屈剛 唐欣

【摘要】無線分組調(diào)度是無線資源管理的核心，有效的無線調(diào)度算法是實現(xiàn)LTE性能要求的關(guān)鍵之一。本文在對LTE系統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上對其優(yōu)缺點進(jìn)行了分析，有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】LTE;無線資源;調(diào)度機(jī)制

1.引言

資源調(diào)度是根據(jù)一定的規(guī)則，完成時間、頻率、功率、空間（MIMO情況下）資源的分配。所謂的一定的規(guī)則指的是資源調(diào)度算法，分配對象是時間、頻率、空間、功率等資源，接受資源的競爭者是接入用戶。

2.LTE資源調(diào)度

2.1 調(diào)度顆粒

LTE物理資源在頻域和時域上共同定義，RB（Resource Block，資源塊）是調(diào)度的最小單元，在頻域上由12個子載波組成，在時域上包括7個OFDM符號（常規(guī)CP下），時間長度為一個時隙的時間長度即0.5ms。調(diào)度在1ms的時間間隔即一個TTI（Transmission Time Interval，傳輸時間間隔）內(nèi)，時域上連續(xù)的14個OFDM符號上執(zhí)行。通過在不同調(diào)度周期內(nèi)，對不同用戶、不同業(yè)務(wù)動態(tài)分配RB和功率資源來實現(xiàn)最佳的LTE系統(tǒng)性能。

2.2 調(diào)度器

在LTE系統(tǒng)中調(diào)度功能由調(diào)度器完成。調(diào)度器位于MAC層，又可具體分為上行調(diào)度器和下行調(diào)度器，分別執(zhí)行上下行的資源分配，分組調(diào)度是MAC層的核心作用[1]。

CQI（Channel Quality Indicator，信道質(zhì)量指示）反映無線網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量，信道的CQI可由SINR、BER（bit error rate，誤比特率）、PLR（packet loss rate，丟包率）等計算出。

LTE下行分組調(diào)度的一般模型如圖1所示。每個TTI內(nèi)，調(diào)度器接收用戶上報的信道狀況，同時接收來自高層（應(yīng)用層）的用戶隊列信息和QoS信息，將用戶隊列信息放入緩存區(qū)內(nèi)等待分配資源。每個TTI內(nèi)，分組調(diào)度器根據(jù)分組調(diào)度算法決定哪些用戶被調(diào)度。在這個系統(tǒng)中，每TTI內(nèi)每個用戶被分到0個，1個或多個RB的情況均可能出現(xiàn)。

圖1 LTE下行分組調(diào)度的一般模型

分組調(diào)度可分為TDPS（Time Domain Packet Scheduler，時域分組調(diào)度）和FDPS（Frequency Domain Packet Scheduler，頻域分組調(diào)度）。TDPS根據(jù)來自HARQ管理器的信息，決定調(diào)度候選者，即能在下個TTI中獲得資源的用戶，把他們交給FDPS，F(xiàn)DPS為挑選出的用戶分配資源。上行調(diào)度過程和下行相似，不同點是上行調(diào)度時緩存區(qū)在UE端，但調(diào)度器仍位于eNodeB端。調(diào)度前需向eNodeB上報緩存區(qū)狀態(tài)，獲得調(diào)度允許后進(jìn)行資源分配。

2.3 被調(diào)度個體

從被調(diào)度個體來看，LTE的調(diào)度有兩種方式，一是以UE為單位，二是以RB為單位。

（1）以UE為單位

資源分配時先以UE為單位進(jìn)行，然后在不同RB間按照一定的規(guī)則再進(jìn)一步劃分資源。具體做法是先根據(jù)某一算法計算所有用戶的優(yōu)先級，之后按照優(yōu)先級順序為用戶分配資源。

（2）以RB為單位

資源分配以RB為單位時，直接把每個RB分配給相應(yīng)的用戶。具體做法是，根據(jù)某一算法計算所有用戶在每個RB上的優(yōu)先級，把RB分配給優(yōu)先級最高的用戶。與以UE為單位的方式相比，調(diào)度顆粒更小，可更好地保證業(yè)務(wù)QoS要求，但同時也往往增大了信令開銷。

根據(jù)系統(tǒng)性能需求來選擇資源分配方式，保證QoS時使用以RB為單位的方式，而要最大化資源利用率時應(yīng)使用以UE為單位的方式。

2.4 調(diào)度方式

相對于3G的調(diào)度方式，LTE系統(tǒng)在MAC層的調(diào)度是完全動態(tài)的，但每種業(yè)務(wù)依然可根據(jù)其特性選擇不同的調(diào)度方式。調(diào)度方式一般可分為持續(xù)調(diào)度、半靜態(tài)調(diào)度和動態(tài)調(diào)度三種。

（1）持續(xù)調(diào)度

持續(xù)調(diào)度又被稱為靜態(tài)調(diào)度，是一種周期性調(diào)度，主要針對廣播消息，即SIB消息映射到共享信道，然后周期性的發(fā)送。其特點是周期在RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）層已配置好，且一旦配置好就不會再改變，占用的資源就是按照固定分配的形式來使用。

持續(xù)調(diào)度不需要在每次調(diào)度時都傳送信道狀態(tài)信息、下行調(diào)度信令等，所以此調(diào)度方式的優(yōu)點是信令開銷小。此外，該調(diào)度方式的用戶分集增益和頻率分集增益較低，靈活性也較低。

（2）半靜態(tài)調(diào)度

半靜態(tài)調(diào)度可以看成對持續(xù)調(diào)度的一種補充，也是由RRC層預(yù)先設(shè)置好RB、MCS等的配置以及修改配置信息。該調(diào)度方式適合突發(fā)特征不明顯，有保證速率要求的業(yè)務(wù)，最典型的業(yè)務(wù)是VoIP。在持續(xù)調(diào)度中，系統(tǒng)預(yù)先為VoIP用戶配置各種資源，然后按照配置信息在預(yù)留資源上傳輸VoIP數(shù)據(jù)。該調(diào)度方式控制信令開銷也小，靈活性較動態(tài)調(diào)度稍差。

（3）動態(tài)調(diào)度

動態(tài)調(diào)度是指由MAC層根據(jù)信道質(zhì)量實時地、動態(tài)地為接入用戶分配時頻資源、MCS等級以及允許接入速率，其資源利用率和靈活性很高。該調(diào)度方式合適突發(fā)特征明顯的業(yè)務(wù)。

3.小結(jié)

本文針對LTE網(wǎng)絡(luò)特點對其資源調(diào)度機(jī)制進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其優(yōu)點和不足。

參考文獻(xiàn)

[1]楊星宇，谷向陽.LTE系統(tǒng)中上行調(diào)度的研究與實現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2011，35（01）：63-65.

[2]Mourad Abdel-Majid，Brunel Loic，Okazaki Akihiro，et al.Channel Quality Indicator Estimation for OFDMA Systems in the Downlink[C].2007 IEEE 65th Vehicular Technology Conference.2007：1771-1775.