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调度算法(下行)_第1张图片


         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

LTE调度算法(下行)_第2张图片


         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

LTE调度算法(下行)_第3张图片

    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

LTE调度算法(下行)_第4张图片

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


LTE调度算法(下行)_第5张图片

下行每TTI调度流程

LTE调度算法(下行)_第6张图片

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:

LTE调度算法(下行)_第7张图片


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

LTE调度算法(下行)_第8张图片


下行初传调度流程

LTE调度算法(下行)_第9张图片

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。

LTE调度算法(下行)_第10张图片


MAX C/IRRPF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。

PFMAX C/IRR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

LTE调度算法(下行)_第11张图片

PELR:Packet Error Loss Rate
PDB: Packet Delay Budget  

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:

LTE调度算法(下行)_第12张图片

下行MCS选择流程

LTE调度算法(下行)_第13张图片

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

LTE调度算法(下行)_第14张图片

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。


你可能感兴趣的:(通信基础)