一种LTE物理层在多核DSP上动静态结合调度的方法

摘要

一种LTE物理层在多核DSP上动静态结合调度的方法，由调度控制核对当前的一个TTI内所需要完成的算法模块，进行模块细化、JOB配置、生成JOB控制表、建立JOBList操作，待调制数据到达后，调度控制核再根据相应JOB所对应的配置，通过核间消息派发JOB给调度执行核，如无空闲调度执行核时，调度控制核会将此JOB放入对应JOB队列中，待有对应的调度执行核空闲时，再将其派发，JOB完成后，调度控制核会利用JOB回收机制，将其释放，待规定时间到后，调度控制核会根据之前生成的JOBList进行检查，如有JOB未完成，则进入防错处理。本发明简化了LTE物理层在多核DSP上实现的复杂度，减少了程序实现难度，合理利用了DSP资源，提高了处理效率。

说明书

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体涉及一种LTE物理层在多核DSP上动静态结合调度的方 法。

背景技术

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，始于2004年3GPP的多伦多会议。 LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准, 它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。 在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘 用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。

结合LTE物理层与现主流多核DSP（数字信号处理）芯片的特征，以及LTE基站对LTE物 理层在系统中的性能要求，由于LTE物理层中各算法模块的实现麻烦度已基本确定，所以各 模块如何高效的在多核DSP中运行起来必然成为提高物理层性能的关键技术。

LTE基站对LTE物理层在系统中的性能要求的主要特性如下：

（1）在规定时间内完成相应的工作，部分模块要求提前完成。

（2）各模块运行时间不定。

（3）无人机交互。

（4）部分模块执行比较频繁。

（5）每个TTI内所需要完成的模块可以提前知道，但每个TTI的解调数据最小却是按符 号传输的。TTI在LTE中就是一个时域上的一个基本单位，即一个子帧的长度，是 固定的等于1ms，一个子帧（即1个TTI）又包含两个0.5ms的时隙，每个时隙又包 含7个符号。

目前常见的调度算法如下：

（1）先来先服务调度算法（FCFS：First Come First Served）：无法满足特性（1）， 没有优先级概念。

（2）最短作业优先调度算法（SJF：Shortest Job First）：无法满足特性（2），因为各 模块运行时间无法确定。

（3）时间片轮转调度算法：根据特性（3），所以此算法不适用。

（4）优先级调度算法：无法满足特性（4），部分模块需要独享一个核。

（5）多级反馈队列调度算法：与时间片轮调度算法类似，所以此算法不适用。

因此，本技术领域尚待提出更有效的解决方案。

发明内容

为了克服现在方法的缺陷，本发明提出一种LTE物理层在多核DSP上动静态结合调度的 方法，能够更高效的利用DSP资源，提高LTE物理层在系统中的执行性能。

本发明的技术方案为一种LTE物理层在多核DSP上动静态结合调度的方法，设置一个核 为调度控制核，其他核作为调度执行核，调度控制核和调度执行核之间采用核间消息进行通 信；所有调度执行核中有一部分为动态核，其他的为静态核；当每个TTI的配置到达LTE基站 时，进行以下步骤，

步骤1，调度控制核将当前的一个TTI内所需要完成的算法模块细化为若干JOB，为每个 JOB编号，标明每个JOB的动静态核状态，以及设定每个JOB的优先级；生成JOB控制表，根 据JOB控制表建立JOB List；

步骤2，对当前JOB执行以下子步骤，

步骤2.1，由调度控制核派发当前JOB给调度执行核，实现方式为，调度控制核检查当前JOB 的动静态核状态，如为静态则将当前JOB派发给静态核，反之将当前JOB派发给动态核；

步骤2.2，若派发的相应调度执行核正忙，调度控制核将当前JOB放入对应的JOB队列中，进 入步骤3；否则由调度执行核执行当前JOB，并进入步骤3；

步骤2.3，在当前JOB执行完成后，调度执行核通知调度控制核，调度控制核先将当前JOB放 入回收队列，并将发出通知的调度执行核置成空闲状态，然后依据动静态核状态及优先级高 低查看当前JOB对应的JOB队列，如有JOB，则取出作为新的当前JOB并返回执行步骤2，如没 有JOB，调度执行核则进入空闲状态，然后调度控制核再将回收队列中的当前JOB释放，进入 步骤2.4；

步骤2.4，判断JOB List是否完成，如果JOB List完成，结束当前TTI的工作，如未完成则进入 步骤3；

步骤3，等待调制数据到来，在调制数据到来后，由调度控制核取相应JOB为当前JOB， 返回执行步骤2，直到JOB List完成。

而且，在规定时间内去检查JOB List是否完成，未完成则进行防错处理。

而且，一组静态的JOB对应一个静态核，每组静态的JOB对应一个独享的JOB队列， 无优先级；所有动态的JOB共享一组JOB队列，一组JOB队列中包括多个不同优先级的JOB 队列。

与现有多核调度方法相比，本发明简化了LTE物理层由于模块众多并且各模块执行周期 不定等因素造成的在多核DSP上实现的复杂度，减少了程序实现难度，可以更高效的利用 DSP资源，提高LTE物理层在系统中的执行性能。

附图说明

图1为本发明实施例中的调度控制核与调度执行核的示意图；

图2为本发明实施例中的JOB机制流程示意图；

图3为本发明实施例中的JOB回收机制流程示意图；

图4为本发明实施例中JOB List完成机制流程示意图；

图5为本发明实施例中动静态调度流程示意图；

图6为本发明实施例中LTE物理层上行链路模块细化示意图。

具体实施方式

本发明设置一个核为调度控制核，除了不能执行模块，还可以用来处理所有的接口消息； 剩余的核作为调度执行核。下面将说明本发明的典型实施例，以LTE物理层上行链路在 MSC81566核DSP（见图1）上面的应用为例，LTE物理层上行链路主要包含的算法模块有 PUSCH、PUCCH、PRACH和SRS。

LTE：Long Term Evolution，长期演进。

TTI：Transmission Time Interval，传输时间间隔。

PRACH：Physical Random Access Channel，物理随机接入信道。

PUCCH：Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道。

PUSCH：Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道。

SRS：Sounding Reference Signal，探测参考信号。

第一步，对当前的一个TTI内所需要完成的算法模块进行初始处理，具体如下，见图2：

实施例中模块细化、JOB配置（包括编号、动静态、优先级）：

模块细分以JOB为最小单位实现。实施例通过模块细化，将PUSCH划分成信道估计时隙0、 信道估计时隙1、信道均衡0、信道均衡1、信道均衡2、信道均衡3、解传输预编码0、解传输 预编码1、解传输预编码2、解传输预编码3、上行测量、信道解复用、控制信息译码、码块处 理这十四个JOB（最小执行体），并分别编号为⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺、⑻、⑼、⑽、 ⑾、⑿、⒀、⒁；PUSCH划分成PUCCH0、PUCCH1、PUCCH2、PUCCH3这四个JOB，SRS、 PRACH则分别为一个JOB，分别编号为⒂、⒃、⒄、⒅、⒆、⒇，编号顺序与相应调制数据 到达LTE基站的顺序一致。见图6所提供控制表，图中的箭头表示各JOB的上下游依赖关系： 执行信道估计时隙0之后，分别执行信道均衡0、信道均衡1，在信道均衡0之后执行解传输预 编码0、在信道均衡1之后执行解传输预编码1；同样的，执行信道估计时隙1之后，分别执行 信道均衡2、信道均衡3，在信道均衡2之后执行解传输预编码2、在信道均衡3之后执行解传输 预编码3；然后执行上行测量、信道解复用，信道解复用之后执行控制信息译码、码块处理。 PUCCH0、PUCCH1、PUCCH2、PUCCH3是依次执行，SRS、PRACH则可独立执行。按照这 种上下游依赖关系，将当前TTI内的所有JOB组成一条链，可以建立JOB List。

为便于调度起见，本发明进一步提出：一组静态的JOB对应一个静态核，每组静态的JOB 对应一个独享的JOB队列，无优先级；所有动态的JOB对应所有动态核，所有动态核共享一组 JOB队列，一组JOB队列中包括多个不同优先级的JOB队列，高优先级的JOB队列中的JOB优 先派发执行。对于无优先级或同优先级，按照先进先出原则派发。实施例中JOB动静态、JOB 优先级：核0用于调度控制核，记为调度控制核0，核1-5用于调度执行核，记为调度执行核1、 调度执行核2、调度执行核3、调度执行核4、调度执行核5，其中调度执行核1、调度执行核2、 调度执行核3为动态核，调度执行核4、调度执行核5为静态核；配置每个TTI里的所有JOB的 动静态核状态，当JOB的动静态核状态配置为静态时，在JOB执行之前就知道在哪一个调度执 行核上执行，当JOB的动静态核状态配置为动态时则不知。PUCCH执行比较频繁，分配静态 核，独享核4，有自己的JOB队列；核0只会派发这个JOB队列里的JOB给核4执行，无优先级。 PRACH由于受小区配置影响，执行周期不定，所以独享核5，有自己的JOB队列，无优先级。 PUSCH模块比较多，各模块执行时间不定，分配动态核，在核1-3中动态调度，设置一组JOB 队列，其中包括2个不同优先级的队列，核1-3共享这组队列；信道估计时隙0、信道估计时隙 1、信道均衡0、信道均衡1、信道均衡2、信道均衡3、解传输预编码0、解传输预编码1、解传 输预编码2、解传输预编码3这几个JOB优先级为1级，上行测量、信道解复用、控制信息译码、 码块处理优先级为2级。SRS可以根据PRACH的小区周期来定，如果SRS的UE周期与PRACH 的小区周期不相交，则可以独享核5，有自己的JOB队列，无优先级，反之，分配动态核，在 核1-3中动态调度，优先级为1级。见下表。

第二步：本发明的控制机制，具体如下：

本发明提出JOB回收机制，以便更新当前JOB的上下游依赖关系，将当前JOB状态置成完 成。调度控制核用于控制JOB的派发，回收等控制处理，不执行JOB，调度执行核仅用于执行 JOB以及完成后通知调度控制核，见图3：当某调度执行核对一个JOB执行完成后，调度执行 核已空闲，为了高效利用调度执行核，调度控制核先不做回收JOB的工作。调度执行核通过 核间消息通知调度控制核，调度控制核会将此JOB先放入回收队列，然后先依据此JOB的静动 态，如为静态JOB，则查看此JOB对应队列中的JOB，如为动态JOB，则找到此JOB对应队列 中的JOB，从高低优先级依次查看，如有JOB则将其取出并派发给刚才执行完的那个调度执行 核，让其执行，然后调度控制核空闲时，再将回收队列中的JOB释放。

如图5，每个TTI的配置到后，调度控制核首先会对其进行模块细化、JOB配置（包括初始 化、编号、动静态、优先级）、生成JOB控制表（确定JOB上下依赖关系）、建立JOB List操 作（通过JOB控制表，根据JOB上下依赖关系，构造JOB List）。等待调制数据到来后，由调 度控制核派发第一个JOB给调度执行核，派发过程中，调度控制核会检查这个JOB的动静态核 状态，如为静态，则将其派发给静态核，反之，派发给动态核；后续的JOB会按照上面的流 程进行，如果派发JOB时，发现相应的调度执行核正忙，则将其放入对应JOB队列中，否则执 行该JOB。根据本发明提出的队列优先级机制：如果没有空闲核时，此JOB可以进入对应的JOB 队列，同等优先级的JOB，使用FIFO机制。如果有JOB执行完成后，调度执行核会通知调度 控制核，调度控制核会先将此JOB放入回收队列，并将此调度执行核置成空闲状态，然后依 据优先级高低查看JOB队列，如有JOB，则将其取出，并派发给才置成空闲状态的调度执行核， 让其执行，然后调度控制核再将回收队列中的JOB释放，以此流程，所有的JOB将会在此机制 下执行完毕，若查看JOB队列时无JOB，则会等待调制数据到来后，再次派发下一个JOB。JOB List完成时，可结束对初始处理所得JOB List的处理，直到下一个TTI的配置到后重复进行这 个流程。

具体实施时，可以在调度控制核将回收队列中的当前JOB释放后，检查JOB List是否完成。 为提高可靠性起见，还可以制定定时检查JOB List完成机制：将每个TTI里的JOB连接成JOB List，规定时间到后，由调度控制核检查JOB List是否完成，如JOB未全部完成，则需要作相 应的防错处理（例如暂停当前的JOB执行，并将当前TTI剩余的JOB丢弃）。见图4：实施例设 定的相应实现流程为，调度执行核在当前执行的JOB执行完成后，通过核间消息通知调度控 制核，若达到预设的时间阈值，调度控制核检查JOB List的完成状态，完成则结束流程，未完 成则进行防错处理。若未达到预设的时间阈值且JOB List未完成时，继续取JOB List的下一个 JOB进行处理，直到JOB List完成。

为便于实施参考起见，提供实施例的具体执行流程，包括以下步骤：

步骤1，调度控制核将当前的一个TTI内所需要完成的算法模块细化为若干JOB，为每个 JOB编号，标明每个JOB的动静态核状态，以及设定每个JOB的优先级；生成JOB控制表，根 据JOB控制表建立JOB List；

步骤2，在当前的一个TTI内，当有某个JOB的调制数据（IQ数据，指的就是基站接收 到的UE发射的数据）到达后，就将该JOB设为当前JOB，对当前JOB执行以下子步骤，

步骤2.1，由调度控制核派发当前JOB给调度执行核，实现方式为，调度控制核检查当前JOB 的动静态核状态，如为静态则将当前JOB派发给静态核，反之将当前JOB派发给动态核；

步骤2.2，若派发的相应调度执行核正忙，调度控制核将当前JOB放入与当前JOB对应的JOB 队列中，进入步骤3；否则由调度执行核执行当前JOB，并进入步骤3；

步骤2.3，本步骤是由调度执行核执行JOB完成后触发的，在当前JOB执行完成后，调度执 行核通知调度控制核，调度控制核先将当前JOB放入回收队列，并将发出通知的调度执行核 置成空闲状态，然后依据动静态核状态及优先级高低查看当前JOB对应的JOB队列，如有 JOB，则取出作为新的当前JOB并返回执行步骤2，如没有JOB，调度执行核则进入空闲状 态，然后调度控制核再将回收队列中的当前JOB释放，进入步骤2.4；

步骤2.4，判断JOB List是否完成，如果JOB List完成，将JOB List状态位置成完成，并结束当 前TTI的工作，如未完成则进入步骤3；

步骤3，等待调制数据到来，在调制数据到来后，由调度控制核取相应JOB为当前JOB， 返回执行步骤2，直到JOB List完成。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明。凡是在本发明的精神和原则 之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。