eNB端上行调度相关问题调研报告 1 概述
本文主要是从以下几个方面讲述目前对上行调度相关问题的认识。首先是eNB端调度需要考虑同哪些功能模块有交互以及这些模块对调度可能产生的影响，然后是从现在最近的一次提案（64）中查找有关eNB端调度的相关讨论，最后就是通过查论文调研现在的无线资源调度算法和目前适用于LTE的调度算法。
RNTI值问题； 时序安排问题；
2 同调度相关的功能模块
2.1 时序相关问题
eNB端上行调度结果是记录在PDCCH上发送出去。而发送上行授权的下行子帧和被授权的上行子帧间是存在一定关系的。 如下图，对于配置1，1号下行子帧发送的上行授权是针对7号上行子帧的，因此对于7号子帧的上行调度功能应该在1号下行子帧发送前完成。那么，对于7号上行子帧的调度是在1号下行子帧刚到来时开始执行，还是在1号下行子帧到来前就完成？个人认为，应该是等到1号下行子帧刚到来时才开始执行对7号上行子帧的调度功能。因为如果调度功能提前，那么1号下行子帧之前的上行子帧是可能收到UE的最新变化信息的，这些信息是可以用作调度参考的。 随机接入对于该时序有一定的影响。发送完preamble后的UE，监听PDCCH等待其RA-RNTI对应的MAC PDU产生的上行授权，协议中要求UE只有在收到该上行授权后6个子帧后的上行子帧才能够使用该上行授权，如果6个子帧后的子帧不是上行子帧则向后延迟直到遇到上行子帧。由此，eNB端收到UE发送的preamble，并且由eNB端的随机接入模块决策决定该UE的随机接入过程可以继续，那么就需要eNB端上行调度模块给该UE分配上行资源。某个下行子帧L到达时，eNB开始对L+k1后的某个上行子帧进行上行调度，如果此时k1<6，即被调度的上行子帧在UE随机接入上行授权可使用的上行子帧之前，那么eNB可以将该UE随机接入对上行授权的需求记录下来，直到可以调度L+6上行子帧的下行子帧到来再进行处理。 即时分上行授权，提前分出去，等到分相应上行子帧时再减去已经分出去的资源，UL delay 时间标准
TDD UL/DL DL subframe number n Configuration 0 1 0 1 4 6 6 2 3 4 4 5 4 6 6 6 7 8 9 4 1
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2 3 4 5 6 4 4 7 7 4 4 4 4 4 4 5 7 7 2.2 随机接入相关
按照现在对物理层的理解，eNB端对于一帧里包含的preamble的传输机会是可以配置的（具体见[8]图表5.7.2-4）。eNB端在一个上行子帧里是可以同时收到来自不同RA-RNTI，即不同传输机会UE发送的preamble。同时，在同一个传输机会，即对应相同的RA-RNTI，不同的UE可以选择不同的preamble index进行发送。 由此，eNB端随机接入模块经过决策是可能要求在下行方向对应多个RA-RNTI发送对应的MAC PDU。而记录在该MAC PDU内的多个RAR里的UL GRANT是需要eNB端上行调度决定的。于是，eNB端上行调度需要知道每个RAR对应的UE需要该上行授权发送多大数据量以及其信道质量状况（为了确定MCS从而确定PRB的个数）。 随机接入的上行授权还涉及到了一个时序问题。 [2]中明确规定了UL GRANT中，20个bit分别代表的意义。
? hopping flag：1 bit，表示UE在该上行子帧传输数据时是否要执行跳频；
? fixed sized resource block assignment：10 bit，如果当前上行带宽<=44个resource block，那
么取10个比特的后b个比特，按照DCI format 0里规定的理解方式，即RIV值的表示方式，取得被分配的resource block的起始值和长度值。如果当前上行带宽大于44个resource block，那么在10个比特前补充若干比特0，使补充后的总长达到b个比特，再按照DCI format 0里规定的理解方式，即RIV值的表示方式，取得被分配的resource block的起始值
ULUL和长度值。b?log2NRB?NRB?1/2??????.由此，UE随机接入取得resource block的长度值和
? ? ? ?
起始值是有一定限制的，使得RIV的值不能够太大（10位全1，1023）。当UE的resource block的长度值靠近全部上行带宽的一半时，会使得RIV值比较大。
Truncated modulation and coding scheme：4 bit，可选的有16种，分别是36.213 表8.6.1-1中的前16项。由此，对于UE随机接入上行授权可以使用的MCS是有限制的。
TPC command for scheduled PUSCH：3 bit，表示UE在PUSCH上传输数据时使用的功率，有8中选择，但是表格中具体值在现在的协议中是空的。
UL delay：1 bit, 表示是否需要延时，跟确定该上行授权所在的上行子帧号有关。看的不是很明白；
CQI request：1 bit，表示是否要求发送非周期性的信道质量报告。
2.3 BSR相关
BSR即缓存状态报告，反映了UE端当前缓存数据的状况，是作为eNB端进行上行调度确定UE在某个上行子帧可以发送数据字节数的一个重要依据。
首先介绍BSR的相关内容。
BSR的报告的缓存数据来自RLC层和PDCP层，在上述两层的计算方法如下：
? RLC 的SDU和SDU分段；RLC 新传PDU和PDU分段；RLC没有确定是否要重传的PDU；
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2
? ?
(36.322 4.5)
PDCP的SDU和PDCP PDU；handover发生时，PDCP在AM模式下，没有收到下层确认的PDU； （36.323 4.5）
BSR的分类有三种：
regular BSR：高优先级逻辑信道上有数据到达；即如果当前各个逻辑信道上都已经有数据或者当前优先级最高的逻辑信道上已经有数据，就不会再触发该BSR；由此，eNB端收到比较频繁的BSR应该不是regular BSR；
? period BSR：其周期可以在MAC-MainConfiguration IE中配置，而MAC-MainConfiguration IE
被包含在RadioResourceConfigDedicated IE中，是针对某个UE专用的配置信息；其单位是子帧，最小值是5，最大值是2560；由此，该BSR应该是eNB端收到比较频繁的BSR；
? padding BSR：当构造MAC PDU需要Padding时，才有可能发送该BSR；MAC PDU构造过程
中产生Padding的字节数大于2（1+1）或4（ 3+1） 字节的情况多还是少？如果多，说明eNB端基本上没收到一个MAC PDU就能收到一个BSR；如果少，说明该种BSR并不是出现很频繁。 新协议中出现了一种Truncated BSR，占用了一个逻辑信道号，是同short BSR和long BSR 相并列的。Truncated BSR特指空间不够发送所有组的状态报告，但是此时有多于一个组缓存了数据的情况。short BSR指此时只有一个逻辑信道组内有缓存数据时发送的BSR，long BSR指此时有多于一个组缓存了数据且同时报告所有逻辑信道组发送的BSR。所以，eNB 端收到三种逻辑信道号对应的trnucated BSR、short BSR和long BSR时应当区别对待。 BSR种类 truncated BSR short BSR long BSR 报告中包含几个组 1个 1个 4个 实际有几个组缓存数据 多于一个 1个 多于一个 是否高优先级逻辑信道有数据到达 没有 不确定 不确定 当前TTI如果有资源发送一个BSR（不管是上述哪种），那么周期性BSR的计时器都要重启。当regular BSR被触发（有高优先级逻辑信道上有数据到达），但此时UE没有上行授权，那么UE发送SR，如果UE没有被配置在PUCCH上发送SR，则UE发起随机接入过程。由此，eNB端收到UE的SR，则说明该UE更高优先级逻辑信道上有数据到达，但是此时eNB端并不知道该到达数据量大小，怎么给该UE确定分配资源的大小？同时，eNB也需要参考该UE之前发送BSR，那么eNB端应该保存一个UE的多少个BSR？ 可以给每个UE保存若干个BSR，同时也记录下收到BSR的时间，eNB每收到一个BSR后，就替换最旧的BSR。每次调度总是参考最新的BSR。 分发送BSR的资源
2.4同SR（schedule request）的关系
在UE端，当触发了regular BSR并且此时没有上行授权，UE才会发送SR。 首先需要确定的就是eNB端上行调度从哪个模块收到UE发送的SR。接收 其次是eNB端上行调度模块收到SR后，该进行怎样的处理。把发送了SR的UE加入到调度队列中。
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2.5 半静态调度
2.5.1 半静态调度的相关概念
半静态调度（SPS）存在于eNB端的上行调度和下行调度中。半静态调度的提出主要为了支持VoIP业务在LTE系统中的应用，其要点就是利用半静态分配资源传新传数据，利用动态分配资源传重传数据。 VoIP业务具有以下特点：业务分为活动期和静默期，其中静默期占近一半的时间。活动期，业务约每隔20ms到达一个40字节左右的数据包，在静默期，约每隔160ms到达一个SID（silent insertion Descriptor）包, 该包大小约15字节左右。VoIP业务调度的设计原则为：由于VoIP包比较小和传输时间间隔短，因此与VoIP相关的信令开销必须也比较小(或开销为零)；由于静默期的存在，调度器必须支持半静态资源的再分配；调度器必须能处理VoIP的重发和业务载荷突变。如 果选择动态调度方式，需要每个VoIP新数据包到来以及其重传都要在PDCCH上发送DCI进行资源分配，这样信令开销太大。但同时，动态调度也有一定的优点，就是灵活性，能够随信道质 量而改变。由此就采用了SPS调度方式满足VoIP业务的QoS要求[7]。 SPS就是为eNB为UE分配的资源，包括物理资源块的长度和起始值、MCS、HARQ信息等，是以一定的周期重复出现的，这样UE每到周期达到时，即可去相应位置解调或者发送数据，省去了eNB进行授权的信令开销，很适合VoIP业务。 SPS的周期值，semiPersistSchedIntervalDL和semiPersistSchedIntervalUL，都是在MAC-MainConfiguration IE里进行配置的，而MAC-MainConfiguration IE出现在RadioResourceConfigDedicated IE里，是针对一个UE进行配置的。不区分radio bearer，一个UE的所有上行SPS的周期是相同的，同样一个UE的所有下行SPS的周期也是相同的。一个UE是否同时可以拥有两份或多分SPS，还不确定。SPS的周期值最小是10个子帧。 UE一旦被分配了SPS，那么在每个周期到达时该SPS资源默认用来传新传数据，但是在某个周期到达时也可以通过PDCCH上DCI显式指明传重传数据。 传新传数据时，eNB或UE使用的MCS、物理资源块起始和长度、冗余版本（都是0）和前一次传新数据是相同的。上行方向上UE使用的HARQ process编号是跟当前上行子帧号相关的，下行方向上eNB使用的HARQ process 编号是在DCI里指明跟前一次传新数据是相同的。 传重传数据时，eNB或UE使用的使用的MCS、物理资源块起始和长度、冗余版本都是记录在PDCCH上的DCI里。上行方向上UE使用的HARQ process编号是跟当前上行子帧号相关的，下行方向上eNB使用的HARQ process 编号是在DCI里指明，由此重传和新传使用的HARQprocess 编号可以是不同的。 下面解释一下SPS如何实现半静态资源的再分配以及VoIP的重发和业务载荷突变。SPS的提出主要是为了支持VoIP业务，但是整个SPS资源是用来传输一个UE的MAC PDU，除了VoIP数据还有其他数据。 当UEa的VoIP业务的静默期出现，且UEa此时上行或下行没有其他业务数据，那么如果该SPS的资源不能够再分配则会出现资源浪费。因此，可以通过PDCCH上DCI动态地将该部分资源分给其他用户Ueb。但是这样做还是存在一个小问题。就是UEa在PDCCH上没有收到任何资源分配，会默认自己在当前TTI拥有SPS资源。在下行方向，UEa解调数据肯定会失败，会造成eNB端为UEa把VoIP数据包重传。在上行方向， 只有UEb在资源上发送数据，eNB端会解码成功。 当UE此时已经拥有了一个SPS资源分配，由于SPS周期最小是10个子帧，如果一个帧内除了VoIP业务，在某个子帧又有其他数据到达，也即此时出现业务载荷突增，那么就可以通过PDCCH上DCI为UE分配另外的资源。 当UE在SPS周期达到时，如果UE需要发送或接收多于或少于原来大小的数据，或者UE
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的信道质量发生了较大改变导致SPS中的MCS不再适用，那么eNB可以通过PDCCH上DCI给UE分配其他较大、较小空间或者调整MCS，UE解读PDCCH就会让现在DCI里的资源分配覆盖了SPS资源分配。 2.5.2 SPS和重传
VoIP业务数据的重传处理。
? 先看下行方向。LTE系统下行方向HARQ是异步的，即重传时需要指出使用的HARQ
process编号。eNB给UE重传某个VoIP数据包时，可以选择使用SPS资源重传也可以选择动态分配资源重传。选择前种方式，需在PDCCH上DCI里用semi-rnti指明重传，且指明重传使用的HARQprocess 编号；如果选择后中方式，需在PDCCH上DCI里用C-RNTI指明重传以及重传使用的HARQprocess 编号。区别就是，SPS资源的周期最小是10个子帧，那么使用SPS资源重传时延大，使用动态分配资源时延小。且使用SPS资源重传会导致某时刻数据量突然增大。 例如，配置1中，设UE在子帧3拥有SPS资源且周期是10个子帧，UE在系统帧n子帧 3中传输的VoIP包传输失败，UE可以在系统帧n的7、8子帧和系统帧n+1的2、3（SPS 资源）号子帧重传该包。 由表……可以看出，除系统帧n的7子帧不能用外，其他都可用。eNB如果选择动态分配 重传资源，可以在系统帧n的4、6子帧发布系统帧n的8子帧、系统帧n+1的2号子帧 中重传数据占用的资源，完成重传。如果选择使用SPS资源重传，那么eNB需要在系统帧 n的9号子帧中用semi-rnti在PDCCH表明在系统帧n+1的3子帧（SPS资源）重传数据， 从而完成重传。此时，eNB需要在系统帧n+1的3子帧传输的新传数据也到达了，这时， 原来的SPS资源可能就不够用了，仍然需要eNB作出动态调整。可见，使用动态资源进行 重传会比较合适。 下图是各种配置下，上行和下行子帧的分布。 TDD上下行配置 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 系统帧 n 4 5 6 7 8 9 n+1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n+2 …… 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
eNB端发出上行授权的下行子帧号和被授权的上行子帧号间对应关系： TDD UL/DL DL subframe number n Configuration 0 1 0 1 2 3 4 5 4 6 4 6 2 3 4 4 4 5 4 6 6 6 7 8 4 4 4 4 9 4 4 4 5
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LTE调度算法调研报告(偏向理论)
