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与3G网络的空中接口一样，LTE的空中接口信道同样划分为逻辑信道、传输信道和物理信道。下面分别简单介绍它们。
逻辑信道是MAC子层向上层提供的服务内容的分类，表示承载的内容是什么。逻辑信道按信息内容划分为两大类：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数据或语音。LTE逻辑信道包括以下几种。
● 广播控制信道（BCCH）：广播系统控制信息的下行链路信道。
● 寻呼控制信道（PCCH）：传输寻呼信息的下行链路信道。
● 专用控制信道（DCCH）：传输专用控制信息的点对点双向信道，该信道在 UE有 RRC连接时建立。
● 专用业务信道（DTCH）：传输用户信息的、专用于一个 UE 的点对点信道，该信道在上行链路和下行链路都存在。
● 公共控制信道（CCCH）：在 RRC 连接建立前，网络和 UE之间发送控制信息的双向信道。
传输信道表示承载的逻辑信道内容怎么传输，以什么格式传输。物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。传输信道分为两大类：专用传输信道和公用传输信道。
LTE物理层支持的传输信道包括以下几种。
● 下行共享信道（DL-SCH）：支持 HARQ、AMC，可以广播，可以波束赋型，支持动态或半静态资源分配，支持 DTX、MBMS。
● 寻呼信道（PCH）：支持 DRX（UE省电）。
● 广播信道（BCH）：负责广播系统信息。
● 控制格式指示（CFI）。
● HARQ指示（HI）。
● 下行控制信息（DCI），一共有 4种 DCI传输格式。
● 上行共享信道（UL-SCH）：支持 HARQ和 AMC，可以波束赋型（可能不需要标准化），支持动态或半静态资源分配。
● 随机接入信道（RACH）：可以传输有限的信令信息，存在竞争。
● 上行控制信息（UCI）。
根据占用不同无线资源（频率和时隙）的方式，LTE定义了不同类型的物理信道。不同的物理信道传输的内容和调制方式各不相同。
● PDSCH：物理下行共享信道，发送下行用户数据和大部分系统信息（SIB1～SIB12）及寻呼信息。
● SCH：下行同步信道，分为主同步信道（P-SCH）和辅助同步信道（S-SCH），用于手机开机后获得系统帧同步和时隙同步，进而捕获小区。
● PBCH：物理广播信道，负责发送 UE 接入系统所必需的系统信息，即主信息块（MIB），包括小区带宽、天线数目、小区物理标示（PCI）等。
● PMCH：物理多播信道，传递 MBMS（单频网多播和广播）的相关数据。
● PCFICH：物理控制格式指示信道，承载 CFI信息，即表示一个子帧中用于 PDCCH的OFDM符号数目。
● PHICH：物理 HARQ指示信道，承载 HI信息，具体用于 eNodeB向 UE反馈和 PUSCH相关的 ACK/NACK信息。
● PDCCH：物理下行控制信道，承载 DCI信息，主要用于 eNodeB指示与 PUSCH、PDSCH相关的格式，上下行资源分配和 HARQ信息，位于子帧的前 n个 OFDM符号（n≤3）。
图2-5 下行物理信道示意图
图2-6给出了下行PBCH、P-SCH和S-SCH物理信道所在子帧的时隙位置和所占用的子载波位置及个数。
由图2-6可以看出，PBCH、P-SCH和S-SCH物理信道占用小区频带的中间62个子载波外加两边各5个子载波的保护间隔，因此一共占用72个子载波，即15kHz×72=1.08MHz，适用于从1.4MHz到20MHz的所有类型的LTE小区配置。
图2-7给出了下行PDCCH、PHICH和PCFICH物理信道所占用的时域OFDM符号位置和频域子载波个数及位置示意图。其中，PDCCH固定占用每个子帧的第1～3个符号，具体占用1个、2个或全部3个符号长度，取决于小区带宽和用户个数，是可以动态调整的，并由PCFICH信道给出PDCCH最终占用的符号个数。
图2-6 PBCH、P-SCH和
图2-7 PDCCH、PHICH和
不同于业务信道（PRB=12RE=12 sub-carriers），PDCCH信道的资源单位为控制信道元素CCE（Control Channel Elements）。3GPP里规定一个CCE由9个REG组成，1个REG（RE Group）的有效RE由4个频域上连续的非RS的RE组成，即1个CCE由36个RE（即子载波）组成。
为了简化UE在解码即盲检（Blinding decode）PDCCH时的复杂度，LTE中还规定CCE数目为N的PDCCH，其起始位置的CCE编号必须是N的整数倍（CCE的编号为从0开始到N-1）。公共搜索区间从0开始占据至多16个CCE，公共搜索区间不随子帧的变化而 变化。
另外，相同DCI格式的UE特定的搜索空间大小，即聚集度（Level）都是相同的，不同DCI格式的UE特定的搜索空间大小是不同的（参见表2-1）。搜索空间起点取决于UE ID（C-RNTI）、子帧号及PDCCH的类型，因此，随着子帧的不同，UE特定的搜索空间起点也有所不同。
表2-1 搜索空间即聚集度（Level）的定义
由表2-1可以得到，在不计载波聚合的情况下，UE的每个子帧需要盲检PDCCH信道的最大次数为2×（6+6+2+2+4+2）=44次。
3.上行物理信道 （参见图2-8）
● PUSCH：物理上行共享信道，用于发送上行用户数据，如语音、视频等。
● PRACH：物理随机接入信道，获取小区接入的必要信息，进行时间同步和小区搜索等。
● PUCCH：物理上行控制信道，主要承载 UCI信息，具体用于 UE发送 ACK/NAK、CQI、SR、RI、PMI等信息。
图2-8 上行物理信道示意图
LTE各类型信道映射关系如图2-9所示。
图2-9 LTE各类型信道映射关系图
除了前面定义的物理信道外，LTE还定义了不同类型的上行和下行参考信号。之所以叫信号而不是信道，是因为这些参考信号不携带任何上层来的有用信息，而是主要用于其他物理信道的相干解调或信道状态信息检测反馈，相当于3G的物理控制信道（DPCCH）中插入的导频比特（Pilot bits）。
从最初的Release8到Release10，LTE一共定义有4种类型的下行参考信号。
● 小区专用参考信号（Cell specific reference signals），在预编码之后插入固定的时频位置。4个小区专用参考信号分别映射到逻辑天线端口 Port＃0～3。
● MBSFN参考信号，映射到逻辑天线端口 Port＃4。
● UE专用参考信号（UE specific reference signals），也称解调参考信号（Demodulation reference signals），Release＃9 开始引入，Release＃10 继续扩展到支持8个不同 UE专用的参考信号。该参考信号在预编码之前就被插入 UE所分配到的物理资源块（PRB）中，用在基于非码书预编码发射模式（TM＃7、TM＃8、TM＃9），辅助 UE进行相干解调和帮助 UE决定预编码矩阵信息。这类参考信号分别映射到逻辑天线端口 Port＃5或Port＃7～14。
● 信道状态参考信号（CSI-reference signals），Release＃10引入，在预编码之后插入 UE所分配到的物理资源块（PRB）中，用于 UE 检测并反馈下行物理信道状态。因为小区专用参考信号最多支持 4个，所以为了支持大于 4层并行数据流的发射，3GPP在Release＃10中又专门定义了 8个信道状态参考信号，只用于 TM＃9，分别映射到逻辑天线端口 Port＃15～22。
1）小区专用参考信号
小区专用参考信号所占用的时频资源位置（参见图2-10）和发射功率是固定的，所有参考信号都采用QPSK调制的复信号序列，这样可以保证发射信号的锋均比（PAPR）较低。由图2-10可以看出，该类参考信号占用的频资源密度是比较大的（8/168=4.8%），即头开销比较大，因此它们既可以用于UE检测并反馈下行物理信道状态，同时又可以用于UE对PDSCH信道的相干解调，但不能用于基于非码书编码的发射模式（TM＃7、TM＃8和TM＃9）。小区专用参考信号主要有以下目的：
● 用于 UE进行下行信道质量测量；
● 下行信道估计，用于 UE端的相干检测和解调；
● 给其他物理信道的发射功率的设定提供参考；
● 定义小区的物理标示。
图2-10 下行小区专用参考信号的时频结构图
2）UE专用参考信号
UE专用参考信号主要用于多天线发射模式TM＃7、TM＃8和TM＃9，这3类发射模式的一个共同特点就是下行MIMO矩阵预编码都是基于非码书方式的，即发射端并没有一个预先定义好的收发端都知道的码本，因此发射端根据当前信道状况完全随机选择预编码矩阵，这样就会带来一个问题，即接收端无法确切知道发射端所采用的预编码矩阵，从而无法解调下行信道。为了解决这个问题，LTE引入了UE专用参考信号，这类参考信号在预编码之前就插入每个UE所分配的物理资源块（PRB）中，于是UE可以先解调这些预知的参考信号，从而获得发射端所采用的预编码矩阵信息。
3）信道状态参考信号
信道状态参考信号是LTE Release＃10开始引入的，只用于发射模式TM＃9，主要是为了解决原先定义的小区专用参考信号个数不足的问题。小区专用参考信号最多定义了4种，最多同时支持4个并行MIMO发射数据流。为了支持更多的并行发射数据流进而提高数据速率，LTE Release＃10重新定义了8个信道状态参考信号，专门用于手机检测和反馈下行信道状态信息，这些信息用于发射端决定下行预编码矩阵的选用。
UE专用参考信号和信道状态参考信号的详细定义和使用规则在这里不再赘述，有兴趣的读者可阅读相关书籍。
上行参考信号的应用主要有以下目的：
● 上行信道估计，用于 eNodeB端的相干检测和解调；
● 上行信道质量测量；
● 上行同步和定时检测。
上行参考信号分类：
● 解调参考信号（Demodulation reference signal），用于上行带宽内的信道估计，以及解调上行数据；
● 信道探测参考信号（Sounding reference signal），用于探测整个信道带宽内的信道质量，以便动态分配最优的频带资源进行传输，提高数据传输速率。
1）DM-RS
DM-RS随同PUSCH或PUCCH一起传输。在PUSCH子帧的每个时系中，DM-RS占据每个时隙的中间符号的位置。DM-RS伴随PUSCH发射时只占用中间一个符号。DM-RS在伴随PUCCH同时发送时，可能占用中间1～3个符号，随着PUCCH传输格式的不同而占用不同的符号位置，这样更便于eNodeB相干解调其他符号数据。
一般来说，信道估计只需要针对分配到的PUSCH和PUCCH的传输带宽来进行，因此，解调参考信号的带宽，也就是参考信号序列的长度，应该等同于PUSCH/PUCCH中的子载波数目。也就是说，在PUSCH传输的情况下，不同的UE，在不同的子帧内，PUSCH的带宽可能不同，对应DM-RS序列的长度也可能不同，但都是12的整数倍（因为eNodeB都是按照RB粒度来分配资源的，而一个RB带宽等于12个子载波）。在PUCCH传输的情况下，DM-RS序列的长度是固定的，都是12个子载波。
2）SRS
SRS只在PUCCH中传输，占用每个子帧的最后一个OFDM符号位置。图2-11指示了DM-RS和SRS在子帧中所占据的OFDM符号位置。
图2-11 上行参考信号的
LTE定义了如下2种类型的SRS传输方式。
● 周期性 SRS（periodic SRS，对应 trigger type 0）：Rel-8中引入，通过 RRC信令配置。
● 非周期性 SRS（aperiodic SRS，对应 trigger type 1）：Rel-10中引入。对于 FDD，eNodeB可以通过 DCI format 0/4/1A触发 UE发送非周期性 SRS。对于 TDD，eNodeB可以通过DCI format 0/4/1A/2B/2C触发UE发送非周期性SRS，使用对应DCI中的SRS request字段。
SRS带宽的最小单位是4个RB，即48个子载波。UE发送SRS所使用的带宽也取决于UE的发送功率和小区中发送SRS的UE数目等。使用较大的发送带宽可以获得更为精确的上行信道质量测量，然而在上行路径损耗较大的情况下，UE需要更大的发射功率来维持SRS的发射功率密度。在LTE中，每个UE在所分配的SRS资源上只占用了每2个子载波中的1个子载波位置，也就是一种梳型的结构。这样，两个不同的UE可以通过分配不同的频率偏移来进行频分复用。
在LTE中，eNodeB可以调度每个UE一次性或周期性地发送SRS，周期性发送的周期可以为2ms、5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms、320ms。SRS发送的周期及周期内子帧的偏移量由UE特定的10bit的信令参数srs-ConfigurationIndex决定，该参数通过RRC消息发送给UE。
当SRS与PUSCH传输在同一symbol中发生冲突时，UE将不发送SRS。例如，UE在一个Serving cell上要发送SRS，而在另一个Serving cell上如果发送PUSCH且使用了最后一个symbol，则此时会丢弃SRS。