LTE上下行調(diào)度算法介紹

LTE上下行調(diào)度算法介紹Date :2010-04-13

Preparedby:孔剛

Page2提綱上行調(diào)度算法4相關(guān)概念21LTE調(diào)度概述下行調(diào)度算法3LTE調(diào)度概述調(diào)度是保證無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（CDMA1X,EVDO,LTE）良好運(yùn)行的重要特性；

LTE系統(tǒng)一個(gè)重要特征是用戶在DL-SCH和UL-SCH信道上動(dòng)態(tài)共享傳輸資源；

調(diào)度器作為MAC層的一部分，用于確定在每個(gè)TTI上，哪些UE可以在哪些時(shí)頻資源上接收或者上傳數(shù)據(jù)；調(diào)度器也負(fù)責(zé)TBS選擇、MCS選擇，以及控制HARQ重傳；另外，調(diào)度結(jié)果也會(huì)影響到RLC層數(shù)據(jù)分段Page3LTE調(diào)度概述小區(qū)吞吐量；小區(qū)邊緣用戶吞吐量；VOIP容量各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS滿意率；不同等用戶的差異化以及同等用戶的公平性；Page4調(diào)度對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響LTE調(diào)度概述LTE調(diào)度器輸入輸入模塊Page5輸入模塊[功控模塊]DLPC為下行調(diào)度提供HARQ最大發(fā)送次數(shù)和發(fā)射功率參數(shù)；ULPC為上行調(diào)度提供HARQ最大發(fā)送次數(shù)和當(dāng)前用戶的功率余量；[用戶信息模塊]

包含用戶UE能力和用戶業(yè)務(wù)QOS等參數(shù)（業(yè)務(wù)QoS參數(shù)包含業(yè)務(wù)QCI,GBR,AMBR，以及半靜態(tài)/動(dòng)態(tài)調(diào)度分類）；[TxBuffer模塊]

傳遞TxBuffer信息給調(diào)度器；[信道信息模塊]

傳遞當(dāng)前的信道信息給調(diào)度器，包括CQI,SINR,ACK/NACK；[ICIC模塊]

若已經(jīng)啟用ICIC，調(diào)度器將獲得小區(qū)中心頻帶和邊緣頻帶的劃分信息用戶類型以及鄰區(qū)信息；[MIMO模塊]

上行方向傳遞虛擬MIMO配對(duì)信息給調(diào)度，下行方向告知調(diào)度MIMO模式；輸出模塊[RLC]

在下行防范，調(diào)度器反饋給RLC層待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；[HARQ]

輸出HARQ參數(shù)，對(duì)HARQ進(jìn)行控制；[PHY]

提供物理層數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗CS，以及天線映射等資源；LTE調(diào)度概述LTE調(diào)度器結(jié)構(gòu)Page6調(diào)度器功能QoS管理物理層測(cè)量量處理調(diào)度信息處理ICIC策略；每TTI的調(diào)度LTE調(diào)度概述

QoS管理

QoS管理模塊接收用戶信息傳遞過來的QoS參數(shù)，包括QCI,GBR和AMBR.通過它們確定用戶的QoS狀態(tài)，即GBR和Non-GBR業(yè)務(wù)速率是否已經(jīng)保證，Non-GBR是否超過AMBR。

物理層測(cè)量量處理物理層測(cè)量量處理模塊處理信道信息提供的物理層測(cè)量量，包括下行的CQI和上行的SINR，并將調(diào)整后的SINR和CQI發(fā)送給每TTI調(diào)度模塊。

調(diào)度信息處理下行方向，調(diào)度信息處理模塊根據(jù)RLC層提供的當(dāng)前Buffer狀態(tài)信息確定需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；上行方向，調(diào)度信息處理模塊處理UE上報(bào)的BSR，PHR和SR。

ICIC策略如果啟用了ICIC，那么系統(tǒng)頻帶將被劃分為中心頻帶和邊緣頻帶。調(diào)度器根據(jù)ICIC策略確定邊緣用戶優(yōu)先在邊緣頻帶進(jìn)行調(diào)度，中心用戶優(yōu)先在中心頻帶調(diào)度。每TTI的調(diào)度每TTI調(diào)度是調(diào)度器的核心模塊，其根據(jù)QoS參數(shù)，信道參數(shù)傳輸功率等，確定用戶使用的時(shí)頻資源和MCS，同時(shí)也控制HARQ重傳。此外，在下行方向，調(diào)度器將調(diào)度數(shù)據(jù)大小告知RLC，RLC根據(jù)數(shù)據(jù)量進(jìn)行分段；半靜態(tài)調(diào)度–在一定周期內(nèi)，采用預(yù)先分配資源的方法來調(diào)度UE；動(dòng)態(tài)調(diào)度每TTI調(diào)度都要需要重新分配資源，并通過PDCCH信道指示用戶資源分配情況。適用于任何業(yè)務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)包的大小和數(shù)據(jù)包的達(dá)到時(shí)刻沒有約束；Page7LTE調(diào)度器功能模塊介紹Page8提綱上行調(diào)度算法4相關(guān)概念21LTE調(diào)度概述下行調(diào)度算法3相關(guān)概念_VOIP

VOIP業(yè)務(wù)狀態(tài)分為過渡期（Transientstate）,通話期（TalkSpurts）和靜默期（SilentPeriod）過渡期是指每次業(yè)務(wù)建立初期尚未穩(wěn)定的暫態(tài)；通話期是對(duì)應(yīng)用戶正在通話的狀態(tài)。在通話狀態(tài)下，每20ms傳送一次數(shù)據(jù)；靜默期是對(duì)應(yīng)用戶通話停頓的狀態(tài)。每間隔160ms發(fā)一個(gè)很短的SID幀，表示連接尚未中斷；Page9VOIP簡(jiǎn)介相關(guān)概念_VOIP系統(tǒng)收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包，盲檢測(cè)出碼率后進(jìn)入通話期狀態(tài)。若檢測(cè)到SID幀，則進(jìn)入靜默期狀態(tài)；在通話期狀態(tài)，如果連續(xù)多次無上行傳輸，則進(jìn)入靜默期狀態(tài)；靜默期狀態(tài)如果檢測(cè)到語音幀，則回到通話期狀態(tài)；

VOIP業(yè)務(wù)從靜默期轉(zhuǎn)換到通話期時(shí)需要分配資源，當(dāng)從通話期轉(zhuǎn)換到靜默期需要撤銷資源。由PDCP檢測(cè)包大小，判決出是進(jìn)入靜默期還是通話期，然后通過PDCCH去激活或者激活半靜態(tài)資源；Page10調(diào)度狀態(tài)轉(zhuǎn)換相關(guān)概念_QCIPage11標(biāo)準(zhǔn)的9種QCI相關(guān)概念_CQI在下行調(diào)度中，CQI用來反映信道的質(zhì)量。

UE上報(bào)的CQI包括：全帶CQI：提供小區(qū)系統(tǒng)全帶寬的信道信息；子帶CQI：提供小區(qū)系統(tǒng)帶寬子集的信道信息；

CQI上報(bào)可以同時(shí)配置為周期上報(bào)與事件（非周期性）觸發(fā)上報(bào)；周期上報(bào)的CQI：通過PUCCH上報(bào)給eNodeB；非周期上報(bào)的CQI：通過PUSCH上報(bào)給eNodeB；Page12CQI上報(bào)方式相關(guān)概念_資源分配方式頻選調(diào)度DL調(diào)度中，頻選調(diào)度為UE分配的連續(xù)子載波或者資源快。該方式需要eNodeB獲取比較詳細(xì)的信道質(zhì)量信息。通過子帶CQI選擇質(zhì)量比較好的資源快，提高系統(tǒng)的利用率和UE峰值速率；UL調(diào)度中，頻選調(diào)度是為UE分配信道質(zhì)量較好的資源快，信道質(zhì)量通過SINR來獲?。环穷l選調(diào)度DL調(diào)度中，非頻選調(diào)度為UE分配離散的子載波或者資源快。該方式需要eNodeB獲取全帶的CQI即可，可以減少信令開銷；

UL調(diào)度中，非頻選調(diào)度是在給定的頻帶上，從高端到低端搜索連續(xù)可用的資源快。當(dāng)小區(qū)待調(diào)度的UE較少時(shí)，使用頻選調(diào)度會(huì)產(chǎn)生大量的碎片，所以優(yōu)先使用非頻選調(diào)度；Page13LTE系統(tǒng)中，調(diào)度的資源分配方式有頻選調(diào)度和非頻選調(diào)度。相關(guān)概念_調(diào)度策略基本調(diào)度策略MAXC/I;將資源和機(jī)會(huì)優(yōu)先分配給信道質(zhì)量好的終端，不考慮QoS，無記憶性；RR：將資源和機(jī)會(huì)均勻分配給所有接入的終端用戶，不考慮QoS，無記憶性；PF(ProportionalFair)：綜合用戶信道質(zhì)量和公平性，在小區(qū)吞吐量和用戶公平性之間折衷；增強(qiáng)調(diào)度策略EPF(EnhancedPF)相對(duì)于PF，考慮用戶差異化，Page14Page15提綱上行調(diào)度算法4相關(guān)概念21LTE調(diào)度概述下行調(diào)度算法3概述Page16下行調(diào)度分配PDSCH資源，用于系統(tǒng)信息、尋呼、RACH響應(yīng)和用戶數(shù)據(jù)傳輸。下行調(diào)度引入下行增強(qiáng)調(diào)度策略，在滿足用戶QoS的前提下，盡量利用信道狀態(tài)信息，即利用CQI反饋，在考慮用戶差異性和公平性的前提下，最大化系統(tǒng)吞吐量；根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，系統(tǒng)優(yōu)先進(jìn)行半靜態(tài)調(diào)度。優(yōu)先級(jí)按照如下規(guī)則進(jìn)行排序：半靜態(tài)調(diào)度：按照FIFO原則的調(diào)度順序來選擇用戶；動(dòng)態(tài)調(diào)度：依次分配控制面數(shù)據(jù)、IMS信令、HARQ重傳數(shù)據(jù)以及其它初傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；半靜態(tài)調(diào)度下行半靜態(tài)調(diào)度過程具體如下：VOIP業(yè)務(wù)建立，并由eNodeB初始化更改業(yè)務(wù)的配置參數(shù)，RRC層為半靜態(tài)調(diào)度分配周期；由于MAC層在進(jìn)行半靜態(tài)資源分配時(shí)需要按照VOIP的碼率確定資源分配的大小，因此，算法首先對(duì)VOIP碼率進(jìn)行盲檢測(cè)；系統(tǒng)收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包，盲檢測(cè)出碼率后進(jìn)入通話狀態(tài)。eNodeB只在VOIP通話期開始時(shí)為UE分配資源；Page17下行半靜態(tài)調(diào)度分配時(shí)頻資源，利用頻率分集增益提供系統(tǒng)性能。半靜態(tài)調(diào)度一般用于VOIP通話期狀態(tài)。動(dòng)態(tài)調(diào)度下行數(shù)據(jù)達(dá)到之后，下行動(dòng)態(tài)調(diào)度按照無線承載優(yōu)先級(jí)從高到低的順序?yàn)楹蜻x無線承載上的數(shù)據(jù)分配時(shí)頻資源；下行數(shù)據(jù)傳輸所分配的時(shí)頻資源位置通過DLGrant在PDCCH上發(fā)送給UE，相應(yīng)的下行數(shù)據(jù)在PDSCH上傳輸；Page18計(jì)算無線承載的優(yōu)先級(jí)Page19GBR承載的優(yōu)先級(jí)計(jì)算GBR承載基于信道質(zhì)量和時(shí)延調(diào)度，根據(jù)以下三個(gè)因素綜合考慮該承載的調(diào)度優(yōu)先級(jí)；信道質(zhì)量波動(dòng)時(shí)延相對(duì)優(yōu)先級(jí)Non-GBR承載的優(yōu)先級(jí)計(jì)算

Non-GBR承載基于速率控制的調(diào)度，根據(jù)如下四個(gè)因素綜合考慮該承載的調(diào)度優(yōu)先級(jí)：CQI平均速率用戶最大比特速率優(yōu)先級(jí)加權(quán)因子分配資源Page20分配資源Page21下行HARQ重傳Page22下行HARQ重傳支持異步自適應(yīng)HARQ重傳，即接收端預(yù)先不知道傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻；重傳時(shí)可以改變資源位置和MCS重傳時(shí)傳輸塊大小與初傳相同下行HARQ重傳調(diào)度流程與下行初傳動(dòng)態(tài)調(diào)度類似，流程如下：用戶選擇以及優(yōu)先級(jí)確定資源分配重傳冗余版本的選擇優(yōu)先級(jí)加權(quán)因子CQI調(diào)整Page23下行調(diào)度流程中的用戶選擇和資源分配都依賴于UE上報(bào)的CQI，如果上報(bào)的CQI不能反映實(shí)際的信道條件，將導(dǎo)致下行資源的低效使用；CQI調(diào)整算法根據(jù)初傳的ACK和NACK判斷上報(bào)的CQI與實(shí)際信道質(zhì)量的偏離程度，輸出調(diào)整后的CQI給調(diào)度算法，用于確定MCS，使得初傳BLER能達(dá)到目標(biāo)值。同時(shí)，CQI調(diào)整算法維護(hù)上報(bào)的CQI的時(shí)間有效性；該算法在WebLMT上可