LTE网规网优FAQ_MIMO调度准入负载控制

内容来源:本站原创作者:管理员 发布时间:2017-01-18 06:57:36浏览:281

7.1 什么是MIMO技术?可带来哪些增益?

    MIMO(Multiple Input Multiple Output)即多收多发,指在发送端或接收端采用多天线进行数据传输
并结合一定的信息处理技术来达到系统容量最大化,质量最优的技术的集合。常用的MIMO有DL 4*2及DL 
2*2MIMO。DL 4*2表示基站侧有4根天线进行发射数据,UE侧采用2天线接收。
    无线空口技术在时域及频域的使用达到极限,如何更高的容量达以满足日益发展的需求?MIMO能够利用
空间维度的资源、提高频谱效率。是信号获得更大的系统容量、更广的覆盖和更高的用户速率。
    MIMO是LTE系统的重要技术,理论计算表明,信道容量随发送端和接收端最小天线数目线性增长,所有
MIMO模式下信道容量大于单天线模式下的信道容量。MIMO能够更好的利用空间维度的资源、提高频谱效率。
使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消增益等,从而获得更大的系统容量、更广的覆
盖和更高的用户速率。
(1)复用增益
     在相同带宽,相同总发射功率的前提下,通过增加空间信道的维数(即增加天线数目)获得的吞吐量
增益。
(2)分集增益
     MIMO系统对抗信道衰落对性能的影响,利用各天线上信号深衰落的不相关性,减少合并后信号的衰落
幅度(即信噪比的方差)而获得性能增益。
(3)阵列增益
     MIMO系统利用各天线上信号的相关性和噪声的非相关性,提高合并后信号的平均SINR而获得的性能增益。
(4)干扰抵消增益
     通过利用IRC(Interference Rejection Combining)或其它多天线干扰抵消算法,为系统带来的干扰
场景下的增益。
7.2 MIMO技术的分类
    MIMO技术包含很多类别,根据是否利用空间信道信息可分为两类:开环MIMO(发射端不利用信道信息)
和闭环MIMO(发射端利用信道信息)。根据同时传输的空间数据流个数(即RANK)可分为两类:空间分集技
术(RANK=span>)和空间复用技术(RANK>=span)。
    这些类别可交叉组合成多种MIMO模式,华为eNodeB支持如下MIMO模式:
(1)多天线接收
    接收分集(UL2天线接收、UL4天线接收)。
    多用户虚拟MIMO(UL 2*2MU-MIMO)。
    以下两种模式间的自适应选择和自适应切换。
(2)多天线发射(DL 2*2 MIMO、DL 4*2 MIMO)
    开环发送分集
    闭环发送分集
    开环空间复用
    闭环空间复用
    以上四种模式间的自适应选择和自适应切换
    说明
        DL a*b MIMO 的含义是eNodeB使用a根天线发射数据,UE使用b根天线接收。
        UL a*b MU-MIMO 的含义是a个UE占用同一时频资源发射数据,eNodeB使用b要天线接收。

7.3 空间复用的基本原理    

     空间复用是指在相同的时频上,用不同的天线传输多个空间数据流。由于空间信道的维数比单天线模式

增加了,故空间复用能够扩大系统容量,获得复用增益。空间复用主要包括层映射和预编码两个操作。根据
预编码矩阵是否由UE反馈得到,可将空间复用分为开环空间复用(模式3)和闭环空间复用(模式4)。
天线配置为2*2的空间复用信道如下图所示。
                 2T2R空间复用MIMO信道
   
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向量(h11,h12)和向量(h21,h22)的统计相关性越弱,接收端越能准确的估计出发射端发送的数据。
为了降低接收机的复杂度,减少天线间信号的干扰,eNodeB将调制后的数据经过层映射,预编码等处理后再
发射到天线口,将在空间信道上交叉传送的信道等价成独立并行传输的信道,每个独立并行信道上信号的幅
度增益为  。

7.4  发射分集的基本原理
     发送分集是利用空间信道的弱相关性,结合时间、频率上的选择性,在接收端将经历不同衰落的信号
副本进行合并,降低合并后信号处于深衰落的概率,以此获得分集增益,提高信号传输的可靠性。
     根据发射端是否利用UE反馈的信道信息发送分集为开环发送分集(模式2)和闭环发送分集(模式6)
。开环发送分集(模式2)模式下,当发射天线数为2时采用SFBC(Space-Frequency Block Coding,空频块
码)开环发送分集技术,发射天线数为4时采用SFBC结合FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity,
频率转换发送分集)的技术。
     SFBC 
     发送分集技术采用了在空间和频率上进行编码的方式,称为SFBC(Space-Frequency Block Coding,

空频块码)。其发送格式如下:


X1和X2是SFBC编码前需要发送的信息,*表示取共轭操作,F1和F2表示不同的子载波,TX1和TX2表示不同的
发射天线。
SFBC将X1和X2编码到不同的天线和子载波上发送。在天线Tx1的F1子载波上发送X1,在天线Tx1的F2子载波上
发送X1*,因此,通过在不同的天线和频率上传送X1和X2的副本,SFBC能够获得分集增益。
     SFBC+FSTD
     FSTD技术就是当发射端存在多根天线时,在频率上按一定的顺序依次选择其中部分天线进行传输。
     SFBC结合FSTD的发送格式如下:


其中X1、X2、X3和X4是编码前需要发送的信息,f1~f4表示不同的子载波,Tx1~Tx4表示不同的发送天线,*
表示去共轭操作,0表示不传输任何信息。
在SFBC+FSTD中,X1~X4被编码到不同的天线和子载波上进行发送,同时还对使用的发送天线进行了选择(转
换):
       在天线TX1的f1和f2子载波上分别发送x1和x2
       在天线TX2的f3和f4子载波上分别发送x3和x4
       在天线TX3的f1和f2子载波上分别发送-x*2和x*1
       在天线TX4的f3和f4子载波上分别发送-x*4和x*3
同样,SFBC+FSTD通过在不同的天线和频率上传送x1~x4的副本获得分集增益。

7.5 MIMO各种模式的使用场景
    在用户的信干燥比较高以及无线信道的相关特性适合空间复用传输的时候,空间复用相对发送分集技术
能带来吞吐量增量,而信干燥比较低的时候,发送分集相对于空间复用有更好的性能。
    因为闭环发送分集(模式6)和闭环空间复用(模式4)需要利用UE反馈信贷消息,反馈的信道信息的准
确性会影响其性能,因此闭环发送分集的闭环空间复用主要是适用于UE移动速度较低的场景,即相对开环发
送分集和开环空间复用有性能增益。在UE移动速度较高的场景,闭环技术相对开环技术没有性能增益,反而
增加了系统的反馈开销,这时适合采用开环发送分集(模式2)和开环空间复用(模式3)技术。
    综上所述,多天线发射的典型应用场景如下图所示。

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   开环空间复用和闭环空间复用,适用于能力级别大于1的UE。

7.6 LTE调度实现的目标是什么,包括哪些调度模式?
    在LTE系统中采用共享信道传输,时频资源在UE之间是动态共享的。eNodeB为上下行链路分配时频资源
通过调度来实现。调度是根据UE的业务类型,数据量和信道质量最终确定时频资源的过程。
    调度的基本目标是在满足QoS(Quality of Service)的前提下,利用不同UE之间的信道质量的不同,
尽可能在质量较好的信道上传输数据以及最大化系统容量。eNodeB在MAC层实现调度功能。
    华为的eNodeB中,调度模式有两种,包括动态调度与半静态调度。
    动态调度是在每个TTI(Transmission Time Interval)中做一个调度决定并将调度信息通过控制信令
通知被调度的所有UE。一个TTI为1ms。动态调度对于数据包大小与到达时刻没有约束,可适用任何业务。动
态调度在每TTI都需要重新分配资源,并通过PDCCH信道指示用户资源分配情况。
    半静态调度是为了降低控制信令的开销,引入的另一个调度模式。半静态调度是在一定的半静态调度周
期内(华为eNOdeB中固定为20ms),同一用户使用相同时频资源直到释放。半静态调度由于采用预先分配资
源,网络不需要每个TTI都传输控制信令,从而节省了控制信令PDCCH的传输开销。半静态调度一般用来处理
速度不变、数据周期到达以及时延小的业务,如VoIP业务。VoIP业务采用半静态调度可节省控制信令的开销
,增加系统的VoIP容量。
     
7.7 LTE使用的调度策略有哪些
    目前华为调度策略支持以下四种调度策略:Max C/I、RR(Round Robin)、PF(Proportional Fair)
和EPF(Enhanced Proportional Fair)。上下调度策略的选择分别由参数决定,其中Max C/I、RR、PF为基
本调度策略,EPF为增强调度策略。
    基本调度策略:
    Max C/I:对所有代服务用户,根据用户的信道质量进行排序,信道质量好的优先发送数据,从而最大
化系统容量。但无法保证公平性,QOS无法保证。验证系统最大容量可采用。
    RR:对所有调度以轮循的方式依次调度,保证绝对公平。
    PF:以用户的顺时速率和前段时间的平均速率作为考量,进行优先级的权重计算,兼顾公平性有保证了
系统的总吞吐量。验证系统容量、覆盖和公平性时可采用。
    增强调度策略:
    下行增强调度:在满足用户QOS的前提下,尽量利用信道质量状态信息,即CQI反馈,在考虑用户差异性
和公平性的前提下,最大化系统吞吐量。
    上行增强调度:在进行用户优先级排序时,考虑了用户QOS保证因素,满足运营商对用户公平性和差异
化的控制要求,同时也能达到较高的系统容量。
其中Max C/I、RR、PF调度策略中,对任何业务都是用动态调度。在EPF调度策略中,只用VoIP业务采用半静
态调度。

7.8 调度相关的基本概念
    信道质量
    【CQI】(Channel Quality Indicator)是在下行调度中用来反映信道质量的标识。CQI由eNodeB控制
UE上报,可以由周期上报,也可事件触发上报,可同时配置为周期上报和事件触发上报;当两种上报方式同
时发生时,以非周期上报为准。
    【SINR】(Signal to Interference plus Noise Ratio)是在上行调度中用来反映信道质量的标识,
SINR由物理层测量,eNodeB将根据上行数据的ACK/NACK来调整SINR,从而使得UE的IBLER收敛于目标值。
     资源分配方式
    【频选调度】
     下行调度中频选调度为UE分配连续子载波或者资源块,该方式需要eNodeB获取比较详细的信道质量信
息,通过子带CQI选择质量比较好的资源块,提高系统的利用率和UE峰值速率;
     上行调度中,频选调度是为UE分配信道质量较好的资源块,信道质量通过SINR来获取;
     频段调度可以获得频选增益和多用户分集增益
     适用于低俗移动的用户
    【非频选调度】
     下行调度中,非频选调度为UE分配离散的子载波或者资源块,该方式需要eNodeB获取全带的CQI即可,
可以减少信令开销;
     上行调度中,非频选调度是在给定的频带上,从高端到低端搜索连续可用的资源块。当小区待调度的
UE较少时,使用频选调度会产生大量的碎片,所以优先使用非频选调度;
     适用于高速移动的场景以及用户数较少的场景

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7.9 上下行调度方式和流程
(1)下行调度
    a.下行调度是分配PDSCH上的时频资源用于系统消息或下行数据的发送;
    b.下行调度根据当前剩余功率当前余功率计算可调度的资源,并根据RLC层待调度的数据量大小、各承
载的QoS要求以及UE的信道质量(UE上报的CQI)决定调度优先级和MCS。
(2)下行调度流程:
    a.调度的优先级:VOIP业务、控制面数据/IMS信令、重传数据、其它初业务数据;
    b.其中VoIP业务采用半静态调度,其它数据采用动态调度;
    c.控制面数据调度优先级仅次于VoIP,采用动态调度。控制面数据包括公共控制消息和UE级控制消息,
IMS信令的调度与UE级控制消息处理(SRB1,SRB2)一致;

    d.上行调度是在适合的时刻选择合适的UE,并为其分配PUSCH上合适的资源,默认基于EPF调度;

(3)上行调度
    a.上行调度在收到UE的调度请求后,开始对UE进行调度。并根据UE当前的信道质量、待调度的数据量大
小和功率余量信息,进行MCS选择以及分配RB个数。
    b.上行调度中,UE的信道质量通过eNodeB物理层测量的SINR获得,待调度的数据量大小由UE上报的BSR
决定,功率余量由UE上报的PHR决定。
(4)上行调度流程
     调度的优先级:VOIP业务、控制数据/IMS信令、重传数据、其它初传业务数据;
     其中VOIP业务采用半静态调度,其它数据采用动态调度;
     控制面数据调度优先级仅次于VoIP,采用动态调度,控制面数据包括公共控制消息和UE级控制消息,
IMS信令的调度与UE级控制消息处理(SRB1,SRB2)一致;  

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7.10 什么是TTI bundling,有何作用
     TTI即Transmission Time Interval,是调度的最小时间单位,一个TTI为1ms。
     TTI bundling是指几个连续子帧上传输块,这几个子帧绑定作为同一资源处理。因此TTI bundling可
减少调度信令开销。在上行调度中,UE信道质量较差或者发射功率受限(比如处于小区边缘)的情况下,可
以利用TTI bundling功能来提高传输质量。是否使用TTIbundling功能可用通过参数控制。
     华为ENODEB中,TTI bundling固定连续4个子帧绑定,在这绑定的4个子帧上传输相同的数据。若TTI 
bundling传输的数据需要重传,则重传也是TTI bundling,这种情况下,每个UE的HARQ进程也会相应减少。
在FDD系统中,重传间隔由8个TTI变成16个TTI;在TDD系统中,上下行配比不同,重传间隔也不同。
     在TTI bundling功能开通的情况下,当UE信道质量较差,功率受限时,通过为UE配置TTI bundling,
可以在空口时延预算内获得更多传输机会,提高上行覆盖。

7.11 什么是负载控制,负载控制的目的
     负载控制的目的在于最大化资源利用率的同时,通过拒绝业务或释放业务保持系统稳定。负荷控制通
过控制小区的负载来保证已接入业务的QoS,为独立的连接提供系统要求的QoS和保证系统容量的最大化。
     华为负载控制管理主要负载检测、准入控制、负载平衡和拥塞控制四个部分组成。
     准入控制、负载平衡和拥塞控制依据系统负载检测的结果进行相应的处理。同时拥塞控制会为准入和
负载平衡提供过载和过载的接触指示。
(1)负载检测是对小区各类资源进行检测,如PRB(Physical Resoure Block)利用率、GBR(Guaranteed 
Bit Rate)业务QoS满意率以及各类资源受限指示,依次评估小区当前的状态,为准入控制、负载平衡和拥
塞控制决策提供重要依据和参考。负载检测通过数据测量,跟踪无线承载的激活、修改和释放情况,估计系
统时频资源消耗情况,进行评估系统负载状态。
(2)空口资源准入控制根据负载检测反馈的小区负载情况,即PRB利用率、GBR业务QoS满意率以及资源受限
指示来决定是否允许GBR业务准入。
(3)负载平衡是判定相邻小区的负载高低,协调同系统或异系统小区之间的负载分布,实现资源利用最大
化和提升接入成功率,提高系统性能。
(4)拥塞控制:通常情况下,准入控制可保证已接入用户的QoS,防止系统拥塞。但是如下两种情况可能导
致拥塞:
  a.业务多样且某些业务速率不是恒定的,而是时高时低,因此业务数据量变化对负载必然产生影响
  b.由于用户移动所导致的无线信道条件变化,同一个业务,相同的数据速率,在不同的时刻对于无线资源
的影响是不同的。
    因此即使无线通信系统内的用户数不发生任何变化,仅凭上述两个因素也会导致小区负载变化,,进而
影响已建业务的QoS。当上述情况导致小区拥塞时需要进行拥塞控制。

7.12 LTE准入控制的目的和原则
     准入的目的除了最大化资源的使用,还应设法保证系统中业务的QoS,而业务QoS则是通信最终需要社
保设法保证的目标。当系统拥塞的时候,通常意味着系统中业务的QoS无法得到保证,因而QoS满意率可以反
应系统的拥塞情况。因此当前的推入控制算法是基于QoS设计的。
     准入控制效果的评价准则:
    
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LTE的准入控制的原则:
(1)新的业务请求以其QoS作为其请求资源的依据。
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QCI:QoS Quality Identifier,每一种业务数据流对应唯一的QCI和相应的QoS参数,QCI典型配置:

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(2)信令连接(SRB)请求不做判断,一律准入。SRB建立失败,不执行抢占,因为此时执行抢占会导致别

的用户掉话。
(3)对于紧急呼叫业务,只要资源不受限,始终准入。如果资源受限,则触发抢占。
(4)当系统过载时,除信令连接(SRB)和紧急呼叫意外的所有业务(新业务、切换业务)均不准入。过载

定义来自过载控制。
(5)如果系统不过载,根据新业务请求的QCI级别查找系统内该级别已接入业务的满意率,如果满意率低于

对应的准入门限,则该拒绝该业务请求,否则准入该业务请求。
(6)为体现用户的差异化服务,将QoS属性中的ARP参数映射到金银铜三个用户优先级,金银铜用户使用不

同的新业务准入门限,但切换业务准入门限不在进一步区分。
(7)若业务准入失败,可以通过抢占低优先级业务为准入到系统中。

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