资源映射与调度的优化方法

LTE系统多址方式为OFDMA/SC-FDMA，资源映射和调度与基于CDMA的3G系统有本质的不同。OFDMA/SC-FDMA可以进行时域、频域和码域的灵活资源分配和调度，这在CDMA系统中是无法实现的（CDMA系统只能进行时域和码域的资源分配调度）。动态调度带来的一个最重要的变化是LTE系统不再使用3G系统中使用的“专用信道”传送数据，而代之以“共享信道”，即不再为特定用户长时间保留固定的资源，而是将用户的数据都分割成小的“资源块”，然后依赖高效的调度机制将来自多个用户的“数据块”复用在一个共享的大的数据信道中。

1.下行资源映射

经过信道编码、交织、调制之后的下行数据将被映射到OFDMA的时频符号上，这个过程称为下行资源映射。如果逐子载波地进行资源映射，固然能获得最大的灵活性，但相应的信令开销量是无法承受的，因此任何OFDMA系统都会基于某种预定义的“子载波组”来映射资源，这个“子载波组”就是资源块，这样只要通过信令指定RB，就可以完成资源映射。需要确定的问题是RB的类型（即RB内子载波的分布）、大小和映射方法。

资源块分为物理资源块（PRB）和虚拟资源块（VRB）两种。物理资源块用来描述实际物理资源的分配情况；虚拟资源块用来描述LTE下行传输支持的两种资源映射方式：集中式分配和分布式分配。

物理资源块，其大小和下行数据的最小载荷相匹配。一个PRB的时域大小为一个时隙，即0.5 ms。一个时隙在常规CP情况下包含7个OFDM符号，在扩展CP情况下包含6个OFDM符号。PRB的频域大小修改为12个子载波，即180 kHz。

虚拟资源块中，Localized分配方式将若干连续子载波分配给一个用户，这种方式下系统可以通过频域调度选择较优的子载波组进行传输，从而获得频域上的调度增益和时域上的多用户分集增益。另外，集中方式也可以降低信道估计的难度。但这种方式获得的频率分集增益较小，用户平均性能略差。Distributed分配方式将分配给一个用户的子载波分散到整个系统带宽，从而获得频率分集增益。但这种方式信道估计较复杂，也无法采用频域调度。

VRB又分为两类：集中式VRB（Localized VRB，LVRB）和分布式VRB（Distributed VRB，DVRB），如图2-21所示，LVRB以Localized方式映射到PRB上，DVRB以Distribu-ted方式映射到PRB上。一个时隙内可以同时进行LVRB和DVRB的传输。eNodeB可以分配多个VRB给一个UE，并通过下行资源分配信令指示给该UE。

图2-21 虚拟资源VRB的两种分配方式

2.上行资源映射

经过信道编码、交织、调制之后的上行数据将被映射到SC-FDMA的时频符号上，这个过程称为上行资源映射。

上行资源分配采用了和下行相似的RB概念，一个RB在时域上包含M个连续的SC-FDMA块。从理论上说，上行RB也可以分为Localized RB和Distributed RB两种，如图2-22所示。LRB包含N个连续的等效子载波，占据一段连续的频谱，UE数据率越高，占用的频带越宽；DRB包含N个分散的等间距的等效子载波，占据扩展到整个系统带宽的频谱，UE数据率越高，频谱的“梳子”越密。LRB和DRB分别用于Localized分配方式和Distributed分配方式。考虑手机功耗等因素，LTE系统上行只采用了Localized资源分配方式。

eNodeB可以分配多个RB给一个UE，并通过上行资源赋予（Uplink resource grant）信令指示给该UE。RB的大小应该和上行数据的最小载荷相匹配。一个RB的时域大小为一个时隙，即0.5 ms。一个时隙在常规CP情况下包含7个SC-FDMA块，在扩展CP情况下包含6个SC-FDMA块。RB的频域大小为12个虚拟子载波，即180 kHz。(www.xing528.com)

图2-22 上行资源分配的两种方式

3.上行跳频

基于上行Localized跳频的提出，是因为上行和下行相似，Distributed分配方式相对Lo-calized分配方式可以获得更大的频率分集增益和更好的干扰随机化性能，但另一方面，Dis-tributed分配方式有对频率同步误差和多普勒频移敏感、无法支持频域调度、信道估计性能较差和Localized用户的复用较复杂等缺点。因此在上行中只采用Localized分配方式，同时为了弥补Localized方式在频率选择性分集方面缺陷，提出了基于Localized的跳频（Frequen-cy Hopping，FH）方式。

（1）上行跳频方式的分类

Localized FH方式即UE在某一时刻只占用连续的频带，但在下一个时刻跳转到另一个频带继续发送。根据跳频的频率不同，可以分为TTI内跳频（Intra-TTI FH）和TTI间跳频（Inter-TTI FH）。在如图2-23所示（设TTI=1 ms）的例子中，假设HARQ的RTT为5个TTI，则Inter-TTI FH就是每隔5个TTI跳频一次；而Intra-TTI FH是在一个TTI的两个时隙之间跳频一次。

图2-23 TTI内跳频和TTI间跳频

（2）上行两种跳频方式的作用

这两种跳频可以有效改善Localized分配的频率分集和干扰随机化性能，而又不会使抗频偏和频率误差能力下降。Intra-TTI FH可以改善一次HARQ重传内部的频率分集和干扰抑制；Inter-TTI FH可以改善相邻两次HARQ传输之间的频率分集和干扰抑制。但是Intra-TTI FH也可能给信道估计带来一些新的问题，由于UE在一个TTI内的两个时隙中不同的频带传输，因此在信道估计时是无法进行相邻时隙之间的内插的，这可能对信道估计的性能有一定影响，需要仔细研究。

可以只采用Inter-TTI FH，也可以同时采用Intra-TTI FH和Inter-TTI FH。在FH图案的配置方面，可以采用三种方式：按照eNodeB发出的上行资源赋予信息进行跳频；按照eNodeB发出的持续调度的初始化分配（Initial persistent allocation）信息进行跳频；按照小区特有的跳频图案（Cell-specific hopping pattern）跳频。

如果上行资源赋予信息中预定义了FH配置，则UE按照此FH配置进行跳频；如果上行资源赋予信息中没有定义FH配置，则UE按照持续调度的初始化分配信息中定义的FH配置跳频，或者按照小区特有的跳频图案跳频。