半靜態(tài)調(diào)度SPS專題

1、Semi-Persistent Scheduling（SPS，半永久性調(diào)度）一、SPS簡介Semi-Persistent Scheduling，簡稱SPS，半永久性調(diào)度，又稱為半靜態(tài)調(diào)度。與動態(tài)調(diào)度時每個TTI為UE分配一次無線資源不同（通過PDCCH指定），SPS允許半靜態(tài)配置無線資源，并將該資源周期性地分配給某個特定UE。簡單地說，eNodeB在某個TTI使用SPS C-RNTI加擾的PDCCH指定UE所使用的無線資源（這里將其稱為SPS資源），每過一個周期，UE就使用該SPS資源來收或發(fā)數(shù)據(jù)。eNodeB無需在該子幀（這里將其稱為SPS子幀）下發(fā)PDCCH來指定分配的資源。由于SPS有“

2、一次分配，多次使用”的特點，不需要在每個TTI都為UE下發(fā)DCI（包括上行或下行的DCI），從而降低了對應的PDCCH開銷。SPS靈活性稍差，但控制信令開銷小，適合突發(fā)特征不明顯，有保證速率要求的業(yè)務，主要用于周期性小包業(yè)務，如VoIP。這類業(yè)務的timing和所需的無線資源都是可預測的。目前中興只針對QCI為1的VoIP語音業(yè)務進行SPS。協(xié)議規(guī)定只有PCell支持SPS。這是因為SPS主要應用于低速業(yè)務，負載低，沒有必要使用多個載波單元。中興eNodeB支持20ms和40ms的半靜態(tài)調(diào)度周期。當半靜態(tài)調(diào)度周期配置為20ms時，語音報文在eNodeB的調(diào)度時延較少，VoLTE用戶從而可以獲得

3、更高的語音質量；當半靜態(tài)調(diào)度周期配置為40ms時，eNodeB支持的SPS用戶數(shù)翻倍，但語音報文在eNodeB的調(diào)度時延將增加，VoLTE用戶的語音質量將稍有下降。SPS周期由eNodeB通過RRC消息傳送給UE。VoIP業(yè)務的通話期與靜默期狀態(tài)由PDCP層進行判決，判決為通話期時，激活半靜態(tài)調(diào)度；判決為靜默期時，釋放已分配的半靜態(tài)資源；當業(yè)務從靜默期轉為通話期時，需要重新激活半靜態(tài)調(diào)度。在以下場景下，eNodeB采用動態(tài)調(diào)度作為半靜態(tài)調(diào)度的補充：l 半靜態(tài)調(diào)度期間的QCI1承載上的大包，RB資源過載時，會動態(tài)調(diào)度過載的資源。l 半靜態(tài)初傳對應的自適用HARQ重傳數(shù)據(jù)。l 當進入靜默期，釋放半

4、靜態(tài)資源，對靜默期的數(shù)據(jù)包采用動態(tài)調(diào)度。TDD系統(tǒng)中，協(xié)議規(guī)定TTI bundling只支持子幀配比0、配比1和配比6，且跟半靜態(tài)調(diào)度互斥。二、SPS配置配置了SPS調(diào)度的UE才可以同時進行動態(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個標志：一個“正常的”C-RNTI，用于動態(tài)調(diào)度，在隨機接入過程中分配；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：圖1：SPS-Config圖2：RRC連接重配置（S

5、PS-config實例）三、SPS激活/釋放UE配置了SPS后，還不能使用，必須使用SPS C-RNTI加擾的PDCCH進行激活。eNodeB通過SPS C-RNTI加擾的PDCCH來激活/釋放UE的SPS。這里將用于指示SPS激活的PDCCH所在的子幀稱為“SPS激活子幀”，將用于指示SPS釋放的PDCCH所在的子幀稱為“SPS釋放子幀”，而其它周期性發(fā)送PDSCH（雖然下行SPS激活子幀也攜帶PDSCH，但這里不包含在內(nèi)）或PUSCH的SPS相關子幀稱為“SPS子幀”。只有滿足如下條件，UE才會驗證接收到的PDCCH是否用于SPS的激活或釋放：l PDCCH的CRC校驗位使用SPS C-R

6、NTI進行加擾；l NDI域設置為0。對于DCI format 2/2A/2B/2C而言，支持2個TB，存在2個NDI域，每個NDI域對應一個TB。每個TB使能SPS是通過將對應的NDI域設置為0而獨立配置的。(中興認為SPS只能是單流)滿足了上述條件后，UE還會根據(jù)36.213的Table 9.2-1（SPS激活）和Table 9.2-1A（SPS釋放）進一步驗證PDCCH如下字段：圖3：SPS Activation/Release PDCCH Validation如果對應DCI format中的所有字段都按圖3所示來設置，則驗證成功，否則驗證失敗。圖4：SPS激活PDCCH的DCI內(nèi)容（上

7、行SPS激活子幀，UL Grant info）圖5：SPS激活PDCCH驗證成功（上行SPS激活子幀）如果驗證成功，UE會將接收到的DCI當做一個有效的SPS激活/釋放來處理；如果驗證失敗，UE會認為接收到的DCI使用了一個不匹配的CRC。注意：DCI中的其它字段含義沒有改變，SPS使用的無線資源（稱為SPS資源）和MCS等就是通過用于激活SPS的DCI來指示的。(1) 從36.213的Table 9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH中的“Resource block assignment”（用于下行）和“Resource block assignment (and hopping

8、resource allocation)”（用于上行）字段是用于指示無線資源的，也就是說，對于下行，該PDCCH是與對應的PDSCH一起發(fā)送的，對于上行，該PDCCH還指定了PUSCH的資源；但從36.213的Table 9.2-1A可以看出，指示SPS釋放的PDCCH中的“Resource block assignment”（用于下行）和“Resource block assignment (and hopping resource allocation)”（用于上行）字段為“全1”，即該字段是不用于指示無線資源的。簡單地說：SPS激活時可以同時傳輸PDSCH和PUSCH（有一定的timin

9、g），但SPS釋放時不能同時傳輸PDSCH和PUSCH。(2) 從36.213的Table 9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH的5bit“Modulation and coding scheme (and redundancy version)”字段的MSB（most significant bit，最高位）為0，即的取值范圍為015，而不是通常的031。這里主要是由于VOIP數(shù)據(jù)包通常比較小，所以I_TBS沒必要太大，以提高這類業(yè)務的可靠性。對于下行傳輸，如果接收到的DCI指示下行SPS激活，則DCI中的TPC command for PUCCH字段將指示從4個PUCCH資源中選

10、擇1個用于回復ACK/NACK。該4個PUCCH資源是通過SPS-ConfigDL的n1PUCCH-AN-PersistentList來配置的（對于2天線傳輸，第二個天線端口的4個PUCCH資源通過n1PUCCH-AN-PersistentListP1-r10配置）。圖6：TPC command for PUCCH字段在SPS中的含義在激活了SPS后，UE就可以周期性地使用配置的SPS資源來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。四、下行SPS（36.321的5.10節(jié)）1、下行SPS下行半靜態(tài)調(diào)度的優(yōu)先級低于廣播、尋呼等公共控制信息，高于用戶級控制信令和數(shù)據(jù)面的傳輸。eNodeB在指定的半靜態(tài)資源上周期發(fā)送數(shù)據(jù)，U

11、E在指定的半靜態(tài)調(diào)度資源上周期接收數(shù)據(jù)。半靜態(tài)調(diào)度激活時，根據(jù)VoIP數(shù)據(jù)包大小和UE上報的全帶寬CQI，為用戶分配MCS和RB。半靜態(tài)調(diào)度激活后，根據(jù)半靜態(tài)IBLER測量值判決是否需要進行半靜態(tài)重激活。如果配置并激活了下行SPS，則UE會認為在滿足下面公式的子幀里（稱為SPS子幀）被分配了SPS下行資源（此時無需收到PDCCH）：(10*SFN+subframe) = (10*SFNstart time + subframestart time) + N * semiPersistSchedIntervalDL mod 10240其中N>0（初始為0，每過一個周期加1），SFNstar

12、t time和subframestart time為UE接收到指示下行SPS激活的PDCCH的系統(tǒng)幀號和子幀號。modulo 10240是因為系統(tǒng)幀使用10 bit表示，取值范圍為01023，每隔1024個系統(tǒng)幀需要做一次反轉。semiPersistSchedIntervalDL指明UE每隔semiPersistSchedIntervalDL個子幀被分配一次下行SPS資源，即下行SPS周期。公式中semiPersistSchedIntervalDL可能不是10的倍數(shù)，比如sf32，這個時候，如果恰好那個子幀不是下行咋辦？Semi-persistent scheduling 

13、interval in uplink, see TS 36.321 6. Value in number of sub-frames. Value sf10 corresponds to 10 sub-frames, sf20 corresponds to 20 sub-frames and so on. For TDD,

14、60;the UE shall round this parameter down to the nearest integer (of 10 sub-frames), e.g. sf10 corresponds to 10 sub-frames, sf32 corresponds to 30 sub-frames, sf128 corr

15、esponds to 120 sub-frames.TDD的會強制變成10的倍數(shù)。圖7：SPS激活PDCCH驗證成功（下行SPS激活子幀）圖8：SPS激活PDCCH的DCI內(nèi)容（SPS激活子幀:8859下發(fā)了PDCCH調(diào)度信息）圖9：下行SPS（8859激活下行SPS以后，在SPS子幀8879、8899等分配了下行SPS資源）2、下行SPS HARQ對于下行HARQ，只有新傳會使用SPS資源，重傳需要通過SPS C-RNIT加擾的PDCCH顯式地分配資源，這是因為eNodeB支持下行HARQ使用異步、自適應的方式。半靜態(tài)調(diào)度的PDCCH授權中，不包含HARQ進程信

16、息，會出現(xiàn)下行半靜態(tài)的重傳數(shù)據(jù)不能確定其HARQ進程，導致重傳與初傳數(shù)據(jù)無法合并的問題。為了解決半靜態(tài)調(diào)度的下行HARQ合并問題，協(xié)議3GPP TS 36.321規(guī)定，為下行半靜態(tài)調(diào)度預留HARQ進程，預留的HARQ process number字段通過RRC信令下發(fā)給UE。圖10：下行HARQ process number字段（RRC連接重配置）當UE接收到指示下行SPS激活的PDCCH時，其對應的HARQ process ID是通過下面的公式計算的（DCI中的HARQ process number域被置成0，floor為向下取整）：HARQ process number = floor(C

17、URRENT_TTI/(下行半靜態(tài)調(diào)度的周期) mod 配置的下行半靜態(tài)調(diào)度HARQ進程總數(shù)，而CURRENT_TTI=(SFN * 10) + subframe number。圖12：下行PDSCH內(nèi)容圖13：下行PDCCH中顯式分配資源第6行數(shù)據(jù)，初傳數(shù)據(jù)，幀號為777，子幀號為9，floor(7779/20) mod =388 mod 3 =1第7行數(shù)據(jù)，重傳數(shù)據(jù)，幀號為779，子幀號為3，圖13看出通過PDCCH中顯式分配資源（注意：重傳數(shù)據(jù)HRAQ號與初傳相同，這里不能用floor（）mod 3公式來計算HRAQ號）第7行數(shù)據(jù)是對6行數(shù)據(jù)重傳：ü 圖13可以看出PDCCH顯

18、式為第7行數(shù)據(jù)分配資源；ü 第7行數(shù)據(jù)HRAQ號為1，NDI為1，與第6行數(shù)據(jù)相同；ü 第7行數(shù)據(jù)Recombining為Yes；ü 第7行數(shù)據(jù)RV為2，而第6行數(shù)據(jù)RV為0ü 第6行ACK/NACK為NACK五、上行SPS（36.321的5.10節(jié)）1、上行SPS半靜態(tài)調(diào)度激活前，需要對VoIP數(shù)據(jù)包采用動態(tài)調(diào)度。判斷VoIP業(yè)務為通話期后，嘗試激活半靜態(tài)調(diào)度，根據(jù)語音包大小和調(diào)整后的全帶SINR（整個帶寬上測量得到的SINR）得到半靜態(tài)調(diào)度激活時MCS和RB。在半靜態(tài)調(diào)度激活后，UE會在指定的半靜態(tài)調(diào)度資源上周期發(fā)送數(shù)據(jù)，eNodeB在指定的半靜態(tài)調(diào)

19、度資源上周期接收數(shù)據(jù)。如果配置并激活了UL SPS，則UE會認為在滿足下面公式的子幀里（稱為SPS子幀）被分配了SPS上行資源（此時無需收到PDCCH）：(10 * SFN + subframe) = (10 * SFNstart time + subframestart time) + N * semiPersistSchedIntervalUL + Subframe_Offset * (N modulo 2) modulo 10240SFNstart time和subframestart time為UE接收到指示上行SPS激活的PDCCH所指定的將用來發(fā)送上行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)幀號和子幀號（對于F

20、DD，是子幀n+4；對于TDD而言，與上下行配置相關。需要注意的是：這里的處理與下行略有不同）。與下行相比，上行SPS增加了偏移量Subframe_Offset * (N modulo 2)，該偏移量只存在于TDD中。如果SPS-ConfigUL的twoIntervalsConfig字段（只存在于TDD中）配置為true，則Subframe_Offset根據(jù)36.321的Table 7.4-1來配置；否則Subframe_Offset的值為0。（具體見上行SPS HARQ）圖10：SPS激活PDCCH的DCI內(nèi)容（SPS激活子幀5063下發(fā)了PDCCH調(diào)度信息）圖11：上行SPS（SPS子幀5

21、067分配了上行SPS資源）2、上行SPS HARQSPS傳輸?shù)纳闲蠬ARQ進程，可以是同步自適應和同步非自適應的。與下行不同，上行HARQ使用同步的方式，因此并不需要指定HARQ process ID。并且對上行重傳而言，由于可以使用上行同步自適應或同步非自適應HARQ重傳，可以使用SPS調(diào)度分配的資源，也可以使用SPS C-RNTI加擾的PDCCH重新指定資源。目前中興默認先使用同步非自適用重傳（10ms后），非自適應重傳時刻沒有找到資源位置時,立即使用同步自適用重傳。1、非自適應重傳：非自適應的SPS重傳使用已分配的上行資源進行重傳。由于是同步的過程，可能存在SPS的重傳數(shù)據(jù)與SPS的配

22、置傳輸發(fā)生沖突的情況。FDD情形下，如下圖所示，在上行傳輸次數(shù)*HARQ進程傳輸間隔=n*SPS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。數(shù)據(jù)1的第5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上行HARQ的重傳間隔為8ms，在進行了5次重傳之后才可能發(fā)生碰撞，發(fā)生沖突的可能性較小。圖12：FDD LTE上行SPS HARQ示意圖TDD時，由于不同配置下，不同位置子幀上的HARQ RTT時間都不相同，重傳間隔大多為10ms，數(shù)據(jù)包0第2次重傳時即會和數(shù)據(jù)包1的初始傳輸發(fā)生碰撞，導致TDD模式下，非自適應重傳只能進行一次，因此，發(fā)生沖突的可能性相對較大

23、。圖13：TDD 上行SPS HARQ示意圖為此，TDD中可以使用雙周期的SPS調(diào)度方式，是否啟用雙周期的調(diào)度方式通過RRC信令SPS-ConfigUL：twoIntervalsConfig來配置。雙周期的SPS啟用后，SPS的周期將變?yōu)椋═1，T2，T1，T2）的形式。其中T1 = SPS periodicity + subframe_offsetT2 = SPS periodicity subframe_offsetSPS Periodicity就是在RRC信令中定義的SPS的周期。Subframe_offset是由TDD的配置以及雙周期SPS的起始點來隱式確定的。Table 7.4-1:

24、 Subframe_Offset values雙周期SPS調(diào)度的示意圖如下所示，數(shù)據(jù)0的第4次重傳才會和數(shù)據(jù)包2的初始傳輸發(fā)生碰撞：圖13：TDD上行雙周期SPS HARQ示意圖2、自適應重傳：自適應的重傳需要通過PDCCH進行上行授權，由于需要重新發(fā)送PDCCH，可以通過調(diào)度避免第n個包的重傳與第n+1個包初傳發(fā)生沖突。如果UE在分配的上行SPS資源上，連續(xù)implicitReleaseAfter次發(fā)送的MAC PDU不包含MAC SDU，則會自動釋放上行SPS并清除配置的UL grant。在清除了UL grant后，需要重傳的SPS數(shù)據(jù)并不受影響。注意：無論對于上行SPS還是下行SPS，自

25、適應重傳時使用的SPS C-RNTI加擾的PDCCH并不會重新配置SPS資源，也就是說，該PDCCH只在該子幀有效。3、沖突處理：半靜態(tài)調(diào)度重傳沖突：對于已經(jīng)激活的半靜態(tài)調(diào)度的重傳，需要判斷：l 是否和PRACH、另一個用戶的半靜態(tài)調(diào)度初傳、TTI Bundling的重傳沖突如果發(fā)生沖突：ü 當采用上行同步自適應HARQ時，可以自適應調(diào)整上行重傳的RB資源。 ü 當采用上行同步非自適應HARQ時，中興變更為自適用重傳，華為是取消重傳。l 是否和PUCCH沖突沒明白什么意思？重傳PUSCH怎么會和PUCCH沖突？我的理解是eNB調(diào)度PUCCH時，可能與上行SPS重傳PUSCH

26、沖突如果發(fā)生沖突，需要重新激活半靜態(tài)調(diào)度資源。半靜態(tài)調(diào)度初傳沖突:中興對于已經(jīng)激活半靜態(tài)調(diào)度的初傳,優(yōu)先級高，不需要判斷是否與PUCCH、PRACH和TTI bundling重傳沖突。而華為初傳數(shù)據(jù)優(yōu)先級低，需要判斷沖突,如果發(fā)生沖突, 需要重新激活半靜態(tài)調(diào)度資源。六、SPS調(diào)度1、SPS-C-RNTI使用SPS C-RNTI不僅用于SPS激活過程中的PDCCH，還用于SPS調(diào)度TB的HARQ重傳的PDCCH。為了區(qū)分這兩種情況，使用了NDI字段：如果是配置SPS資源（SPS激活），則NDI設置為0，認為NDI翻轉（新傳數(shù)據(jù)，都為0）；如果是HARQ重傳，則NDI設置為1，認為NDI不會翻轉（

27、重傳數(shù)據(jù)，都為1）。如果在UE收到的PDCCH使用C-RNTI加擾，并且對應的HARQ process前一次接收到的PDCCH使用SPS C-RNTI加擾（可能是SPS激活，也可能是SPS的重傳），則無論NDI域的值是0或1，都認為NDI翻轉，即新傳。（見36.321的5.3.1節(jié)和5.4.1節(jié)）高通QCAT顯示：如果是配置SPS資源（SPS激活），則NDI翻轉（新傳數(shù)據(jù)，01交替）；如果是HARQ重傳，則NDI不會翻轉（重傳數(shù)據(jù)，與之前新傳數(shù)據(jù)NDI相同）。When the UE has a C-RNTI, Semi-Persistent Scheduling C-RNTI, or Temp

28、orary C-RNTI, the UE shall for each TTI during which it monitors PDCCH:-if a downlink assignment for this TTI has been received on the PDCCH for the UEs C-RNTI, or Temporary CRNTI:-if this is the first downlink assignment for this Temporary C-RNTI:-consider the NDI to have been toggled.-if the downl

29、ink assignment is for UEs C-RNTI and if the previous downlink assignment indicated to the HARQ entity of the same HARQ process was either a downlink assignment received for the UEs Semi-Persistent Scheduling C-RNTI or a configured downlink assignment:-consider the NDI to have been toggled regardless

30、 of the value of the NDI.-indicate the presence of a downlink assignment and deliver the associated HARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if a downlink assignment for this TTI has been received on the PDCCH for the UEs Semi-Persistent Scheduling C-RNTI:-if the NDI in the received H

31、ARQ information is 1:-consider the NDI not to have been toggled;-indicate the presence of a downlink assignment and deliver the associated HARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if the NDI in the received HARQ information is 0:-if PDCCH contents indicate SPS release:-clear the confi

32、gured downlink assignment (if any);-if timeAlignmentTimer is running:-indicate a positive acknowledgement for the downlink SPS release to the physical layer.-else:-store the downlink assignment and the associated HARQ information as configured downlink assignment;-initialise (if not active) or re-in

33、itialise (if already active) the configured downlink assignment to start in this TTI and to recur according to rules in subclause 5.10.1;-set the HARQ Process ID to the HARQ Process ID associated with this TTI; -consider the NDI bit to have been toggled;-indicate the presence of a configured downlin

34、k assignment and deliver the stored HARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if a downlink assignment for this TTI has been configured and there is no measurement gap in this TTI and this TTI is not an MBSFN subframe:-instruct the physical layer to receive, in this TTI, transport bloc

35、k on the DL-SCH according to the configured downlink assignment and to deliver it to the HARQ entity;-set the HARQ Process ID to the HARQ Process ID associated with this TTI; -consider the NDI bit to have been toggled;-indicate the presence of a configured downlink assignment and deliver the stored HARQ information to the HARQ entity for this TTI.2、動態(tài)調(diào)度PDSCH資源覆蓋SPS資源UE激活了SPS后，仍然會監(jiān)聽用于動態(tài)調(diào)度的PDCCH。當在SPS子幀上檢測到用于動態(tài)調(diào)度的PDCCH時，該PDCCH分配的資源會取代SPS調(diào)度分配的資源，即動態(tài)調(diào)度的優(yōu)先級更高。但需要注意的是，動態(tài)調(diào)度的PDCCH只對該子幀有效，并不影響后續(xù)的SPS子幀。這種做法在SPS調(diào)度分配的資源不夠時是有用的，例如UE進行VoIP的同時在瀏覽網(wǎng)頁，當下載網(wǎng)頁時，可能需要更多的資源塊，這時SPS調(diào)度分配的資源不夠用，就需要動態(tài)調(diào)度更多的資源。