LTE调度算法调研报告(偏向理论)

ICTconfidential1eNB端上行调度相关问题调研报告1概述本文主要是从以下几个方面讲述目前对上行调度相关问题的认识。首先是eNB端调度需要考虑同哪些功能模块有交互以及这些模块对调度可能产生的影响，然后是从现在最近的一次提案（64）中查找有关eNB端调度的相关讨论，最后就是通过查论文调研现在的无线资源调度算法和目前适用于LTE的调度算法。RNTI值问题；时序安排问题；2同调度相关的功能模块2.1时序相关问题eNB端上行调度结果是记录在PDCCH上发送出去。而发送上行授权的下行子帧和被授权的上行子帧间是存在一定关系的。如下图，对于配置1，1号下行子帧发送的上行授权是针对7号上行子帧的，因此对于7号子帧的上行调度功能应该在1号下行子帧发送前完成。那么，对于7号上行子帧的调度是在1号下行子帧刚到来时开始执行，还是在1号下行子帧到来前就完成？个人认为，应该是等到1号下行子帧刚到来时才开始执行对7号上行子帧的调度功能。因为如果调度功能提前，那么1号下行子帧之前的上行子帧是可能收到UE的最新变化信息的，这些信息是可以用作调度参考的。随机接入对于该时序有一定的影响。发送完preamble后的UE，监听PDCCH等待其RA-RNTI对应的MACPDU产生的上行授权，协议中要求UE只有在收到该上行授权后6个子帧后的上行子帧才能够使用该上行授权，如果6个子帧后的子帧不是上行子帧则向后延迟直到遇到上行子帧。由此，eNB端收到UE发送的preamble，并且由eNB端的随机接入模块决策决定该UE的随机接入过程可以继续，那么就需要eNB端上行调度模块给该UE分配上行资源。某个下行子帧L到达时，eNB开始对L+k1后的某个上行子帧进行上行调度，如果此时k16，即被调度的上行子帧在UE随机接入上行授权可使用的上行子帧之前，那么eNB可以将该UE随机接入对上行授权的需求记录下来，直到可以调度L+6上行子帧的下行子帧到来再进行处理。即时分上行授权，提前分出去，等到分相应上行子帧时再减去已经分出去的资源，ULdelay时间标准TDDUL/DLConfigurationDLsubframenumbern01234567890464616464ICTconfidential22443444444546777752.2随机接入相关按照现在对物理层的理解，eNB端对于一帧里包含的preamble的传输机会是可以配置的（具体见[8]图表5.7.2-4）。eNB端在一个上行子帧里是可以同时收到来自不同RA-RNTI，即不同传输机会UE发送的preamble。同时，在同一个传输机会，即对应相同的RA-RNTI，不同的UE可以选择不同的preambleindex进行发送。由此，eNB端随机接入模块经过决策是可能要求在下行方向对应多个RA-RNTI发送对应的MACPDU。而记录在该MACPDU内的多个RAR里的ULGRANT是需要eNB端上行调度决定的。于是，eNB端上行调度需要知道每个RAR对应的UE需要该上行授权发送多大数据量以及其信道质量状况（为了确定MCS从而确定PRB的个数）。随机接入的上行授权还涉及到了一个时序问题。[2]中明确规定了ULGRANT中，20个bit分别代表的意义。hoppingflag：1bit，表示UE在该上行子帧传输数据时是否要执行跳频；fixedsizedresourceblockassignment：10bit，如果当前上行带宽=44个resourceblock，那么取10个比特的后b个比特，按照DCIformat0里规定的理解方式，即RIV值的表示方式，取得被分配的resourceblock的起始值和长度值。如果当前上行带宽大于44个resourceblock，那么在10个比特前补充若干比特0，使补充后的总长达到b个比特，再按照DCIformat0里规定的理解方式，即RIV值的表示方式，取得被分配的resourceblock的起始值和长度值。2/1logULRBULRB2NNb.由此，UE随机接入取得resourceblock的长度值和起始值是有一定限制的，使得RIV的值不能够太大（10位全1，1023）。当UE的resourceblock的长度值靠近全部上行带宽的一半时，会使得RIV值比较大。Truncatedmodulationandcodingscheme：4bit，可选的有16种，分别是36.213表8.6.1-1中的前16项。由此，对于UE随机接入上行授权可以使用的MCS是有限制的。TPCcommandforscheduledPUSCH：3bit，表示UE在PUSCH上传输数据时使用的功率，有8中选择，但是表格中具体值在现在的协议中是空的。ULdelay：1bit,表示是否需要延时，跟确定该上行授权所在的上行子帧号有关。看的不是很明白；CQIrequest：1bit，表示是否要求发送非周期性的信道质量报告。2.3BSR相关BSR即缓存状态报告，反映了UE端当前缓存数据的状况，是作为eNB端进行上行调度确定UE在某个上行子帧可以发送数据字节数的一个重要依据。首先介绍BSR的相关内容。BSR的报告的缓存数据来自RLC层和PDCP层，在上述两层的计算方法如下：RLC的SDU和SDU分段；RLC新传PDU和PDU分段；RLC没有确定是否要重传的PDU；ICTconfidential3(36.3224.5)PDCP的SDU和PDCPPDU；handover发生时，PDCP在AM模式下，没有收到下层确认的PDU；（36.3234.5）BSR的分类有三种：regularBSR：高优先级逻辑信道上有数据到达；即如果当前各个逻辑信道上都已经有数据或者当前优先级最高的逻辑信道上已经有数据，就不会再触发该BSR；由此，eNB端收到比较频繁的BSR应该不是regularBSR；periodBSR：其周期可以在MAC-MainConfigurationIE中配置，而MAC-MainConfigurationIE被包含在RadioResourceConfigDedicatedIE中，是针对某个UE专用的配置信息；其单位是子帧，最小值是5，最大值是2560；由此，该BSR应该是eNB端收到比较频繁的BSR；paddingBSR：当构造MACPDU需要Padding时，才有可能发送该BSR；MACPDU构造过程中产生Padding的字节数大于2（1+1）或4（3+1）字节的情况多还是少？如果多，说明eNB端基本上没收到一个MACPDU就能收到一个BSR；如果少，说明该种BSR并不是出现很频繁。新协议中出现了一种TruncatedBSR，占用了一个逻辑信道号，是同shortBSR和longBSR相并列的。TruncatedBSR特指空间不够发送所有组的状态报告，但是此时有多于一个组缓存了数据的情况。shortBSR指此时只有一个逻辑信道组内有缓存数据时发送的BSR，longBSR指此时有多于一个组缓存了数据且同时报告所有逻辑信道组发送的BSR。所以，eNB端收到三种逻辑信道号对应的trnucatedBSR、shortBSR和longBSR时应当区别对待。BSR种类报告中包含几个组实际有几个组缓存数据是否高优先级逻辑信道有数据到达truncatedBSR1个多于一个没有shortBSR1个1个不确定longBSR4个多于一个不确定当前TTI如果有资源发送一个BSR（不管是上述哪种），那么周期性BSR的计时器都要重启。当regularBSR被触发（有高优先级逻辑信道上有数据到达），但此时UE没有上行授权，那么UE发送SR，如果UE没有被配置在PUCCH上发送SR，则UE发起随机接入过程。由此，eNB端收到UE的SR，则说明该UE更高优先级逻辑信道上有数据到达，但是此时eNB端并不知道该到达数据量大小，怎么给该UE确定分配资源的大小？同时，eNB也需要参考该UE之前发送BSR，那么eNB端应该保存一个UE的多少个BSR？可以给每个UE保存若干个BSR，同时也记录下收到BSR的时间，eNB每收到一个BSR后，就替换最旧的BSR。每次调度总是参考最新的BSR。分发送BSR的资源2.4同SR（schedulerequest）的关系在UE端，当触发了regularBSR并且此时没有上行授权，UE才会发送SR。首先需要确定的就是eNB端上行调度从哪个模块收到UE发送的SR。接收其次是eNB端上行调度模块收到SR后，该进行怎样的处理。把发送了SR的UE加入到调度队列中。ICTconfidential42.5半静态调度2.5.1半静态调度的相关概念半静态调度（SPS）存在于eNB端的上行调度和下行调度中。半静态调度的提出主要为了支持VoIP业务在LTE系统中的应用，其要点就是利用半静态分配资源传新传数据，利用动态分配资源传重传数据。VoIP业务具有以下特点：业务分为活动期和静默期，其中静默期占近一半的时间。活动期，业务约每隔20ms到达一个40字节左右的数据包，在静默期，约每隔160ms到达一个SID（silentinsertionDescriptor）包,该包大小约15字节左右。VoIP业务调度的设计原则为：由于VoIP包比较小和传输时间间隔短，因此与VoIP相关的信令开销必须也比较小(或开销为零)；由于静默期的存在，调度器必须支持半静态资源的再分配；调度器必须能处理VoIP的重发和业务载荷突变。如果选择动态调度方式，需要每个VoIP新数据包到来以及其重传都要在PDCCH上发送DCI进行资源分配，这样信令开销太大。但同时，动态调度也有一定的优点，就是灵活性，能够随信道质量而改变。由此就采用了SPS调度方式满足VoIP业务的QoS要求[7]。SPS就是为eNB为UE分配的资源，包括物理资源块的长度和起始值、MCS、HARQ信息等，是以一定的周期重复出现的，这样UE每到周期达到时，即可去相应位置解调或者发送数据，省去了eNB进行授权的信令开销，很适合VoIP业务。SPS的周期值，semiPersistSchedIntervalDL和semiPersistSchedIntervalUL，都是在MAC-MainConfigurationIE里进行配置的，而MAC-MainConfigurationIE出现在RadioResourceConfigDedicatedIE里，是针对一个UE进行配置的。不区分radiobearer，一个UE的所有上行SPS的周期是相同的，同样一个UE的所有下行SPS的周期也是相同的。一个UE是否同时可以拥有两份或多分SPS，还不确定。SPS的周期值最小是10个子帧。UE一旦被分配了SPS，那么在每个周期到达时该SPS资源默认用来传新传数据，但是在某个周期到达时也可以通过PDCCH上DCI显式指明传重传数据。传新传数据时，eNB或UE使用的MCS、物理资源块起始和长度、冗余版本（都是0）和前一次传新数据是相同的。上行方向上UE使用的HARQprocess编号是跟当前上行子帧号相关的，下行方向上eNB使用的HARQprocess编号是在DCI里指明跟前一次传新数据是相同的。传重传数据时，eNB或UE使用的使用的MCS、物理资源块起始和长度、冗余版本都是记录在PDCCH上的DCI里。上行方向上UE使用的HARQprocess编号是跟当前上行子帧号相关的，下行方向上eNB使用的HARQprocess编号是在DCI里指明，由此重传和新传使用的HARQprocess编号可以是不同的。下面解释一下SPS如何实现半静态资源的再分配以及VoIP的重发和业务载荷突变。SPS的提出主要是为了支持VoIP业务，但是整个SPS资源是用来传输一个UE的MACPDU，除了VoIP数据还有其他数据。当UEa的VoIP业务的静默期出现，且UEa此时上行或下行没有其他业务数据，那么如果该SPS的资源不能够再分配则会出现资源浪费。因此，可以通过PDCCH上DCI动态地将该部分资源分给其他用户Ueb。但是这样做还是存在一个小问题。就是