半静态调度SPS专题

Semi-PersistentScheduling（SPS，半永久性调度）一、SPS简介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灵活性稍差，但控制信令开销小，适合突发特征不明显，有保证速率要求的业务，主要用于周期性小包业务，如VoIP。这类业务的timing和所需的无线资源都是可预测的。目前中兴只针对QCI为1的VoIP语音业务进行SPS。协议规定只有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。中兴eNodeB支持20ms和40ms的半静态调度周期。当半静态调度周期配置为20ms时，语音报文在eNodeB的调度时延较少，VoLTE用户从而可以获得更高的语音质量；当半静态调度周期配置为40ms时，eNodeB支持的SPS用户数翻倍，但语音报文在eNodeB的调度时延将增加，VoLTE用户的语音质量将稍有下降。SPS周期由eNodeB通过RRC消息传送给UE。VoIP业务的通话期与静默期状态由PDCP层进行判决，判决为通话期时，激活半静态调度；判决为静默期时，释放已分配的半静态资源；当业务从静默期转为通话期时，需要重新激活半静态调度。在以下场景下，eNodeB采用动态调度作为半静态调度的补充：半静态调度期间的QCI1承载上的大包，RB资源过载时，会动态调度过载的资源。半静态初传对应的自适用HARQ重传数据。当进入静默期，释放半静态资源，对静默期的数据包采用动态调度。TDD系统中，协议规定TTIbundling只支持子帧配比0、配比1和配比6，且跟半静态调度互斥。二、SPS配置配置了SPS调度的UE才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：图1：SPS-Config图2：RRC连接重配置（SPS-config实例）三、SPS激活/释放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。eNodeB通过SPSC-RNTI加扰的PDCCH来激活/释放UE的SPS。这里将用于指示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”。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。(中兴认为SPS只能是单流)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PDCCH如下字段：图3：SPSActivation/ReleasePDCCHValidation如果对应DCIformat中的所有字段都按图3所示来设置，则验证成功，否则验证失败。图4：SPS激活PDCCH的DCI内容（上行SPS激活子帧，ULGrantinfo）图5：SPS激活PDCCH验证成功（上行SPS激活子帧）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（mostsignificantbit，最高位）为0，即的取值范围为0~15，而不是通常的0~31。这里主要是由于VOIP数据包通常比较小，所以I_TBS没必要太大，以提高这类业务的可靠性。对于下行传输，如果接收到的DCI指示下行SPS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6：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。四、下行SPS（36.321的5.10节）1、下行SPS下行半静态调度的优先级低于广播、寻呼等公共控制信息，高于用户级控制信令和数据面的传输。eNodeB在指定的半静态资源上周期发送数据，UE在指定的半静态调度资源上周期接收数据。半静态调度激活时，根据VoIP数据包大小和UE上报的全带宽CQI，为用户分配MCS和RB。半静态调度激活后，根据半静态IBLER测量值判决是否需要进行半静态重激活。如果配置并激活了下行SPS，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]mod10240其中N0（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个子帧被分配一次下行SPS资源，即下行SPS周期。公式中semiPersistSchedIntervalDL可能不是10的倍数，比如sf32，这个时候，如果恰好那个子帧不是下行咋办？Semi-persistentschedulingintervalinuplink,seeTS36.321[6].Valueinnumberofsub-frames.Valuesf10correspondsto10sub-frames,sf20correspondsto20sub-framesandsoon.ForTDD,theUEshallroundthisparameterdowntothenearestinteger(of10sub-frames),e.g.sf10correspondsto10sub-frames,sf32correspondsto30sub-frames,sf128correspondsto120sub-frames.TDD的会强制变成10的倍数。图7：SPS激活PDCCH验证成功（下行SPS激活子帧）图8：SPS激活PDCCH的DCI内容（SPS激活子帧:8859下发了PDCCH调度信息）图9：下行SPS（8859激活下行SPS以后，在SPS子帧8879、8899等分配了下行SPS资源）2、下行SPSHARQ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eNodeB支持下行HARQ使用异步、自适应的方式。半静态调度的PDCCH授权中，不包含HARQ进程信息，会出现下行半静态的重传数据不能确定其HARQ进程，导致重传与初传数据无法合并的问题。为了解决半静态调度的下行HARQ合并问题，协议3GPPTS36.321规定，为下行半静态调度预留HARQ进程，预留的HARQprocessnumber字段通过RRC信令下发给UE。图10：下行HARQprocessnumber字段（RRC连接重配置）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，floor为向下取整）：HARQprocessnumber=[floor(CURRENT_TTI/(下行半静态调度的周期))]mod配置的下行半静态调度HARQ进程总数，而CURRENT_TTI=[(SFN*10)+subframenumber。图12：下行PDSCH内容图13：下行PDCCH中显式分配资源第6行数据，初传数据，帧号为777，子帧号为9，floor(7779/20)mod=388mod3=1第7行数据，重传数据，帧号为779，子帧号为3，图13看出通过PDCCH中显式分配资源（注意：重传数据HRAQ号与初传相同，这里不能用floor（）mod3公式来计算HRAQ号）第7行数据是对6行数据重传：图13可以看出PDCCH显式为第7行数据分配资源；第7行数据HRAQ号为1，NDI为1，与第6行数据相同；第7行数据Recombining为Yes；第7行数据RV为2，而第6行数据RV为0第6行ACK/NACK为NACK五、上行SPS（36.321的5.10节）1、上行SPS半静态调度激活前，需要对VoIP数据包采用动态调度。判断VoIP业务为通话期后，尝试激活半静态调度，根据语音包大小和调整后的全带SINR（整个带宽上测量得到的SINR）得到半静态调度激活时MCS和RB。在半静态调度激活后，UE会在指定的半静态调度资源上周期发送数据，eNodeB在指定的半静态调度资源上周期接收数据。如果配置并激活了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*