CN112637911A - 一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；S2、为超可靠低时延通信用户动态预留并分配保留资源块；S3、采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；S4、根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。有益效果：本发明可以将超可靠低时延通信业务在上行资源分配延迟控制在接受范围内，从而保证超可靠低时延通信业务能得到及时的资源分配，进而避免了低时延业务的数据包被严重滞后传输，而达不到业务的快速响应需求的问题。

Description

一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法及系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，具体来说，涉及一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法及系统。

背景技术

5G网络有三大应用场景：增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)、超可靠低时延通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications，URLLC)和海量机器通信(massive Machine Type Communications，mMTC)。eMBB提供更大的数据带宽，URLLC的目标是在极低时延条件下以超高的可靠性传输，mMTC支持海量机器接入。

传统5G网络有三大应用场景所使用的调度算法主要包括最大速率(Maximum C/I，Max C/I)算法、轮询调度(Round-Robin，RR)算法及比例公平(Proportional Fair，PF)算法。其中Max C/I优先调度信道质量条件较好的用户，能够使系统拥有最大的吞吐量，但是忽略了信道质量条件差的用户，当用户过多时，信道条件差的用户可能得不到调度，因此该调度算法不能保证用户的公平性；RR算法依次为每一个用户调度资源，可以保证用户间的公平性，但是不能最大化系统的吞吐量。PF算法是以上两种算法的折中，其既可以保证用户之间具有一定的公平性，又能使系统有较高的吞吐量。但是由于这些经典算法都没有考虑时延参数，因此不适用于eMBB和URLLC并存的场景。

若提前为uRLLC用户预留额外的资源块可能会造成频谱浪费，使用RR算法可以保证绝对公平，但不能表达用户Qos(服务质量)，如果使用PF算法，根据Qos进行优先级排序分配资源，如果只含eMMB且不含uRLLC业务时，的确能满足各用户间的Qos需求，但如果有eMMB和uRLLC混合业务时，Qos的信息不足以区分业务间的差异，PF调度不能保证uRLLC能得到及时的资源分配，可能导致低时延业务的数据包被严重滞后传输，达不到业务的快速响应需求。比如自动驾驶业务，使用了uRLLC就是为了在几毫秒内进行数据交互，如果对应交通信息，地图数据未能按时送到驾驶控制系统，会有极大的交通事故风险。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，该方法包括以下步骤：

S1、将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

S2、为超可靠低时延通信用户动态预留并分配保留资源块；

S3、采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

S4、根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

进一步的，所述S1中保留资源块的分配包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态保留资源块大小的分配；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。

进一步的，所述将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

进一步的，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序包括将服务质量、信道质量、缓冲寄存器量、包时延以及包的最大时延作为用户业务优先级的评判标准。

进一步的，所述信道质量为根据服务质量、缓冲寄存器及误块率进行自适应调制编码内外环控制和功率控制调整得到的实时速率。

进一步的，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序的公式如下：

其中，σ表示Qos计算得到的加权值，范围在(0，1)之间，计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

α表示uRLLC业务优先级加权因子；取0<α<1值范围；

△T表示uRLLC业务中数据包的等待时延，从数据包到达调度buffer开始计时；

T表示uRLLC业务中数据包允许的最大等待时延，如果△T>T，则按照△T＝T计算；

r(t)表示根据UE的CQI、buffer大小、BLER，并考虑整个小区空口资源综合计算得到的应该达到实时速率值；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

表示统计周期内的历史速率平均值，统计周期根据不同应用场景取值，默认可取40ms；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

每个业务在其存续期间都有对应的优先级因子，优先级因子为动态调整的，因子越小，优先级越高。

进一步的，所述根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块还包括以下步骤：

S41、将信噪比转换为信道质量指示索引；

S42、利用信道质量指示索引确定调制编码策略索引，并得到调制编码方案和传输块大小索引；

S43、根据用户所传数据的大小与传输块大小进行比较，来确定用户分配的资源块个数。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统，该系统包括：资源划分模块、资源预留模块、业务排序模块及资源分配模块：

其中，资源划分模块，用于将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

资源预留模块，用于将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户；

业务排序模块，用于采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

资源分配模块，用于根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

进一步的，所述资源划分模块将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块还包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态保留资源块大小的分配；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。。

进一步的，所述资源预留模块将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

本发明的有益效果为：本发明可以将超可靠低时延通信业务在上行资源分配延迟控制在接受范围内，从而保证超可靠低时延通信业务能得到及时的资源分配，从而避免了低时延业务的数据包被严重滞后传输，而达不到业务的快速响应需求的问题。另外，通过设置有适当冗余的保留资源块，不仅防止了超可靠低时延通信业务超过历史信息的滤波值时，而得不到资源的问题，并且也避免了频谱浪费的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统的原理框图。

图中：

1、资源划分模块；2、资源预留模块；3、业务排序模块；4、资源分配模块。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，该方法包括以下步骤：

S1、将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

S2、为超可靠低时延通信用户动态预留并分配保留资源块；

S3、采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

S4、根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

在一个实施例中，所述S1中保留资源块的分配包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态保留资源块大小的分配；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行一个平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。

具体的，为了降低上行时延，引入了针对URLLC的上行预调度功能。此时基站对终端进行主动授权，不需要等待终端发送SR。动态预留URLLC专用资源，需要采集预留资源的历史信息，来预测下一次应该预留多少资源。预测会将历史预留的和本次URLLC资源进行平滑滤波处理，以得到下一次的预留值。URLLC之外的业务，在预留之外的信道为其分配。

在一个实施例中，所述将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

具体的，对于URLLC业务和eMBB业务共存的场景，根据两种业务的特性和性能需求，提出了比例公平与实时数据包时延评估的综合资源方法。URLLC业务对时延敏感，优先级表达式应当包含时延参数；

eMBB业务对时延不太敏感，其主要特点是超高速率需求，其优先级表达式应包括速率因子。考虑到用户的QoS需求，调度优先级中还应包含QoS参数。

为了保证eMBB与uRLLC两种业务都能正常分配到资源，不能只考虑任何一种。uRLLC相对说来，时延更敏感，我们可以在设计中不需要等待UE(user equipment，用户终端)发送SR(Scheduling Request，调度请求)和BSR(缓冲区状态报告)，基站根据需求来为其预留资源，将每次调度可用的时频资源，除去信令，其他资源认为是业务资源。业务资源分为两部分，这个划分是动态的，即基站每次调度，划分的比例不是固定的。划分比例要根据基站所承担的小区业务模型来计算，uRLLC业务虽然对时延要求极高，但数据量不大，所以预留的资源不会太多，剩余的用于其他业务(含eMMB)不会受到明确的冲击。

在一个实施例中，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序包括将服务质量、信道质量、缓冲寄存器量、包时延以及包的最大时延作为用户业务优先级的评判标准。

在一个实施例中，所述信道质量为根据服务质量、缓冲寄存器及误块率进行自适应调制编码内外环控制和功率控制调整得到的实时速率。

在一个实施例中，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序的公式如下：

其中，σ表示Qos计算得到的加权值，范围在(0，1)之间，计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

α表示uRLLC业务优先级加权因子；取0<α<1值范围；

△T表示uRLLC业务中数据包的等待时延，从数据包到达调度buffer开始计时；

T表示uRLLC业务中数据包允许的最大等待时延，如果△T>T，则按照△T＝T计算；

r(t)表示根据UE的CQI、buffer大小、BLER，并考虑整个小区空口资源综合计算得到的应该达到实时速率值；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

表示统计周期内的历史速率平均值，统计周期根据不同应用场景取值，默认可取40ms；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

每个业务在其存续期间都有对应的优先级因子，优先级因子为动态调整的，因子越小，优先级越高。具体的，对于下行资源分配的每次调度，如果有多个UE有数据需求，且有UE会有多个业务，则将所有业务的优先级进行排序，这个排序就决定为谁优先分配数据。

在一个实施例中，所述根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块还包括以下步骤：

S41、将信噪比转换为信道质量指示索引；

S42、利用信道质量指示索引确定调制编码策略索引，并得到调制编码方案和传输块大小索引；

S43、根据用户所传数据的大小与传输块大小进行比较，来确定用户分配的资源块个数。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，还提供了一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统，该系统包括资源划分模块1、资源预留模块2、业务排序模块3及资源分配模块4；

其中，资源划分模块1，用于将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

资源预留模块2，用于将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户；

业务排序模块3，用于采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

资源分配模块4，用于根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

在一个实施例中，所述资源划分模块1将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块还包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态预留保留资源块的大小；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行一个平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。

在一个实施例中，所述资源预留模块2将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

本发明中的URLLC业务在上行源分配延迟会控制在接受范围内，对于TDD SCS＝30KHz，2.5ms双周期，DDDSU DDSUU，UL grant相对于PUSCH，提前2slot，再为物理层处理和传输预留2个slot，相当于提前4个slot，再考虑业务到来的随机性，即对于低时延业务，最多有6slot的单向调度时延。此处未考虑基站接收到上行业务数据处理所需时间，因为这个依赖于各厂家具体实现和物理层上行处理器件能力。6slot的单向调度时延约束是能保证(分布于4-6slot)。

如果不采用本发明方法，可能导致URLLC业务没有得到机会分配资源，从而导致延时增大，6slot的时延不能保证。

以下对上述出现的英文进行解释：

eMBB(enhanced Mobile Broadband)增强移动宽带；

URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications)超高可靠低时延通信；

PF(Proportional Fair)比例公平；

CQI(Channel Quality Indictor)信道质量指示；

BLER(block error rate)，即误块率，是出错的块在所有发送的块中所占的百分比；

slot：时隙；

UL grant：上行业务的授权；

PUSCH(Physical uplink shared channel)上行共享物理信道；

DDDSU:字母D表示下行时隙；S表示特殊时隙，U表示上行时隙。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明可以将超可靠低时延通信业务在上行资源分配延迟控制在接受范围内，从而保证超可靠低时延通信业务能得到及时的资源分配，从而避免了低时延业务的数据包被严重滞后传输，而达不到业务的快速响应需求的问题。另外，通过设置有适当冗余的保留资源块，不仅防止了超可靠低时延通信业务超过历史信息的滤波值时，而得不到资源的问题，并且也避免了频谱浪费的现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

S2、为超可靠低时延通信用户动态预留并分配保留资源块；

S3、采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

S4、根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

2.根据权利要求1所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述S1中保留资源块的分配包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态保留资源块大小的分配；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。

3.根据权利要求1所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

4.根据权利要求1所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序包括将服务质量、信道质量、缓冲寄存器量、包时延以及包的最大时延作为用户业务优先级的评判标准。

5.根据权利要求4所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述信道质量为根据服务质量、缓冲寄存器及误块率进行自适应调制编码内外环控制和功率控制调整得到的实时速率。

6.根据权利要求5所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述采用预设方法对用户业务的优先级进行排序的公式如下：

其中，σ表示Qos计算得到的加权值，范围在(0，1)之间，计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

α表示uRLLC业务优先级加权因子；取0<α<1值范围；

△T表示uRLLC业务中数据包的等待时延，从数据包到达调度buffer开始计时；

T表示uRLLC业务中数据包允许的最大等待时延，如果△T>T，则按照△T＝T计算；

r(t)表示根据UE的CQI、buffer大小、BLER，并考虑整个小区空口资源综合计算得到的应该达到实时速率值；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

表示统计周期内的历史速率平均值，统计周期根据不同应用场景取值，默认可取40ms；计算不属于本发明内容，为业界通用处理；

每个业务在其存续期间都有对应的优先级因子，优先级因子为动态调整的，因子越小，优先级越高。

7.根据权利要求1所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法，其特征在于，所述根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块还包括以下步骤：

S41、将信噪比转换为信道质量指示索引；

S42、利用信道质量指示索引确定调制编码策略索引，并得到调制编码方案和传输块大小索引；

S43、根据用户所传数据的大小与传输块大小进行比较，来确定用户分配的资源块个数。

8.一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统，以实现权利要求1-7中任一项所述的5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配方法的步骤，其特征在于，该系统包括：资源划分模块、资源预留模块、业务排序模块及资源分配模块；

其中，资源划分模块，用于将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块；

资源预留模块，用于为超可靠低时延通信用户动态预留并分配保留资源块；

业务排序模块，用于采用预设方法对用户业务的优先级进行排序；

资源分配模块，用于根据用户业务的优先级及用户所传数据的大小来适应性的分配公共资源块。

9.根据权利要求8所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统，其特征在于，所述资源划分模块将所有的资源块分为公共资源块及保留资源块包括以下步骤：

S11、根据超可靠低时延通信业务的历史需求资源值作为输入，进行动态预留保留资源块的大小；

S12、将历史预留与本次预留的资源值进行一个平滑滤波处理，并对下次保留资源块的预留值进行预测。

10.根据权利要求8所述的一种5G系统中eMMB和urllc并存时资源分配系统，其特征在于，所述资源预留模块将保留资源块预留给超可靠低时延通信用户还包括以下步骤：

S21、若当前时刻有超可靠低时延通信用户时，优先将保留资源块分配给超可靠低时延通信用户；

S22、若当前时刻没有超可靠低时延通信用户时，将保留资源块分配给增强移动宽带用户。

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