半永久性调度分析.docx

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半永久性调度分析

Semi-PersistentScheduling（SPS，半永久性调度）

      Semi-PersistentScheduling，简称SPS，半永久性调度，又称为半静态调度。

      与动态调度时每个TTI为UE分配一次无线资源不同（通过PDCCH指定），SPS允许半静态配置无线资源，并将该资源周期性地分配给某个特定UE。

      简单地说，eNodeB在某个TTI使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH指定UE所使用的无线资源（这里将其称为SPS资源），每过一个周期，UE就使用该SPS资源来收或发数据。

eNodeB无需在该子帧（这里将其称为SPS子帧）下发PDCCH来指定分配的资源。

      由于SPS有“一次分配，多次使用”的特点，不需要在每个TTI都为UE下发DCI（包括上行或下行的DCI），从而降低了对应的PDCCH开销。

      SPS对数据包小，大小基本不变且周期性的业务很有用，如VoIP。

这类业务的timing和所需的无线资源都是可预测的。

      只有PCell支持SPS。

这是因为SPS主要应用于低速业务，负载低，没有必要使用多个载波单元。

      配置了SPS调度的UE可以同时进行动态调度，所以需要区分PDCCH是用于动态调度还是SPS调度。

因此，配置了SPS调度的UE有2个标志：

一个“正常的”C-RNTI，用于动态调度，在随机接入过程中分配；另一个是SPSC-RNTI，用于SPS调度，通过SPS-Config的semiPersistSchedC-RNTI字段配置。

      UE的半静态调度是通过IE:

 SPS-Config配置的。

见图1：

SPS-Config:

:

=SEQUENCE{

    semiPersistSchedC-RNTI           C-RNTI                OPTIONAL,         --NeedOR

       ------Semi-PersistentSchedulingC-RNTI

    sps-ConfigDL                 SPS-ConfigDL          OPTIONAL,         --NeedON

       ------用于下行SPS

    sps-ConfigUL                 SPS-ConfigUL          OPTIONAL          --NeedON

       ------用于上行SPS

}

SPS-ConfigDL:

:

=  CHOICE{

    release                      NULL,

    setup                        SEQUENCE{

       semiPersistSchedIntervalDL           ENUMERATED{

                                            sf10,sf20,sf32,sf40,sf64,sf80,

                                            sf128,sf160,sf320,sf640,spare6,

                                            spare5,spare4,spare3,spare2,

                                            spare1},

           ------指定下行SPS的周期

       numberOfConfSPS-Processes        INTEGER（1..8）,

           ------SPS的HARQprocess个数，上行没有这个配置

       n1PUCCH-AN-PersistentList        N1PUCCH-AN-PersistentList,

           ------回复ACK/NACK的4个PUCCH1资源，用于天线端口0

       ...,

       [[  twoAntennaPortActivated-r10      CHOICE{

               release                      NULL,

               setup                        SEQUENCE{

                  n1PUCCH-AN-PersistentListP1-r10  N1PUCCH-AN-PersistentList

                      ------回复ACK/NACK的4个PUCCH1资源，用于天线端口1

               }

           }                                                         OPTIONAL   --NeedON

       ]]

    }

}

SPS-ConfigUL:

:

=  CHOICE{

    release                      NULL,

    setup                        SEQUENCE{

       semiPersistSchedIntervalUL           ENUMERATED{

                                            sf10,sf20,sf32,sf40,sf64,sf80,

                                            sf128,sf160,sf320,sf640,spare6,

                                            spare5,spare4,spare3,spare2,

                                            spare1},

           ------指定上行SPS的周期

       implicitReleaseAfter             ENUMERATED{e2,e3,e4,e8},

           ------如果UE连续implicitReleaseAfter次发送的MACPDU不包含MACSDU，则上行SPS会自动释放。

e2代表连续2次，依次类推

       p0-Persistent                    SEQUENCE{

           p0-NominalPUSCH-Persistent           INTEGER（-126..24）,

           p0-UE-PUSCH-Persistent               INTEGER（-8..7）

       }      OPTIONAL,                                          --NeedOP

           ------用于功控，本文不做介绍

       twoIntervalsConfig               ENUMERATED{true}         OPTIONAL,  --CondTDD               ------是否支持two-intervals-SPS，只存在于TDD的上行

       ...

    }

}

N1PUCCH-AN-PersistentList:

:

=    SEQUENCE（SIZE（1..4））OFINTEGER（0..2047）

图1：

SPS-Config

      UE配置了SPS后，还不能使用，必须使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH进行激活。

（详见36.213的9.2节）

      eNodeB通过SPSC-RNTI加扰的PDCCH来激活/释放UE的SPS。

      只有满足如下条件，UE才会验证接收到的PDCCH是否用于SPS的激活或释放：

∙        PDCCH的CRC校验位使用SPSC-RNTI进行加扰；

∙        NDI域设置为0。

对于DCIformat2/2A/2B/2C而言，支持2个TB，存在2个NDI域，每个NDI域对应一个TB。

每个TB使能SPS是通过将对应的NDI域设置为0而独立配置的。

      满足了上述条件后，UE还会根据36.213的Table9.2-1（SPS激活）和Table9.2-1A（SPS释放）进一步验证如下字段：

图:

2：

SPSActivation/ReleasePDCCHValidation

        如果对应DCIformat中的所有字段都按图2所示来设置，则验证成功，否则验证失败。

      如果验证成功，UE会将接收到的DCI当做一个有效的SPS 激活/释放来处理；如果验证失败，UE会认为接收到的DCI使用了一个不匹配的CRC。

      注意：

DCI中的其它字段含义没有改变，SPS使用的无线资源（称为SPS资源）和MCS等就是通过用于激活SPS的DCI来指示的。

（1） 从36.213的Table9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH中的“Resourceblockassignment”（用于下行）和“Resourceblockassignment（andhoppingresourceallocation）”（用于上行）字段是用于指示无线资源的，也就是说，对于下行，该PDCCH是与对应的PDSCH一起发送的，对于上行，该PDCCH还指定了PUSCH的资源；但从36.213的Table9.2-1A可以看出，指示SPS释放的PDCCH中的“Resourceblockassignment”（用于下行）和“Resourceblockassignment（andhoppingresourceallocation）”（用于上行）字段为“全1”，即该字段是不用于指示无线资源的。

简单地说：

SPS激活时可以同时传输PDSCH和PUSCH（有一定的timing），但SPS释放时不能同时传输PDSCH和PUSCH。

（2） 从36.213的Table9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH的5bit“Modulationandcodingscheme（andredundancyversion）”字段的MSB为0，即

的取值范围为0~15，而不是通常的0~31。

      对于下行传输，如果接收到的DCI指示DLSPS激活，则DCI中的TPCcommandforPUCCH字段将指示从4个PUCCH资源中选择1个用于回复ACK/NACK。

该4个PUCCH资源是通过SPS-ConfigDL的n1PUCCH-AN-PersistentList来配置的（对于2天线传输，第二个天线端口的4个PUCCH资源通过n1PUCCH-AN-PersistentListP1-r10配置）。

图3：

TPCcommandforPUCCH字段在SPS中的含义

      在激活了SPS后，UE就可以周期性地使用配置的SPS资源来接收和发送数据。

LTE：

SPS

（二）

（2013-05-1308:

49:

25）

转载▼

标签：

lte

sps

半静态调度

半永久性调度

it

分类：

 LTE

      【下行SPS】（见36.321的5.10节）

      如果配置并激活了DLSPS，则UE会认为在满足下面公式的子帧里（称为SPS子帧）被分配了SPS下行资源（此时无需收到PDCCH）：

（10*SFN+subframe）=[（10*SFNstarttime +subframestarttime）+N* semiPersistSchedIntervalDL]modulo10240

      其中N>0（初始为0，每过一个周期加1），SFNstarttime和subframestarttime为UE接收到指示下行SPS激活的PDCCH的系统帧号和子帧号。

modulo10240是因为系统帧使用10bit表示，取值范围为0~1023，每隔1024个系统帧需要做一次反转。

semiPersistSchedIntervalDL指明UE每隔semiPersistSchedIntervalDL个子帧被分配一次DLSPS资源，即DLSPS的周期。

      当UE接收到指示下行SPS激活的PDCCH时，其对应的HARQprocessID是通过下面的公式计算的（DCI中的HARQprocessnumber域被置成0）：

HARQProcessID=[floor（CURRENT_TTI/semiPersistSchedIntervalDL）]modulonumberOfConfSPS-Processes

      其中，CURRENT_TTI=[（SFN*10）+subframenumber] 。

      对于下行HARQ，只有新传会使用SPS资源，重传需要通过SPSC-RNIT加扰的PDCCH显式地分配资源，这是因为下行HARQ使用异步、自适应的方式。

其中的HARQprocessnumber字段指示了进行重传的HARQprocess。

      【上行SPS】（见36.321的5.10节）

      如果配并激活了ULSPS，则UE会认为在满足下面公式的子帧里（称为SPS子帧）被分配了SPS上行资源（此时无需收到PDCCH）：

（10*SFN+subframe）=[（10*SFNstarttime +subframestarttime）+N* semiPersistSchedIntervalUL +Subframe_Offset*（Nmodulo2）]modulo10240

      SFNstarttime和subframestarttime为UE接收到指示上行SPS激活的PDCCH所指定的将用来发送上行数据的系统帧号和子帧号（对于FDD，是子帧n+4；对于TDD而言，与上下行配置相关，可参见《LTE：

上行HARQ

（二）》。

需要注意的是：

这里的处理与下行略有不同）。

      与下行相比，上行SPS增加了偏移量Subframe_Offset*（Nmodulo2），该偏移量只存在于TDD中。

如果SPS-ConfigUL的twoIntervalsConfig字段（只存在于TDD中）配置为true，则Subframe_Offset根据36.321的Table7.4-1来配置；否则Subframe_Offset的值为0。

（上行的two-intervals-SPS特性）

      two-intervals-SPS特性用于避免第n个包的非自适应重传与第n+1个包的初传产生冲突，关于该特性的详细描述，可参见[4]的3.3节。

      对于下行重传和上行自适应重传，由于需要重新发送PDCCH，可以通过调度避免第n个包的重传与第n+1个包初传发生冲突。

      如果UE在分配的上行SPS资源上，连续implicitReleaseAfter次发送的MACPDU不包含MACSDU，则会自动释放上行SPS并清除配置的ULgrant。

      在清除了ULgrant后，需要重传的SPS数据并不受影响。

      与下行不同，上行HARQ使用同步的方式，因此并不需要指定HARQprocessID。

并且对上行重传而言，可以使用SPS调度分配的资源，也可以使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH重新指定资源。

      注意：

无论对于上行SPS还是下行SPS，重传时使用的SPSC-RNTI加扰的PDCCH并不会重新配置SPS资源，也就是说，该PDCCH只在该子帧有效。

      从前面的介绍可以看出，SPSC-RNTI不仅用于SPS激活过程中的PDCCH，还用于SPS调度TB的HARQ重传的PDCCH。

为了区分这两种情况，使用了NDI字段：

如果是配置SPS资源（SPS激活），则NDI设置为0，并认为NDI翻转；如果是HARQ重传，NDI设置为1，并认为NDI没有翻转。

（见36.321的5.3.1节和5.4.1节）

      如果在UE收到的PDCCH使用C-RNTI加扰，并且对应的HARQprocess前一次接收到的PDCCH使用SPSC-RNTI加扰（可能是SPS激活，也可能是SPS的重传），则无论NDI域的值是0或1，都认为NDI翻转，即新传。

      UE激活了SPS后，仍然会监听用于动态调度的PDCCH。

当在SPS子帧上检测到用于动态调度的PDCCH时，该PDCCH分配的资源会取代SPS调度分配的资源，即动态调度的优先级更高。

但需要注意的是，动态调度的PDCCH只对该子帧有效，并不影响后续的SPS子帧。

这种做法在SPS调度分配的资源不够时是有用的，例如UE进行VoIP的同时在浏览网页，当下载网页时，可能需要更多的资源块，这时SPS调度分配的资源不够用，就需要动态调度更多的资源。

还有一种可能，当SPS资源与PRACH资源冲突时，使用动态调度临时分配资源以避免冲突。

      UE激活了SPS后，可能在之后的过程中由于码率变化等原因，需要重新配置SPS资源。

例如当VoIP服务的码率升高，eNodeB需要重新下发一个新的使用SPSC-RNTI加扰的下行DCI或上行DCI（格式与SPSActivation的PDCCH相同），以便分配更大的SPS资源。

重新分配的过程可以发生在任意子帧，此时SFNstarttime和subframestarttime也会更新，后续的SPS子帧将使用重新分配的SPS资源。

图4：

SPS调度

      配置了SPS的UE，其PDSCH/PUSCH何时使用C-RNTI，或是使用SPSC-RNTI来加扰可参见36.213的7.1节和8.0节。

      这里，我将用于指示SPS激活的PDCCH所在的子帧称为“SPS激活子帧”，将用于指示SPS释放的PDCCH所在的子帧称为“SPS释放子帧”，而其它周期性发送PDSCH（虽然下行SPS激活子帧也携带PDSCH，但这里不包含在内）或PUSCH的SPS相关子帧称为“SPS子帧”。

这个概念会在介绍下行HARQ时用到。

       小结：

eNodeB通过SPS-Config为特定UE配置SPS功能，然后使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH（上行/下行分别配置，NDI=0）来激活该功能并分配SPS资源，之后UE周期性地使用该SPS资源来接收或发送数据。

如果需要重传，下行HARQ需要使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH（NDI=1）来指定重传所使用的资源；上行HARQ可以使用之前分配的SPS资源，也可以需要使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH（NDI=1）来重新指定重传所使用的资源。

      如果需要重新分配SPS资源，eNodeB会下发一个使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH（上行/下行分别配置，NDI=0）来重新激活SPS。

      如果UE在SPS子帧上收到以C-RNTI加扰的PDCCH，即动态调度，则该PDCCH分配的资源将在该TTI覆盖SPS资源。

      当SPS业务结束时，eNodeB会下发一个使用使用SPSC-RNTI加扰的PDCCH（NDI=0）来释放SPS。

【参考资料】

[1]      《4GLTE/LTE-AdvancedforMobileBroadband》的13.2.3节

[2]      《LTE-TheUMTSLongTermEvolution,2ndEdition》的4.4.2节

[3]      《LTE中的半静态调度传输》

[4]      《ResearchandSolutionofSemi-persistentSchedulingProbleminLTESystem》

[5]      36.213的7.1节、8.0节和9.2节

[6]      36.300的11.1.1节和11.1.2节

[7]      36.321的5.3.1节、5.4.1节和5.10节

[8]      36.331的SPS-Config