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5G信道映射关系

1️⃣逻辑信道:MAC ↔️ RLC 之间通信
分为控制信道(控制面)和业务信道(用户面):
1. 控制信道 (Control Channels):用于传输控制平面信息
BCCH (Broadcast Control Channel) 广播控制信道: 用于基站向小区内所有 UE 广播系统控制信息(如 MIB/SIB)。
PCCH (Paging Control Channel) 寻呼控制信道: 用于传输寻呼信息,当网络想找某个特定 UE 或通知系统信息更新时使用。
CCCH (Common Control Channel) 公共控制信道: 用于未建立 RRC 连接的 UE 与网络间传输控制信息(如随机接入过程中的 Msg3)。
DCCH (Dedicated Control Channel) 专用控制信道: 用于已建立 RRC 连接的特定 UE 与网络间传输点对点的控制信息(如切换命令、测量报告)。
2. 业务信道 (Traffic Channels):用于传输用户平面数据
- DTCH (Dedicated Traffic Channel) 专用业务信道: 专门为一个特定 UE 传输用户数据的信道。它是 5G 中最主要的业务信道,支持单向或双向传输。
2️⃣传输信道:物理层 ↔️ MAC 之间通信
可以通过上行和下行分类:
1. 下行传输信道 (Downlink Transport Channels)
BCH (Broadcast Channel) 广播信道: 具有固定的预定义传输格式。用于承载逻辑信道的 BCCH,传输系统消息中的 MIB。
PCH (Paging Channel) 寻呼信道: 用于传输逻辑信道的 PCCH。支持 UE 省电(DRX),由物理层寻呼指示触发。
DL-SCH (Downlink Shared Channel) 下行共享信道: 5G 最主要的下行传输信道。
承载逻辑信道的 BCCH (仅限 SIB1 及后续 SIB)、CCCH、DCCH、DTCH。
支持动态链路自适应(AMC)、动态资源调度、HARQ 重传和波束赋形。
2. 上行传输信道 (Uplink Transport Channels)
RACH (Random Access Channel) 随机接入信道: 承载手机的接入请求(Preamble)。信息量很小,且存在冲突风险(因为是“随机”敲门)。
UL-SCH (Uplink Shared Channel) 上行共享信道: 5G 最主要的上行传输信道。
承载逻辑信道的 CCCH、DCCH、DTCH。
功能与 DL-SCH 类似,支持动态资源分配、HARQ 和链路自适应。
3️⃣物理信道:物理层内的通信
物理信道是数据在空口(Air Interface)传输的实际载体,直接对应时频资源格(RE)。
1. 下行物理信道 (Downlink Physical Channels)
PBCH (Physical Broadcast Channel) 物理广播信道: * 承载内容: 传输核心系统消息 MIB。
- 特点: 与 PSS/SSS 共同组成 SSB,位置相对固定。
PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 物理下行控制信道: * 承载内容: 传输下行控制信息 DCI。
- 作用: 告诉 UE 资源分配情况(如 PDSCH 放在哪、怎么解调)。
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) 物理下行共享信道: * 承载内容: 传输 SIB1、后续 SIB 以及所有的用户业务数据。
- 特点: 5G 中流量最大的下行信道,支持高阶调制(如 256QAM)。
2. 上行物理信道 (Uplink Physical Channels)
PRACH (Physical Random Access Channel) 物理随机接入信道: * 承载内容: 传输随机接入前导码(Preamble)。
- 作用: 手机“敲门”用,用于上行同步。
PUCCH (Physical Uplink Control Channel) 物理上行控制信道: * 承载内容: 传输上行控制信息 UCI(含 HARQ 反馈、CSI 报告、调度请求 SR)。
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 物理上行共享信道: * 承载内容: 传输用户上行数据。也可以根据需要携带 UCI。
4️⃣物理信号
物理信号不承载来自 MAC 层的信息,它们由物理层产生,用于同步、测量和信道估计。
1. 下行物理信号 (Downlink Signals)
PSS / SSS (Primary/Secondary Synchronization Signal) 主/辅同步信号: * 作用: 帮助手机发现小区,确定 PCI(物理小区 ID) 和时间边界。
DM-RS (Demodulation Reference Signal) 解调参考信号: * 作用: “信道的路标”,接收端根据它来补偿无线环境造成的失真,从而正确解调信道(如 PBCH/PDCCH/PDSCH)里的内容。
CSI-RS (Channel State Information RS) 信道状态信息参考信号: * 作用: 用于 UE 测量下行信号质量,并向基站汇报(反馈 CQI/PMI/RI)。
PTRS (Phase Tracking RS) 相位跟踪参考信号: * 作用: 主要用于高频(毫米波),补偿相位噪声。
2. 上行物理信号 (Uplink Signals)
DM-RS (Demodulation Reference Signal): * 作用: 辅助基站解调来自手机的 PUSCH/PUCCH 信号。
SRS (Sounding Reference Signal) 探测参考信号: * 作用: 手机发给基站,基站根据它来评估“上行路况”,从而进行精准的资源调度。
PTRS (Phase Tracking RS) 相位跟踪参考信号: * 作用: 主要用于高频(毫米波),补偿相位噪声。
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UE首先通过检测SSB完成时间频率同步,并通过PSS/SSS获取PCI,随后解调PBCH获得MIB。根据MIB中提供的CORESET0及Type0 Search Space配置,UE在指定资源上监听PDCCH,并使用SI-RNTI进行盲检测,解出DCI Format 1_0。DCI指示SIB1所在的PDSCH资源位置,UE对PDSCH进行解调和LDPC解码,获取SIB1。SIB1中包含小区选择、接入控制及随机接入参数等信息,UE据此发起随机接入过程,完成网络接入。

1️⃣ SSB:SS/PBCH Block 同步资源块
SSB的组成及时频分布情况:
SSB在时域上共占用4个OFDM符号,频域共占用240个子载波,即20个PRB(Physical Resource Block,物理资源块)。
SSB的时域位置:

由上表决定,需记忆。SSB分为case A到case E 五个模式,其中的n表示时隙,如有的SSB占用0,1两个时隙,有的占用0,1,2,3四个时隙(每子帧的时隙的数量与谬有关,一般是1,2,4等等个,但仿真中选择的时隙是在一个无线帧内选的,而一个无线帧有10个子帧,因此无线帧中时隙的数量是10,20,40等等个);这是时隙的角度,从前面得知,SSB总是占用4个OFDM符号,而上表中的“OFDM符号”指的是起始位置,比如{2,8}+14n,意是对每个时隙中的14个符号来说的位置,即第2个和第8个符号为起始符号,从2和8符号后分别向后数4个就是SSB的最小的时域位置。
SSB频域位置:
SSB的绝对频域位置由M和N带入下表中的公式计算:(注意,M和N是由GSCN (Global Synchronization Channel Number,全球同步信道号) 决定的,但是在仿真题中是先知道M和N,让你计算GSCN)
仿真中还要计算SSB相对PointA的CRB位置。一个CRB是12个载波。PointA相当于是零基线。因此这个SSB的CRB位置计算是:$[SS_{REF}-PointA]\div CRB$,SS_REF就是刚刚算出的SSB的绝对频率位置(其实是SSB的中心频率位置);PointA就是零基线的绝对频率;CRB就是一个CRB代表的绝对频率,如使用的载波为30KHz,那么该式中的CRB就是12✖️30=360.此时计算出的结果对应SS_REF也是中心频率值,而我们知道SSB总共占用240个子载波,在30KHz子载波下是20个RB,因此当前计算值再减10就是起始CRB序号,加9就是结束的CRB序号。
SSB读取(目的:得到MIB,知道coreset0的位置,而PDCCH就被包含在coreset0中)
读PCI
从SSB的PSS和SSS中可以读出PCI。PCI包括$N_{ID}^1$和$N_{ID}^2$:
$N_{ID}^1$:SSS读出,在0335之间。$N_{ID}^2$:PSS读出,在02之间。
之后$PCI=N_{ID}^1\times3+N_{ID}^2$。而在仿真中,给出了PCI,要用PCI反推出这两个$N_{ID}$。只需要除以三取商和余数即可。
找到DM-RS(目的:解调PBCH)
DMRS处于PBCH中,但是它只占用1个RB。因此只需要把某些PBCH变成DMRS就可以了。DMRS的频域位置是每4个RB有一个DMRS,而DMRS的起始位置由PCI决定,为PCI值取模于4.
如图所示,DMRS一定是出现在PBCH之中的,没有PBCH的地方就没有DMRS;然后只要确定了起始位置,之后每隔4个RB就有一个DMRS。
解调与解码PBCH(目的:得到MIB)
MIB的传输周期为80ms,重复周期为10ms。
从前面得到的DMRS解调参考信号就是用于解调PBCH的。解调之前还有对PBCH信道的优化,优化之后就解调:采用QPSK解调,得到Bit流;然后解码:PBCH采用极化码,要用Polar解码。最终得到的MIB包含的信息有:
- 系统帧号(SFN)
- 子载波间隔(SCS)
- SSB周期
- PDCCH配置相关参数
最后一项PDCCH配置相关参数中就包含了下一步的重要指示。这里面有2个关键的信息:
controlResourceSetZero,即Type0 CSS的频域位置索引。根据这个值就可以直接查表来得到coreset0频域上占多少个RB,与SSB频域的偏移是多少个RB、时域上占多少个符号。仿真中这个表就是表三:
仿真中直接根据索引找到对应的行就可以读出需要的数值,即coreset0占的RB数和偏移数(相对于SSB。数值上等于SSB最小的RB减去偏移数,得到的值就是coreset0的第一个RB的位置)
searchSpaceZero,告诉UE:在CORESET0中哪些OFDM符号哪些时刻去监听PDCCH。
2️⃣监听coreset0,找到PDCCH(目的:解出DCI,来找PDSCH)
有关CORESET:
在 4G 时代,控制信息铺满整个系统带宽。而在 5G 中,为了灵活性和省电,引入了 CORESET 概念。它是一组物理资源的集合(包括频域的一组 RB 和时域的一组符号),专门用于承载 PDCCH(物理下行控制信道)。就像是基站和手机约定好的一块“公告栏”。手机不需要扫视全城,只需要在特定的时间、特定的频率去这块公告栏上看有没有自己的任务(DCI 指令)。比如在小区搜索完成后,手机通过 MIB(主信息块)获取 CORESET 0 的配置。CORESET 0 是最基础的公告栏,手机必须先找到它,才能读到后续的系统消息(SIB1)。CORESET的核心知识点:
- 时域跨度: 1-3 个连续符号。
- 频域粒度: 必须是 6 个 RB 的整数倍。
- 频域连续性: 频域资源可以连续,也可以不连续(这是 5G 为了避开干扰设计的灵活性)。
- 最大配置数: 每个 BWP(部分带宽)最多配置 3 个 CORESET。
截至目前,UE通过MIB拿到 CORESET0 + SearchSpace0配置,在CORESET0中“按SearchSpace规则”去监听找到了PDCCH。PDCCH是一个物理信道,它的目的就是承载一个信号:DCI(Downlink Control Information)。DCI = 调度指令(控制信息),UE有了DCI才能找到PDSCH。DCI有不同的格式,此处为下行调度,使用的DCI格式是DCI Format 1_0(上行是0_0)。
当然,此处是说“解DCI”而不是读DCI,是因为DCI不是直接发送的,而是经过加扰的,此处使用的加扰模式是:SI-RNTI(System Information RNTI)。UE要解DCI,必须“猜对RNTI”。(还有其他加扰模式,如- RA-RNTI(随机接入)Paging-RNTI(寻呼)等)。
PDCCH所在的搜索空间是公共搜索空间,搜索空间类型是type0-pdcch。因为此时的连接还没建立,因此还不能用UE专用搜索空间。
(仿真中此处还会设计聚合等级等的单位的知识点,记得复习)
找到PDSCH并读SIB1
SIB1的传输周期为160ms,重复周期为20ms。
截止目前,UE已在CORESET0中用SI-RNTI成功解出了PDCCH中的DCI(Format 1_0)。DCI会告诉UE一整套“去哪里收数据”的参数:- 📍 PDSCH的频域位置(RB范围)⏱️ 时域位置(在哪个slot/符号🎛️ 调制方式(QPSK/16QAM等📦 传输块大小(TBS🔑 DMRS配置(用于解调PDSCH)。UE接下来按DCI指示去指定的PDSCH资源位置找到对应的DMRS,做信道估计均衡 + 解调、解码(LDPC)。注意PBCH用Polar码,但PDSCH用LDPC码。最后就会找到SIB1.SIB1包含以下5个基本信息:
1️⃣ IMS紧急呼叫支持指示
👉 表示该小区是否支持:
- IMS(IP Multimedia Subsystem)
- 紧急呼叫(如112/110)
👉 UE判断:
- 是否可以通过该小区打紧急电话
- 是否支持VoNR(5G语音)
2️⃣ SI调度信息(System Information Scheduling)
👉 告诉UE:
👉 其他SIB(SIB2、SIB3…)什么时候发?在哪发?
3️⃣ 小区选择信息(Cell Selection Info)
👉 用于UE决定:
👉 “我要不要选这个小区?”
包括:
- q-RxLevMin(最小接收功率要求)
- q-QualMin(最小信号质量)
- cellBarred(是否禁止接入)
4️⃣ UAC禁止信息(Access Control)
👉 UAC = Unified Access Control
👉 控制哪些UE“不能接入网络”
如网络拥塞时限制某些业务类型 限制某些用户类别。
5️⃣ 小区接入相关信息(最重要!)
👉 这是SIB1里最核心的部分
包括:
🔑 随机接入参数(RACH)
- PRACH配置
- 前导格式(preamble)
- 时频位置
👉 UE后续发起接入必须用
🔐 鉴权/接入控制相关
- 是否允许接入
- 接入限制规则
🌐 PLMN信息
- 小区属于哪个运营商
📶 Tracking Area Code(TAC)
👉 用于位置管理(寻呼等)