Một trong những nguyên lý cơ bản của truy nhập vô tuyến LTE là việc truyền dẫn chia sẻ kênh truyền trên DL-SCH và UL-SCH, nghĩa là tài nguyên thời gian và tần số được chia sẻ động giữa những người dùng trong cả đường lên và đường xuống. Scheduler là một phần của lớp MAC và nó điều khiển việc phân bổ tài nguyên đường lên và đường xuống. Hoạch định đường lên và đường xuống được tách rời trong LTE và những quyết định phân bố đường lên, đường xuống có thể được đưa ra độc lập lẫn nhau (trong những giới hạn được thiết lập bởi sự phân chia UL/DL đối với hoạt động TDD). Hoạch định đường lên sẽ được bàn đến trong mục 3.2.3, trong khi phần còn lại của mục này sẽ tập trung vào hoạch định đường xuống. Nguyên tắc cơ bản cho scheduler đường xuống đó là quyết định động, trong mỗi khoảng thời gian 1 ms, những thiết bị đầu cuối nào được phép thu truyền dẫn DL-SCH và trên những tài nguyên gì. Nhiều thiết
bị đầu cuối có thể được hoạch định song song, trong mỗi trường hợp chỉ có 1 DL-SCH trên mỗi thiết bị đầu cuối được hoạch định, và nó sẽ được ánh xạ động tới một tập hợp tài nguyên tần số duy nhất. Đơn vị thời gian-tần số cơ bản trong scheduler còn được gọi là khối tài nguyên. Các khối tài nguyên được mô tả chi tiết hơn trong chương 4 cùng với việc ánh xạ dữ liệu tới tài nguyên vật lý, nhưng về nguyên tắc cơ bản thì một khối tài nguyên là 1 đơn vị rộng 180 kHz trong miền tần số. Trong mỗi khoảng thời gian hoạch định 1ms, scheduler sẽ phân bổ các khối tài nguyên cho một thiết bị đầu cuối để tiếp nhận việc truyền dẫn DL- SCH, một sự phân bổ được sử dụng bởi tiến trình lớp vật lý sẽ được mô tả trong chương 4. Bộ lập lịch cũng đảm trách việc lựa chọn kích thước khối truyền tải. Như là một hệ quả của việc lập lịch điều khiển tốc độ dữ liệu, mà sự phân đoạn RLC và ghép kênh MAC cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi quyết định phân bố. Đầu ra từ bộ lập lịch đường xuống có thể được nhìn (hình 3.1). Chiến lược hoạch định là một đặc trưng bổ sung và không được chỉ định bởi 3GPP, mục tiêu chung của hầu hết những bộ lập lịch là lợi dụng sự thay đổi kênh truyền giữa những thiết bị đầu cuối di động và ưu tiên hoạch định truyền dẫn cho thiết bị đầu cuối di động trên những tài nguyên có điều kiện kênh truyền thuận lợi. Về mặt này, hoạt động của bộ lập lịch LTE về cơ bản thì tương tự với bộ lập lịch đường xuống trong HSDPA. Tuy nhiên, vì sử dụng sơ đồ truyền dẫn đường xuống OFDM, LTE có thể khai thác sự biến đổi kênh truyền trong cả miền thời gian và tần số, trong khi HSDPA chỉ có thể khai thác sự biến đổi trong miền thời gian. Đối với những băng thông lớn hơn được hỗ trợ bởi LTE, khi mà lượng fading lựa chọn tần số sẽ thường xuyên xảy ra, khả năng khai thác sự biến đổi kênh của miền tần số của bộ lập lịch sẽ trở nên càng quan trọng khi so với việc chỉ khai thác sự biến đổi trên miền thời gian. Đặc biệt tại những tốc độ thấp, khi mà sự biến đổi trong miền thời gian là tương đối chậm so với yêu cầu về độ trễ được đặt ra bởi nhiều dịch vụ, lúc này khả năng khai thác cả sự biến đổi miền tần số sẽ trở nên có lợi. Thông tin về trạng thái kênh truyền đường xuống, cần thiết cho việc hoạch định phụ thuộc kênh truyền, được phản hồi từ thiết bị đầu cuối di động tới eNodeB
thông qua những báo cáo chất lượng kênh truyền. Báo cáo chất lượng kênh truyền, còn được biết như Bộ chỉ thị chất lượng kênh truyền, bao gồm những thông tin không chỉ về chất lượng kênh truyền hiện thời trong miền tần số, mà còn những thông tin cần thiết cho việc đưa ra những quyết định xử lý anten thích hợp trong trường hợp phân kênh không gian. Cơ sở cho những báo cáo CQI là việc đo lường những tín hiệu tham chiếu đường xuống. Tuy nhiên, những nguồn phụ về hiện trạng kênh truyền, ví dụ như sự trao đổi kênh truyền trong hoạt động TDD, cũng được khai thác bằng cách cài đặt một scheduler riêng biệt như một sự bổ sung cho những báo cáo CQI. Ngoài chất lượng kênh truyền, một bộ lập lịch hiệu năng cao cũng phải cân nhắc đến tình trạng bộ đệm và mức độ ưu tiên trong quyết định phân bố. Những khác nhau về dịch vụ cũng như là loại thuê bao có thể gây ảnh hưởng đến độ ưu tiên khi hoạch định, như một người dùng voice-over-IP với một đăng ký thuê bao đắt tiền phải luôn được duy trì chất lượng dịch vụ cho dù tải trọng hệ thống đang ở mức cao, trong khi một người dùng đăng ký thuê bao chi phí thấp đang tải về một file có thể phải được thỏa mãn với những tài nguyên mà không được yêu cầu để hỗ trợ cho những người dùng khác. Sự điều phối nhiễu cũng là một phần của scheduler. Khi chiến lược hoạch định không được ủy nhiệm bởi những đặc tính kỹ thuật, sơ đồ điều phối nhiễu (nếu được sử dụng) là đặc thù của nhà khai thác và có thể nằm trong phạm vi từ những triển khai tái sử dụng bậc cao đơn giản tới những sơ đồ tiên tiến hơn.
3.2.3 Hoạch định đường lên.
Chức năng cơ bản của bộ lập lịch đường lên tương tự với đường xuống, cụ thể là việc quyết định động cho mỗi khoảng thời gian 1 ms, lúc đó thiết bị đầu cuối di động truyền dữ liệu trên kênh UL-SCH của nó thuộc tài nguyên đường lên. Hoạch định đường lên cũng được dùng cho HSPA, nhưng vì có sự khác nhau giữa những sơ đồ đa truy nhập được sử dụng, cho nên HSPA và LTE có một vài sự khác biệt đáng kể.
tại trạm gốc. Scheduler đường lên HSPA chỉ thiết lập một giới hạn phía trên cho số lượng giao thoa đường lên mà thiết bị đầu cuối di động được phép tạo ra. Dựa trên sự giới hạn này, thiết bị đầu cuối di động sẽ tự động lựa chọn một định dạng truyền dẫn thích hợp. Chiến thuật này rõ ràng đã tạo ra sự nhạy cảm cho đường lên không trực giao mà trong trường hợp này là HSPA. Một thiết bị đầu cuối di động không sử dụng tất cả tài nguyên mà nó được cấp sẽ truyền tại mức năng lượng thấp hơn, bằng cách ấy có thể làm giảm được nhiễu nội tế bào. Do đó, tài nguyên chia sẻ không được sử dụng bởi một thiết bị đầu cuối di động có thể được khai thác bởi một thiết bị đầu cuối di động khác thông qua việc ghép kênh theo thống kê. Vì cơ chế lựa chọn định dạng truyền tải được kết hợp trong thiết bị đầu cuối di động đối với đường lên HSPA, cho nên cần phải có báo hiệu ngoài băng để khai báo cho eNodeB biết về sự lựa chọn đã được tạo ra.
Đối với LTE, đường lên thì trực giao và tài nguyên chia sẻ được điều khiển bởi scheduler eNodeB là những đơn vị tài nguyên thời gian – tần số. Một tài nguyên đã được chỉ định mà không được sử dụng triệt để bởi một thiết bị đầu cuối di động nào đó thì phần tài nguyên còn lại cũng không thể cung cấp cho một thiết bị đầu cuối di động khác sử dụng. Vì thế, do đường lên trực giao, mà độ lợi giảm đi đáng kể trong việc để cho thiết bị đầu cuối di động lựa chọn định dạng truyền tải khi được so sánh với HSPA. Cho nên, ngoài việc cấp phát tài nguyên thời gian-tần số cho thiết bị đầu cuối di động, scheduler eNodeB còn chịu trách nhiệm việc điều khiển định dạng truyền dẫn (kích thước tải trọng, sơ đồ điều chế) mà thiết bị đầu cuối di động sẽ sử dụng. Khi scheduler biết được định dạng truyền tải mà thiết bị đầu cuối di động sử dụng lúc nó phát đi thì không cần phải báo hiệu ngoài băng từ thiết bị đầu cuối di động tới eNodeB. Lợi nhuận có được từ phối cảnh vùng phủ sóng khi tính đến chi phí trên mỗi bit phát đi của thông tin điều khiển ngoài băng có thể cao hơn đáng kể so với chi phí truyền dữ liệu khi tín hiệu điều khiển cần được thu với một độ tin cậy cao hơn.
Hình 3.4: Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống (bên trái) và đường lên (bên phải)
Mặc dù sự thật là bộ lập lịch eNodeB sẽ quyết định định dạng truyền tải cho đầu cuối di động, nhưng có cần lưu ý là quyết định hoạch định đường lên được đưa ra cho mỗi đầu cuối di động chứ không phải cho mỗi tải tin vô tuyến. Mặc dù scheduler eNodeB điều khiển tải trọng của một đầu cuối di động được hoạch định, thì đầu cuối vẫn chịu trách nhiệm lựa chọn từ những tải tin vô tuyến nào mà dữ liệu được mang theo. Nên đầu cuối di động sẽ tự động điều khiển việc ghép kênh logic (hình 3.4), nơi scheduler eNodeB điều khiển định dạng truyền tải còn đầu cuối di động điều khiển việc ghép kênh logic. Ghép kênh tải tin vô tuyến trong đầu cuối di động được thực hiện theo quy tắc thông qua các thông số mà có thể được cấu tạo bởi báo hiệu RRC từ eNodeB. Mỗi tải tin vô tuyến được chỉ định sự ưu tiên và tốc độ bit ưu tiên. Sau đó đầu cuối di động sẽ thực hiện ghép kênh sóng mang vô tuyến, vậy các sóng mang vô tuyến được xử lý theo thứ tự ưu tiên tùy tốc độ bit ưu tiên của chúng. Những tài nguyên còn lại, nếu có sau khi hoàn thành tốc độ bit ưu tiên sẽ được đưa đến những sóng mang vô tuyến theo thứ tự ưu tiên. Để giúp scheduler đường lên trong mỗi quyết định, đầu cuối di động có thể phát đi thông tin hoạch định tới eNode bằng cách sử dụng một tin nhắn MAC. Rõ ràng, thông tin này chỉ có thể được truyền đi nếu đầu cuối di động vừa được cấp một hoạch định hợp lệ. Với trường hợp khác, khi mà đầu cuối di động cần tài nguyên đường lên sẽ được cung cấp như một phần của kiến trúc báo hiệu điều khiển đường lên L1/L2. Hoạch định phụ thuộc kênh truyền thường được sử dụng cho đường xuống. Lý thuyết, kỹ thuật này cũng có
thể được sử dụng cho đường lên. Tuy nhiên, việc đánh giá chất lượng kênh truyền đường lên thì không đơn giản như trường hợp đường xuống. Tình trạng kênh truyền đường xuống có thể được đo lường bởi tất cả đầu cuối di động trong tế bào chỉ đơn giản bằng việc theo dõi tín hiệu tham khảo được truyền bởi eNodeB và tất cả các đầu cuối di động có thể chia sẻ cùng tín hiệu tham khảo cho mục đích đánh giá chất lượng kênh truyền. Tuy nhiên việc đánh giá chất lượng kênh truyền đường lên lại yêu cầu một tín hiệu tham khảo thăm dò được truyền đi từ mỗi đầu cuối di động cho những eNodeB nào muốn đánh giá chất lượng kênh truyền.