【5G之道】第九章:调度和速率自适应

调度策略:

最大信噪比调度,结合速率控制,对于给定发射功率可以获得最高数据速率;速率控制比功率控制更有效,调整发射功率跟踪信道变化的同时保持数据速率恒定;

轮询调度,让用户轮流使用共享资源,而不考虑瞬时信道条件;给每条通信链路分配相同无线资源量,但每条通信链路的服务质量不同;

比例公平调度,它试图利用快速信道变化并且同时抑制平均信道增益差异所带来的影响;共享资源分配给具有相对最佳无线链路条件的用户;

上行链路的功率资源发布在用户之间,下行链路中功率资源集中在基站;

单终端最大上行链路发射功率通常显著低于基站的输出功率;

下行链路,纯时域调度通常可以被使用;上行链路,必须依靠另外的频域共享;

在上行链路和下行链路上通过频域对时域进行补充的原因:
有效负荷不够的情况,对一个用户传输的数据量没有足够大到可以利用全部的信道带宽;
不仅需要利用时域波动而且需要利用频域波动的情况。

下行链路调度:

在于动态的决定将要发送到哪些终端,以及该终端DL-SCH将要在哪些资源块集合上进行传输;一个子帧中可以并行调度多个终端,每个被调度的终端具有一个DL-SCH,动态的映射到独一无二的频率资源集合;

调度器受控于所用的瞬时数据速率,因此RLC分割和MAC复用会受到调度决策的影响;

调度器控制基站中与下行链路传输相关的功能:
RLC,RLC SDU的分割、级联与瞬时数据速率直接关联;
MAC,逻辑信道复用取决于不同流之间的优先级;
L1,编码、调制以及如果适用情况下传输层数和相关预编码矩阵都会受到调度策略的影响。
大多数调度策略需要:
终端处的信道条件;
缓冲器状态和不同数据流特征;
相邻小区中的干扰情况。

上行链路调度:

对每个1ms时间间隔动态地决定哪些终端将要发送数据以及采用哪些上行链路资源进行传输;LTE上行链路主要基于维护不同上行链路传输之间的正交性,并且基站调度器控制的共享资源时时频资源单元;基站调度器还负责控制终端在每个上行链路组分载波上将要使用的传输格式;

上行链路调度的基础是调度许可,包含了调度决策并给终端提供一个组分载波上UL-SCH传输所用资源及对应传输格式的相关信息;

只有当终端获得有效许可时,才被允许在对应UL-SCH上传输,不支持自主传输,动态许可支队一个子帧有效,对于终端将要在其内传输UL-SCH的每一个子帧,调度器均需要重新发送一个新调度许可;

上行链路优先级控制:

多个具有不同优先级的逻辑信道可以通过与下行链路类似的MAC复用功能复用传输到同一传输块上;上行链路复用是基于终端中一系列定义良好的规则来执行的,并且使用网络设定的参数;

调度请求:

调度请求是,调度器需要知道哪些终端有待传数据而应给与其调度许可;调度请求用于没有有效调度许可的终端;

调度请求是一个简单标识,由终端发起从上行链路调度器申请上行链路资源;

申请资源的终端不带有PUSCH资源,因此调度请求是在PUCCH上传输;

调度请求采用单一比特的是由于期望保持上行链路的开销尽可能的小,因为采用多个比特的调度请求会付出更高的代价;

一种专属调度请求机制的可选方案是基于竞争的设计,多个终端共享同一通用资源,并提供它们的标识作为调度请求的一部分;

缓冲器状态报告:

已经拥有有效调度许可的终端不需要请求上行资源,为了让调度器能够决定在未来子帧内给每个终端许可的资源量,缓冲器状态以及可用功率的相关信息是非常有用的;这些信息通过MAC控制元素作为上行链路传输的一部分提供给调度器;MAC子头之一的LCID字段被设定为预留值,来指示缓冲器状态报告的出现;

触发缓冲器状态报告的原因:
1、具有比发送缓冲器中当前数据更高优先级的数据到达,即逻辑信道群中的数据比当前正在传输的数据优先级高,会影响调度决策;
2、服务小区的变更,此时缓冲器状态报告对于为新服务小区提供终端状况相关信息是有帮助的;
3、由定时器控制的周期性报告;
4、减少填充,如果匹配调度传输块大小所需的填充量大于缓冲器状态报告大小,就需要插入缓冲器状态报告。

功率余量报告:

下行链路的可用发射功率为调度器所知,因为功率放大器与调度器位于同一节点;

对于上行链路,需要为eNodeB提供功率可用性或者功率余量的相关信息;
功率余量报告由终端通过类似缓冲器状态报告的方式反馈给基站,即只发生在终端被调度在UL-SCH传输的时候;

功率余量触发原因:
由定时器控制的周期性报告;
路径损耗的变更;
减少填充。

LTE定义了两种功率余量报告:类型1和类型2;
类型1报告反映了假定载波上只有PUSCH时的功率余量;
类型2报告假定PUSCH和PUCCH联合传输;

调度分配与调度许可的定时:

调度决策、下行链路调度分配和上行链路调度授权,通过下行链路L1/L2控制信令传达给每个被调度的终端,一个下行链路分配使用一个(E)PDCCH;

下行链路调度定时:

对于下行链路数据传输,调度分配与数据在同一子帧中发送;具有与对应数据在同一子帧中调度分配可以最小化调度过程的时延;

上行链路调度时延:

比下行链路调度分配更为复杂尤其是TDD系统;
对于FDD系统,许可定时是直接的,子帧n收到的一个上行链路许可触发子帧n+4中的上行链路传输;

对于TDD系统,在子帧n接收到的一个许可可能并非触发子帧n+4的上行链路传输;因此,对于TDD配置1-6,需要修改时序关系从而使得上行链路传输出现在子帧n+k,k为大于或等于4的最小值,并且子帧n+k为一个上行链路子帧;

对于TDD配置0,上行链路子帧多于下行链路子帧,可以从单一下行链路子帧调度多个上行链路子帧中的传输;

半持续调度:

除基础的动态调度之外,LTE还提供半持续调度;

采用半持续调度,为终端提供(E)PDCCH上调度决策和一个指示,该指示除额外说明之外每n个子帧使用一次;一次,控制信令只使用一次由此降低开销;

使能半持续调度后,终端继续监听(E)PDCCH上用于调度命令的上行链路和下行链路;一旦检测到动态调度命令,将在特定子帧内优先接替半持续调度,这在半持续分配的资源偶尔需要增加时非常有用;

对于下行链路,只有初次传输采用半持续调度;重传采用PDCCH分配直接调度;

半双工FDD的调度:

半双工FDD意味着终端不能同时接收和发送,而基站还可以工作在全双工方式;

LTE的半双工FDD由一个调度器限制,由调度器来保证终端不会在上行链路和下行链路上同时调度;从终端角度来看子帧动态的用于上行链路或下行链路;

动态半双工FDD的一种可选方案是基于半双工FDD以TDD控制信令结构和定时为基础的调度限制,上行链路或者下行链路采用子帧的半静态配置;

LTE中有两种控制半双工FDD的方法,区别在于优化优化标准以及如何创建接收和发送之间所需的保护时间间隔:
类型A,通过最小化接收与发送之间的保护时间间隔来获得高性能;
类型B,提供一个长的保护时间间隔来简化用于大规模机器类终端的低成本实现。

非连续接收:

为降低终端功率损耗,LTE包含了非连续接收机制DRX;
DRX的基本机制是终端中可以配置DRX周期,终端只在每个DRX周期的一个子帧内检测下行链路控制信令,在其他子帧内关闭接收机电路进入睡眠状态;

终端在被调度后的一段可配置时间内保持处于激活状态,这是通过终端被调度是每次启动(重启)一个非激活定时器并在定时器到时之前保持激活状态来实现的;

重传操作不考虑DRX;

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