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  • 针对LTE系统中的网络电话(VoIP)、视频流等业务,LTE提出了一种新型的调度方式——半静态调度。在资源调度中上行资源更为宝贵,针对上行半静态混合重传(HARQ)过程中可能存在的资源碰撞问题,通过对半静态调度周期...
  • LTE系统的半静态调度传输解决方案

    千次阅读 2013-01-03 21:29:53
    Over IP)、视频流等业务采用的半静态调度技术的概念以及实现方式,详细描述了最新版本协议中半静态调度传输中的问题以及解决方案。   一、概述 2005年春季,3GPP就启动了长期演进LTE(Long Term ...

    摘要:本文介绍了在长期演进LTE系统中,对VoIPVoice Over IP)、视频流等业务采用的半静态调度技术的概念以及实现方式,详细描述了最新版本协议中半静态调度传输中的问题以及解决方案。

     

    一、概述

    2005年春季,3GPP就启动了长期演进LTE(Long Term Evolution)的标准化工作。经过近3年的时间,其标准化工作在2008年底基本完成,目前国内外各大通信设备厂商已经有了比较明确的设备推出时间表。

    LTE系统在初期阶段即提出在20M带宽上达到下行100M,上行50M的峰值速率;接入网用户层时延小于5ms,控制层时延小于100ms等的目标,另外,LTE很重要的一个业务上的特点就是取消了全部电路域的业务,提出了全IP网络的概念,利用VoIP的分组数据传输技术来承载话音业务。LTE系统支持的丰富的业务类型和高速的数据速率,对其分组调度技术也提出了很高的要求。本文将主要介绍LTE系统为了支持VoIP业务,结合系统自身特点所采用的一种新的调度技术—半静态调度传输

     

    二、LTE系统中的资源调度

    与传统3G移动通信技术不同的是,LTE系统采用下行OFDMA,上行SC-FDMA的接入方式,供基站进行调度的传输资源由以前3G CDMA系统的码域资源变成了时频二维资源。同时,LTE系统中取消了专用信道,采用共享信道的调度式资源分配方式,更加可以使得无线资源得以最大限度的有效利用。

    LTE系统采用共享资源的方式进行用户数据的调度传输,eNB(基站)可以根据不同用户的不同信道质量,业务的QoS要求以及系统整体资源的利用情况和干扰水平来进行综合调度,从而更加有效的利用系统资源,最大限度的提高系统的吞吐量。LTE共享资源调度传输的方式如图1所示

     

     [转载]LTE系统的半静态调度传输解决方案(上)

                                                               图1  LTE共享资源调度传输的方式

    其中,每个方格代表频域上12个子载波,时域上1ms。

     

    LTE系统中,每个用户会配置有其独有的无线网络标识(RNTI),eNB通过用UE的RNTI对授权指示PDCCH进行掩码来区分用户,对于同一个UE的不同类型的授权信息,可能会通过不同的RNTI进行授权指示。如对于动态业务,eNB会用UE的小区无线网络标识(C-RNTI)进行掩码,对于半静态调度业务,使用半静态小区无线网络标识(SPS-C-RNTI)等。



     

    三、半静态调度技术介绍

    LTE采用的共享式资源分配调度方式可以极大程度的利用无线通信资源,但是同时,这种调度方式带来的开销也是系统设计者必须要考虑的问题之一。在LTE系统中,取消了全部电路域的话音业务,而代之以数据域的VoIP业务。但由于话音用户的数量往往比较庞大,LTE又采用共享式调度的资源分配方式,每次传输都需要相关的控制信息,所以控制信息的开销过大将可能变成限制LTE系统所能够同时支持的用户数,能达到的系统吞吐量的瓶颈。在LTE系统中,其带宽所能支持的VoIP用户数是其可以调度指示用户数的5倍左右,于是,对于VoIP业务而言,LTE系统控制信息的不足将极大的限制其所同时支持的用户数。针对这类数据包大小比较固定,到达时间间隔满足一定规律的实时性业务,LTE引入了一种新的调度方式—半静态调度技术(Semi-Persistent Scheduling)。简单而言,半静态调度方式是指在LTE的调度传输过程中,eNB在初始调度通过PDCCH指示UE当前的调度信息,UE识别是半静态调度,则保存当前的调度信息,每隔固定的周期在相同的时频资源位置上进行该业务数据的发送或接收。容易理解,使用半静态调度传输,可以充分利用话音数据包周期性到达的特点,一次授权,周期使用,可以有效的节省LTE系统用于调度指示的PDCCH资源,从而可以在不影响通话质量和系统性能的同时,支持更多的话音用户,并且仍然为动态调度的业务保留一定的控制信息以供使用。

    以典型的VoIP业务举例,其数据包到达周期为20ms,则eNB只要通过PDCCH给UE半静态调度指示,UE即按照PDCCH的指示进行本次调度数据的传输或者接收,并且在每隔20ms之后,在相同的时频资源位置上进行新到达的VoIP数据包的传输或者接收。如图2所示,标记为绿色的资源即为UE周期进行发送或者接收的资源位置。

    [转载]LTE系统的半静态调度传输解决方案(中)

    图2 半静态调度资源使用示意图

    对于半静态调度传输,主要有三个关键的步骤,即半静态调度传输的激活,半静态调度传输的HARQ过程以及半静态调度传输资源的释放。

    1.    半静态调度传输的激活

    LTE系统中,需要进行半静态调度的业务如VoIP等,在业务建立初期,将由RRC配置相关的半静态调度参数,如半静态传输时间间隔,半静态调度小区无线网络标识(SPS-C-RNTI),上行传输功率等。

    半静态调度传输的激活由用SPS-C-RNTI进行掩码的PDCCH指示。在第二章我们提到,UE对于PDCCH的接收是通过属于自己的无线网络标识(RNTI)对PDCCH的CRC的解掩码得到的,对于16比特的SPS-C-RNTI,UE可能会将本非用SPS-C-RNTI掩码的PDCCH错误的认为是半静态调度传输的激活,从而按照其授权信息在固定的频率资源上周期性的发送或接收信息,则会对系统造成严重的干扰。并且由于半静态调度传输是一经激活即长时间,周期性的在固定位置上发送或者接收数据,则如果对PDCCH的错误解析会带来比较长时间的,严重的资源冲突和浪费的后果。这样,对于半静态调度传输的激活信息的可靠性就提出了更高的要求。在LTE标准中,采用了一种称为“虚拟CRC”的用于半静态调度的PDCCH校验机制,即UE除了接收到SPS-C-RNTI掩码的PDCCH以外,还需要检查PDCCH中固定的比特位是否设置为预先规定好的值,只有这部分预先约定的比特位全部为设定的值时,UE才认为该PDCCH为半静态调度传输的激活信令。固定的比特位如表1所示

    表1 半静态调度授权信息中的固定比特位

     

    DCI format 0

    DCI format 1/1A

    DCI format 2/2A

    TPC command for scheduled PUSCH

    set to ‘00’

    N/A

    N/A

    Cyclic shift DM RS

    set to ‘000’

    N/A

    N/A

    Modulation and coding scheme and redundancy version

    MSB is set to ‘0’

    N/A

    N/A

    HARQ process number

    N/A

    FDD: set to ‘000’

    TDD: set to ‘0000’

    FDD: set to ‘000’

    TDD: set to ‘0000’

    Modulation and coding scheme

    N/A

    MSB is set to ‘0’

    For the enabled transport block:
    MSB is set to ‘0’

    Redundancy version

    N/A

    set to ‘00’

    For the enabled transport block:
    set to ‘00’

     

    2.    半静态调度传输的HARQ过程

    LTE系统的半静态调度,由于其周期性、持续性的特点,在HARQ过程中,也和传统的动态业务有所不同。本文将分别介绍LTE半静态调度传输的上行HARQ过程和下行HARQ过程。

    上行

    LTE协议中规定,对于半静态传输,上行可以采用同步自适应HARQ或者同步非自适应HARQ两种方式。非自适应重传HARQ不需要进行授权,UE按照上一次传输所使用的资源和调制编码方式进行数据的重传,而自适应重传需要通过SPS-C-RNTI掩码的PDCCH进行授权传输。由于LTE系统中的上行为同步HARQ,即对于特定数据包的初始传输和重传具有固定的时间间隔,所以会存在半静态调度传输的非自适应重传和周期性到达的新数据传输发生碰撞的情况。如图3所示为FDD LTE上行半静态调度传输可能发生碰撞的情况

     

    [转载]LTE系统的半静态调度传输解决方案(中)
    如图所示,在上行传输次数*HARQ进程传输间隔=n*半静态传输周期时,就会发生重传数据和新数据碰撞的情况,如图3中,数据包1的第五次重传就会和数据包3的初始传输发生碰撞。这个问题在FDD系统中并不明显,因为FDD的重传间隔为8ms,在进行了4次传输之后才可能发生碰撞,而4次传输基本上可以保证VoIP包的传输质量要求。但是对于TDD系统,重传间隔大多为10ms,则在第3次传输时即会发生重传数据和新数据的碰撞,导致TDD模式下,非自适应重传只能进行一次,将会使VoIP的业务质量得不到保证。

    目前的LTE协议中对此也提出了解决办法,即周期偏移的方式。UE在两次半静态调度传输周期内通过一个小的偏移量对周期进行修正,从而有效的避免了重传数据和新数据的碰撞,如图4所示,在TDD LTE系统中,协议规定每相邻两个周期设置一个偏移值,前后两个数据包根据偏移值使用不同的传输周期。则在这样配置下,奇数个数据包的实际传输周期为(20-Delta)ms,偶数个数据包的实际传输周期为(20+Delta)ms

     

    [转载]LTE系统的半静态调度传输解决方案(下)

     

    下行

    LTE下行采用异步自适应的HARQ传输方式。自适应重传需要通过SPS-C-RNTI掩码的PDCCH进行授权传输,由于是异步HARQ,需要在PDCCH中明确指出当前的重传信息的HARQ进程。然而我们从表1中可以看出,下行半静态调度传输的激活中,并没有指出初始传输的HARQ进程,这样就会出现下行半静态调度的重传数据不能确定其HARQ进程,导致无法合并的现象。

    为了解决半静态调度下行HARQ的合并问题,LTE协议规定,在下行半静态调度传输中,系统会为下行半静态调度传输预留编号最低的几个HARQ进程,UE根据自己接收到半静态调度授权的时间起点来进行循环使用。同时,为了保证下行半静态传输的业务质量要求,给予其足够的重传次数,需要在下行预留多个HARQ进程用于半静态调度的传输。但是由于半静态调度传输主要用于低速率数据包的传输,所以预留多个HARQ进程会对UE的峰值速率造成影响。为了解决下行半静态调度传输的可靠性和保持尽可能高的下行峰值速率的矛盾,LTE协议中支持半静态调度传输和动态调度传输共享下行进程的机制,即在半静态调度传输两次使用同一HARQ进程之间,如果其传输正确,则动态业务可以在半静态业务下一次使用该进程之前临时使用这个HARQ进程。如图5所示:

     

    [转载]LTE系统的半静态调度传输解决方案(下)

     

    3.    半静态调度资源的释放

    半静态调度技术具有一次调度,周期进行发送或者接收的特点,其配置的资源在使用完毕之后的释放将变得非常重要。如果系统资源在半静态调度业务结束之后没有成功释放,则可能会对其他用户造成严重的干扰,从而导致系统性能的下降。举例而言,对于上行半静态调度传输,如果系统没有在其业务结束后将其使用的半静态资源释放或者释放失败,则该UE将继续在配置的资源上进行传输,而此时eNB可能已经将该资源分配给其他用户进行数据传输,这样就会造成严重的同频率干扰,导致基站无法进行解调;同样,对于下行传输来说,如果系统没有在UE半静态业务结束之后释放其资源或者释放失败,UE会继续在配置好的资源位置上接收数据,而此时eNB将该资源分配给其他用户,这样就会带来UE对于不属于自己的数据进行解调并且发送HARQ反馈信息,对基站接收造成干扰的后果,并且还会带来UE侧电力的浪费。

    目前LTE协议规定,eNB需要通过以SPS-C-RNTI掩码的PDCCH指示UE进行上行/下行半静态调度资源的释放。并且对PDCCH的格式做出了相应的规定,以达到更加可靠的释放的效果。同时,为了进一步增强其可靠性,UE如果释放成功,还需要向eNB进行ACK/NACK的反馈。如表2所示为用于释放半静态调度资源的PDCCH格式

    表2半静态调度释放信息中的固定比特位

     

    DCI format 0

    DCI format 1A

    TPC command for scheduled PUSCH

    set to ‘00’

     

    N/A

    Cyclic shift DM RS

    set to ‘000’

     

    N/A

    Modulation and coding scheme and redundancy version

    set to ‘11111’

    N/A

    Resource block assignment and hopping resource allocation

    Set to all ‘1’s

    N/A

    HARQ process number

    N/A

    FDD: set to ‘000’

     TDD: set to ‘0000’

    Modulation and coding scheme

    N/A

    set to ‘11111’

    Redundancy version

    N/A

    set to ‘00’

    Resource block assignment

    N/A

    Set to all ‘1’s

    同时,由于上行半静态调度传输释放失败的后果相对更加严重,LTE系统还为上行半静态调度资源的释放规定了一种隐式的规则,即eNB通过RRC信令配置一个UE发送不包含任何数据的次数n,如果eNB对其半静态调度资源的显式释放UE没有收到,但是其已经连续进行了n次不包含任何数据的传输,则UE会自动释放半静态调度配置的资源,停止半静态调度数据的发送。

    四、总结

    本文对目前已经冻结的LTE Release 8协议中规定的半静态调度方式进行了详细而深入的介绍,包括其激活、修改、重传以及释放过程,并分析了采用目前这种方式的原因和优点。

    随着LTE协议规范的制定完毕,LTE的产品的研发的不断深入,LTE距离市场也越来越近。半静态调度作为一种新兴的调度方式,有针对性的面向VoIP等业务,可以有效的节省其信令开销,增加系统的话音用户容量,提高系统的有效性。而LTE系统中对VoIP技术的更好支持,必将使人类的移动通信体验发生质的飞跃。

    五、参考文献

    [1] 3GPP TS 36.321 v8.6.0 2009-06

    [2] 3GPP TS 36.213 v8.7.0 2009-06

     

    原博文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4cee65510100iv7r.html  作者:孙悟空

                http://blog.sina.com.cn/s/blog_4cee65510100iv81.html

                http://blog.sina.com.cn/s/blog_4cee65510100iv89.html

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  • 【VOLTE】SPS 持续调度

    千次阅读 2016-10-27 15:50:12
    Scheduling半静态调度,与之对应的是持续调度(PS Persistent Scheduling)和动态调度(Dynamical Shceduling)   持续调度:持续调度是电路域的思想,当一个信道分配后,长时间被一用户占用,例如专用信道。LTE中不...
    一、SPS简介

    SPS:Semi-Persistent Scheduling半持续性调度,或Semi-staticScheduling半静态调度,与之对应的是持续调度(PSPersistent Scheduling)和动态调度(DynamicalShceduling)

     

    持续调度:持续调度是电路域的思想,当一个信道分配后,长时间被一用户占用,例如专用信道。LTE中不使用

    动态调度:终端要发送一次申请一次资源,再发送再申请

    半持续调度:终端申请一次资源后,相应资源在一段时间内,周期性的分配给该用户。这里有终端是周期性!半持续调度在LTE中主要应用于VOLTE业务

    【VOLTE】SPS <wbr> <wbr>半持续调度

    简单地说,eNodeB在某个TTI使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH指定UE所使用的无线资源(这里将其称为SPS资源),每过一个周期,UE就使用该SPS资源来收或发数据。eNodeB无需在该子帧(这里将其称为SPS子帧)下发PDCCH来指定分配的资源。

         由于SPS有“一次分配,多次使用”的特点,不需要在每个TTI都为UE下发DCI(包括上行或下行的DCI),从而降低了对应的PDCCH开销。

         SPS对数据包小,大小基本不变且周期性的业务很有用,如VoIP。这类业务的timing和所需的无线资源都是可预测的。 只有PCell支持SPS。这是因为SPS主要应用于低速业务,负载低,没有必要使用多个载波单元。

     

    1.SPS不能与TTI BUNDLING同时使用

    2.SPS的上行HARQ是异步的方式,上行使用的是同步的方式

    3.UE激活了SPS后,仍然会监听用于动态调度的PDCCH。当在SPS子帧上检测到用于动态调度的PDCCH时,该PDCCH分配的资源会取代SPS调度分配的资源,即动态调度的优先级更高。动态调度的PDCCH只对该子帧有效,并不影响后续的SPS子帧

    4. UE激活了SPS后,可能在之后的过程中由于码率变化等原因,需要重新配置SPS资源。例如当VoIP服务的码率升高,eNodeB需要重新下发一个新的使用SPS C-RNTI加扰的下行DCI或上行DCI(格式与SPS ActivationPDCCH相同),以便分配更大的SPS资源。重新分配的过程可以发生在任意子帧,此时SFNstart timesubframestart time也会更新,后续的SPS子帧将使用重新分配的SPS资源

     

    SPS调度和释放配置可通过RRC重配置消息进行查看

     

    -- ASN1START

     

    SPS-Config ::= SEQUENCE {

       semiPersistSchedC-RNTI          C-RNTI               OPTIONAL,        -- Need OR

    //半持续调度的SPS-C-RNTI

       sps-ConfigDL                SPS-ConfigDL         OPTIONAL,        -- Need ON

    //SPS的下行配置

       sps-ConfigUL                SPS-ConfigUL         OPTIONAL         -- Need ON

    //SPS的上行配置

    }

     

    SPS-ConfigDL ::= CHOICE{

    //SPS下行配置方法,可以是释放和建立

       release                     NULL,        //SPS释放

       setup                       SEQUENCE {    //SPS建立,通过PDCCHSPS-C-RNTI进行激活

          semiPersistSchedIntervalDL          ENUMERATED {

                                               sf10, sf20, sf32, sf40, sf64, sf80,

                                              sf128, sf160, sf320, sf640, spare6,

                                               spare5, spare4, spare3, spare2,

                                               spare1},

    //SPS下行调度步长,sf10就是10个帧,32帧就是30帧,10的倍数向下取整INT[INTERVAL]*10

          numberOfConfSPS-Processes       INTEGER (1..8),      //用于SPSHARQ进程数

    //上行HARQ使用同步的方式,因此并不需要指定HARQ process ID。并且对上行重传而言,可以使用SPS调度分配的资源,也可以使用SPS C-RNTI加扰的PDCCH重新指定资源。

     

          n1PUCCH-AN-PersistentList       N1PUCCH-AN-PersistentList,

          ...,

    //用于反馈NACK/ACK4PUCCH资源索引 资源,应用在天线P0端口( Resource index for PUCCH formats1/1a/1b

          [[ twoAntennaPortActivated-r10     CHOICE {      //天线端口P1上的配置,同端口P0配置

                  release                     NULL,

                  setup                       SEQUENCE {

                     n1PUCCH-AN-PersistentListP1-r10 N1PUCCH-AN-PersistentList

                  }

              }                                                        OPTIONAL   -- Need ON

          ]]

       }

    }

     

    SPS-ConfigUL ::=  CHOICE{

       release                     NULL,

       setup                       SEQUENCE {

          semiPersistSchedIntervalUL          ENUMERATED {

                                               sf10, sf20, sf32, sf40, sf64, sf80,

                                               sf128, sf160, sf320, sf640, spare6,

                                               spare5, spare4, spare3, spare2,

                                               spare1},

    //SPS上行调度步长,sf10就是10个帧,32帧就是30帧,10的倍数向下取整INT[INTERVAL]*10

          implicitReleaseAfter            ENUMERATED {e2, e3, e4, e8},

    //如果UE连续implicitReleaseAfter次发送的MAC PDU不包含MAC SDU,则上行SPS会自动释放。e2代表连续2次,依次类推

    //如果UE在分配的上行SPS资源上,连续implicitReleaseAfter次发送的MAC PDU不包含MAC SDU,则会自动释放上行SPS并清除配置的UL grant。在清除了UL grant后,需要重传的SPS数据并不受影响

     

          p0-Persistent                   SEQUENCE {

              p0-NominalPUSCH-Persistent          INTEGER (-126..24), //单位dBm,步长是1

              p0-UE-PUSCH-Persistent              INTEGER (-8..7)      // ,单位dBm

    //功率控制参数

          }     OPTIONAL,                                         -- Need OP

          twoIntervalsConfig              ENUMERATED{true}        OPTIONAL,  -- Cond TDD

          ...

    //是否支持two-intervals-SPS,只存在于TDD的上行

       }

    }

     

    N1PUCCH-AN-PersistentList::=    SEQUENCE(SIZE (1..4)) OF INTEGER (0..2047)

     

    -- ASN1STOP

     

     UE配置了SPS后,还不能使用,必须使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH进行激活。(详见36.2139.2节) eNodeB通过SPSC-RNTI加扰的PDCCH来激活/释放UESPS

     

     SPS下行调度:

    如果配置并激活了DLSPS,则UE会认为在满足下面公式的子帧里(称为SPS子帧)被分配了SPS下行资源(此时无需收到PDCCH):

    (10 * SFN+ subframe) = [(10 * SFNstart time + subframestarttime) + N * semiPersistSchedIntervalDL] modulo 10240,for all N>0

     上行SPSP调度:

    如果配并激活了UL SPS,则UE会认为在满足下面公式的子帧里(称为SPS子帧)被分配了SPS上行资源(此时无需收到PDCCH):

    (10 * SFN+ subframe) = [(10 * SFNstart time + subframestart time) + N *semiPersistSchedIntervalUL + Subframe_Offset * (N modulo 2)] modulo10240, for all N>0.

    Subframe_Offset:如果是FDD或者TDD单层传输,则该值为0

     

                               如果是TDD双层传输在,则有一定的偏移

    TDDUL/DL configuration

    Position of initial Semi-Persistent grant

    Subframe_Offset value (ms)

    0

    N/A

    0

    1

    Subframes 2and 7

    1

    Subframes 3and 8

    -1

    2

    Subframe2

    5

    Subframe7

    -5

    3

    Subframes 2and 3

    1

    Subframe4

    -2

    4

    Subframe2

    1

    Subframe3

    -1

    5

    N/A

    0

    6

    N/A

    0



    二、LOG分析

    2.1SPS的配置和释放

    RRC重配置消息中

    sps-Config

                   {

                     semiPersistSchedC-RNTI '00000000 10010001'B,

                     sps-ConfigDL setup:

                       {

                         semiPersistSchedIntervalDL sf20,

                         numberOfConfSPS-Processes 2,

                         n1-PUCCH-AN-PersistentList

                         {

                           44,

                           45,

                           52,

                           53

                         }

                       },

                     sps-ConfigUL setup :

                       {

                         semiPersistSchedIntervalUL sf20,

                         implicitReleaseAftere4

                       }

                   },

    2.2 激活SPS

    上行的激活方式是通过PDCCHDCI0加扰的SPSC-RNTI进行激活,授权上行SPS传输数据

     

    0xB130 LTE LL1 PDCCH DecodingResult

    【VOLTE】SPS <wbr> <wbr>半持续调度

    然后在PUSCH上传送数据0XB139



    下行方向也是类似,网络通过SPSC-RNTI加扰的PDCCH信道进行指示下行SPS数据传输 ,然后在PDSCH信道传输数据

     

    0xB173  LTE PDSCH StatIndication



    三、 参考资料

    1.3GPP36.321

    2.3GPP36.331

    3.3GPP

    4.LTESPS(一)_金辉_LTE_新浪博客

    5.LTESPS(二)_金辉_LTE_新浪博客

     

    6.[P1-12]LTE专题重点培训--SPS.pptx

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  • LTE调度算法(下行)

    2019-11-25 20:47:55
    LTE调度算法(下行) 一、调度概述 调度的基本概念 由于LTE采用共享信道,因此eNodeB需要在每个...调度的周期:动态调度(1ms),半静态调度(20ms) 调度的最小资源:VRB VRB到PRB的映射方法:集中式和分布式 调度...

    LTE调度算法(下行)

    一、调度概述

    调度的基本概念

    由于LTE采用共享信道,因此eNodeB需要在每个调度周期内分配PDSCH以及PUSCH的资源,并通过特定的信道通知UE,这一过程称之为调度

    需要进行调度的信道:PDSCH和PUSCH

    执行调度的信道:PDCCH

    调度的周期:动态调度(1ms),半静态调度(20ms)

    调度的最小资源:VRB

    VRB到PRB的映射方法:集中式和分布式

    调度的基本流程



             LTE采用共享信道进行数据传输,因此eNodeB的MAC采用快速调度的机制对资源进行分配,提升资源的利用率。

     

    调度周期介绍

            动态调度周期:1ms,支持的业务类型:所有业务

            半静态调度周期:协议中没有定义标准的周期,有些厂家为20ms,支持的业务类型:实时业务,例如VoIP。

            动态调度即快速调度机制。 

    调度执行



             基站通过PDCCH的DCI控制信息来执行调度流程,DCI信息包括以下几个重要信息:

             资源映射信息(只针对下行调度)

             PRB映射信息

             MCS

             MIMO模式

             NDI

             HARQ重传进程号

             通过下行PDCCH的DCI信息来执行,每个调度周期,UE都要监听PDCCH以获取下行调度信息。

     

    二、下行调度算法介绍

    下行调度器


        下行调度主要负责为UE分配物理下行共享信道PDSCH上的资源,并选择合适的MCS用于系统消息和用户数据的传输。

    上图中名词解释:

        GBR(Guaranteed Bit Rate)保证比特速率。所谓GBR,是指系统保证承载的最小比特速率,即使在网络资源紧张的情况下,相应的比特速率也能够保持。

        相反的,Non-GBR指的是在网络拥挤的情况下,业务(或者承载)需要承受降低速率的要求,由于Non-GBR承载不需要占用固定的网络资源,因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。

        AMBR:Aggregated Maximum Bit Rate(为了尽可能提高系统的带宽利用率,EPS系统引入了汇聚的概念,并定义了AMBR(Aggregated Maximum Bit Rate)参数。AMBR可以被运营商用来限制签约用户的总速率,它不是针对某一个Bearer,而是针对一组Non-GBR的Bearer。当其他EPS承载不传送任何业务时,这些Non-GBR承载中的每一个承载都能够潜在地利用整个AMBR。AMBR参数限制了共享这一AMBR的所有承载能所能提供的总速率。

        3GPP定义了两种不同的AMBR参数:UE-AMBR和(APN)-AMBR。UE-AMBR定义了每个签约用户的AMBR。 APN-AMBR是针对APN的参数,它定义了同一个APN中的所有EPSBearer提供的累计比特速率上限。AMBR对于上行和下行承载可以定义不同的数值。

        AMBR的描述参考:http://blog.sina.com.cn/s/blog_673b30dd0100imb5.html

        ICIC(小区间干扰协调,Inter Cell Interference Coordination)是用来解决同频组网时,小区间干扰的技术。 

    下行调度的输入


    1)R10规定了8种UE能力级别,每个级别规定了每个TTI能够传输的最大bit数及层数。

    2)CSI是基于瞬时的下行信道质量估计的。

    3)RI用来指示PDSCH的有效的数据层数。用来告诉eNB,UE现在可以支持的CW数。也就是说RI=1,1CW,RI>1,2 CW.

    4)PMI用来指示码本集合的index。由于LTE应用了多天线的MIMO技术。在PDSCH物理层的基带处理中,有一个预编码技术。它为ENB提供建议使用的预编码矩阵。

    5)CQI用来反映下行PDSCH的信道质量。用0~15来表示PDSCH的信道质量。0表示信号质量最差,15表示信道质量最好。

    说明: UE在PUCCH/PUSCH上发送CQI给eNB。eNB得到了这个CQI值,就质量当前PDSCH无线信道条件好不好。 这样就可以有根据的来调度PDSCH。

    6)下行发射功率是小区所有用户共享的。 

    下行调度的基本功能和输出


    下行每TTI调度流程


    优先级:半静态调度、控制面消息和IMS信令>重传数据>初传数据

    控制消息调度

             除MIB消息外,绝大部分的RRC控制消息都在PDSCH发送,因此UE需要通过调度读取控制信息。控制信息调度具有最高的优先级。控制信息包括以下几类:

             公共控制信息:包括SIB消息,寻呼消息

             用户级控制信息:包括随机接入响应,SRB0,SRB1,SRB2等。

             IMS信令:IMS信令并不属于控制消息,而是EPS业务的一种,但由于其优先级也很高,因此,LTE里面将IMS信令和用户控制消息放在同一优先级进行调度。

    下行调度资源的获取

            获取下行调度资源是下行调度的基本功能,其主要是获得下行PDSCH上的资源。

    PDSCH资源的特点:

             在频域上,PDSCH的带宽为下行系统的总带宽,可用的带宽由系统配置决定(100RB/

    75RB/50RB/25RB/15RB/6RB)。

             在时域上,每个TTI内时域资源由PDSCH和PDCCH进行时分共享,每个TTI内的前1~3个符号用作PDCCH资源。

     

    HARQ重传调度

    HARQ重传在控制面消息调度之后。

    不同HARQ重传之间的调度优先级由等待时间决定,等待时间越长,优先级越高,如果各重传等待时间一样,则随机选择。

    每个TTI的HARQ重传调度流程如下:



    满足下面几个条件之一的用户不进行HARQ重传:

    进入测量GAP或反馈ACK/NACK时会进入GAP;

    进入DRX休眠期且该进程对应的状态是DTX;

    处于失步状态或无线链路失败;

    当前TTI已调度了SRB1、SIB2与IMS信令;

    当前TTI已参与了半静态调度

    名词解释

    SRB(signalling radiobearers,信令无线承载):作为一种特殊的无线承载(RB),其仅仅用来传输RRC和NAS消息,在协议36.331中,定义了SRBs的传输信道。

    参考:http://blog.sina.com.cn/s/blog_a399103301015400.html

    IMS:(IP Multimedia Subsystem,移动多媒体子系统) 

    下行初传调度

             重传数据调度之后是初传数据的调度,初传数据的调度主要完成调度用户的选择、调度用户MCS确定和RB数及位置选择三个功能



    下行初传调度流程


    调度用户选择算法

            关于调度用户的选择,有不同的调度算法,支持MaxC/I、RR、RF、EPF,可以通过参数选择调度算法。



    MAX C/IRRPF是基本特性, EPF是可选特性。

    MAX C/I算法可以最大化系统吞吐量,但不能保证小区各用户之间的公平性。

    RR算法能保证各用户之间的公平性,但不能最大化系统的吞吐量。

    PFMAX C/IRR算法的折中,但无法保证用户的业务感受。

    EPF是增强PF算法,包括业务调度优先级的计算和业务速率的保证。 

    EPF算法


    PELR:Packet Error Loss Rate
    PDB: Packet Delay Budget 

    GBR业务优先级的计算

          考虑用户的信道质量和时延,优先级计算如下:


    f(CQI):下行信道质量指示,根据UE的CQI上报决定

    f(delay):GBR业务的时延信息

     

    Non-GBR业务优先级计算

    考虑用户的信道质量、历史传输速率、业务的QCI级别和服务流的权重,计算如下:


    下行MCS选择流程


    CQI到ITBS的映射:将原始的4bit CQI值映射为5bit ITBS

    ITBS到IMCS的映射:映射关系如下

    CQI上报的类型

    根据承载的物理信道来划分:

    周期性上报:由PUCCH承载,其周期由RRC进行配置

    非周期性上报:由PUSCH承载,可以在任何TTI进行发送,由基站的上行调度决定。

    根据上报的带宽来划分:

           全带CQI上报:上报整个系统带宽内的CQI

           子带CQI上报:UE上报多个子带内的CQI情况,子带带宽和系统带宽有关,由RRC进行配置

           注:1.4M带宽只支持全带CQI上报。 

    下行RB的计算和分配

    RB数量的计算

           下行调度的RB数量由该TTI内待调度的数据量以及ITBS两个参数决定,对应关系在213协议中有明确定义。

           eNodeB根据预估的RB数量,同时考虑下行功率资源的情况最终决定下行调度RB的数量。 

    RB的分配:

    根据下行调度的配置,分为频分调度和频选调度。

    频分调度:eNodeB采用UE上报的全带CQI进行全带宽调度调度优先级的计算,从低频段向高频段依次分配下行资源

           频选调度:利用UE频带上的信道质量差异,获得信道的频率选择性调度增益。eNodeB采用UE上报的子带CQI进行各子带调度优先级的计算,并在每个子带上根据各UE的子带调度优先级进行调度,使UE分别在各自信道质量最好的子带上调度。


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  • 实时系统的调度分析--RM调度算法(1)

    千次阅读 2006-12-18 16:40:00
    1973年Liu和Layland发表的这篇文章的前部分(参考[1])首次提出了RM调度算法在静态调度中的最优性. 不仅如此, 他们还把系统的利用系数(utilization factor)和系统可调度性联系起来, 推导出用RM调度所能达到的最小...

    提到调度算法, 就不得不提到RM调度算法. 1973年Liu和Layland发表的这篇文章的前半部分(参考[1])首次提出了RM调度算法在静态调度中的最优性. 不仅如此, 他们还把系统的利用系数(utilization factor)和系统可调度性联系起来, 推导出用RM调度所能达到的最小系统利用率公式. 同时, 这篇论文中透露出来的证明思想和方法也被人们所效仿. 下面就让我们来看看这篇文章中关于RM调度算法的重要结论.

    任何一个结论都有一个模型假设, 让我们先列出这里的假设:
    (A1) 所有的任务请求都是周期性的,必须在限定的时限内完成;
    (A2) 任务的作业必须在该任务的下一个作业发生之前完成, 这样避免了考虑队列问题; 在这里, 我们对任务和作业不作特别的区分, 因为一个任务请求就是一个作业.
    (A3) 任务之间都是独立的,每个任务的请求不依赖于其他任务请求的开始或完成;
    (A4) 每个任务的运行时间是不变的,这里任务的运行时间是指处理器在无中断情况下用于处理该任务的时间;
    (A5) 所有的非周期性任务都在特殊的情况下运行,比如系统初始化或系统非正常紧急处理程序.
    (A6) 其它一些假设, 比如, 单处理器, 可抢占调度, 任务切换的时间忽略不计等等.

    一个任务的响应时间(response time)是指一个任务请求, 这个任务实际完成的时间跨度. 在静态调度中, 任务的临界时刻(critical instant)这个概念被首先提出来. 它被定义为一个特定的时刻, 如果在这个时刻有这个任务的请求, 那么这个任务就会需要最大的响应时间. 由此得出定理1:
    一个任务的临界时间就是比这个任务优先级高的所有任务同时发出请求的时刻.
    证明: 由于一个任务的响应时间是它自己的负载时间加上被其它优先级高的任务所打断的时间. 由于自己的负载时间是固定的, 我们考虑在什么时候任一高优先级的任务会有最长的打断时间. 显然, 只有当这一高优先级的任务与该任务同时请求处理时, 才能可能产生最大的打断时间.

    定理1的价值在于它找到了一个证明一个调度算法能否调度任一任务集充分必要条件, 那就是所有任务同时请求执行的时的情况下每个任务仍能满足各自的期限, 那么这个任务集就可以被这个调度算法调度.

    有了这个推论, 我们就可以证明RM调度的最优性了.
    定理2: 如果一个任务集能够被静态调度, 那么RM调度算法就能够调度这个任务集. 从这个意义上说, RM调度是最优的静态调度算法.
    这个定理的证明方法就是有名的交换法. 证明思路如下:
    假设一个任务集S采用其他静态优先级算法可以调度,那么总有这样两个优先级相邻的任务i和j, 有Ti>Tj,而Pi≤Pj.把Ti和Tj的优先级Pi和Pj互换,明显可以看出这时S仍然可以调度, 因为在所有任务同时请求的情况下, 交换这两个任务不会影响其它任务的完成时间, 同时这两个任务都可以在各自期限内完成. 按照这样的方法,其他任何静态优先级调度最终都可以转换成RM调度.

      

    参考[1] C. L. Liu and James W. Layland, "Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard-Real-Time Environment", Journal of the ACM, vol 20, no. 1, pages 46-61, 1973

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  • LTE中的SPS

    千次阅读 2015-07-04 18:03:34
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  • 然后,按照资源在时域上调度粒度的不同将干扰协调技术分为三类,即静态干扰协调、动态干扰协调和半静态干扰协调,并分析了各自的优缺点。最后,通过两个干扰协调方案实例说明干扰协调在3G长期演进系统中的应用。
  • 上行传输对应的HARQ

    千次阅读 2014-10-20 10:42:22
    接下来,我们来看看... 1)收到一个有效的ULGrant:该ULgrant可以来自动态调度的PDCCH(DCIformat 0/4,本文只介绍这种情况)、或来自RAR,或通过半静态配置。  2)收到一个PHICH且指示为NACK:对应非自适应重传。
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空空如也

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