LTE資源調度(5)-上行調度請求SR



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在《LTE資源調度(4)-上行資源申請方式和BSR緩存狀態報告》裏已經提到,如果UE不能通過BSR申請上行資源,則會繼續嘗試通過SR申請,本篇博文就描述通過SR來申請資源的相關內容。

1.什麼是SR

SR,全稱Scheduling Request,即調度請求,是UE向網側申請資源用於新數據傳輸的一種方式。重傳是不需要通過SR申請資源的,因爲:如果是自適應重傳,網側會主動下發DCI0配置上行資源;如果是非自適應重傳,UE直接使用上一次的RB資源。

SR屬於物理層的信息,UE發送SR這個動作的本身不需要RB資源,可以通過PUCCH控制信道傳輸。網側成功解碼到某個UE的SR信號之後,可能會通過DCI0給該UE分配RB資源,但不能保證網側每次都會分配RB。有些時候雖然UE發送了SR信號,但網側並沒有解碼到。UE發出了SR信號後,不要期望網側一定會在接下來的某個時刻分配RB資源,很多時候,UE爲了得到上行RB資源,是需要多次發送SR申請的。

2.SR的發送時機

當UE觸發了一個SR時,該SR就處於“Pending”態,意思就是UE準備但還沒有向網側發送SR。當UE已經組裝了一個MAC PDU,並且該PDU包含了最近觸發的BSR控制單元,或者上行授權提供的資源可以容納所有待傳的數據,那麼處於”Pending“態的SR就會被取消,同時禁止定時器sr-ProhibitTimer也會被停止。換句話說,如果已經準備發送BSR,或者當前的RB資源已經足夠,就沒有必要再通過SR申請資源了。

關於sr-ProhibitTimer定時器:

sr-ProhibitTimer定時器用於監視在PUCCH中傳輸的SR信號,當該定時器正在運行時,是不能發送SR的,一旦該定時器超時,UE就需要重新發送SR,直到達到最大發送次數dsr-TransMax。sr-ProhibitTimer定時器的值由RRC配置,在MAC-MainConfig信元中下發到UE,如圖1所示。取值範圍是0~7,單位是SR週期,值爲0表示不配置該定時器,如果值爲5,則表示UE發送SR後,如果等待了5個SR週期仍然沒有收到DCI0的資源授權,那麼將向網側再次發送SR。


(圖1)

那爲什麼需要這個sr-ProhibitTimer定時器呢?其實在最開始的R9協議裏是沒有sr-ProhibitTimer定時器的,只是後來發現如果網側配置的SR週期比較短(SR發送週期等會再說),或者如果正在執行VOIP業務,那麼UE就會發送不必要的SR。爲了避免UE發送不必要的SR,2009年11月份,愛立信、諾西等公司聯合提出引入sr-ProhibitTimer定時器,規定只有等該定時器超時了才能繼續發送SR,這樣也大大降低了PUCCH上的負載。

關於最大發送次數dsr-TransMax

該參數在PhysicalConfigDedicated中的schedulingRequestConfig信元中攜帶,如圖2所示,n4表示SR可以最多發送4次,最大值可以取到n64。如果SR重傳到最大次數後仍然沒有收到DCI0的資源配置,UE將如何處理呢?下文會有答案。



(圖2)

既然有最大次數dsr-TransMax的概念,那麼必然需要有一個變量用來記錄當前SR的傳輸次數,協議把這個變量記爲SR_COUNTER。如果一個SR被觸發,同時沒有其他的SR處於”Pending“態,那麼UE會把SR_COUNTER設置爲0。

只要有一個SR處於”Pending“態,那麼UE在每個TTI內均應該按以下的流程處理:

如果當前TTI沒有可用的UL-SCH上行資源,那麼:
(1)如果UE沒有被網側配置SR資源,則發起競爭隨機接入過程,並取消所有處於”Pending“態的SR。
(2)否則,如果UE在當前TTI有可用的PUCCH資源發送SR,且該TTI不在測量GAP中(關於測量GAP請參考《LTE-TDD資源調度(3)-測量GAP》),同時sr-ProhibitTimer定時器也不在運行,那麼:
-------(A)如果當前發送次數SR_COUNTER<dsr-TransMax,即還沒有達到最大發送次數,則:
                  (a)將SR_COUNTER加1
                  (b)通知物理層在PUCCH上發送SR
                  (c)啓動SR禁止定時器sr-ProhibitTimer
-------(B)否則,
                  (a)通知RRC釋放PUCCH/SRS
                  (b)清除所有配置過的上下行授權
                  (c)發起一次競爭隨機接入過程,並取消所有處於”Pending“態的SR。

上面的流程可以簡單圖示如下:



(圖3)

一旦sr-ProhibitTimer定時器啓動,則將進入循環檢測狀態,此時流程簡單示意如下圖4所示。


(圖4)

3.SR的發送時刻

UE並不是在任意時刻都可以發送SR的,發送SR請求的時刻點需要滿足下面的公式。


其中:nf是當前的系統幀號,範圍是0~1023。ns是當前的時隙號,範圍是0~19。幀號和時隙的相關內容,請參考《LTE物理傳輸資源(1)-幀結構和OFDM符號》。子幀偏移N_OFFSET_SR和SR傳輸週期SR_PERIODICITY由參數I_SR決定,如圖5所示,I_SR的值等於RRC配置的參數sr-ConfigIndex,被放在RadioResourceConfigDedicated->PhysicalConfigDedicated->SchedulingRequestConfig字段中,見前文的圖2所示,範圍是0~157。需要注意的是,R8版本的協議不支持SR週期等於1ms和2ms的場景


(圖5)

下面舉個例子。假定RRC配置的I_SR=6,則SR週期=10ms,SR子幀偏移量=6-5=1。代入上面的公式,可知SR的週期時刻需要滿足:( 10×nf + floor( ns / 2 ) -1 ) mod 10 = 0。此時系統幀號nf=0且時隙號ns=2和3(即子幀1的兩個時隙)就可以使上面的公式成立,因此就是一個SR週期點。SR週期時序如圖6所示。


(圖6)

如果當前是TDD-LTE制式,那麼上面這個例子中假定的RRC配置參數是有問題的,爲什麼呢?因爲TDD-LTE制式的所有上下行子幀配置中,1號子幀都是特殊子幀,並不是上行子幀,而UE發送SR只能在上行子幀中發送,因此eNB側的RRC在配置sr-ConfigIndex參數的時候需要注意到這點。

圖7是一個發送SR過程的示意圖。從圖中可以看到,這個SR的週期是10ms,在第一個SR週期時刻,由於UE沒有可傳數據,因此並沒有向網側發送SR請求。到了第二個SR週期時刻點,因爲有可傳數據且觸發了SR,因此向網側發送了SR,並且在n時刻點收到了來自網側的上行授權,之後UE在(n+4)時刻向網側發送了數據。由於沒有了可傳數據,UE在第三個SR週期不再向網側申請資源。關於爲什麼UE會在(n+4)時刻發送數據,請參考《LTE-TDD HARQ(1)-上行HARQ時序》。


(圖7)

參考文獻:

(1)3GPP TS 36.321 V9.6.0 (2012-03) Medium Access Control (MAC) protocol specification

(2)3GPP TS 36.331 V9.18.0 (2014-06) Radio Resource Control (RRC)

(3)3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

(4)《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》

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