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  • 5G NR 上行调度算法流程

    千次阅读 2020-12-22 22:17:52
    1 基本概念 PHR功率攀升空间:指示UE上行最大...2 上行调度器处理过程 上行调度器的输入信息如下: UE信息输入: UE能力: 3GPP协议中规定了UE类别,其中包含了每种类别对应的每个TTI能够传输的最大比特数以及层

    1 基本概念

    • PHR功率攀升空间:指示UE上行最大发送功率和UE上行已经使用的发射功率的差值,并上报给gNodeB,包括周期和事件上报两种模式
    • BSR缓存状态报告:指示上行数据缓存区包含的数据的大小,并上报给gNodeB。
    • SR调度请求:通过1bit信息通知gNodeB,用于UE有数据需要发送,需要为数据信道分配上行资源;

    2 上行调度器处理过程

    上行调度器的输入信息如下:

    UE信息输入:

    • UE能力: 3GPP协议中规定了UE类别,其中包含了每种类别对应的每个TTI能够传输的最大比特数以及层数;
    • 同步信息:用于指示UE上行同步或者失步状态

    数据信息输入:

    • SR(Scheduling Request) :通过PUCCH告知gNodeB,UE上行数据需要发送,gNodeB据此为UE数据信道分配上行资源;
    • BSR(Buffer Status Reqort):指示上行数据缓存区包含的数据量的大小,并上报gNodeB;
    • HARQ反馈:HARQ反馈包括ACK、NACK,指示初传数据和重传数据的正确性;

    信道状态输入:

    • SINR(UL):上行调度器调度用户时需要考虑用户的信道质量信息(UL SINR),上行信道质量信息通过SRS(Sounding Reference Signal)和DMRS(Demodulation Reference Signal)测量获得。

    功率余量报告:

    • PH (Power Headroom)指示UE功率的使用状态,定义UE上行最大发射功率和UE上行已经使用的发射功率的差值,UE通过PHR上报给gNodeB,包括周期和事件上报两种模式。
    • PHR中上报的PH取值范围为[XX,XX]dB,调度器根据UE上报的PHR计算维持功率谱密度最大的RB数。维持功率谱密度由上行功率控制模块输出。

    MIMO机制:MIMO机制指示上行调度器进行上行MIMO相关的资源分配机制。

    上行调度器的输出信息如下:

    • 调度用户:RB、MCS等分配成功的用户,用于基带针对用户级进行发射;
    • MCS:即每个调度成功的MCS,用于发射编码;
    • RB资源分配结果:即每个调度成功用户的RB 数,RB位置和TBS,用于数据发射。
    • MIMO传输形式:即每个调度成功用户的rank和MIMO传输形式

    3 上行调度流程

    调度器提供端到端的QoS保障,与下行业务QoS保障不同的是,上行QoS是通过gNodeB侧及gNodeB下发给UE的相关参数共同保障的。其原因是,gNodeB侧可以获得下行各业务的数据量,并根据下行各业务的数据量和业务优先级进行调度;而gNodeB侧无法准确获得UE上行各业务的数据量,只能控制单个UE的调度优先级,被调度的UE根据上行各业务的数据量及优先级进行二次调度,控制UE各业务的差异化。

    5G上行调度用来给UE分配PUSCH资源,其流程比下行流程要复杂,主要区别包括以下几个方面:

    • 上行调度由UE触发和维持,消息包括“Scheduling request”,“Buffer status report”,“Power headroom report";
    • 上行调度包括两个调度器,一个位于gNodeB侧,针对每个UE的逻辑信道进行调度,另一个位于UE侧,针对逻辑信道内的每个逻辑信道进行调度;
    • 上行调度的MCS选择和RB计算协议中没有明确的定义,算法由各厂家定义;

    上行调度流程如下:

    • 当UE有数据需要发送时,需要在其所属的PUCCH SRI资源上发射Scheduling Request(SR)给gNodeB;
    • gNodeB 收到SR后,会响应SR对该用户进行调度,这种用户称为SR用户;
    • SR用户会在gNodeB分配的资源上传送MAC PDU,其中包括BSR等;
    • 如果gNodeB收到的BSR大于0,会继续调度该用户,使得UE进行数据传输;

    4 上行QoS调度控制-gNB侧

     gNodeB侧的QoS保障主要是通过综合考虑信道质量,历史传输速率以及业务的QCI级别确定UE的调度优先级;

    • Non-GBR业务:保障mini GBR可选,最大速率不超过UE-AMBR
    • GBR业务:保障GBR,最大速率不超过MBR;

    5 上行QoS调度控制-UE侧

    UE获取上行调度机会后,被调度的UE根据以下信息进行二次调度,从而控制UE各承载的差异化:

    • 逻辑信道分组:5G协议规定了gNodeB支持8个逻辑信道分组,其中SRB1和SRB2默认映射逻辑信道0,DRB和逻辑信道的映射通过各承载对应的gNBDUMacParamGroup.LogicChnGrpld配置分组信息;
    • UE侧针对每个逻辑信道按照以下参数进行QoS保障:逻辑信道保障速率、逻辑信道优先级、逻辑信道Packet Delay Budget

    上行每个逻辑信道的保障速率配置原则如下:

    • GBR承载采用网络下发的GBR速率向下取证到枚举值
    • 非GBR承载固定采用8kbps

    逻辑信道优先级用于UE管理各逻辑信道的调度优先级,在各承载对应的gNBDUMacParamGroup.LogicChnPriority中配置,

    Packet Delay Budget 与下行调度一样,可以通过gNBQciBearer.PacketDelayBudget进行配置,默认值和协议表中的值一致;

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  • LTE 上行调度过程

    千次阅读 2016-06-23 17:05:31
    上行调度 1. UE向ENB请求上行资源 Physical channel: PUCCH Message: SR (schedule request) 根据上层的配置UE按照一定的周期和子帧位置上通过PUCCH中的控制消息UCI传输SR【RACH成功之后,ENB配置UE的SR子帧位置...
    上行调度
    1. UE向ENB请求上行资源
    Physical channel: PUCCH
    Message: SR (schedule request)
    根据上层的配置UE按照一定的周期和子帧位置上通过PUCCH中的控制消息UCI传输SR【RACH成功之后,ENB配置UE的SR子帧位置和发送周期,如果接入UE过多周期就长,反之则短】,即当UE有发送数据的需求时,就把相应得SR置1,没有资源请求时SR为空,并不是以报文的形式【在TS36.213中指定:Scheduling request (SR) using PUCCH format 1,不需要进行编码调制,用presence/absence携带信息】。SR只负责告诉ENB是否有资源需求,而具体需要多少资源则由之后的信令交互告诉ENB。【ENB如何区分不同的UE请求?猜测:由于PUCCH是公用信道的,不同的UE在相同的频点上发送SR,只不过每个UE发送SR的时隙不同,在RACH成功后ENB对接入的UE进行配置及控制】同时SR中UE必须告诉ENB自己的identity (C-RNTI)?【怎么告诉?】
     
    ENB收到SR后,下发UL grant,先配置一少部分资源给UE用【足够UE上传BSR】,之后UE再告诉ENB自己要传输的数据量【准确应该是BSR,即buffer state report,BSR单独实现,与SR是两个实现过程】,ENB收到UE上报的BSR之后,根据该UE上报的SRS及ENB现有资源等综合分析决定是否给UE分配资源。若条件不满足就不分配资源给UE,UE在多次SR不成功后会重新发起RACH。

    2. 上行信道质量测量
    Physical signal: sounding reference signal
    Physical channel: PUCCH
    ENB给UE分配上行资源之前首先必须要知道上行信道的质量,如果UE的上行信道质量较好且有传输数据的需求,ENB才会给UE分配资源。sounding reference signal应该对UE和ENB都是已知的【SRS发送的子帧位置由协议规定,周期则由RACH接入的时候由ENB配置,应该是RACH成功后立即发送,因此ENB应该先获得UE的SRS,然后等UE的RS到了,再判断是不是可以分配资源给UE,如果信道质量不好不满足条件】,ENB根据从UE接收到的sounding reference signal 和自己已知的信号的对比就可以知道当前上行信道的质量了。当然,如果信道质量的变换很快,再加上空间信号传输的延迟估计的误差,由sounding reference signal测量出的信道质量可能会变得不准确。所以UE需要每过一段时间就发送sounding reference signal给ENB,以尽可能准确地得到当前信道的质量。

    3. ENB分配资源并通知UE
    Physical channel: PDCCH
    分配完资源后ENB还必须把分配的结果【即uplink grant,PDCCH的内容之一,包括PRB & MCS】告诉UE,即UE可以在哪个时间哪个载波上传输数据,以及采用的调制编码方案。E-UTRAN在每个TTI动态地给UE分配资源(PRBs & MCS),并在PDCCH上传输相应的C-RNTI,同时规定UE上传的bit数【查MCS和传输bit数的表】。
    4. UE接收资源分配结果的通知并传输数据
    Physical channel: PUSCH
    UE首先接收ENB下发的资源分配通知,监视PDCCH以查找可能的上行传输资源分配【CCE编号0~15是作为common search space,剩下的作为UE specific search space】,从common search space中获取公共信息【有哪些common信息:一般common search space占4个CCE,包括paging、SI(system information,MIB、SIB)、RAR(RACH response,发给正在RACH的其他UE)从UE specific search space中搜索关于自己的调度信息。【UE specific info仅仅是自己的调度信息?不是,UE specific search space是公用的,里面含有C-RNTI,每个UE去搜索这个区域,发现能解出自己的C-RNTI,就是对自己的调度信息,里面包含UL grant、DL grant等等根据搜索到的结果后就可以在PUSCH对应的PRB上传输数据信息。

    注意:在上行链路中没有盲解码,当UE没有足够的数据填充分配的资源时,补0

    5. ENB指示是否需要重传
    Physical channel: PHICH【snakehl:如果有重传,则相应控制信息亦通过PDCCH下去。这是属于自适应传输,TDD中上行一般采用同步非自适应HARQ,同步:初传数据和重传数据的时间差固定为10ms;非自适应:在原来的子帧位置重传,不按PDCCH的控制进行自适应重传。下行一般采用非同步自适应HARQ,非同步:初传数据和重传数据时间差不固定 一般>=8ms,一旦收到NACK,若当前是下行帧就立即重传;自适应:自适应的调整PUSCH的位置,并通过PDCCH通知UE
    6. UE重传数据/发送新数据
    同4
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  • 上行调度请求(SchedulingRequest,SR) 如果UE没有上行数据要传输,eNodeB并不需要为该UE分配上行资源,否则会造成资源的浪费。因此,UE需要告诉eNodeB自己是否有上行数据需要传输,以便eNodeB决定是否给UE分配...

    上行调度请求(SchedulingRequest,SR)

          如果UE没有上行数据要传输,eNodeB并不需要为该UE分配上行资源,否则会造成资源的浪费。因此, UE需要告诉eNodeB自己是否有上行数据需要传输,以便eNodeB决定是否给UE分配上行资源。为此LTE提供了一个上行调度请求(Scheduling Request,SR)的机制。

          UE通过SR告诉eNodeB是否需要上行资源以便用于UL-SCH传输,但并不会告诉eNodeB有多少上行数据需要发送(这是通过BSR上报的)。eNodeB收到SR后,给UE分配多少上行资源取决于eNodeB的实现,通常的做法是至少分配足够UE发送BSR的资源。

          eNodeB不知道UE什么时候需要发送上行数据,即不知道UE什么时候会发送SR。因此,eNodeB需要在已经分配的SR资源上检测是否有SR上报。

    在载波聚合中,无论配置了多少个上行载波单元(component carrier),都只需要1个SR就够了,毕竟SR的作用只是告诉eNodeB,本UE有上行数据要发送了,你看着给点上行资源吧!由于PUCCH只在PCell上发送,而SR只在PUCCH上发送,也就是说,SR只在PCell上发送。


    需要明确的是,只有处于RRC_CONNECTED态且保持上行同步的UE才会发送SR;且SR只能用于请求新传数据(而不是重传数据)的UL-SCH资源。

          UE是因为没有上行PUSCH资源才发送SR的,所以UE只能在PUCCH上发送SR。eNodeB可以为每个UE分配一个专用的SR资源用于发送SR。该SR资源是周期性的,每n个子帧出现一次。SR的周期是通过IE:SchedulingRequestConfig的sr-ConfigIndex字段配置的。

          由于SR资源是UE专用且由eNodeB分配的,因此SR资源与UE一一对应且eNodeB知道具体的对应关系。也就是说,UE在发送SR信息时,并不需要指定自己的ID(C-RNTI),eNodeB通过SR资源的位置,就知道是哪个UE请求上行资源。SR资源是通过IE:SchedulingRequestConfig的sr-PUCCH-ResourceIndex字段配置的。


    UE在某些情况下可能没有SR资源。场景一:从36.331可以看出,SchedulingRequestConfig是一个UE级的可选的IE(optional),默认为release。如果 eNodeB不给某UE配置SR(这取决于不同厂商的实现),则该UE只能通过随机接入过程来获取UL grant(在RAR中分配)。是否配置SR主要影响用户面的延迟,并不影响上行传输的功能!

          场景二:当UE丢失了上行同步,它也会释放SR资源,如果此时有上行数据要发送,也需要触发随机接入过程。

          从上面的描述可以看出,当UE没有被分配SR资源时,基于竞争的随机接入过程可以替代SR的功能用于申请上行资源。但这只适用于低密集度的上行资源请求的情况。

          从36.213的10.1.1节可以看出,只有PUCCH format 1(包含PUCCH format 1/1a/1b)和PUCCH format 3可用于发送SR。也就是说,不能在同一子帧同时发送SR和周期性的CSI(使用PUCCHformat 2/2a/2b),如果发生了这种情况, UE会丢弃CSI而只发送SR。
     

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  • 上行调度请求(SchedulingRequest,SR)  如果UE没有上行数据要传输,eNodeB并不需要为该UE分配上行资源,否则会造成资源的浪费。因此, UE需要告诉eNodeB自己是否有上行数据需要传输,以便eNodeB决定是否给UE分配...

    上行调度请求(SchedulingRequestSR

          如果UE没有上行数据要传输,eNodeB并不需要为该UE分配上行资源,否则会造成资源的浪费。因此, UE需要告诉eNodeB自己是否有上行数据需要传输,以便eNodeB决定是否给UE分配上行资源。为此LTE提供了一个上行调度请求(Scheduling RequestSR)的机制。

          UE通过SR告诉eNodeB是否需要上行资源以便用于UL-SCH传输,但并不会告诉eNodeB有多少上行数据需要发送(这是通过BSR上报的)。eNodeB收到SR后,给UE分配多少上行资源取决于eNodeB的实现,通常的做法是至少分配足够UE发送BSR的资源。

          eNodeB不知道UE什么时候需要发送上行数据,即不知道UE什么时候会发送SR。因此,eNodeB需要在已经分配的SR资源上检测是否有SR上报。

    在载波聚合中,无论配置了多少个上行载波单元(component carrier),都只需要1SR就够了,毕竟SR的作用只是告诉eNodeB,本UE有上行数据要发送了,你看着给点上行资源吧!由于PUCCH只在PCell上发送,而SR只在PUCCH上发送,也就是说,SR只在PCell上发送。

    需要明确的是,只有处于RRC_CONNECTED态且保持上行同步的UE才会发送SR;且SR只能用于请求新传数据(而不是重传数据)的UL-SCH资源。

          UE是因为没有上行PUSCH资源才发送SR的,所以UE只能在PUCCH上发送SReNodeB可以为每个UE分配一个专用的SR资源用于发送SR。该SR资源是周期性的,每n个子帧出现一次。SR的周期是通过IESchedulingRequestConfigsr-ConfigIndex字段配置的。

          由于SR资源是UE专用且由eNodeB分配的,因此SR资源与UE一一对应且eNodeB知道具体的对应关系。也就是说,UE在发送SR信息时,并不需要指定自己的IDC-RNTI),eNodeB通过SR资源的位置,就知道是哪个UE请求上行资源。SR资源是通过IESchedulingRequestConfigsr-PUCCH-ResourceIndex字段配置的。

    UE在某些情况下可能没有SR资源。场景一:从36.331可以看出,SchedulingRequestConfig是一个UE级的可选的IEoptional),默认为release。如果 eNodeB不给某UE配置SR(这取决于不同厂商的实现),则该UE只能通过随机接入过程来获取UL grant(在RAR中分配)。是否配置SR主要影响用户面的延迟,并不影响上行传输的功能!

          场景二:当UE丢失了上行同步,它也会释放SR资源,如果此时有上行数据要发送,也需要触发随机接入过程。

          从上面的描述可以看出,当UE没有被分配SR资源时,基于竞争的随机接入过程可以替代SR的功能用于申请上行资源。但这只适用于低密集度的上行资源请求的情况。

          36.21310.1.1节可以看出,只有PUCCH format 1(包含PUCCH format 1/1a/1b)和PUCCH format 3可用于发送SR。也就是说,不能在同一子帧同时发送SR和周期性的CSI(使用PUCCHformat 2/2a/2b),如果发生了这种情况, UE会丢弃CSI而只发送SR。

    参考金辉第14章P.405



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  • LTE资源调度(5)-上行调度请求SR

    万次阅读 多人点赞 2016-08-27 20:41:16
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    千次阅读 2020-01-22 11:00:56
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  • LTE上行分组调度

    2012-10-19 16:46:48
    LTE上行分组调度,LTE组帧结构以及分组调度模型及算法,上行仿真。
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空空如也

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