 进行正常的数据业务流程。 HO 状 态：HO 状态为切换状态，主要是同频，异频小区的切换。3.RRC 过 程RRC 在连接控制中的过程分为：寻呼过程、连接过程、安全激活过程、RRC 连接配置过 程、连接重建立过程和释放过程。3.1 寻呼过 程寻呼过程是网络向跟踪区内 RRC 处于空闲模式下的 UE 发出的寻呼消息，触发 UE 建立 SRB1 的过程。3.2RRC 建立过 程RRC 建立过程是 UE 与 eBN 之间通过信令交互建立 SRB1 的过程。3.3 安全激活 过 程安全激活过程是 UE 与网络之间建立完 SRB1 后，网络对 UE 的完整性保护和加密算法进 行激活和配置。3.4RRC 连接配置过 程RRC 连接配置过程是对 eNB 的管理过程，也可作为 UE 进行 HO（切换）的触发过程。3.5 连接重建立过 程RRC 连接重建立过程是 UE 在无线链路出现问题或切换失败后，发起的重新建立 SRB1 的 过程。6/7LTE 空口协议栈总结3.5 释放 过 程释放过程是 UE 释放与 eNB 相关的所有 RB 并回到空闲模式下的过程。7/7
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关于LTE系统中的逻辑信道、传输信道以及物理信道
内容：参考他人博客、论坛等总结了一下三种信道，帮助自己理解。
1、逻辑信道
MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务，逻辑信道类型集合是为MAC层提供的不同类型的数据传输业务而定义的。逻辑信道通常可以分为两类：控制信道和业务信道。控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平面信息。
2、传输信道
传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。一般分为两类：专用信道和公共信道。
3、物理信道
一个物理信道用一个特定的载频、扰码、信道化码（可选的）、开始和结束时间（有一段持续时间）来定义。
简单来讲，
逻辑信道＝｛所有用户（包括基站，终端）的纯数据集合｝
传输信道＝｛定义传输特征参数并进行特定处理后的所有用户的数据集合｝
物理信道＝｛定义物理媒介中传送特征参数的各个用户的数据的总称｝
打个比方，某人写信给朋友，
逻辑信道＝信的内容
传输信道＝平信、挂号信、航空快件等等
物理信道＝写上地址，贴好邮票后的信件
逻辑信道按照消息的类别不同，将业务和信令消息进行分类，获得相应的信道称为逻辑信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，根据不同的处理方式来描述信道的特性参数，构成了传输信道的概念，具体来说，就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择、块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道。物理信道就是空中接口上的频率加码字（扩频吗＋扰码）。物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。
从协议栈的角度，物理信道是物理层的,传输信道是物理层和MAC层之间的, 逻辑信道是MAC层和RLC层之间的。
简单理解如下：
逻辑信道：传输什么东西，比如广播消息（BCCH）也就是用来传广播消息的。
逻辑信道一般分两大类：
控制信道：
1、广播控制信道（BCCH）该信道为传输广播系统控制信息使用的下行信道。
2、寻呼控制信道（PCCH）该信道为传输寻呼信息和系统信息改变通知消息的下行信道。当网络侧没有终端所在小区信息的时候，使用该信道寻呼终端。
3、公共控制信道（CCCH）当终端和网络间没有RRC连接时，终端级别控制信息的传输使用该信道。该信道分为上下行。
4、多播控制信道（MCCH）该信道为点到多点的下行信道，该信道只用于UE接收MBMS业务时的控制信令使用。目前用不到！
5、专用控制信道（DCCH）该信道为点对点的双向信道，用于终端侧和网络侧存在RRC连接时的专用控制信息的传输。
业务信道：
1、专用业务信道（DTCH）该信道可以为单向的也可以是双向的，针对单个用户提供点到点的业务传输。
2、多播业务信道（MTCH）该信道为点到多点的下行信道。用户只会使用该信道来接收MBMS业务。目前用不到！
传输信道：如何传，比如说下行共享信道DL-SCH，也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，会定义MCS，编码，等等方式，也就是告诉物理层如何去传这些信息。
下行传输信道共有4种类型：
1、广播信道（BCH）用于广播系统信息和小区的特定信息。使用固定的预定义格式，能够在整个小区覆盖区域内广播。
2、下行共享信道（DL-SCH）用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用HARQ；能够通过各种调制模式，编码，发送功率来实现链路适应；能够在整个小区内发送；能够使用波束赋形；支持动态或半持续资源分配；支持终端非连续接收以达到节电目的；支持MBMS业务传输。
3、寻呼信道（PCH）当网络不知道UE所处小区位置时，用于发送给UE的控制信息。能够支持终端非连续接收以达到省电目的；能够在整个小区覆盖区域发送；映射到用于业务或其他动态控制信道使用的物理资源上。
4、多播信道（MCH）用于MBMS用户控制信息的传输。
上行传输信道主要有2种类型：
1、上行共享信道（UL-SCH）用于传输上行用户控制信息或业务数据。能够使用波束赋形；有通过调整发射功率、编码和潜在的调制模式适应链路条件变化的能力；能够使用HARQ；动态或半持续资源分配。
2、随机接入信道（RACH）能够承载有限的控制信息，例如在早期连接建立的时候或者RRC状态改变的时候。
物理信道：信号在空中传输的承载，比如PBCH，也就是在实际的物理位置上传输广播消息了。
参考《3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计》
LTE定义的下行物理信道包括以下几个：
1、物理下行共享信道（Physical Downlink Shared CHannel， PDSCH）
2、物理多播信道（Physical Multicast CHannel，PMCH）
3、物理下行控制信道（Physical Downlink Control CHannel，PDCCH）
4、物理广播信道（Physical Broadcast CHannel，PBCH）
5、物理控制格式指示信道（Physical Control FormatIndicator Channel，PCFICH）
6、物理HARQ指示信道（Physical HARQ Indicator Channel，PHICH）
LTE定义的上行物理信道包括以下几个：
1、物理上行共享信道（Physical Uplink Shared CHannel， PUSCH）
2、物理上行控制信道（Physical Uplink ControlCHannel，PUCCH）
3、物理随机接入信道（Physical Random Access Channel，PRACH）
LTE学习笔记七：LTE的信道
物理层（1）——传输信道和物理信道
逻辑信道、传输信道、物理信道
5.4.8物理信道的分段和第二次交织-5.4.9传输信道、CCTrCH、物理信道之间的映射
第三章 LTE MAC协议解读
逻辑信道、传输信道、物理信道
LTE的物理信道及其映射总结
传输信道和物理信道之间存在着映射关系
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LTE物理信道、传输信道及逻辑信道映射
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LTE物理信道、传输信道及逻辑信道映射
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LTE协议栈与GSM、WCDMA、TD-SCDMA类似，有诸多的信道，从上倒下分别有逻辑信道、传输信道、物理信道。但LTE中的信道相对GSM、WCDMA、TD-SCDMA等减少很多，也简化了很多。其映射关系如下
上行逻辑信道（3个）
CCCH:CommonControl Channel 公共控制信道
DCCH:Dedicated Control Channel 专有控制信道
DTCH:Dedicated Traffic Channel 专有业务信道
下行逻辑信道（5个）
BCCH:Broadcast Control Channel广播控制信道
PCCH:Paging Control Channel寻呼控制信道
CCCH:Common Control Channel公共控制信道
DCCH:Dedicated Control Channel专有控制信道
DTCH:Dedicated Traffic Channel专有业务信道
上行传输信道（2个）
RACH:Random Access Channel 随机接入信道
UL-SCH:Uplink Shared Channel 上行共享信道
下行传输信道(3个）
BCH：Broadcast Channel广播信道
PCH：Paging Channel寻呼信道
DL-SCH：Downlink Shared Channel下行共享信道
物理信道信道
上行物理信道（3个+2个参考信号）
PRACH:Physical Random Access Channel物理随机接入信道
PUCCH:PhysicalUplink Control Channel物理上行控制信道
PUSCH:Physical Uplink Shared Channel物理上行共享信道
上行参考信号
DRS：Demodulation Reference Signal 解调制参考符号
SRS:Sounding Reference Signal探测参考符号
下行物理信道（5个信道+5种参考信号+2种同步信号）
PBCH:PhysicalBroadcast Channel 物理广播信道
PCFICH:Physical Control Format IndicatorChannel物理控制格式指示信道
PHICH:Physical Hybrid-ARQ IndicatorChannel物理HARQ指示信道
PDCCH:Physical Downlink Control Channel物理下行控制信道。
PDSCH:Physical Downlink SharedChannel物理下行共享信道。
下行参考信号：
CRS：Cell-SpecificReference Signal小区专有参考符号
UE-RS/DRS：UE-Specific Reference signal / DedicatedReference signal UE专有参考信号
MBSFN RS：MBSFN Reference signal MBSFN参考符号
PRS:positioning Reference Signal 定位参考符号
CSI-RS：Cell Status Indicator ReferenceSignal小区状态指示参考符号
同步信号：
PSS:Primary Synchronization Signal主同步信道
SSS:Second Synchronization Signal 辅同步信道
物理信道信道的功能
上行物理信道
PRACH: 承载随机接入前导
PUCCH: 承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。
PUSCH: 承载上行用户数据。
下行物理信道
PBCH:广播系统消息（MIB消息），携带有系统宽度，天线数以及系统帧号等参数。
PCFICH:用于说明PDCCH信道占用多少个OFDM符号。
PHICH:HARQ指示物理信道。用于反馈上行数据的HARQ确认值（ACK/NACK）
PDCCH:负责上下行资源分配，调制、编码；空间分集的控制信息；上行的TPC控制、承载导呼和用
户数据相关的HARQ信息。
PDSCH:主要用于传输业务数据，也可以传输信令。
在LTE中除了常见的信道外，还有一些参考信道，主要用于信道信号的测量和评估。一些参考信道在LTE中可能并未使用，详细介绍可参考参考信道相关博客
参考文档：
3GPP 36.321
3GPP 36.300
3GPP 36.211
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LTE信道大体是三种信道组成：物理信道、传输信道、逻辑信道。一、物理信道中：（1）LTE定义的下行物理信道包括：
&1&物理下行共享信道（PDSCH）
&2&物理多播信道（PMCH）
&3&物理下行控制信道（PDCCH）
&4&物理广播信道（PBCH）
&5&物理控制格式指示信道（PCFICH）
&6&物理HARQ指示信道（PHICH）（2）LTE定义的上行物理信道包括：
&1&物理上行共享信道（PUSCH）
&2&物理上行控制信道（PUCCH）
&3&物理随机接入信道（PRACH）二、传输信道（1）专用传输信道(DCH)（2）公共传输信道
广播信道(BCH)
前向接入信道(FACH)
寻呼信道(PCH)
随机接入信道(RACH)
公共分组信道(CPCH)
下行共享信道(DSCH)三、逻辑信道逻辑信道包括：控制信道和业务信道。控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平面信息。
（1）控制信道包括：
广播控制信道(BCCH)
寻呼控制信道(PCCH)
专用控制信道（DCCH）
公共控制信道（CCCH）（2）业务信道包括：
专用业务信道（DTCH）
公共业务信道（CTCH）
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