第14章　调度

NR 本质上是一个调度系统，这意味着调度器决定何时以及向哪些设备分配时间、频率和空间资源，以及使用什么传输参数，包括数据速率。 调度可以是动态的或半静态的。 动态调度是基本的操作模式，其中调度程序针对每个时间间隔（例如，时隙）确定要发送和接收的设备。 由于经常做出调度决策，因此可以跟踪业务需求和无线电信道质量的快速变化，从而有效地利用可用资源。 半静态调度意味着传输参数是预先提供给设备的，而不是动态提供的。 在下文中，将讨论动态下行链路和上行链路调度，包括带宽自适应，然后是关于非动态调度的讨论，最后是关于作为降低设备功耗的方式的不连续接收的讨论。

14.1　动态下行调度

由于环境的小规模和大规模变化而导致的接收信号质量波动是任何无线通信系统的固有部分。 从历史上看，这种变化被视为一个问题，但随着信道相关调度的发展，当无线电信道条件有利时向单个设备进行传输，允许利用这些变化。 假定小区中有足够数量的设备具有要传输的数据，则很可能至少一些设备在每个时间点具有有利的信道条件并且能够使用相应的高数据速率。 通过向具有有利无线电链路条件的用户传输而获得的增益通常称为多用户分集。 信道变化越大，小区中用户数越多，多用户分集增益就越大。 信道相关的调度在称为 HSPA [21] 的 3G 标准的最新版本中引入，并且还用于 LTE 和 NR。 在调度领域以及如何利用时域和频域的变化方面有丰富的文献（例如，参见参考文献 [28] 和其中的参考文献）。 最近，人们也对各种大规模多用户 MIMO 方案 [55] 产生了浓厚的兴趣，其中使用大量天线元件来创建非常窄的“波束”，或者换句话说，在空间域中隔离不同的用户。 可以证明，在某些条件下，使用大量天线会产生一种称为“信道硬化”的效应。 本质上，无线电信道质量的快速波动消失，以更复杂的空间域处理为代价简化了调度问题的时间频率部分。 在 NR 中，下行链路调度器负责动态控制要传输到的设备。 为每个被调度的设备提供调度分配，包括关于传输设备的 DL-SCH1 的时间频率资源集的信息、调制和编码方案、混合 ARQ 相关信息和多天线 参数如第 10 章所述。在大多数情况下，调度分配恰好在 PDSCH 上的数据之前传输，但调度分配中的定时信息也可以在时隙后面或后面的时隙中的 OFDM 符号中进行调度。 其用途之一是带宽适配，如下所述。 更改带宽部分可能需要一些时间，因此数据传输可能不会在接收控制信令的同一时隙中发生。重要的是要了解 NR 不标准化调度行为。 只有一组支持机制是标准化的，在这些机制之上实现了供应商特定的调度策略。

调度器所需的信息取决于实施的具体调度策略，但大多数调度器至少需要以下信息：

• 设备的信道条件，包括空间域属性；
• 不同数据流的缓存状态；
• 不同数据流的优先级，包括待重传的数据量。

此外，如果实施某种形式的干扰协调，相邻小区中的干扰情况可能会有用。 可以通过多种方式获得有关设备信道状况的信息。 原则上，gNB 可以使用任何可用的信息，但通常使用来自设备的 CSI 报告，如第 8.1 节所述。 可以配置范围广泛的 CSI 报告，其中设备报告时域、频域和空间域中的信道质量。 不同设备的空间信道之间的相关量对于估计两个设备之间的空间隔离程度也很重要，如果它们是使用多用户 MIMO 在相同时间频率资源上调度的候选者的话。 使用 SRS 传输的上行链路探测连同信道互易性假设也可用于评估下行链路信道质量。 也可以使用各种其他量，例如，不同波束候选的信号强度测量。 由于调度程序和传输缓冲区驻留在同一节点中，因此在下行链路情况下很容易获得缓冲区状态和流量优先级。 不同流量的优先级纯粹是特定于实现的，但重传通常优先于新数据的传输，至少对于相同优先级的数据流而言。鉴于 NR 旨在处理比以前的技术（如 LTE）更广泛的流量类型和应用，因此在许多情况下，调度程序中的优先级处理可能比过去更加强调。 除了从不同数据流中选择数据外，调度器还可以选择传输持续时间。 例如，对于数据映射到某个逻辑信道的延迟关键服务，选择与时隙的一小部分相对应的传输持续时间可能是有利的，而对于另一个逻辑信道上的另一个服务，更传统的方法是 使用完整的时隙持续时间进行传输可能是更好的选择。 也可能是这样的情况，由于延迟原因和资源短缺，使用少量传输的紧急传输需要抢占使用完整时隙的已经在进行的传输。 在这种情况下，被抢占的传输很可能被破坏并需要重新传输，但考虑到低延迟传输的非常高的优先级，这可能是可以接受的。 NR 中也有一些机制可以用来缓解这种情况，如第 14.1.2 节所述。 不同的下行链路调度器可以协调它们的决策以提高整体性能，例如，通过避免在一个小区中的特定频率范围上传输以减少对另一个小区的干扰。 在（动态）TDD 的情况下，不同小区还可以协调小区之间的传输方向（上行链路或下行链路）以避免有害干扰情况。 这种协调可以在不同的时间范围内进行。 通常，协调以比每个小区中的调度决策慢的速度完成，因为否则对连接不同 gNB 的回程的要求会太高。 在载波聚合的情况下，调度决策是按载波进行的，调度分配是针对每个载波单独传输的，即，被调度为从多个载波接收数据的设备同时接收多个PDCCH。 收到的 PDCCH 可以指向同一载波，称为自调度，或指向另一个载波，通常称为跨载波调度（见图 14.1）。

在载波的跨载波调度的情况下，其参数与传输 PDCCH 的载波不同，调度分配中的定时偏移，例如，分配涉及哪个时隙，在 PDSCH 参数中解释（和 不是 PDCCH 参数集）。 不同运营商的调度决策不是孤立地做出的。 相反，需要协调给定设备的不同载波的调度。 例如，如果某条数据被安排在一个载波上传输，则同一条数据通常不应也被安排在另一载波上。 然而，原则上可以在多个载波上调度相同的数据。 这可以用来提高可靠性； 在多个载波传输相同数据的情况下，在至少一个载波上成功接收的可能性会增加。 在接收方，RLC（或 PDCP）层可以配置为删除重复数据，以防在多个载波上成功接收到相同的数据。 这导致选择多样性。

14.1.1　带宽自适应

NR 支持非常宽的传输带宽，单载波可达数百 MHz。 这对于快速传送大有效载荷很有用，但对于较小的有效载荷大小或在未调度时监视下行链路控制信道则不需要。 因此，正如第 5 章中已经提到的，NR 支持接收器带宽自适应，以便设备可以使用窄带宽来监控控制信道，并且仅在调度大量数据时才打开全带宽。 这可以看作是频域中的不连续接收。 打开宽带接收器可以通过使用 DCI 中的带宽部分指示符字段来完成。 如果带宽部分指示符指向与当前活动带宽部分不同的带宽部分，则活动带宽部分将更改（见图 14.2）。

改变有效带宽部分所花费的时间取决于几个因素，例如，如果中心频率改变并且接收器是否需要重新调谐，但可以按时隙的顺序。 激活后，设备将使用新的、更宽的带宽部分进行操作。 在完成需要更宽带宽的数据传输后，可以使用相同的机制恢复到原始带宽部分。 还可以配置定时器来处理带宽部分切换而不是显式信令。 在这种情况下，带宽部分之一被配置为默认带宽部分。 如果没有显式配置默认带宽部分，则将从随机接入过程中获得的初始带宽部分用作默认带宽部分。 在接收到指示带宽部分而不是默认带宽部分的DCI时，启动定时器。 当计时器到期时，设备切换回默认带宽部分。 通常，默认带宽部分较窄，因此有助于降低设备功耗。 NR 中带宽适配的引入提出了 LTE 中不存在的几个设计问题，特别是与控制信令的处理有关，因为每个带宽部分配置了许多传输参数，因此不同带宽部分的 DCI 有效载荷大小可能不同。 频域资源分配领域就是一个明显的例子； 带宽部分越大，频域资源分配的位数越大。 只要下行链路数据传输使用与 DCI 控制信令相同的带宽部分，这就不是问题。2 然而，在带宽自适应的情况下，这不是真的，因为在一个带宽部分接收的 DCI 中的带宽部分指示符可以 指向另一个不同大小的带宽部分用于数据接收。 这提出了如果带宽部分索引指向另一个带宽部分而不是当前带宽部分时如何解释 DCI 的问题，因为检测到的 DCI 中的 DCI 字段可能与索引字段指向的带宽部分中所需的内容不匹配。 解决这个问题的一种可能性是盲目地监控多个 DCI 有效负载大小，每个配置的带宽部分一个，但不幸的是，这会给设备带来很大的负担。 相反，使用一种方法，其中检测到的 DCI 字段被重新解释为在索引指向的带宽部分中有用。 选择了一种简单的方法，其中填充或截断位域以匹配计划的带宽部分假定的内容。 自然地，这对可能的调度决策施加了一些限制，但是一旦激活新的带宽部分，设备就会使用新的 DCI 大小监视下行链路控制信令，并且可以再次完全灵活地调度数据。 尽管上面已经从下行链路的角度描述了不同带宽部分的处理，但是将重新解释DCI的相同方法应用于上行链路。

14.1.2　下行抢占处理

如上所述，动态调度意味着对每个时间间隔做出调度决定。 在许多情况下，时间间隔等于一个时隙，即每个时隙进行一次调度决策。 时隙的持续时间取决于子载波间隔； 较高的子载波间隔导致较短的时隙持续时间。 原则上，这可用于支持较低延迟的传输，但由于循环前缀在增加子载波间隔时也会缩小，因此它并非在所有部署中都是可行的方法。 因此，如第 7.2 节所述，NR 支持一种更有效的低延迟方法，它允许从任何 OFDM 符号开始在一个时隙的一小部分上进行传输。 这允许非常低的延迟，而不会牺牲对时间分散的鲁棒性。 在图 14.3 中，举例说明了这一点。

设备 A 已安排下行链路传输跨越一个时隙。 在向设备 A 的传输期间，设备 B 的延迟关键数据到达 gNB，gNB 立即安排向设备 B 的传输。通常，如果有可用的频率资源，则使用与设备 B 不重叠的资源来安排向设备 B 的传输 正在向设备 A 传输。但是，在网络负载较高的情况下，这可能是不可能的，并且别无选择，只能使用（部分）原本用于设备 A 的资源来进行对设备 B 的延迟关键传输 . 这有时被称为向设备 B 的传输抢占向设备 A 的传输，这显然会受到影响，因为设备 A 假设某些资源包含用于它的数据突然包含用于设备 B 的数据。有几个 在 NR 中处理这个问题的可能性。 一种方法是依靠混合 ARQ 重传。 由于资源被抢占，设备 A 将无法解码数据，因此将向 gNB 报告否定确认，gNB 可以在稍后的时刻重新传输数据。 要么重传完整的传输块，要么使用基于 CBG 的重传来仅重传受影响的代码块组，如第 13.1 节所述。 也有可能向设备 A 指示其某些资源已被抢占并用于其他目的。 这是通过在包含数据传输的时隙之后的时隙中向设备 A 发送抢占指示符来完成的。 抢占指示器使用 DCI 格式 2-1（有关不同 DCI 格式的详细信息，请参阅第 10 章）并包含一个 14 位的位图。 位图的解释是可配置的，使得每个位代表时域中的一个OFDM符号和全带宽部分，或时域中的两个OFDM符号和带宽部分的一半。 进一步地，抢占指示符的监测周期配置在设备中，例如每第n个时隙。 设备在接收到抢占指示符时的行为未指定，但合理的行为可能是刷新与抢占时间频率区域对应的软缓冲区部分，以避免软缓冲区损坏以备将来重传。 从设备中软缓冲区处理的角度来看，抢占指示器的监控越频繁越好（理想情况下，它应该在抢占发生后立即出现）。

14.2　动态上行调度

在动态调度的情况下，上行链路调度器的基本功能与其下行链路调度器类似，即动态控制哪些设备将进行传输、在哪些上行链路资源上以及使用什么传输参数。 一般的下行链路调度讨论也适用于上行链路。 但是，两者之间存在一些根本差异。 例如，上行链路功率资源分布在设备之间，而在下行链路中，功率资源集中在基站内。 此外，单个设备的最大上行链路传输功率通常明显低于基站的输出功率。 这对调度策略有重大影响。 即使在要传输大量上行链路数据的情况下，也可能没有足够的可用功率——上行链路基本上是功率受限而非带宽受限，而在下行链路中，情况通常可能相反。 因此，与下行链路相比，上行链路调度通常导致不同设备的更大程度的频率复用。 为每个调度设备提供调度授权，指示用于 UL-SCH 的时间/频率/空间资源集以及相关联的传输格式。 上行链路数据传输仅在设备具有有效授权的情况下发生。 没有授权，就不能传输任何数据。 上行链路调度器完全控制设备应使用的传输格式，即设备必须遵循调度授权。 唯一的例外是，如果传输缓冲区中没有数据，则无论授权如何，设备都不会传输任何内容。 在网络调度没有数据待传输的设备的情况下，这通过避免不必要的传输来减少总体干扰。 逻辑信道多路复用由设备根据一组规则控制（参见第 14.2.1 节）。 因此，调度授权没有明确调度某个逻辑信道，而是调度设备本身——上行链路调度主要是按设备而不是按无线电承载（尽管原则上可以配置下面讨论的优先级处理机制以获得按无线电承载的调度 ).

上行链路调度如图 14.4 的右侧部分所示，其中调度器控制传输格式，设备控制逻辑信道复用。 与设备自主选择数据速率的方案相比，这允许调度器严格控制上行链路活动以最大化资源使用，因为自主方案通常需要在调度决策中有一些余量。 调度器负责选择传输格式的结果是，与设备自主控制传输参数的方案相比，关于缓冲区状态和电源可用性的设备情况的准确和详细知识得到加强。 设备应在上行链路中传输的时间作为 DCI 的一部分指示，如第 10.1.11 节所述。 不像在下行链路的情况下，调度指派通常在接近数据的时间被传输，这在上行链路中不一定是这种情况。 由于授权是使用下行链路控制信令传输的，因此半双工设备需要在上行链路传输之前改变传输方向。 此外，根据上行链路下行链路分配，可能需要使用在同一下行链路时机发送的多个授权来调度多个上行链路时隙。 因此，上行链路授权中的定时字段很重要。 该设备还需要一定的时间来准备传输，如图 14.5 所示。

从整体性能的角度来看，时间越短越好。然而，从设备复杂性的角度来看，处理时间不能任意缩短。 在 LTE 中，为设备提供了超过 3 ms 的时间来准备上行链路传输。 对于 NR，更注重延迟的设计（例如，更新的 MAC 和 RLC 标头结构）以及一般的技术开发已大大减少了这一时间。 图 14.1 总结了从接收授权到传输上行链路数据的延迟。 从这些数字可以看出，处理时间取决于子载波间隔，尽管它并非纯粹与子载波间隔成比例。 还可以看出指定了两个设备功能。 所有设备都需要满足基线要求，但设备也可以声明它是否能够执行更积极的处理时间线，这在延迟关键应用程序中很有用（表 14.1）。 与下行链路情况类似，上行链路调度器可以从有关信道条件、缓冲区状态和电源可用性的信息中获益。 然而，传输缓冲器驻留在设备中，功率放大器也是如此。 这需要下面描述的报告机制来向调度器提供信息，这与调度器、功率放大器和传输缓冲器都在同一节点中的下行链路情况不同。 正如已经提到的，上行链路优先级处理是上行链路和下行链路调度不同的另一个领域。

14.2.1　上行优先级处理

使用 MAC 多路复用功能，可以将多个不同优先级的逻辑信道多路复用到同一个传输块中。 除了上行链路调度授权提供足以在所有逻辑信道上传输所有数据的资源的情况外，复用需要在逻辑信道之间区分优先级。 然而，与优先级取决于调度器实现的下行链路情况不同，上行链路多路复用是根据设备中一组明确定义的规则以及网络设置的参数完成的。 这样做的原因是调度授权适用于设备的特定上行链路载波，而不是明确地适用于载波内的特定逻辑信道。 一种简单的方法是按照严格的优先顺序为逻辑通道提供服务。 然而，这可能会导致低优先级通道的饥饿——所有资源都将进入高优先级通道，直到缓冲区为空。 通常，运营商也希望至少为低优先级服务提供一些吞吐量。 此外，由于 NR 旨在处理各种流量类型的混合，因此需要更精细的方案。 例如，由于文件上传引起的流量不一定会利用用于延迟关键服务的授权。 饥饿问题已经存在于 LTE 中，通过为每个信道分配有保证的数据速率来解决该问题。 然后逻辑信道以递减的优先级顺序提供服务，直到它们的保证数据速率，只要调度的数据速率至少与保证数据速率的总和一样大，就可以避免饥饿。 除了保证的数据速率之外，通道以严格的优先顺序提供服务，直到授权被完全利用，或者缓冲区为空。 NR 采用了类似的方法。 然而，鉴于 NR 在不同传输持续时间和支持的业务类型范围更广方面具有很大的灵活性，因此需要更先进的方案。 一种可能性是定义不同的配置文件，每个配置文件概述一个允许的逻辑信道组合，并明确地用信号通知要在授权中使用的配置文件。 然而，在 NR 中，要使用的配置文件是从授权中可用的其他信息中隐式导出的，而不是显式通知的。 在接收到上行链路授权后，执行两个步骤。 首先，设备使用此授权确定哪些逻辑信道有资格进行多路复用。 其次，设备确定应分配给每个逻辑信道的资源比例。 第一步确定可以使用给定授权传输数据的逻辑信道。 这可以看作是隐式派生的配置文件。 对于每个逻辑信道，设备可以配置为： • 该逻辑信道允许使用的允许子载波间隔集； • 可以为该逻辑信道调度的最大PUSCH 持续时间； • 服务小区的集合，即允许在其上传输逻辑信道的上行链路分量载波的集合。 只有调度授权满足配置限制的逻辑信道才允许使用该授权进行传输，即，有资格在该特定时刻进行复用。 此外，逻辑信道多路复用也可以在没有动态授权的情况下限制传输。 3GPP 将多路复用规则与 PUSCH 持续时间相结合，其动机是控制是否应允许延迟关键数据利用旨在用于时间关键数据的授权。 例如，假设有两个数据流，每个都在不同的逻辑通道上。 一个逻辑通道承载延迟关键数据并被赋予高优先级，而另一个逻辑通道承载非延迟关键数据并被赋予低优先级。gNB 根据设备提供的有关设备缓冲区状态的信息等方面做出调度决策。 假设 gNB 根据缓冲区中只有非时间关键信息的信息调度了相对较长的 PUSCH 持续时间。 在接收调度授权期间，时间关键信息到达设备。 如果没有最大 PUSCH 持续时间的限制，设备将在相对较长的传输持续时间内传输可能与其他数据复用的延迟关键数据，并且可能无法满足为特定服务设置的延迟要求。 相反，更好的方法是在短 PUSCH 持续时间内为延迟关键数据单独请求传输，这可以通过适当配置最大 PUSCH 持续时间来实现。 由于承载延迟关键业务的逻辑信道已被配置为比承载非延迟关键服务的信道具有更高的优先级，因此非关键服务不会在短 PUSCH 持续时间内阻止延迟关键数据的传输。 还包括子载波间隔的原因与持续时间相似。 在为单个设备配置多个子载波间隔的情况下，较低的子载波间隔意味着较长的时隙持续时间，并且上述推理也可以应用于这种情况。 限制特定逻辑信道允许的上行链路载波的动机是不同载波的可能不同的传播条件和双连接性。 载频截然不同的两个上行链路载波可能具有不同的可靠性。 对接收至关重要的数据可能最好在较低的载波频率上传输以确保良好的覆盖范围，而不太敏感的数据可以在具有较高载波频率和可能更分散的覆盖范围的载波上传输。 另一个动机是复制，即在多个逻辑信道上传输相同的数据，以获得第 6.4.2 节中提到的多样性。 如果两个逻辑信道都在同一个上行链路载波上传输，那么复制的最初动机——获得分集效应——就会消失。 在此过程中，基于配置的映射相关参数，在当前授权的情况下，允许从中传输数据的逻辑信道集合被建立。 不同逻辑信道的复用也需要回答如何在有数据传输和符合传输条件的逻辑信道之间分配资源的问题。 这是基于为每个本地信道配置的一组与优先级相关的参数来完成的： • 优先级； • 优先比特率(PBR)； 以及 • 桶大小持续时间（BSD）。 优先比特率和桶大小持续时间一起服务于与 LTE 中的保证比特率类似的目的，但可以考虑 NR 中可能的不同传输持续时间。 优先比特率和桶大小持续时间的乘积本质上是在特定时间内至少应为给定逻辑信道传输的比特桶。 在每个传输时刻，逻辑信道以优先级递减的顺序提供服务，同时尽量满足对传输的最小比特数的要求。 当所有逻辑通道都达到桶大小时，过剩容量将按严格的优先顺序分配。 优先级处理和逻辑信道多路复用如图 14.6 所示。

14.2.2　调度请求

上行链路调度器需要知道有数据要传输的设备，因此需要对其进行调度。 没有必要向没有数据传输的设备提供上行链路资源。 因此，作为最低限度，调度器需要知道设备是否有数据要传输并且应该被授予授权。 这称为调度请求。 调度请求用于没有有效调度授权的设备； 具有有效授权的设备向 gNB 提供更详细的调度信息，如下一节所述。 调度请求是一个标志，由设备提出以从上行链路调度器请求上行链路资源。 由于根据定义请求资源的设备没有 PUSCH 资源，因此使用专用于该设备的预配置和周期性重现的 PUCCH 资源在 PUCCH 上发送调度请求。 使用专用的调度请求机制，无需提供请求调度的设备的身份，因为从传输请求的资源中可以隐式获知该身份。 当优先级高于传输缓冲区中现有数据的数据到达设备并且设备没有授权因此无法传输数据时，设备会在下一个可能的时刻传输调度请求，gNB 可以向设备分配授权 收到请求后（见图 14.7）。

这类似于 LTE 采取的方法； 但是，NR 支持来自单个设备的多个调度请求的配置。 逻辑信道可以映射到零个或多个调度请求配置。 这不仅为 gNB 提供了设备中有数据等待传输的信息，而且还为 gNB 提供了等待传输的数据类型。 考虑到 NR 旨在处理的流量类型范围更广，这对 gNB 来说是有用的信息。 例如，gNB 可能想要安排一个设备来传输延迟关键信息，而不是非延迟关键信息。 可以为每个设备分配专用的 PUCCH 调度请求资源，其周期范围从支持延迟非常关键的服务的每秒 OFDM 符号到每 80 毫秒以实现低开销。 在给定时间只能传输一个调度请求，即在多个逻辑信道有数据传输的情况下，合理的行为是触发最高优先级逻辑信道对应的调度请求。 在后续资源中重复调度请求，直到可配置的限制，直到从 gNB 收到授权。 也可以配置禁止定时器，控制发送调度请求的频率。 在设备中有多个调度请求资源的情况下，这两种配置都是根据调度请求资源完成的。 没有配置调度请求资源的设备依赖于随机接入机制来请求资源。 这可用于创建基于争用的资源请求机制。 基本上，基于竞争的设计适用于小区中有大量设备并且流量强度低且因此调度强度低的情况。 在较高流量强度的情况下，为设备设置至少一个调度请求资源是有益的。

14.2.3　缓存状态报告

已经有有效授权的设备不需要请求上行链路资源。 但是，为了让调度器能够确定未来授予每个设备的资源量，有关缓冲区情况的信息（在本节中讨论）和电源可用性（在下一节中讨论）是有用的。 该信息通过 MAC 控制元素作为上行链路传输的一部分提供给调度器（有关 MAC 控制元素和 MAC 报头的一般结构的讨论，请参见第 6.4.4.1 节）。 如图 14.8 所示，其中一个 MAC 子报头中的 LCID 字段被设置为一个保留值，指示缓冲区状态报告的存在。 从调度的角度来看，每个逻辑信道的缓冲区信息都是有益的，尽管这可能会导致显着的开销。 因此，逻辑信道最多可分为八个逻辑信道组，并且按组进行报告。 缓冲区状态报告中的缓冲区大小字段指示等待跨逻辑信道组中的所有逻辑信道传输的数据量。 定义了四种不同的缓冲区状态报告格式，不同之处在于一份报告中包含多少个逻辑信道组以及缓冲区状态报告的分辨率。

缓冲区状态报告可能因以下原因而被触发：

• 到达传输缓冲区中的数据具有比当前优先级更高的优先级——即，逻辑信道组中的数据具有比当前正在传输的优先级更高的数据——因为这可能 影响调度决策。
• 由定时器控制的周期性。
• 而不是填充。 如果匹配预定传输块大小所需的填充量大于缓冲区状态报告，则插入缓冲区状态报告，因为如果可能，最好利用可用的有效负载来获取有用的调度信息而不是填充。

14.2.4　功率余量报告

除了缓冲区状态之外，每个设备中可用的传输功率量也与上行链路调度器有关。 几乎没有理由安排比可用传输功率所能支持的更高的数据速率。 在下行链路中，可用功率立即为调度器所知，因为功率放大器与调度器位于同一节点中。 对于上行链路，需要向 gNB 提供功率可用性或功率余量。 因此，功率余量报告以与缓冲区状态报告类似的方式从设备传输到 gNB——也就是说，仅当设备计划在 UL-SCH 上传输时。 功率余量报告可因以下原因触发： • 由定时器控制定期； • 路径损耗变化（当前功率余量与上次报告的差异大于可配置的阈值）； • 而不是填充（出于与缓冲区状态报告相同的原因）。 还可以配置禁止定时器来控制两次功率余量报告之间的最短时间，从而控制上行链路上的信令负载。 NR 中定义了三种不同类型的功率余量报告，类型 1、类型 2 和类型 3。在载波聚合或双连接的情况下，多个功率余量报告可以包含在单个消息中（MAC 控制元素） . 类型 1 功率余量报告反映了假定载波上仅 PUSCH 传输的功率余量。 它对某个分量载波有效，假设设备在某个持续时间内被调度用于 PUSCH 传输，并且包括功率余量和分量载波 c 的最大每载波发射功率的对应值表示为 PCMAX,c . PCMAX,c 的值是明确配置的，因此应该为 gNB 所知，但由于它可以单独配置用于正常上行链路载波和补充上行链路载波，两者都属于同一小区（即具有相同的关联 下行链路分量载波），gNB 需要知道设备使用了哪个值，因此报告属于哪个载波。 可以注意到，功率余量不是最大每载波发射功率与实际载波发射功率之间的差异的量度。 相反，功率余量是 PCMAX,c 与假设发射功率没有上限时使用的发射功率之间的差异的量度（见图 14.9）。

因此，功率余量很可能为负，表明在功率余量报告时，每载波传输功率受 PCMAX,c 限制——也就是说，网络已经安排了比设备可以支持的更高的数据速率 给定可用传输功率。 由于网络知道设备在功率余量报告对应的持续时间内用于传输的调制和编码方案和资源大小，因此它可以确定调制和编码方案和资源大小分配的有效组合，假设 下行路径损耗是恒定的。 当没有实际的 PUSCH 传输时，也可以报告类型 1 功率余量。 这可以被视为假设默认传输配置对应于最小可能资源分配的功率余量。 类型 2 功率余量报告与类型 1 类似，但假定同时进行 PUSCH 和 PUCCH 报告，该功能在 NR 规范的第一个版本中未完全支持，但计划在以后的版本中完成。 类型 3 功率余量报告用于处理 SRS 切换，即设备未配置为传输 PUSCH 的上行链路载波上的 SRS 传输。 此报告的目的是能够评估备选上行链路载波的上行链路质量，并且如果认为有利，则（重新）配置设备以改为使用此载波进行上行链路传输。 与可以为不同波束对链路运行不同功率控制过程的功率控制（见第 15 章）相比，功率余量报告是针对每个载波的，并且没有明确考虑基于波束的操作。 一个原因是网络控制着用于传输的波束，因此可以确定与某个功率余量报告相对应的波束排列。

14.3　调度和动态TDD

NR 的关键特性之一是支持动态 TDD，其中调度程序动态确定传输方向。 尽管描述使用术语动态 TDD，但该框架原则上可以应用于一般的半双工操作，包括半双工 FDD。 由于半双工设备不能同时发送和接收，因此需要在两个方向之间拆分资源。

如第 7 章所述，三种不同的信令机制可以向设备提供有关资源是用于上行链路传输还是下行链路传输的信息： • 调度设备的动态信令；

• 使用RRC 的半静态信令；
• 一组设备共享的动态时隙格式指示，主要用于非预定设备。

调度器负责被调度设备的动态信令，即上面三个项目符号中的第一个。 在设备能够全双工操作的情况下，调度器可以彼此独立地调度上行链路和下行链路，并且上行链路和下行链路调度器协调它们的决策的需要（如果有的话）是有限的。 另一方面，在半双工设备的情况下，由调度器来确保不请求半双工设备同时接收和发送。 如果配置了半静态上行链路和下行链路模式，调度器显然需要遵守这种模式，并且它不能，例如，在配置为仅供下行链路使用的时隙中调度上行链路传输。

14.4　无动态授权的传输

如上所述，动态调度是 NR 中的主要操作模式。 对于每个传输间隔，例如一个时隙，调度器使用控制信令来指示设备发送或接收。 灵活，可以适应流量行为的快速变化，但显然需要相关的控制信令； 控制在某些情况下需要避免的信号。 因此，NR 还支持不依赖于动态授权的传输方案。 在下行链路中，支持半持久调度，其中设备配置有使用 RRC 信令的数据传输周期。 半持久调度的激活是使用 PDCCH 进行动态调度，但使用 CS-RNTI 而不是正常的 C-RNTI。3 PDCCH 还承载了时间频率资源和其他所需参数方面的必要信息 类似于动态调度的方式。 Hybrid-ARQ进程号是根据公式从下行数据传输开始的时间推导出来的。 在激活半持久调度时，设备使用在激活传输的PDCCH上指示的传输参数，根据RRC配置的周期周期性地接收下行链路数据传输。 因此，控制信令仅被使用一次并且减少了开销。 启用半持久调度后，设备继续监视候选 PDCCH 集合以获取上行链路和下行链路调度命令。 这在偶尔传输大量数据而半持久分配不足的情况下很有用。 它还用于处理动态调度的 hybridARQ 重传。

在上行链路中，支持两种没有动态授权的传输方案，不同之处在于它们的激活方式（见图 14.10）：

• 配置授权类型 1，其中上行链路授权由 RRC 提供，包括授权的激活；
• 配置的授权类型2，其中传输周期由RRC 提供，L1/L2 控制信令用于以与下行链路情况类似的方式激活/停用传输。

这两种方案的好处是相似的，即减少控制信令开销，并且在一定程度上减少上行链路数据传输之前的等待时间，因为在数据传输之前不需要调度请求授权周期。 类型 1 使用 RRC 信令设置所有传输参数，包括周期、时间偏移和频率资源以及可能的上行链路传输的调制和编码方案。 在接收到 RRC 配置后，设备可以在周期和偏移给定的时刻开始使用配置的授权进行传输。 偏移的原因是为了控制允许设备传输的时刻。 一般RRC信令中没有激活时间的概念； RRC 配置在正确接收后立即生效。 这个时间点可能会有所不同，因为它取决于是否需要 RLC 重传来传递 RRC 命令。 为了避免这种歧义，配置中包含了相对于 SFN 的时间偏移。 类型 2 类似于下行链路半持久调度。 RRC 信令用于配置周期性，而传输参数作为使用 PDCCH 激活的一部分提供。 接收到激活命令后，如果缓冲区中有数据，设备将根据预先配置的周期进行传输。 如果没有数据要传输，设备将与类型 1 类似，不传输任何内容。 请注意，在这种情况下不需要时间偏移，因为激活时间由 PDCCH 传输时刻很好地定义。 设备通过在上行链路中发送 MAC 控制元素来确认配置的授权类型 2 的激活/停用。 如果在接收到激活时没有数据等待传输，则网络将不知道没有传输是由于设备未接收到激活命令还是由于传输缓冲区为空。 确认有助于解决这种歧义。 在这两种方案中，都可以在上行链路中为多个设备配置重叠的时频资源。 在这种情况下，由网络来区分来自不同设备的传输。

14.5　不连续接收

分组数据流量通常是高度突发的，偶尔会有传输活动，随后会出现较长的静默期。 从延迟的角度来看，监测每个时隙中的下行链路控制信令（甚至更频繁）以接收上行链路授权或下行链路数据传输并即时对流量行为的变化做出反应是有益的。 同时，这是以设备功耗为代价的； 典型设备中的接收器电路代表着不可忽略的功耗。 为了降低设备功耗，NR 包括不连续接收 (DRX) 机制，遵循与 LTE 相同的框架，并增强了处理多个参数集的能力。 带宽自适应和载波激活是节能机制的另外两个例子。 DRX 的基本机制是设备中的可配置 DRX 周期。 配置了 DRX 周期后，设备仅在活动时监控下行链路控制信令，其余时间接收器电路处于休眠状态。 这可以显着降低功耗：周期越长，功耗越低。 自然地，这意味着对调度器的限制，因为设备只有在根据 DRX 周期处于活动状态时才能被寻址。 在许多情况下，如果设备已被调度并且正在接收或传输数据，则很可能会在不久的将来再次被调度。 一个原因可能是使用一个调度时机不可能传输传输缓冲区中的所有数据，因此需要额外的时机。 根据 DRX 周期等待到下一个活动周期，尽管可能，但会导致额外的延迟。 因此，为了减少延迟，设备在被调度后在一定的可配置时间内保持活动状态。

如图 14.11 顶部所示，这是通过设备在每次安排时（重新）启动一个不活动计时器并保持清醒直到时间到期来实现的。 由于 NR 可以处理多个参数集这一事实，DRX 计时器以毫秒为单位指定，以便不将 DRX 周期性绑定到某个参数集。 混合 ARQ 重传在上行链路和下行链路中都是异步的。 如果设备已安排在其无法解码的下行链路中进行传输，则典型情况是 gNB 在稍后的时刻重传数据，通常是尽快重传。 因此，DRX 功能有一个可配置的定时器，它在错误接收到传输块后启动，并用于在 gNB 可能安排重传时唤醒设备接收器。 定时器的值优选设置为匹配混合ARQ协议中的往返时间； 取决于实现的往返时间。 上述机制，一个（长）DRX 周期与设备在被调度后保持清醒一段时间的组合，对于大多数场景来说已经足够了。 然而，一些服务，尤其是 IP 语音，其特点是有规律的传输周期，随后是无活动或很少活动的周期。 为了处理这些服务，除了上述长周期之外，还可以可选地使用第二个短 DRX 周期。 通常情况下，设备遵循长 DRX 周期，但如果它最近被调度，则它遵循较短的 DRX 周期一段时间。 在这种情况下处理 IP 语音可以通过将短 DRX 周期设置为 20 毫秒来完成，因为语音编解码器通常每 20 毫秒传送一个 IP 语音数据包。 然后使用长 DRX 周期来处理通话突发之间较长的静默期。 除了 DRX 参数的 RRC 配置之外，gNB 还可以终止“持续时间”并指示设备遵循长 DRX 周期。 如果 gNB 知道下行链路中没有其他数据等待传输，因此设备不需要处于活动状态，则这可用于降低设备功耗。