LTE下行物理层传输机制（6）-下行资源分配方式（Resource Allocation Type）_lte 资源分配

下行RB的资源分配（Resource Allocation）有三种方式，分别是资源分配方式0、资源分配方式1和资源分配方式2。在上一篇博文《LTE下行物理层传输机制（5）-DCI格式的选择和DCI1A》中提到DCI1A的时候，提到DCI1A只能分配连续的VRB，以及这种方式下RIV（Resource Indication Value ）的计算，那么这种分配方式其实就是资源分配方式2。而DCI2和DCI2A格式使用的则是另外2种不同的分配方式，即资源分配方式0和资源分配方式1。因此在讲DCI2和DCI2A之前，有必要先介绍这2种资源分配方式。

1.资源分配方式0

采用资源分配方式0的DCI有：DCI1、DCI2、DCI2A、DCI2B，这些DCI里都有个资源分配字段，用于表示哪些RB是分配给这个UE的。比如下图的DCI2A格式，当使用资源分配方式0的时候，有ceil（N_DL_RB / P）个比特的bitmap表用于表示RB的分配情况，N_DL_RB是带宽占用的RB总个数，参数P则与带宽大小有关，具体见后文描述。

在RB资源分配方式0（Resource Allocation Type 0）中，所有的RB资源构成不同的RBG（RB Group），因此分配方式0就是以RBG为基本单位进行分配的。在这种分配方式里，DCI中的资源分配字段将使用一个bitmap表来分配RB资源，这个bitmap表的每个bit位就表示一个RBG。每个RBG由P个RB组成，P值与下行带宽相关，如下表格所示。这P个连续的VRB与PRB是一一对应的。

比如下行是20MHz的带宽（N_DL_RB=100），那么如果按照资源分配方式0分配RB资源，每个RBG将包括4个RB（P=4）。如果是1.4MHz的带宽（N_DL_RB=6），那么每个RBG就只包括1个RB。

不同的带宽，资源分配方式0所能使用的RBG个数也是固定的。如果用变量N_RBG来表示这个值的话，N_RBG=（N_DL_RB / P）向上取整。每个资源分配方式0的DCI，都对应着一个N_RBG比特长度的bitmap资源分配表，这个bitmap分配表被编码到DCI码流中，UE从这个分配表就可以推导出该PDSCH使用的RB资源。

比如3MHz的下行带宽，它的RB个数N_DL_RB=15，P=2，因此N_RBG=（N_DL_RB / P）向上取整=（15 / 2）向上取整=8。但是需要注意，如果是（N_DL_RB mod P）!= 0的带宽，它的最后一个RBG的大小和其它的RBG大小是不一样的：最后一个RBG包含的RB个数=N_DL_RB - P *（N_DL_RB / P），而其它位置的RBG包含的RB个数=P个。比如3MHz下行带宽，除了最后一个RBG，其他（N_DL_RB / P=15 / 2=）7个RBG，每个RBG都有2个RB，此时这7个RBG共占用了7*2=14个RB，小于整个带宽的15个RB，因此最后一个RBG包含的RB个数=N_DL_RB - P *（N_DL_RB / P）= 15 - 2 * （15 / 2）=1个。如下图所示，最后一个RB14构成了一个RBG7。

另外，既然是bitmap表，就有高低位问题。协议也明确规定，RBG_0对应着这个bitmap的高位即MSB，而RBG_(N_RBG-1)则对应着这个bitmap表的低位即LSB。如果UE解码到某个bit位=1，则表示对应的RBG分配给了这个UE。比如3M带宽时，bitmap表占用的bit位数N_RBG=（15/2）向上取整=8，bitmap码流=二进制Bin（00001011），那么表示该UE使用的RBG资源组分别是RBG4、RBG6和RBG7，因此使用的RB-ID分别是：RB8-RB9，RB12-RB14。所以说，分配方式0可以分配离散的RB资源，只是带宽越大，分配的RB粒度P就越粗。

2.资源分配方式1

采用资源分配方式1的DCI有：DCI1、DCI2、DCI2A、DCI2B，与资源分配方式0相同。每个DCI里都有个资源分配字段，用于表示哪些RB是分配给这个UE的。只是与分配方式0不同的是，资源分配方式1的资源分配字段有三个域，而不是只有一个bitmap域。比如下图的DCI2A格式，当使用资源分配方式1的时候，3个不同的信息域如图中绿色标识区域所示。关于更详细的内容，见后文描述。

在资源分配方式1中，所有的RB资源构成了不同的RBG（这点与资源分配方式0相同），而不同的RBG又构成了不同的RBG子集（RBG subset），因此资源组成方式是 RB -> RBG -> RBG子集。所有的RBG构成P个不同的RBG子集。当eNB给某个UE分配资源时，就选择一个RBG子集，然后将该子集中包含的所有RB置1。总之，每个带宽包含了P个RBG子集，每个RBG子集又包含了若干个RBG，每个RBG同样也包含了P个连续的RB（最后一个RBG包含的RB个数与分配方式0相同），组成示意如下。

上图示意的就是带宽为10MHz时各RBG子集的构成情况，此时N_DL_RB=50，P=3，所以此时所有的RBG构成了3个RBG子集，每个RBG包含了3个连续的RB。

从上面的示意图中也可以看到，如果使用分配方式1，那么每个DCI中，必须携带当前选择的子集索引，以及该子集使用的bitmap。不过需要注意的是，此时bitmap表中的每个bit位表示的是对应的RB-ID，而不是RBG，这点与分配方式0不同。

还是以带宽10MHz为例介绍DCI中的RB分配信息如何理解。如下图所示，可以看到，该DCI使用了RBG子集1来指示资源分配，而具体的bitmap表中，bit2、bit3、bit5均等于1，表示子集1的第3个RB、第4个RB和第6个RB均被分配给了这个UE。另外也可以看到，每个UE使用的RB分配指示信息是通过RB-bitmap的形式给出的，这种RB-bitmap（RB0/RB1/RB2/...）是属于同一个RBG子集内的索引，不同RBG子集的逻辑相对位置RB0/RB1/RB2/...指代的实际位置RB-ID是不同的。比如子集0内的bit2是指实际位置RB2，而子集1内的bit2指的是实际位置RB5。

上图还可以看到，并不是所有的RBG子集包含的RBG和RB个数都是一样的，比如子集0包含的RBG个数是6个，共有18个RB；而虽然子集1包含的RBG个数也是6个，但只有17个RB；而子集2包含的RBG个数则只有5个，RB个数只有15个。

上面介绍了资源分配方式1的一种实际使用情况，这里还有几个地方没有提到：DCI里面shift字段的含义、上图中RB分配bitmap表占用的bit位个数怎么计算等等。下面就详细说明采用资源分配方式1的DCI中，它的资源分配内容怎么填写。

协议规定，资源分配方式1的资源分配字段占用的bit个数为（N_DL_RB / P）向上取整，包含3个域，这3个域分别是（参考前文DCI2A的码流格式）：

（1）RBG子集指示域。该域表示当前的资源分配是在P个RBG子集中选择的是哪个子集，该域占用的bit位个数N = log2(P)向上取整。比如10MHz带宽，P=3，那么N=log2(P)向上取整=log2(3)向上取整=(1.58)向上取整=2，即DCI码流中的RB资源分配字段的前2个bit，是用来表示当前使用的是哪个RBG子集。上图中subset=01，就是表示该DCI分配的子集是子集1。

（2）shift资源偏移域。该域固定占用1个bit，如果该域的值=0，表示选中的RBG子集内的RB不做偏移，值=1表示选中的RBG子集内的RB需要执行偏移，协议使用变量delta_shift（p）来表示第p个子集内的RB偏移量，这个偏移量是从RB低位（即RB0端而不是RB99端）开始偏移的，或者说是从bitmap的MSB位开始偏移的。具体怎么偏移详见下文。

（3）bitmap表域。该域占用的bit位个数N_TYPE1_RB = (N_DL_RB / P)向上取整 - log2(P)向上取整 - 1，每个bit值表示当前RBG子集中的一个RB，该bitmap表的MSB比特位对应着频率低的RB-ID，而LSB比特位则对应RB频率高的RB-ID（这个规则与分配方式0相同）。

上面介绍了采用资源分配方式1时DCI里的资源分配字段所包含的各个域的内容，可以看到，shift域决定了bitmap表域的理解，下面以10M带宽（50个RB）为例再具体解释一下。

(A) 如果各个子集都不偏移即三个子集的shift=0，每个子集的偏移量delta_shift（p）=delta_shift（0）=delta_shift（1）=delta_shift（2）=0，那么：

RBG子集0由RBG0（RB0/RB1/RB2）、RBG3（RB3/4/5）、RBG6（RB6/7/8）、RBG9（RB9/10/11）、RBG12（RB12/13/14）、RBG15（RB15/16/17）组成。

RBG子集1由RBG1（RB0/RB1/RB2）、RBG4（RB3/4/5）、RBG7（RB6/7/8）、RBG10（RB9/10/11）、RBG13（RB12/13/14）、RBG16（RB15/16）组成。

RBG子集2由RBG2（RB0/RB1/RB2）、RBG5（RB3/4/5）、RBG8（RB6/7/8）、RBG11（RB9/10/11）、RBG14（RB12/13/14）组成。

不过需要注意的是，上面每个子集包含的RB个数其实是不一样的（子集0有18个RB，子集1有17个RB，子集2有15个RB），而根据DCI的bitmap表域的计算公式，每个子集只能包含的bit个数N_TYPE1_RB = (50/3)向上取整 - log2(3)向上取整 - 1 = 17 - 2 - 1 = 14，即每次调度的时候，eNB只能分配14个RB给UE，所以在shift=0的条件下，实际上每个子集只有前14个RB能够使用（从RBG0或者RB低频端开始），而对子集0来说，RB高频端还有4个RB不能分配使用，对子集1来说，RB高频端还有3个RB不能分配使用，对子集2来说，RB高频端还有1个RB不能分配使用，如下图所示。

由于每次调度时RB个数有限制，因此某些情况下并不适合使用资源分配方式1，比如测试吞吐量的时候。

(B) 如果子集0使用了偏移即shift=1，则表示需要对组成RBG子集0的RB进行偏移调整，偏移量delta_shift（p）= N_RBGsubset_RB(p) - N_TYPE1_RB= N_RBGsubset_RB(0) - N_TYPE1_RB。其中，参数N_RBGsubset_RB(p)表示RBG子集p内的RB个数（如果是子集0的话，注意该值等于18而不是等于14），N_TYPE1_RB是bitmap域的比特长度，如下图示意。

从上面的公式中也可以看到，偏移量delta_shift（p）= N_RBGsubset_RB(p) - N_TYPE1_RB 也表示了每个子集中不能分配的RB个数，如子集0中有4个RB不能使用，子集1中有3个RB不能使用，而子集2中则有1个RB不能使用。那么如何决定哪几个RB不能使用，就是shift域的真正目的：如果shift=0，则表示RBG高频端的几个RB不使用，而如果shift=1，则意味着RBG低频段的几个RBG不能使用。

仍然以10MHz带宽为例，此时N_DL_RB=50，P=3。那么shift=1时，判断条件[(N_DL_RB - 1)/P 向下取整] mod P = [(49/3)向下取整] mod 3 = 16 mod 3 =1。因此：

对于子集0来说，p=0<1，所以RB偏移量delta_shift（0）= N_RBGsubset_RB(0) - N_TYPE1_RB = [(50 - 1)/9]向下取整 * 3 + 3 - (17 - 2 - 1) = 5 * 3 + 3 - 14 =4。

对于子集1来说，p=1=1，所以RB偏移量delta_shift（1）= N_RBGsubset_RB(1) - N_TYPE1_RB = [49/9]向下取整 * 3 + (49 mod 3) + 1 - (17 - 2 - 1) = 15 + 2 - 14 =3。

对于子集2来说，p=2>1，所以RB偏移量delta_shift（2）= N_RBGsubset_RB(2) - N_TYPE1_RB = [(50 - 1)/9]向下取整 * 3 - (17 - 2 - 1) = 5 * 3 - 14 =1。

根据公式计算得到三个子集的偏移量delta_shift（p）分别是4、3、1，这与前文示意图中描述的“每个子集中不能分配的RB个数”数值一致。此时实际的分配如下图所示。

从图上可以看到，子集0包含的RB从实际位置RB10开始直到RB47，共14个RB，在DCI的bitmap域里，第一个RB对应的就是RB10，其它的依次类推。协议也给出了在shift=1的情况下，每个子集中每个RB的序列，如下图所示。

以10MHz带宽为例，P=3，N_TYPE1_RB=14，i的范围是0~13，因此：

对于子集0，delta_shift(0)=4，i=0（第一个RB位置）时，n_RBGsubset_VRB(0)= (0+4)/3 * 9 + 0*3 +(0+4)mod3 = 9 + 0 + 1 =10；i=13（最后一个RB位置）时，n_RBGsubset_VRB(0)=(13+4)/3 * 9 + 0*3 + (13+4)mod3 = 45+0+2=47。

对于子集2，delta_shift(2)=1，i=0（第一个RB位置）时，n_RBGsubset_VRB(2)= (0+1)/3 * 9 + 2*3 +(0+1)mod3 = 0 + 6 + 1 = 7； i=13（最后一个RB位置）时，n_RBGsubset_VRB(2)=(13+1)/3 * 9 + 2*3 + (13+1)mod3 = 36+6+2=44。

根据公式计算的结果，与上面示意图的移位结果一致。

综上，资源分配方式1的分配粒度是RB，相对分配方式0的RBG分配粒度，更加灵活自由，但由于每次只能分配一个子集的RB资源，所以使用分配方式1时，可供分配的RB最大个数受到了限制，最大流量也会因此受到限制。如果要最大化LTE系统的下行流量，eNB就不能采用资源分配方式1，而需要采用资源分配方式0下的双流模式。

3.资源分配方式2

采用资源分配方式2的DCI有：DCI1A、DCI1B、DCI1C、DCI1D，与资源分配方式0和1没有重叠。这种方式已经在博文《LTE下行物理层传输机制（5）-DCI格式的选择和DCI1A》中提到，这里不再累述。

参考文献：

（1）3GPP TS 36.212 V9.4.0 (2011-09) Multiplexing and channel coding

（2）3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

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

（4）http://www.sharetechnote.com/