5G调度管理

1、概述

1.1定义

NR系统采用共享信道传输，时频资源在UE之间是动态共享的，gNodeB通过调度特性实现上下行链路时频资源的分配，除了能**系统吞吐率和用户资源公平外，还可以提升系统容量和网络性能。

调度特性包括如下基本功能：

（1）优先级计算

调度器根据调度输入的信息，想·确定承载的调度优先级和选定调度的用户，**调度公平性的同时，最 大化系统吞吐量。

（2）MCS（ModulationandCodingScheme）选择

调度器根据调度输入的信息，确定每一个调度用户的MCS。MCS包括QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying）、16QAM（16QuadratureAmplitudeModulation）、64QAM（64QuadratureAmplitudeModulation）以及256QAM（256QuadratureAmplitudeModulation）。不同调制方式下采用不同的信道编码效率。

对于信道质量好的场景，提供高阶的调制方式和高的编码效率。调制阶数和编码效率越高，传输效率越高。

（3）资源分配

调度器根据用户数据量和选定的MCS，确定用户分配的RB（ResourceBlock）数和RB位置。同一个UE在一个时隙里可以分配多个RB，可分配RB的最 大个数和系统带宽、子载波间隔有关。C-band100MHz带宽下，可分配的RB数为273个。

1.2相关概念

1.2.1调度器

调度器位于NR系统的MAC层，其基本功能是每个时隙为小区中的UE分配合适的系统资源用于发送和接收数据。按照调度方向，调度器分为下行调度器与上行调度器。

下行调度器

下行调度器为UE分配下行物理共享信道PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel）上的资源，并选择合适的MCS用于系统消息或用户数据的传输。其功能为：

（1）为UE分配PDSCH上的时频域资源。

（2）为UE分配DMRS（DemodulationReferenceSignal）资源，以便UE进行PDSCH的解调。

（3）为UE选择合适的MCS用于系统消息或用户数据的传输。

上行<4G工程师如何学习5G>5G考试中常见题答案解析(1)调度器

上行调度器位为UE分配上行物理共享信道PUSCH（PhysicalUplinkSharedChannel）上的资源，并选择合适的MCS用于用户数据的传输。其功能为：

（1）为UE分配PUSCH上的时频域资源。

（2）为UE分配DMRS资源，以便gNodeB进行PUSCH的解调。

（3）为UE选择合适的MCS用于用户数据的传输。

1.2.2RE和RB

RE（ResourceElement）是NR系统最小的时频资源单位，其在频域上占据一个子载波，在时域上占据一个OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）符号。

RB是NR系统在物理层数据传输的资源分配最小单位，在频域上包含12个子载波。

RE和RB的示意图如图1-1所示。

图1-1RE和RB示意图

NR系统支持15kHz，30kHz，120kHz子载波间隔，因此OFDM符号带宽不同，一个无线帧（固定为10ms）包含的slot数量不同。

NR系统支持15kHz，30kHz，120kHz子载波间隔，因此OFDM符号带宽不同，一个无线帧（固定为10ms）包含的slot数量不同。

15kHz子载波间隔下，一个无线帧包含10个slot。

30kHz子载波间隔下，一个无线帧包含20个slot。

120kHz子载波间隔下，一个无线帧包含80个slot。

1.2.3MCS

MCS是指调制与编码方案。包括QPSK、16QAM、64QAM以及256QAM。不同的调制方式下采用不同的信道编码效率。其中：

QPSK是将2个信息比特调制成一个调制符号。

16QAM是将4个信息比特调制成一个调制符号。

64QAM是将6个信息比特调制成一个调制符号。

256QAM是将8个信息比特调制成一个调制符号。

1.2.4TBS

TBS(TransportBlockSize)是指传输块大小。

（1）一个无线帧包含10个slot。

（2）30kHz子载波间隔下，一个无线帧包含20个slot。

（3）120kHz子载波间隔下，一个无线帧包含80个slot。

2、下行调度

2.1下行调度基本功能

2.1.1原理描述

下行调度的基本流程如图2-1所示，用户数据请求会作为调度器的输入，用户调度结果会作为调度器的输出，详细请参见3GPPTS38.214V15.4.0中的5Physicaldownlinksharedchannelrelatedprocedures。

图2-1下行调度基本流程

下行调度器的输入信息与输出信息描述如下。

用户数据请求

RLC（RadioLinkControl）数据缓存状态：RLC缓存中的数据量，指示用户待调度的数据量。

HARQ（HybridAutomaticRepeatRequest）反馈状态：HARQ反馈状态包括ACK（Acknowledgement）、NACK（NegativeAcknowledgement）和DTX（DiscontinuousTransmission），指示用户初传数据和重传数据的传输正确性。

用户调度结果

PDSCH时频域资源：调度器给UE分配的PDSCH时频域资源，包括时域资源和频域资源。

DMRS资源：调度器给UE分配的DMRS资源。

MCS：调度器为每个调度成功的UE指示的调制编码方式。

说明：

基站形态、终端能力、下行功率等信息也会影响调度的结果。

下行调度器每时隙调度的流程如下。

确定调度的内容和数传调度的类型，详细请参见确定调度内容和类型。

调度用户，详细请参见调度用户。

选择MCS，详细请参见选择MCS。

分配PDSCH时频域资源，详细请参见分配PDSCH时频域资源。

分配DMRS资源，详细请参见分配DMRS资源。

确定调度内容和类型

下行调度器在调度数据前，需要确定调度的内容和类型。

1、确定调度内容

（1）在每时隙调度中，调度内容包括控制面信息和数据面信息，这些信息均在PDSCH上传输。

（2）控制面信息包括公共控制信息和用户级控制信息。其中公共控制信息包括广播消息、寻呼消息和随机接入响应消息，用户级控制消息包括SRB0、SRB1、SRB2和SRB3等。

数据面信息是指用户与无线网络之间传输的业务数据。

2、确定调度类型

（1）如果RLC中有缓存数据，则调度器认为有新的数据需要传输，并将此类调度确定为初传调度。初传调度结束后，

（2）如果用户下行传输数据的HARQ反馈状态为ACK，则表示此次数传调度成功，该数据调度流程结束；如果该用户还有未被调度的RLC缓存数据，则继续进行初传调度。

如果用户下行传输数据的HARQ反馈状态为NACK/DTX，则表示此次数据调度失败，调度器需要重新调度该数据，并将此类数传调度确定为重传调度。

调度用户

gNodeB确定了数传调度类型后，会根据调度类型来进行调度。

（1）初传调度

下行初传调度根据EPF（EnhancedProportionalFair）算法，对多个有下行数据传输请求的业务进行优先级排序，并按照优先级从高到低依次调度。

（2）重传调度

下行重传调度为异步自适应HARQ重传，每时隙的HARQ重传调度流程如图2-2所示。

图2-2自适应HARQ重传调度流程

1、判断是否有符合HARQ重传条件的用户

调度器通过判断当前调度时隙是否处于异频测量GAP等信息，以确定是否将重传用户加入当前的重传调度队列。

说明：

1、测量GAP是指让UE离开当前频点到其它频点测量的时间段。

（1）若满足重传条件，则调度器将用户加入重传调度队列，跳转到2。

（2）若不满足重传条件，则调度器不进行重传调度，重传调度结束。

2、挑选一个HARQ重传用户

调度器通过计算重传用户的HARQ等待时间，按等待时间从长到短的顺序给用户进行重传排序，挑选用户。

3、判断连续重传失败次数是否小于最 大重传次数

（1）若是，则调度器尝试为重传用户进行资源分配，跳转到4。

（2）若否，则调度器放弃本次重传，将用户的HARQ信息释放。

4、判断下行资源是否有剩余

（1）若是，则调度器挑选当前重传队列中优先级最 高用户尝试进行HARQ重传，跳转到1。

（2）若否，则调度器重传调度结束。

为了实现对重传资源的精准利用，引入下行增强自适应重传功能。下行增强自适应重传功能可以将节约出来的重传资源用于新传，以进一步提升频谱效率。

选择MCS

系统按照UE上报的CQI（ChannelQualityIndicator）自动选择传输用户数据时所用的MCS，如果MCS不能真实反映调度时刻的信道质量，初传误块率IBLER（InitialBlockErrorRate）就不能收敛于最 优值。因此下行调度器会定期检查用户是否有HARQ反馈，如果存在HARQ反馈，gNodeB根据HARQ反馈结果，判断调度器当前选择的MCS与实际信道质量的偏离程度，并自适应调整MCS，确保调度器选择的MCS与信道质量匹配，使得IBLER能够收敛到最 优值，从而提升系统的下行吞吐量。

（1）IBLER的目标值设置越低，下行数据包MCS选择的调制阶数越低，会导致传输效率降低。

（2）IBLER的目标值设置越高，下行数据包MCS选择的调制阶数越高，会导致下行数据包重传的增加。

说明：

影响CQI上报值准确性的主要因素如下：

CQI上报至少存在n个时隙的时延。当CQI上报时延超过信道的相干时间，将导致上报时刻的CQI与调度时的信道质量不匹配。n与gNodeB处理能力、空口传输时延及CQI上报周期有关。

分配PDSCH时频域资源

PDSCH时频域资源包括PDSCH时域资源和PDSCH频域资源。分配PDSCH时频域资源是指给用户分配合适的资源大小和资源位置。

1、分配PDSCH频域资源

3GPPTS38.214V15.4.0中5.1.2.2Resourceallocationinfrequencydomain章节规定了type0和type1两种资源分配方式。

type0是RBG粒度的分配方式，支持非连续分配和连续分配；type1是RB粒度的分配方式，仅支持连续分配。

当前公共控制信息的资源分配采用type1分配方式。

当前用户级控制信息和数据信息采用type0的连续分配方式，如图2-3所示。

图2-3type0连续分配方式

2、分配PDSCH时域资源

调度器需要为终端指示调度所在slot，以及该slot内调度的OFDM符号的起止位置。

分配DMRS资源

DMRS资源分配是为了UE实现下行PDSCH资源的解调。3GPPTS38.211V15.4.0中7.4.1Referencesignals定义了PDSCHDMRS的相关定义，包括DMRS符号数、DMRS配置类型、DMRSport端口分配、CDMgroup分组等内容。

PDSCHDMRS有如下定义。

1、DMRS种类

FrontLoaded(FL)DMRS：前置DMRS符号，支持1个或2个符号。参数NRDUCellPdsch.DlDmrsMaxLength控制下行前置DMRS的最 大符号长度，默认取值2个符号。

（1）当参数NRDUCellPdsch.DlDmrsMaxLength配置为“1SYMBOL”时，下行前置DMRS以DMRS开销最小化为原则，按1个符号生效。

当参数NRDUCellPdsch.DlDmrsMaxLength配置为“2SYMBOL”时，下行前置DMRS以用户体验优先为原则，自适应选择1个或2个符号生效。

（2）Additional(Add)DMRS：附加DMRS符号，协议中支持0、1、2和3组，当前版本支持0、1、2组，通过参数NRDUCellPdsch.DlAdditionalDmrsPos配置下行附加DMRS的位置。每组附加DMRS的符号数与前置DMRS符号数相同，附加DMRS符号在slot内的具体时域位置由协议根据PDSCH的符号配置来确定，不需要特别指示。

2、DMRS配置类型

DMRS的配置类型由参数NRDUCellPdsch.DlDmrsConfigType来确定，可以配置为“TYPE1”,“TYPE2”和“TYPE_ADAPYTIVE”。

（1）当配置为“TYPE1”时，DMRS示意图如图2-4所示。

图2-4PDSCHDMRSType1

（2）DMRSType1下，CDMgroup有2组，其中，

2/3（1个前置DMRS符号）

2/3/6/7（2个前置DMRS符号）

0/1（1个前置DMRS符号）

0/1/4/5（2个前置DMRS符号）

第1组CDMgroup0指的是蓝色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

第2组CDMgroup1指的是黄色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

（3）当配置为“TYPE2”时，DMRS示意图如图2-5所示。

图2-5PDSCHDMRSType2

DMRSType2下，CDMgroup有3组，其中，

1、第1组CDMgroup0指的是蓝色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

0/1（1个前置DMRS符号）

0/1/6/7（2个前置DMRS符号）

2、第2组CDMgroup1指的是黄色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

2/3（1个前置DMRS符号）

2/3/8/9（2个前置DMRS符号）

3、第3组CDMgroup2指的是红色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

4/5（1个前置DMRS符号）

4/5/10/11（2个前置DMRS符号）

3、上行调度

3.1上行调度基本功能

3.1.1原理描述

上行调度的基本流程如图3-1所示，用户数据请求会作为调度器的输入，用户调度结果会作为调度器的输出，详细请参见3GPPTS38.214V15.4.0中的6Physicaluplinksharedchannelrelatedprocedures。

图3-1上行调度基本流程

上行调度器的输入信息与输出信息描述如下。

用户数据请求

1、SRI（SchedulingRequestIndicator）：UE通过PUCCH（PhysicalUplinkControlChannel）告知gNodeB有上行数据需要发送，调度器据此为UE分配PUSCH时频域资源。

2、BSR（BufferStatusReport）：UE向调度器发送的上行数据缓冲区中数据量大小。

3、HARQ反馈状态：HARQ反馈状态包括ACK、NACK，指示用户初传数据和重传数据的传输正确性。

用户调度结果

1、PUSCH时频域资源：调度器给UE分配的PUSCH时频域资源，包括时域资源和频域资源。

2、DMRS资源：调度器给UE分配的DMRS资源范围。

3、MCS：调度器为每个调度成功的UE指示的调制编码方式。

上行调度器每时隙调度的流程如下。

1、确定用户调度类型，详细请参见确定用户调度类型。

2、调度用户，详细请参见调度用户。

3、分配PUSCH时频域资源，详细请参见分配PUSCH时频域资源。

4、选择MCS，详细请参见选择MCS。

5、分配DMRS资源，详细请参见分配DMRS资源。

确定用户调度类型

上行调度器在调度数据前，需要确定用户的调度类型，用户的调度类型包括初传调度和重传调度。

初传调度是指数据块的初次调度，调度器通过如下任意一种方式触发上行初传调度。

1、gNodeB收到用户的SRI请求，此时调度器认为有新的数据需要传输。

2、gNodeB通过预调度的方式主动调度用户上行数据。预调度是指不论UE是否向gNodeB发送SRI请求，每隔一段时间gNodeB都会主动调度一次UE，以减少从UE发送SRI到获得上行调度授权的时间。

初传调度结束后

1、如果gNodeB接收用户上行数据的HARQ反馈状态为ACK，则表示此次调度成功，调度流程结束；如果用户在上一次上行传输的数据块中携带了BSR报告，则表示用户还有未被调度的数据，继续进行初传调度。

2、如果gNodeB接收用户上行数据的HARQ反馈状态为NACK，则表示此次调度失败，调度器需要重新调度该数据块，并将此类调度确定为重传调度。

调度用户

gNodeB确定了用户的调度类型后，会根据用户的调度类型来进行调度。

1、初传调度

上行初传调度根据EPF算法，对多个有上行数据传输请求的用户进行优先级排序，根据EPF优先级从高到低依次调度。

2、重传调度

上行重传调度为异步自适应HARQ重传。HARQ重传时，系统可以自适应选择MCS，TBS与初传的TBS相同。上行调度支持4个HARQ冗余版本。

分配PUSCH时频域资源

1、PUSCH时频域资源包括PUSCH时域资源和PUSCH频域资源。

PUSCH时域资源为去除短结构PUCCH、SRS和DMRS等已使用的OFDM符号后剩余的OFDM符号，如图4-2所示。

图4-2时域资源

PUSCH频域资源为去除长结构PUCCH和PRACH已使用的RB资源后剩余的RB资源，如图5-3所示。

图4-3频域资源

分配PUSCH资源是指给用户分配合适的资源大小和资源位置。

分配PUSCH频域资源

1、确定资源大小

上行调度器根据UE上报的缓冲区状态（BSR）、功率余量（PowerHeadroom）状态等确定该UE在本时隙所需的RB资源大小。当用户请求的数据量大小一样时，若用户的信道质量较好，则调度器分配给该用户的RB资源就较少。

2、确定资源位置

调度的RB位置根据资源分配结果来确定，在扣除其他用户占用的RB后，选定可用的RB位置。

上行调度可使用连续调度或非连续调度的方式进行资源分配，通过NRDUCellAlgoSwitch.UlInconsecutiveSchSwitch的子开关“UL_NON_CON_SCH_SW”控制（默认配置为开）。

当子开关打开时，采用上行非连续调度方式进行资源分配；当子开关关闭时，采用上行连续调度方式进行资源分配。

（1）上行MU-MIMO功能关闭（即参数NRDuCellAlgoSwitch.MuMimoSwitch的“UL_MU_MIMO_SW”关闭）。

（2）低频TDD场景（低频表示Sub-6GHz的频段）。

（3）UE支持上行非连续资源分配的能力。

上行非连续调度

上行调度器在可用带宽范围内搜索一段连续或多段不连续的RB资源后分配给用户，这样可以更充分地利用频域资源。上行非连续调度资源按RBG粒度进行分配，详细请参见3GPPTS38.214V15.4.0中6.1.2.2Resourceallocationinfrequencydomain。

上行非连续调度仅同时满足以下情景时才可以使用：

（1）上行MU-MIMO功能关闭（即参数NRDuCellAlgoSwitch.MuMimoSwitch的“UL_MU_MIMO_SW”关闭）。上行MU-MIMO功能的详细信息请参见《MIMO》。

（2）低频TDD场景（低频表示Sub-6GHz的频段）。

（3）UE支持上行非连续资源分配的能力。

上行连续调度

当子开关关闭时，上行调度器从可用带宽范围起始位置开始搜索一段连续的RB资源后分配给用户，上行连续调度资源按RB粒度进行分配，详细请参见3GPPTS38.214V15.4.0中6.1.2.2Resourceallocationinfrequencydomain。

分配PUSCH时域资源

调度器需要为终端指示调度所在slot，以及该slot内调度的OFDM符号的起止位置。

1、选择MCS

SINR（Signal-to-Interference-and-NoiseRatio）反映了UE的上行信道质量。由于信道变化对信号有影响，gNodeB测量时刻的SINR和调度时刻的SINR相比，可能已经有较大的变化。如果测量时刻的SINR不能真实反映调度时的信道质量，IBLER就不能收敛于最 优值。因此gNodeB需要对测量时刻的SINR进行调整，再根据SINR的调整结果确定上行调度的MCS。

2、调整SINR

上行SINR调整量初始值通过参数NRDUCellPusch.InitUlSinrAdjust配置。在进行SINR调整时，调度器根据上行IBLER目标值计算SINR调整量：

在现实网络中，不同场景对IBLER的要求不一样，因此上行IBLER目标值需要根据用户信道变化情况进行自适应调整，使用户获得更高的上行吞吐率。上行IBLER目标值自适应功能通过打开参数NRDuCellAlgoSwitch.AdaptiveEdgeExpEnhSwitch的子开关“UL_IBLER_ADAPT_SW”生效。

（1）子开关关闭时，上行IBLER目标值为固定值10%。

（2）子开关打开时，根据SINR波动情况选择目标值。SINR波动越大，选择的IBLER目标值越大。

（3）当IBLER高于上行IBLER目标值时，SINR调整量向上调整。

（4）当IBLER低于上行IBLER目标值时，SINR调整量向下调整。

上行调度器在测量时刻的SINR基础上叠加SINR调整量后，得到调整后的SINR，调整后的SINR对应用户当前信道质量。

3、确定MCS

调度器将调整后的SINR与gNodeB解调性能进行比较，选择合适的MCS用于用户上行传输。

分配DMRS资源

DMRS资源分配是为了gNodeB实现上行PUSCH资源的解调。3GPPTS38.211V15.4.0中6.4.1Referencesignals定义了PUSCHDMRS的相关定义，包括DMRS符号数、DMRS配置类型、DMRSport端口、CDMgroup分组等内容，用于确定用户的DMRS发送资源。

1、DMRS种类

FrontLoaded(FL)DMRS：前置DMRS符号，支持1个或2个符号。

Additional(Add)DMRS：附加DMRS符号，协议中支持0、1、2和3组，当前版本仅支持0、1和2组。由参数NRDUCellPusch.UlAdditionalDmrsPos配置附加DMRS符号的有无和符号组数，而附加DMRS符号的时域位置由协议根据PUSCH的符号配置来确定，不需要特别指示。

2、DMRS配置类型

DMRS的配置类型由参数NRDUCellPusch.UlDmrsType来配置，可以配置为“TYPE1”和“TYPE2”。由于支持“TYPE2”的DMRS类型是UE的可选能力，因此建议将DMRS类型配置为“TYPE1”，详细请参见3GPPTS38.306V15.4.0中4.2.7.10Phy-Parameters。

当配置为“TYPE1”时，DMRS示意图如图4-4所示。

图4-4PUSCHDMRS Type1

3、DMRSType1下，CDMgroup有2组，其中，

2/3（1个前置DMRS符号）

2/3/6/7（2个前置DMRS符号）

0/1（1个前置DMRS符号）

0/1/4/5（2个前置DMRS符号）

第1组CDMgroup0指的是蓝色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

第2组CDMgroup1指的是黄色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

4、当配置为“TYPE2”时，DMRS示意图如图4-5所示。

图4-5PUSCHDMRS Type2

DMRSType2下，CDMgroup有3组，其中，

（1）第1组CDMgroup0指的是蓝色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

0/1（1个前置DMRS符号）

0/1/6/7（2个前置DMRS符号）

（2）第2组CDMgroup1指的是黄色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

2/3（1个前置DMRS符号）

2/3/8/9（2个前置DMRS符号）

（3）第3组CDMgroup2指的是红色所示DMRSRE，对应的DMRSport为

4/5（1个前置DMRS符号）