半静态调度SPS专题

1、Semi-Persistent Scheduling（SPS，半永久性调度）一、SPS简介Semi-Persistent Scheduling，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SPS C-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“

2、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

3、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：l 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。l 半静态初传对应的自适用HARQ重传数据。l 当进入静默期，释放半

4、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TTI bundling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SPS C-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（S

5、PS-config实例）三、SPS激活/释放UE配置了SPS后，还不能使用，必须使用SPS C-RNTI加扰的PDCCH进行激活。eNodeB通过SPS C-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：l PDCCH的CRC校验位使用SPS C-R

6、NTI进行加扰；l NDI域设置为0。对于DCI format 2/2A/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Table 9.2-1（SPS激活）和Table 9.2-1A（SPS释放）进一步验证PDCCH如下字段：图3：SPS Activation/Release PDCCH Validation如果对应DCI format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

7、行SPS激活子帧，UL Grant info）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Table 9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH中的“Resource block assignment”（用于下行）和“Resource block assignment (and hopping

8、resource allocation)”（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Table 9.2-1A可以看出，指示SPS释放的PDCCH中的“Resource block assignment”（用于下行）和“Resource block assignment (and hopping resource allocation)”（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timin

9、g），但SPS释放时不能同时传输PDSCH和PUSCH。(2) 从36.213的Table 9.2-1可以看出，指示SPS激活的PDCCH的5bit“Modulation and coding scheme (and redundancy version)”字段的MSB（most significant bit，最高位）为0，即的取值范围为015，而不是通常的031。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TPC command for PUCCH字段将指示从4个PUCCH资源中选

10、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：TPC command for PUCCH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，U

11、E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*SFNstart time + subframestart time) + N * semiPersistSchedIntervalDL mod 10240其中N0（初始为0，每过一个周期加1），SFNstart ti

12、me和subframestart time为UE接收到指示下行SPS激活的PDCCH的系统帧号和子帧号。modulo 10240是因为系统帧使用10 bit表示，取值范围为01023，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

13、,seeTS36.3216.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

14、：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SPS HARQ对于下行HARQ，只有新传会使用SPS资源，重传需要通过SPS C-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HA

15、RQ合并问题，协议3GPP TS 36.321规定，为下行半静态调度预留HARQ进程，预留的HARQ process number字段通过RRC信令下发给UE。图10：下行HARQ process number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HARQ process ID是通过下面的公式计算的（DCI中的HARQ process number域被置成0，floor为向下取整）：HARQ process number = 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_TT

16、I=(SFN * 10) + subframe number。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 =388 mod 3 =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（）mod 3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；

17、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UL 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上行资源（此时无需收到PDCCH）：(10 * SFN +

18、 subframe) = (10 * SFNstart time + subframestart time) + N * semiPersistSchedIntervalUL + Subframe_Offset * (N modulo 2) modulo 10240SFNstart time和subframestart time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。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 * (N mo

19、dulo 2)，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Table 7.4-1来配置；否则Subframe_Offset的值为0。（具体见上行SPS HARQ）图10：SPS激活PDCCH的DCI内容（SPS激活子帧5063下发了PDCCH调度信息）图11：上行SPS（SPS子帧5067分配了上行SPS资源）2、上行SPS HARQSPS传输的上行HARQ进程，可以是同步自适应和同步非自适应的。与下行不同，上行HARQ使用同步的方式，因此并不需要指定HA

20、RQ process ID。并且对上行重传而言，由于可以使用上行同步自适应或同步非自适应HARQ重传，可以使用SPS调度分配的资源，也可以使用SPS C-RNTI加扰的PDCCH重新指定资源。目前中兴默认先使用同步非自适用重传（10ms后），非自适应重传时刻没有找到资源位置时,立即使用同步自适用重传。1、非自适应重传：非自适应的SPS重传使用已分配的上行资源进行重传。由于是同步的过程，可能存在SPS的重传数据与SPS的配置传输发生冲突的情况。FDD情形下，如下图所示，在上行传输次数*HARQ进程传输间隔=n*SPS传输周期时，就会发生重传数据和新数据碰撞的情况。数据1的第5次重传就会和数据包3

21、的初始传输发生碰撞。这个问题在FDD系统中并不明显，因为FDD上行HARQ的重传间隔为8ms，在进行了5次重传之后才可能发生碰撞，发生冲突的可能性较小。图12：FDD LTE上行SPS HARQ示意图TDD时，由于不同配置下，不同位置子帧上的HARQ RTT时间都不相同，重传间隔大多为10ms，数据包0第2次重传时即会和数据包1的初始传输发生碰撞，导致TDD模式下，非自适应重传只能进行一次，因此，发生冲突的可能性相对较大。图13：TDD 上行SPS HARQ示意图为此，TDD中可以使用双周期的SPS调度方式，是否启用双周期的调度方式通过RRC信令SPS-ConfigUL：twoInterval

22、sConfig来配置。双周期的SPS启用后，SPS的周期将变为（T1，T2，T1，T2）的形式。其中T1 = SPS periodicity + subframe_offsetT2 = SPS periodicity subframe_offsetSPS Periodicity就是在RRC信令中定义的SPS的周期。Subframe_offset是由TDD的配置以及双周期SPS的起始点来隐式确定的。Table 7.4-1: Subframe_Offset values双周期SPS调度的示意图如下所示，数据0的第4次重传才会和数据包2的初始传输发生碰撞：图13：TDD上行双周期SPS HARQ示意

23、图2、自适应重传：自适应的重传需要通过PDCCH进行上行授权，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MAC PDU不包含MAC SDU，则会自动释放上行SPS并清除配置的UL grant。在清除了UL grant后，需要重传的SPS数据并不受影响。注意：无论对于上行SPS还是下行SPS，自适应重传时使用的SPS C-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。3、冲突处理：半静态调度重传冲突：对于已经激活的半静态调度的

24、重传，需要判断：l 是否和PRACH、另一个用户的半静态调度初传、TTI Bundling的重传冲突如果发生冲突： 当采用上行同步自适应HARQ时，可以自适应调整上行重传的RB资源。 当采用上行同步非自适应HARQ时，中兴变更为自适用重传，华为是取消重传。l 是否和PUCCH冲突没明白什么意思？重传PUSCH怎么会和PUCCH冲突？我的理解是eNB调度PUCCH时，可能与上行SPS重传PUSCH冲突如果发生冲突，需要重新激活半静态调度资源。半静态调度初传冲突:中兴对于已经激活半静态调度的初传,优先级高，不需要判断是否与PUCCH、PRACH和TTI bundling重传冲突。而华为初传数据优先

25、级低，需要判断冲突,如果发生冲突, 需要重新激活半静态调度资源。六、SPS调度1、SPS-C-RNTI使用SPS C-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，认为NDI翻转（新传数据，都为0）；如果是HARQ重传，则NDI设置为1，认为NDI不会翻转（重传数据，都为1）。如果在UE收到的PDCCH使用C-RNTI加扰，并且对应的HARQ process前一次接收到的PDCCH使用SPS C-RNTI加扰（可能是SPS激活，也可能是SPS的重传），则无

26、论NDI域的值是0或1，都认为NDI翻转，即新传。（见36.321的5.3.1节和5.4.1节）高通QCAT显示：如果是配置SPS资源（SPS激活），则NDI翻转（新传数据，01交替）；如果是HARQ重传，则NDI不会翻转（重传数据，与之前新传数据NDI相同）。When the UE has a C-RNTI, Semi-Persistent Scheduling C-RNTI, or Temporary C-RNTI, the UE shall for each TTI during which it monitors PDCCH:-if a downlink assignment for

27、this TTI has been received on the PDCCH for the UEs C-RNTI, or Temporary CRNTI:-if this is the first downlink assignment for this Temporary C-RNTI:-consider the NDI to have been toggled.-if the downlink assignment is for UEs C-RNTI and if the previous downlink assignment indicated to the HARQ entity

28、 of the same HARQ process was either a downlink assignment received for the UEs Semi-Persistent Scheduling C-RNTI or a configured downlink assignment:-consider the NDI to have been toggled regardless of the value of the NDI.-indicate the presence of a downlink assignment and deliver the associated H

29、ARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if a downlink assignment for this TTI has been received on the PDCCH for the UEs Semi-Persistent Scheduling C-RNTI:-if the NDI in the received HARQ information is 1:-consider the NDI not to have been toggled;-indicate the presence of a downlink

30、assignment and deliver the associated HARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if the NDI in the received HARQ information is 0:-if PDCCH contents indicate SPS release:-clear the configured downlink assignment (if any);-if timeAlignmentTimer is running:-indicate a positive acknowledge

31、ment for the downlink SPS release to the physical layer.-else:-store the downlink assignment and the associated HARQ information as configured downlink assignment;-initialise (if not active) or re-initialise (if already active) the configured downlink assignment to start in this TTI and to recur acc

32、ording to rules in subclause 5.10.1;-set the HARQ Process ID to the HARQ Process ID associated with this TTI; -consider the NDI bit to have been toggled;-indicate the presence of a configured downlink assignment and deliver the stored HARQ information to the HARQ entity for this TTI.-else, if a down

33、link assignment for this TTI has been configured and there is no measurement gap in this TTI and this TTI is not an MBSFN subframe:-instruct the physical layer to receive, in this TTI, transport block on the DL-SCH according to the configured downlink assignment and to deliver it to the HARQ entity;

34、-set the HARQ Process ID to the HARQ Process ID associated with this TTI; -consider the NDI bit to have been toggled;-indicate the presence of a configured downlink assignment and deliver the stored HARQ information to the HARQ entity for this TTI.2、动态调度PDSCH资源覆盖SPS资源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