LTE上下行調(diào)度算法介紹

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDLTE上下行調(diào)度算法介紹上下行調(diào)度算法介紹Date : 2010-04-13 Prepared by : 孔剛 Page 2提綱提綱上行調(diào)度算法上行調(diào)度算法4 4相關(guān)概念相關(guān)概念2 21 1LTELTE調(diào)度概述調(diào)度概述下行調(diào)度算法下行調(diào)度算法3 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDLTE調(diào)度概述調(diào)度概述1. 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；2. LTE系統(tǒng)一個重要特征是用戶在DL-SCH和UL-SCH信道上動態(tài)共享傳輸資源；3. 調(diào)度器作為MAC層的一部分，用于確定在每個

2、TTI上，哪些UE可以在哪些時頻資源上接收或者上傳數(shù)據(jù)；4. 調(diào)度器也負(fù)責(zé)TBS選擇、MCS選擇，以及控制HARQ重傳；5. 另外，調(diào)度結(jié)果也會影響到RLC層數(shù)據(jù)分段Page 3LTE調(diào)度概述調(diào)度概述u 小區(qū)吞吐量；u 小區(qū)邊緣用戶吞吐量；u VOIP容量u 各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS滿意率；u 不同等用戶的差異化以及同等用戶的公平性；Page 4調(diào)度對網(wǎng)絡(luò)性能的影響HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDLTE調(diào)度概述調(diào)度概述LTE調(diào)度器輸入輸入模塊調(diào)度器輸入輸入模塊Page 5輸入模塊輸入模塊u功控模塊功控模塊 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

3、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；u用戶信息模塊用戶信息模塊 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)/動態(tài)調(diào)度分類）；uTx Buffer模塊模塊 傳遞Tx Buffer信息給調(diào)度器；u信道信息模塊信道信息模塊 傳遞當(dāng)前的信道信息給調(diào)度器，包括CQI, SINR, ACK/NACK； uICIC模塊模塊 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； uMIMO模塊模塊 上行方向傳遞虛擬MIMO配對信息給調(diào)度，下行方向告知調(diào)度MIMO模式； 輸出模塊輸出模塊uRLC 在下行

4、防范，調(diào)度器反饋給RLC層待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；uHARQ 輸出HARQ參數(shù)，對HARQ進(jìn)行控制；uPHY 提供物理層數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗CS，以及天線映射等資源；HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDLTE調(diào)度概述調(diào)度概述LTE調(diào)度器結(jié)構(gòu)調(diào)度器結(jié)構(gòu)Page 6調(diào)度器功能調(diào)度器功能u QoS管理管理u 物理層測量量處理物理層測量量處理u 調(diào)度信息處理調(diào)度信息處理u ICIC策略；策略；u 每每TTI的調(diào)度的調(diào)度HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDLTE調(diào)度概述調(diào)度概述u QoS管理管理 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

5、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。u 物理層測量量處理物理層測量量處理 物理層測量量處理模塊處理信道信息提供的物理層測量量，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。u 調(diào)度信息處理調(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上報的BSR，PHR和SR。u ICIC策略策略 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)

6、度，中心用戶優(yōu)先在中心頻帶調(diào)度。u 每每TTI的調(diào)度的調(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，確定用戶使用的時頻資源和MCS，同時也控制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)，對數(shù)據(jù)包的大小和數(shù)據(jù)包的達(dá)到時刻沒有約束； Page 7LTE調(diào)度器功能模塊介紹HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDPage 8提綱提綱上行調(diào)度算法上行調(diào)度

7、算法4 4相關(guān)概念相關(guān)概念2 21 1LTELTE調(diào)度概述調(diào)度概述下行調(diào)度算法下行調(diào)度算法3 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD相關(guān)概念相關(guān)概念_VOIPu VOIP業(yè)務(wù)狀態(tài)分為過渡期（Transient state）,通話期（Talk Spurts）和靜默期（Silent Period）u過渡期是指每次業(yè)務(wù)建立初期尚未穩(wěn)定的暫態(tài)；u通話期是對應(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)；u靜默期是對應(yīng)用戶通話停頓的狀態(tài)。每間隔160ms發(fā)一個很短的SID幀，表示連接尚未中斷；Page 9VOIP簡介HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD

8、相關(guān)概念相關(guān)概念_VOIPu 系統(tǒng)收到第一個數(shù)據(jù)包，盲檢測出碼率后進(jìn)入通話期狀態(tài)。若檢測到SID幀，則進(jìn)入靜默期狀態(tài)；u 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)；u 靜默期狀態(tài)如果檢測到語音幀，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；Page 10調(diào)度狀態(tài)轉(zhuǎn)換HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD相關(guān)概念相關(guān)概念_QCIPage 11標(biāo)準(zhǔn)的9種QCIHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LT

9、D相關(guān)概念相關(guān)概念_CQI 在下行調(diào)度中，在下行調(diào)度中，CQI用來反映信道的質(zhì)量。用來反映信道的質(zhì)量。 UE上報的CQI包括： u 全帶CQI：提供小區(qū)系統(tǒng)全帶寬的信道信息；u 子帶CQI： 提供小區(qū)系統(tǒng)帶寬子集的信道信息； CQI上報可以同時配置為周期上報與事件（非周期性）觸發(fā)上報；上報可以同時配置為周期上報與事件（非周期性）觸發(fā)上報；u 周期上報的CQI：通過PUCCH上報給eNodeB；u 非周期上報的CQI：通過PUSCH上報給eNodeB；Page 12CQI上報方式HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD相關(guān)概念相關(guān)概念_資源分配方式資源分配方式u 頻選調(diào)度頻選調(diào)度

10、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來獲取；u 非頻選調(diào)度非頻選調(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，使用頻選調(diào)度會產(chǎn)生大量的碎片，所以優(yōu)先使用非頻選調(diào)度；Page 13LTE系統(tǒng)中，調(diào)度的資源分配方式

11、有頻選調(diào)度和非頻選調(diào)度。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD相關(guān)概念相關(guān)概念_調(diào)度策略調(diào)度策略u 基本調(diào)度策略基本調(diào)度策略MAX C/I ; 將資源和機(jī)會優(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)會均勻分配給所有接入的終端用戶，不考慮QoS，無記憶性；PF (Proportional Fair )：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；u 增強(qiáng)調(diào)度策略增強(qiáng)調(diào)度策略EPF (Enhanced PF) 相對于PF，考慮用戶差異化，Page 14HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDPage 15提綱提綱上行調(diào)度算

12、法上行調(diào)度算法4 4相關(guān)概念相關(guān)概念2 21 1LTELTE調(diào)度概述調(diào)度概述下行調(diào)度算法下行調(diào)度算法3 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD概述概述Page 16u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。u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；u根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的優(yōu)先級進(jìn)行排序，系統(tǒng)優(yōu)先進(jìn)行半靜態(tài)調(diào)度。優(yōu)先級按照如下規(guī)則進(jìn)行排序：l 半靜態(tài)調(diào)度：按照FIFO原則的調(diào)度順序來選擇用戶；l 動態(tài)調(diào)度：依次分配控制面數(shù)據(jù)、IMS信令、HA

13、RQ重傳數(shù)據(jù)以及其它初傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD半靜態(tài)調(diào)度半靜態(tài)調(diào)度u 下行半靜態(tài)調(diào)度過程具體如下：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)資源分配時需要按照VOIP的碼率確定資源分配的大小，因此，算法首先對VOIP碼率進(jìn)行盲檢測；系統(tǒng)收到第一個數(shù)據(jù)包，盲檢測出碼率后進(jìn)入通話狀態(tài)。eNodeB只在VOIP通話期開始時為UE分配資源；Page 17 下行半靜態(tài)調(diào)度分配時頻資源，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)。HUAWE

14、I TECHNOLOGIES CO., LTD動態(tài)調(diào)度動態(tài)調(diào)度u 下行數(shù)據(jù)達(dá)到之后，下行動態(tài)調(diào)度按照無線承載優(yōu)先級從高到低的順序為候選無線承載上的數(shù)據(jù)分配時頻資源；u 下行數(shù)據(jù)傳輸所分配的時頻資源位置通過DL Grant在PDCCH上發(fā)送給UE，相應(yīng)的下行數(shù)據(jù)在PDSCH上傳輸；Page 18HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD計算無線承載的優(yōu)先級計算無線承載的優(yōu)先級Page 19uGBR承載的優(yōu)先級計算承載的優(yōu)先級計算 GBR承載基于信道質(zhì)量和時延調(diào)度，根據(jù)以下三個因素綜合考慮該承載的調(diào)度優(yōu)先級；信道質(zhì)量波動時延相對優(yōu)先級uNon-GBR承載的優(yōu)先級計算承載的優(yōu)先級計算

15、Non-GBR承載基于速率控制的調(diào)度，根據(jù)如下四個因素綜合考慮該承載的調(diào)度優(yōu)先級：CQI平均速率用戶最大比特速率優(yōu)先級加權(quán)因子HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD分配資源分配資源Page 20HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD分配資源分配資源Page 21HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD下行下行HARQ重傳重傳Page 22n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)生時刻；n重傳時可以改變資源位置和MCSn重傳時傳輸塊大小與初傳相同u下行下行HARQ重傳調(diào)度流程與下行初傳動態(tài)調(diào)度類似，流程如下：重傳

16、調(diào)度流程與下行初傳動態(tài)調(diào)度類似，流程如下：用戶選擇以及優(yōu)先級確定資源分配重傳冗余版本的選擇優(yōu)先級加權(quán)因子HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDCQI調(diào)整調(diào)整Page 23u 下行調(diào)度流程中的用戶選擇和資源分配都依賴于UE上報的CQI，如果上報的CQI不能反映實際的信道條件，將導(dǎo)致下行資源的低效使用；u CQI調(diào)整算法根據(jù)初傳的ACK和NACK判斷上報的CQI與實際信道質(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，CQI調(diào)整算法維護(hù)上報的CQI的時間有效性；u 該算法在WebLMT上可以開啟HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDMCS選擇選擇Page 24 資源分配過程中，當(dāng)調(diào)度到某用戶