LTE调度算法（下行）
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/I、RR、PF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。
PF是MAX C/I和RR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
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。