LTE-SPS半靜態(tài)持續(xù)調(diào)度

1、SPS調(diào)度：分為下面3種情況a：指示下行SPS激活的PDCCH，該P(yáng)DCCH對應(yīng)一個PDSCH，二者是在同一下行子幀傳輸。這種情況與動態(tài)調(diào)度的情況類似；（SPS激活子幀）問題：1） 怎樣知道要激活？換句話說，基站如何知道待傳送的數(shù)據(jù)是VOIP數(shù)據(jù)？2） 如何激活，具體的流程是怎樣的b：指示下行SPS釋放的PDCCH；（SPS釋放子幀）問題：1） 怎樣知道要釋放？如何釋放？2） 釋放的具體流程c：在SPS子幀上發(fā)送的PDSCH，但沒有對應(yīng)的PDCCH。問題：1） SPS周期？具體的時頻資源？針對一個用戶？若改成多個用戶，會如何呢？2） HARQ如何進(jìn)展？SPS允許半靜態(tài)配置無線資源，并將該無線資

2、源周期性地分配給某個特定的UE。半靜態(tài)調(diào)度的HARQ：LTE采用的共享式資源分配調(diào)度方式可以極大程度的利用無線通信資源，但是同時，這種調(diào)度方式帶來的開銷也是系統(tǒng)設(shè)計者必須要考慮的問題之一。在LTE系統(tǒng)中，取消了全部電路域的話音業(yè)務(wù)，而代之以數(shù)據(jù)域的VoIP業(yè)務(wù)。但由于話音用戶的數(shù)量往往比較龐大，LTE又采用共享式調(diào)度的資源分配方式，每次傳輸都需要相關(guān)的控制信息，所以控制信息的開銷過大將可能變成限制LTE系統(tǒng)所能夠同時支持的用戶數(shù)，能達(dá)到的系統(tǒng)吞吐量的瓶頸。在LTE系統(tǒng)中，其帶寬所能支持的VoIP用戶數(shù)是其可以調(diào)度指示用戶數(shù)的5倍左右，于是，對于VoIP業(yè)務(wù)而言，LTE系統(tǒng)控制信息的不足將極大的

3、限制其所同時支持的用戶數(shù)。針對這類數(shù)據(jù)包大小比較固定，到達(dá)時間間隔滿足一定規(guī)律的實時性業(yè)務(wù)，LTE引入了一種新的調(diào)度方式半靜態(tài)調(diào)度技術(shù)（Semi-Persistent Scheduling）。簡單而言，半靜態(tài)調(diào)度方式是指在LTE的調(diào)度傳輸過程中，eNB在初始調(diào)度通過PDCCH指示UE當(dāng)前的調(diào)度信息，UE識別是半靜態(tài)調(diào)度，則保存當(dāng)前的調(diào)度信息，每隔固定的周期在相同的時頻資源位置上進(jìn)行該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。容易理解，使用半靜態(tài)調(diào)度傳輸，可以充分利用話音數(shù)據(jù)包周期性到達(dá)的特點(diǎn)，一次授權(quán)，周期使用，可以有效的節(jié)省LTE系統(tǒng)用于調(diào)度指示的PDCCH資源，從而可以在不影響通話質(zhì)量和系統(tǒng)性能的同時，支持更

4、多的話音用戶，并且仍然為動態(tài)調(diào)度的業(yè)務(wù)保留一定的控制信息以供使用。以典型的VoIP業(yè)務(wù)舉例，其數(shù)據(jù)包到達(dá)周期為20ms，則eNB只要通過PDCCH給UE半靜態(tài)調(diào)度指示，UE即按照PDCCH的指示進(jìn)行本次調(diào)度數(shù)據(jù)的傳輸或者接收，并且在每隔20ms之后，在相同的時頻資源位置上進(jìn)行新到達(dá)的VoIP數(shù)據(jù)包的傳輸或者接收。如圖2所示，標(biāo)記為綠色的資源即為UE周期進(jìn)行發(fā)送或者接收的資源位置。圖2 半靜態(tài)調(diào)度資源使用示意圖對于半靜態(tài)調(diào)度傳輸，主要有三個關(guān)鍵的步驟，即半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ睿腱o態(tài)調(diào)度傳輸?shù)腍ARQ過程以及半靜態(tài)調(diào)度傳輸資源的釋放。1 半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ頛TE系統(tǒng)中，需要進(jìn)行半靜態(tài)調(diào)度的業(yè)務(wù)如

5、VoIP等，在業(yè)務(wù)建立初期，將由RRC配置相關(guān)的半靜態(tài)調(diào)度參數(shù)，如半靜態(tài)傳輸時間間隔，半靜態(tài)調(diào)度小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識（SPS-C-RNTI），上行傳輸功率等。半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ钣捎肧PS-C-RNTI進(jìn)行掩碼的PDCCH指示。在第二章我們提到，UE對于PDCCH的接收是通過屬于自己的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識（RNTI）對PDCCH的CRC的解掩碼得到的，對于16比特的SPS-C-RNTI，UE可能會將本非用SPS-C-RNTI掩碼的PDCCH錯誤的認(rèn)為是半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ?，從而按照其授?quán)信息在固定的頻率資源上周期性的發(fā)送或接收信息，則會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾。并且由于半靜態(tài)調(diào)度傳輸是一經(jīng)激活即長時間，周期性

6、的在固定位置上發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)，則如果對PDCCH的錯誤解析會帶來比較長時間的，嚴(yán)重的資源沖突和浪費(fèi)的后果。這樣，對于半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ钚畔⒌目煽啃跃吞岢隽烁叩囊蟆Ｔ贚TE標(biāo)準(zhǔn)中，采用了一種稱為“虛擬CRC”的用于半靜態(tài)調(diào)度的PDCCH校驗機(jī)制，即UE除了接收到SPS-C-RNTI掩碼的PDCCH以外，還需要檢查PDCCH中固定的比特位是否設(shè)置為預(yù)先規(guī)定好的值，只有這部分預(yù)先約定的比特位全部為設(shè)定的值時，UE才認(rèn)為該P(yáng)DCCH為半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ钚帕?。固定的比特位如?所示表1 半靜態(tài)調(diào)度授權(quán)信息中的固定比特位DCI format 0DCI format 1/1ADCI format

7、2/2ATPC command for scheduled PUSCHset to 00N/AN/ACyclic shift DM RSset to 000N/AN/AModulation and coding scheme and redundancy versionMSB is set to 0N/AN/AHARQ process numberN/AFDD: set to 000TDD: set to 0000FDD: set to 000TDD: set to 0000Modulation and coding schemeN/AMSB is set to 0For the enable

8、d transport block:MSB is set to 0Redundancy versionN/Aset to 00For the enabled transport block:set to 002 半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)腍ARQ過程LTE系統(tǒng)的半靜態(tài)調(diào)度，由于其周期性、持續(xù)性的特點(diǎn)，在HARQ過程中，也和傳統(tǒng)的動態(tài)業(yè)務(wù)有所不同。本文將分別介紹LTE半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)纳闲蠬ARQ過程和下行HARQ過程。上行LTE協(xié)議中規(guī)定，對于半靜態(tài)傳輸，上行可以采用同步自適應(yīng)HARQ或者同步非自適應(yīng)HARQ兩種方式。非自適應(yīng)重傳HARQ不需要進(jìn)行授權(quán)，UE按照上一次傳輸所使用的資源和調(diào)制編碼方式進(jìn)行數(shù)據(jù)

9、的重傳，而自適應(yīng)重傳需要通過SPS-C-RNTI掩碼的PDCCH進(jìn)行授權(quán)傳輸。由于LTE系統(tǒng)中的上行為同步HARQ，即對于特定數(shù)據(jù)包的初始傳輸和重傳具有固定的時間間隔，所以會存在半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)姆亲赃m應(yīng)重傳和周期性到達(dá)的新數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生碰撞的情況。如圖3所示為FDD LTE上行半靜態(tài)調(diào)度傳輸可能發(fā)生碰撞的情況 如圖所示，在上行傳輸次數(shù)*HARQ進(jìn)程傳輸間隔=n*半靜態(tài)傳輸周期時，就會發(fā)生重傳數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)碰撞的情況，如圖3中，數(shù)據(jù)包1的第五次重傳就會和數(shù)據(jù)包3的初始傳輸發(fā)生碰撞。這個問題在FDD系統(tǒng)中并不明顯，因為FDD的重傳間隔為8ms，在進(jìn)行了4次傳輸之后才可能發(fā)生碰撞，而4次傳輸基本上可以保

10、證VoIP包的傳輸質(zhì)量要求。但是對于TDD系統(tǒng)，重傳間隔大多為10ms，則在第3次傳輸時即會發(fā)生重傳數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)的碰撞，導(dǎo)致TDD模式下，非自適應(yīng)重傳只能進(jìn)行一次，將會使VoIP的業(yè)務(wù)質(zhì)量得不到保證。目前的LTE協(xié)議中對此也提出了解決辦法，即周期偏移的方式。UE在兩次半靜態(tài)調(diào)度傳輸周期內(nèi)通過一個小的偏移量對周期進(jìn)行修正，從而有效的避免了重傳數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)的碰撞，如圖4所示，在TDD LTE系統(tǒng)中，協(xié)議規(guī)定每相鄰兩個周期設(shè)置一個偏移值，前后兩個數(shù)據(jù)包根據(jù)偏移值使用不同的傳輸周期。則在這樣配置下，奇數(shù)個數(shù)據(jù)包的實際傳輸周期為（20-Delta）ms，偶數(shù)個數(shù)據(jù)包的實際傳輸周期為（20+Delta）m

11、s下行LTE下行采用異步自適應(yīng)的HARQ傳輸方式。自適應(yīng)重傳需要通過SPS-C-RNTI掩碼的PDCCH進(jìn)行授權(quán)傳輸，由于是異步HARQ，需要在PDCCH中明確指出當(dāng)前的重傳信息的HARQ進(jìn)程。然而我們從表1中可以看出，下行半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)募せ钪?，并沒有指出初始傳輸?shù)腍ARQ進(jìn)程，這樣就會出現(xiàn)下行半靜態(tài)調(diào)度的重傳數(shù)據(jù)不能確定其HARQ進(jìn)程，導(dǎo)致無法合并的現(xiàn)象。為了解決半靜態(tài)調(diào)度下行HARQ的合并問題，LTE協(xié)議規(guī)定，在下行半靜態(tài)調(diào)度傳輸中，系統(tǒng)會為下行半靜態(tài)調(diào)度傳輸預(yù)留編號最低的幾個HARQ進(jìn)程，UE根據(jù)自己接收到半靜態(tài)調(diào)度授權(quán)的時間起點(diǎn)來進(jìn)行循環(huán)使用。同時，為了保證下行半靜態(tài)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)質(zhì)量要

12、求，給予其足夠的重傳次數(shù)，需要在下行預(yù)留多個HARQ進(jìn)程用于半靜態(tài)調(diào)度的傳輸。但是由于半靜態(tài)調(diào)度傳輸主要用于低速率數(shù)據(jù)包的傳輸，所以預(yù)留多個HARQ進(jìn)程會對UE的峰值速率造成影響。為了解決下行半靜態(tài)調(diào)度傳輸?shù)目煽啃院捅３直M可能高的下行峰值速率的矛盾，LTE協(xié)議中支持半靜態(tài)調(diào)度傳輸和動態(tài)調(diào)度傳輸共享下行進(jìn)程的機(jī)制，即在半靜態(tài)調(diào)度傳輸兩次使用同一HARQ進(jìn)程之間，如果其傳輸正確，則動態(tài)業(yè)務(wù)可以在半靜態(tài)業(yè)務(wù)下一次使用該進(jìn)程之前臨時使用這個HARQ進(jìn)程。如圖5所示：1 半靜態(tài)調(diào)度資源的釋放半靜態(tài)調(diào)度技術(shù)具有一次調(diào)度，周期進(jìn)行發(fā)送或者接收的特點(diǎn)，其配置的資源在使用完畢之后的釋放將變得非常重要。如果系統(tǒng)資

13、源在半靜態(tài)調(diào)度業(yè)務(wù)結(jié)束之后沒有成功釋放，則可能會對其他用戶造成嚴(yán)重的干擾，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降。舉例而言，對于上行半靜態(tài)調(diào)度傳輸，如果系統(tǒng)沒有在其業(yè)務(wù)結(jié)束后將其使用的半靜態(tài)資源釋放或者釋放失敗，則該UE將繼續(xù)在配置的資源上進(jìn)行傳輸，而此時eNB可能已經(jīng)將該資源分配給其他用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣就會造成嚴(yán)重的同頻率干擾，導(dǎo)致基站無法進(jìn)行解調(diào)；同樣，對于下行傳輸來說，如果系統(tǒng)沒有在UE半靜態(tài)業(yè)務(wù)結(jié)束之后釋放其資源或者釋放失敗，UE會繼續(xù)在配置好的資源位置上接收數(shù)據(jù)，而此時eNB將該資源分配給其他用戶，這樣就會帶來UE對于不屬于自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并且發(fā)送HARQ反饋信息，對基站接收造成干擾的后果，并

14、且還會帶來UE側(cè)電力的浪費(fèi)。目前LTE協(xié)議規(guī)定，eNB需要通過以SPS-C-RNTI掩碼的PDCCH指示UE進(jìn)行上行/下行半靜態(tài)調(diào)度資源的釋放。并且對PDCCH的格式做出了相應(yīng)的規(guī)定，以達(dá)到更加可靠的釋放的效果。同時，為了進(jìn)一步增強(qiáng)其可靠性，UE如果釋放成功，還需要向eNB進(jìn)行ACK/NACK的反饋。如表2所示為用于釋放半靜態(tài)調(diào)度資源的PDCCH格式表2半靜態(tài)調(diào)度釋放信息中的固定比特位DCI format 0DCI format 1ATPC command for scheduled PUSCHset to 00N/ACyclic shift DM RSset to 000N/AModulat

15、ion and coding scheme and redundancy versionset to 11111N/AResource block assignment and hopping resource allocationSet to all 1sN/AHARQ process numberN/AFDD: set to 000TDD: set to 0000Modulation and coding schemeN/Aset to 11111Redundancy versionN/Aset to 00Resource block assignmentN/ASet to all 1s同

16、時，由于上行半靜態(tài)調(diào)度傳輸釋放失敗的后果相對更加嚴(yán)重，LTE系統(tǒng)還為上行半靜態(tài)調(diào)度資源的釋放規(guī)定了一種隱式的規(guī)則，即eNB通過RRC信令配置一個UE發(fā)送不包含任何數(shù)據(jù)的次數(shù)n，如果eNB對其半靜態(tài)調(diào)度資源的顯式釋放UE沒有收到，但是其已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行了n次不包含任何數(shù)據(jù)的傳輸，則UE會自動釋放半靜態(tài)調(diào)度配置的資源，停止半靜態(tài)調(diào)度數(shù)據(jù)的發(fā)送。四、總結(jié)本文對目前已經(jīng)凍結(jié)的LTE Release 8協(xié)議中規(guī)定的半靜態(tài)調(diào)度方式進(jìn)行了詳細(xì)而深入的介紹，包括其激活、修改、重傳以及釋放過程，并分析了采用目前這種方式的原因和優(yōu)點(diǎn)。隨著LTE協(xié)議規(guī)范的制定完畢，LTE的產(chǎn)品的研發(fā)的不斷深入，LTE距離市場也越來越近

17、。半靜態(tài)調(diào)度作為一種新興的調(diào)度方式，有針對性的面向VoIP等業(yè)務(wù)，可以有效的節(jié)省其信令開銷，增加系統(tǒng)的話音用戶容量，提高系統(tǒng)的有效性。而LTE系統(tǒng)中對VoIP技術(shù)的更好支持，必將使人類的移動通信體驗發(fā)生質(zhì)的飛躍配置了SPS調(diào)度的UE可以同時進(jìn)行動態(tài)調(diào)度，所以需要區(qū)分PDCCH是用于動態(tài)調(diào)度還是SPS調(diào)度。因此，配置了SPS調(diào)度的UE有2個標(biāo)志：一個“正常的”C-RNTI，用于動態(tài)調(diào)度，在隨機(jī)接入過程中分配；另一個是SPS C-RNTI，用于SPS調(diào)度，通過SPS-Config的semiPersistSchedC-RNTI字段配置。UE的半靜態(tài)調(diào)度是通過IE: SPS-Config配置的。見圖1

18、：SPS-Config := SEQUENCE semiPersistSchedC-RNTI C-RNTI OPTIONAL, - Need OR-Semi-Persistent Scheduling C-RNTIsps-ConfigDL SPS-ConfigDL OPTIONAL, - Need ON-用于下行SPSsps-ConfigUL SPS-ConfigUL OPTIONAL - Need ON-用于上行SPSSPS-ConfigDL := CHOICErelease NULL,setup SEQUENCE semiPersistSchedIntervalDL ENUMERATED

19、sf10, sf20, sf32, sf40, sf64, sf80,sf128, sf160, sf320, sf640, spare6,spare5, spare4, spare3, spare2,spare1,-指定下行SPS的周期numberOfConfSPS-Processes INTEGER (1.8),- SPS的HARQ process個數(shù)，上行沒有這個配置n1PUCCH-AN-PersistentList N1PUCCH-AN-PersistentList,-回復(fù)ACK/NACK的4個PUCCH 1資源，用于天線端口0., twoAntennaPortActivated-r10 CHOICE release NULL,setup SEQUENCE n1PUCCH-AN-PersistentListP1-r10 N1PUCCH-AN-PersistentList-回復(fù)ACK/NACK的4個PUCCH 1資源，用于天線端口1 OPTIONAL