LTE上下行调度算法介绍

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. LTE上下行调度算法介绍上下行调度算法介绍 Date : 2010-04-13 Prepared by : 孔刚 Page 2 提纲提纲 上行调度算法上行调度算法 4 4 相关概念相关概念2 2 1 1 LTELTE调度概述调度概述 下行调度算法下行调度算法3 3 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. LTE调度概述调度概述 1. 调度是保证无线数据业务（CDMA1X, EVDO,LTE）良好运行的重要特性； 2. LTE系统一个重要特征是用户在DL-SCH和UL-SCH信道上动态共享传输资 源； 3. 调度器作

2、为MAC层的一部分，用于确定在每个TTI上，哪些UE可以在哪些 时频资源上接收或者上传数据； 4. 调度器也负责TBS选择、MCS选择，以及控制HARQ重传； 5. 另外，调度结果也会影响到RLC层数据分段 Page 3 LTE调度概述调度概述 u 小区吞吐量； u 小区边缘用户吞吐量； u VOIP容量 u 各类数据业务的QoS满意率； u 不同等用户的差异化以及同等用户的公平性； Page 4 调度对网络性能的影响 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. LTE调度概述调度概述 LTE调度器输入输入模块调度器输入输入模块 Page 5 输入模块输入模块 u功控模块功控模

3、块 DLPC为下行调度提供HARQ最大发送次 数和发射功率参数； ULPC为上行调度提供HARQ 最大发送次数和当前用户的功率余量； u用户信息模块用户信息模块 包含用户UE能力和用户业务QOS等 参数（业务QoS参数包含业务QCI,GBR,AMBR，以 及半静态/动态调度分类）； uTx Buffer模块模块 传递Tx Buffer信息给调度器； u信道信息模块信道信息模块 传递当前的信道信息给调度器，包 括CQI, SINR, ACK/NACK； uICIC模块模块 若已经启用ICIC，调度器将获得小区中 心频带和边缘频带的划分信息用户类型以及邻区信 息； uMIMO模块模块 上行方向传递

4、虚拟MIMO配对信息给调 度，下行方向告知调度MIMO模式； 输出模块输出模块 uRLC 在下行防范，调度器反馈给RLC层待传输的 数据量； uHARQ 输出HARQ参数，对HARQ进行控制； uPHY 提供物理层数据传输的MCS，以及天线映射 等资源； HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. LTE调度概述调度概述 LTE调度器结构调度器结构 Page 6 调度器功能调度器功能 u QoS管理管理 u 物理层测量量处理物理层测量量处理 u 调度信息处理调度信息处理 u ICIC策略；策略； u 每每TTI的调度的调度 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LT

5、D. LTE调度概述调度概述 u QoS管理管理 QoS管理模块接收用户信息传递过来的QoS参数，包括QCI,GBR和AMBR.通过它们确定用户的QoS状态，即GBR 和Non-GBR业务速率是否已经保证，Non-GBR是否超过AMBR。 u 物理层测量量处理物理层测量量处理 物理层测量量处理模块处理信道信息提供的物理层测量量，包括下行的CQI和上行的SINR，并将调整后的SINR和CQI 发送给每TTI调度模块。 u 调度信息处理调度信息处理 下行方向，调度信息处理模块根据RLC层提供的当前Buffer状态信息确定需要传输的数据量； 上行方向，调度信息处理模块处理UE上报的BSR，PHR和S

6、R。 u ICIC策略策略 如果启用了ICIC，那么系统频带将被划分为中心频带和边缘频带。调度器根据ICIC策略确定边缘用户优先在边缘频 带进行调度，中心用户优先在中心频带调度。 u 每每TTI的调度的调度 每TTI调度是调度器的核心模块，其根据QoS参数，信道参数传输功率等，确定用户使用的时频资源和MCS，同时 也控制HARQ重传。此外，在下行方向，调度器将调度数据大小告知RLC，RLC根据数据量进行分段； 半静态调度 在一定周期内，采用预先分配资源的方法来调度UE； 动态调度-每TTI调度都要需要重新分配资源，并通过PDCCH信道指示用户资源分配情况。适用于任何业务，对数据 包的大小和数据

7、包的达到时刻没有约束； Page 7 LTE调度器功能模块介绍 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Page 8 提纲提纲 上行调度算法上行调度算法 4 4 相关概念相关概念2 2 1 1 LTELTE调度概述调度概述 下行调度算法下行调度算法3 3 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_VOIP u VOIP业务状态分为过渡期（Transient state）,通话期（Talk Spurts）和静默期（Silent Period） u过渡期是指每次业务建立初期尚未稳定的暂态； u通话期是对应用户正在通话的状态。在通话状态下，每2

8、0ms传送一次数据； u静默期是对应用户通话停顿的状态。每间隔160ms发一个很短的SID帧，表示连接尚未中断； Page 9 VOIP简介 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_VOIP u 系统收到第一个数据包，盲检测出码率后进入通话期状态。若检测到SID帧，则进入静默期状态； u 在通话期状态，如果连续多次无上行传输，则进入静默期状态； u 静默期状态如果检测到语音帧，则回到通话期状态； VOIP业务从静默期转换到通话期时需要分配资源，当从通话期转换到静默期需要撤销资源。由PDCP 检测包大小，判决出是进入静默期还是通话期，然后通过PDCCH去激活

9、或者激活半静态资源； Page 10 调度状态转换 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_QCI Page 11 标准的9种QCI HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_CQI 在下行调度中，在下行调度中，CQI用来反映信道的质量。用来反映信道的质量。 UE上报的CQI包括： u 全带CQI：提供小区系统全带宽的信道信息； u 子带CQI： 提供小区系统带宽子集的信道信息； CQI上报可以同时配置为周期上报与事件（非周期性）触发上报；上报可以同时配置为周期上报与事件（非周期性）触发上报； u 周期上报的CQI：通过

10、PUCCH上报给eNodeB； u 非周期上报的CQI：通过PUSCH上报给eNodeB； Page 12 CQI上报方式 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_资源分配方式资源分配方式 u 频选调度频选调度 DL调度中，频选调度为UE分配的连续子载波或者资源快。该方式需要eNodeB获取比较详细的信道质 量信息。通过子带CQI选择质量比较好的资源快，提高系统的利用率和UE峰值速率； UL调度中，频选调度是为UE分配信道质量较好的资源快，信道质量通过SINR来获取； u 非频选调度非频选调度 DL调度中，非频选调度为UE分配离散的子载波或者资源快。该方式

11、需要eNodeB获取全带的CQI即可 ，可以减少信令开销； UL调度中，非频选调度是在给定的频带上，从高端到低端搜索连续可用的资源快。当小区待调度的 UE较少时，使用频选调度会产生大量的碎片，所以优先使用非频选调度； Page 13 LTE系统中，调度的资源分配方式有频选调度和非频选调度。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 相关概念相关概念_调度策略调度策略 u 基本调度策略基本调度策略 MAX C/I ; 将资源和机会优先分配给信道质量好的终端，不考虑QoS，无记忆性； RR：将资源和机会均匀分配给所有接入的终端用户，不考虑QoS，无记忆性； PF (Proport

12、ional Fair )：综合用户信道质量和公平性，在小区吞吐量和用户公平性之间折衷； u 增强调度策略增强调度策略 EPF (Enhanced PF) 相对于PF，考虑用户差异化， Page 14 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Page 15 提纲提纲 上行调度算法上行调度算法 4 4 相关概念相关概念2 2 1 1 LTELTE调度概述调度概述 下行调度算法下行调度算法3 3 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 概述概述 Page 16 u下行调度分配PDSCH资源，用于系统信息、寻呼、RACH响应和用户数据传输。 u下行调度引入下行增

13、强调度策略，在满足用户QoS的前提下，尽量利用信道状态信息，即利用CQI反馈 ，在考虑用户差异性和公平性的前提下，最大化系统吞吐量； u根据用户业务的优先级进行排序，系统优先进行半静态调度。优先级按照如下规则进行排序： l 半静态调度：按照FIFO原则的调度顺序来选择用户； l 动态调度：依次分配控制面数据、IMS信令、HARQ重传数据以及其它初传业务数据； HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 半静态调度半静态调度 u 下行半静态调度过程具体如下：下行半静态调度过程具体如下： VOIP业务建立，并由eNodeB初始化更改业务的配置参数，RRC层为半静态调度分配周期； 由

14、于MAC层在进行半静态资源分配时需要按照VOIP的码率确定资源分配的大小，因此，算法首先对 VOIP码率进行盲检测； 系统收到第一个数据包，盲检测出码率后进入通话状态。eNodeB只在VOIP通话期开始时为UE分配资 源； Page 17 下行半静态调度分配时频资源，利用频率分集增益提供系统性能。半静态调 度一般用于VOIP通话期状态。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 动态调度动态调度 u 下行数据达到之后，下行动态调度按照无线承载优先级从高到低的顺序为候选无线承载 上的数据分配时频资源； u 下行数据传输所分配的时频资源位置通过DL Grant在PDCCH上发送给

15、UE，相应的下行 数据在PDSCH上传输； Page 18 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 计算无线承载的优先级计算无线承载的优先级 Page 19 uGBR承载的优先级计算承载的优先级计算 GBR承载基于信道质量和时延调度，根据以下三个因素综合考虑该承载的调度优先级； 信道质量波动 时延 相对优先级 uNon-GBR承载的优先级计算承载的优先级计算 Non-GBR承载基于速率控制的调度，根据如下四个因素综合考虑该承载的调度优先级： CQI 平均速率 用户最大比特速率 优先级加权因子 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 分配资源分配资源 Pa

16、ge 20 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 分配资源分配资源 Page 21 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 下行下行HARQ重传重传 Page 22 n下行HARQ重传支持异步自适应HARQ重传，即接收端预先不知道传输的发生时刻； n重传时可以改变资源位置和MCS n重传时传输块大小与初传相同 u下行下行HARQ重传调度流程与下行初传动态调度类似，流程如下：重传调度流程与下行初传动态调度类似，流程如下： 用户选择以及优先级确定 资源分配 重传冗余版本的选择 优先级加权因子 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. CQI调整调整 Page 23 u 下行调度流程中的用户选择和资源分配都依赖于UE上报的CQI，如果上报的CQI不能反映 实际的信道条件，将导致下行资源的低效使用； u CQI调整算法根据初传的ACK和NACK判断上报的CQI与实际信道质量的偏离程度，输出调 整后的CQI给调度算法，用于确定MCS，使得初传BLER能达到目标值。同时，CQI调整算 法维护上报的CQI的时间有效性； u 该算法在WebLMT上可以开启 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. MCS选择选择 Page 24 资源分配过程中，当调度到某用户时，需要决定