TW202123753A - 無線通訊系統中資源分配的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種在無線通訊系統中為多個用戶分配無線資源的方法及裝置，該裝置收集所有用戶裝置的流量需求，然後基於每個時槽中所有用戶裝置的流量需求選擇波束成形，以更好地利用資源塊。

Description

無線通訊系統中資源分配的方法及裝置
本發明是有關於無線通訊的技術領域，尤其關於一種資源分配的方法及裝置。
在正交分頻多工存取(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，OFDMA)系統中，資源塊(Resource Block，RB)是資源分配的最小單位。每個時槽在不同子載波上都有多個RB，這些 RB可以分配給多個用戶裝置(User Equipment，UE)。由於在一個時槽中只能配置一組固定的波束，當配置了固定的波束組合，則OFDMA系統中可能在某些RB支持某些UE的高資料率，但卻在同一時槽中有剩餘的RB未被充分利用，從而降低了整體頻譜利用率。
有鑑於此，在本發明的目的在於提供一種無線通訊系統中資源分配的方法及裝置，可以在考量多個用戶裝置的流量需求，有效地分配資源塊。
本發明提供一種在每個時槽周期為無線通訊系統中多個用戶裝置進行資源分配的方法，該方法應用於基站中，所述方法包含以下步驟：根據多個波束的每一個波束的所有主要用戶裝置的流量需求的總和，將所述多個波束進行降序排列，其中，該主要用戶裝置是該多個用戶裝置中經由最佳波束獲得服務的用戶裝置；從所述已降序排列的多個波束中，依序選擇一組波束集合；將該組波束集合中每一個波束的所有主要用戶裝置根據流量需求進行降序排列，並依序分配資源塊給該波組波束集合中每一個波束的主要用戶裝置；以及將該組波束集合中的所有次要用戶裝置根據訊號對干擾雜訊比值進行降序排列，並依序分配剩餘的資源塊給該波組波束集合中的次要用戶裝置，其中，該次要用戶裝置是該多個用戶裝置中非經由最佳波束獲得服務的用戶裝置。
本發明還提供一種在每個時槽周期為無線通訊系統中多個用戶裝置進行資源分配的裝置，其中，所述裝置包含:處理器；以及記憶體，用於存儲至少一個計算機程式，其中，所述計算機程式包含由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟:根據多個波束的每一個波束的所有主要用戶裝置的流量需求的總和，將所述多個波束進行降序排列，其中，該主要用戶裝置是該多個用戶裝置中經由最佳波束獲得服務的用戶裝置；從所述已降序排列的多個波束中，依序選擇一組波束集合；將該組波束集合中每一個波束的所有主要用戶裝置根據流量需求進行降序排列，並依序分配資源塊給該波組波束集合中每一個波束的主要用戶裝置；以及將該組波束集合中的所有次要用戶裝置根據訊號對干擾雜訊比值進行降序排列，並依序分配剩餘的資源塊給該波組波束集合中的次要用戶裝置，其中，該次要用戶裝置是該多個用戶裝置中非經由最佳波束獲得服務的用戶裝置。
請參閱圖1，所示為本發明一實施例中的無線通訊系統。該無線通訊系統包括 基站(Base Station，BS)100和多個用戶裝置(User Equipment，UE)，如圖所示的UE110~UE160。該無線通訊系統支持使用包括4G LTE和5G New Radio(NR)在內的各種蜂窩技術的通訊。BS100用於向 UE110~160提供無線接入，BS100可以包括接入點(Access Point，AP)、演進節點(Evolved Node B，eNB)、節點B(Node B，NB)、家用無線基地台(Home Node B，HNB)、BS收發器(BS Transceiver)、BS裝置和蜂窩站裝置等。儘管在圖1中的每一個UE以行動電話表示，本發明的技術實際適用於各種UE，例如移動裝置、平板電腦、筆記型電腦、物聯網裝置和可穿戴裝置等計算機裝置。
在一實施例中，BS100執行波束成形以控制各個天線信號的幅度和相位，並且沿不同方向配置多個波束以同時服務 UE110~160。BS100可以藉由監控緩衝器中排隊等候的封包數量判斷各UE的流量需求，並且通過諸如在5G NR標準中定義的波束管理程序來為各個UE調度最佳的波束方向。
由於BS100在一個時槽(Time Slot)中只能配置固定的一組波束，因此，該組波束可能對某些UE來說是最佳波束，可以達到最大接收功率，但對某些UE來說並非最佳波束，但仍可以獲得可接受的訊號品質。在一實施例中，每一組波束都會有相應的“主要UE”以及“次要UE”，該組波束對“主要UE”而言，是“主要UE”的最佳波束，但對“次要UE”而言，則非為“次要UE”的最佳波束。
在一實施例中，BS100採用混和式波束成形(Hybrid Beamforming)架構，支援
Figure 02_image001
個波束和
Figure 02_image003
個射頻鏈，其中，每一個RF鏈路耦接至相位陣列(Phased Array)，又稱為相位天線陣列(Phased Antenna Array)或天線陣列(Antenna Array)。
Figure 02_image001
=
Figure 02_image005
，
Figure 02_image007
…
Figure 02_image009
用於表示預先配置的一組波束圖形(Beam Pattern)，每一個相位陣列都可以朝向一個預定的
Figure 02_image001
的方向轉向。也就是說，
Figure 02_image003
個相位陣列可以同時操控
Figure 02_image003
波束以在同一個資源塊中服務到最多
Figure 02_image003
個UE。在一實施例中，BS100首先選擇一組合適的波束子集，並將資源塊分配給相應的主要UE，如果主要UE的需求有限，造成資源塊未被充分利用，則BS100隨後將剩餘的資源塊分配給次要UE，以提高頻譜利用率。
請參閱圖2，所示為本發明一實施例中由BS100所執行，在每個時槽周期進行資源分配的方法的流程圖。
步驟S202，BS100將多個波束依據每個波束中主要UE流量需求的總和進行降序排列。在執行步驟S202之前，BS100首先識別多個波束中每一個波束的主要UE，其中，主要UE定義為經由最佳波束獲得服務的UE。BS還識別多個波束中每一個波束的次要UE，其中，次要UE定義為非經由最佳波束獲得服務的UE。在一實施例中，每一個波束的主要UE可以由BS100經由諸如5G NR標準中定義的波束管理程序進行識別，例如，經由波束追蹤算法或是波束掃描程序。在一實施例中，BS100還包括緩衝器，BS100經由監控緩衝器中排隊的封包數量判斷每個UE的流量需求。
步驟S204，BS100從該降序排列的多個波束中，依序選擇一組波束集合。
步驟S206，BS100將該組波束集合中每一個波束的主要UE根據流量需求進行降序排列，並依序分配資源塊給主要UE。
在一些情形中，即使已經滿足了所有主要UE的流量需求，也可能存在一些未分配的資源塊。為了增加資源利用率，在一實施例中，BS100可以將剩餘的資源塊(亦即尚未被分配的資源塊)分配給具有可接受的訊號對干擾雜訊比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)值的次要UE。由於次要UE無法被服務在最佳波束，因此，BS100根據有流量需求的次要UE的SINR值分配剩餘的資源塊。例如，將有流量需求的所有次要UE根據SINR值進行降序排列後，依序分配剩餘的資源塊給次要UE。
步驟S208，BS100計算該組波束集合中的所有次要UE的SINR值並將所有次要UE根據SINR值降序排列後，依序將剩餘的資源塊分配給有流量需求的次要UE。
在一實施例中，根據量測的輻射場型及波束間干擾可以獲得多個波束的不同波束子集合的最佳極化配置。在一實施例中，該組已選擇的波束集合的量測輻射場型可用於計算每一個次要UE可達到的SINR值。
在一實施例中，BS100可以維護用戶需求表，在每個時槽進行資源分配時更新該用戶需求表並進行重新排序。圖3所示為無線通訊系統中已排序的用戶需求表310的一個示例。該示例中的無線通訊系統的BS100支援
Figure 02_image011
個波束以及
Figure 02_image013
個射頻鏈。在每個時槽中，BS100首先將8個波束中各個波束的主要UE按照流量需求進行降序排列，並計算各個波束的主要UE的流量需求總和。接著將8個波束根據各個波束的主要UE的流量需求總和進行降序排列如圖3所示，從中選擇前
Figure 02_image003
個最高流量需求的波束以服務下行鏈路的UE。舉例來說，根據已排序的用戶需求表310，BS100將依序選擇
Figure 02_image015
，
Figure 02_image017
的波束集合，BS100接著根據已選擇的波束集合中的主要UE的流量需求，由高至低依序進行資源塊分配。
圖4A所示為一例中，在時槽
Figure 02_image019
，根據已排序的用戶需求表310，BS100所為的資源塊分配的示意圖。在本例中，
Figure 02_image015
，
Figure 02_image017
的波束集合的所有資源塊都已分配利用。
圖4B所示為BS100在時槽
Figure 02_image019
進行資源塊分配後所更新的用戶需求表312。BS100接著根據更新的用戶需求表312在時槽
Figure 02_image021
進行資源塊分配。如圖4B所示，由於主要UE的流量需求不大，導致波束
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
及
Figure 02_image027
尚有未分配的資源塊。由於波束
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
及
Figure 02_image027
尚有資源塊未被充分利用，因此，BS首先更新用戶需求表，更新後的用戶需求表314如圖4C所示，接著，將剩餘的資源塊分配給可以達到最大SINR值且尚有流量需求的次要UE。在本例中，如圖4C所示，在時槽
Figure 02_image021
時，剩餘的資源塊將分配給UE11 、UE16 、 UE13 及UE15 等次要UE。
在波束成形技術中，將波束轉向一個方向可能導致在不希望的方向上產生多個旁瓣。儘管可以經由為主要UE提供最佳波束以服務主要UE，但也很可能使得某些UE受到其它波束的旁瓣干擾。在一實施例中，為了避免選擇了對次要UE造成嚴重干擾的波束集合，BS100在執行步驟206之前，首先評估已選擇的波束集合的干擾程度，並根據評估的干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合。
在一實施例中，BS100執行波束掃動(Beam Sweeping)程序。一旦BS100判斷出對UE而言最強增益的波束，則BS100繼續判斷對該UE而言次強增益的波束，該次強增益的波束將是對該UE而言最強的干擾波束。在收集完所有UE的最強干擾波束之後，BS100可以根據已收集完的所有UE的最強干擾波束評估已選擇的波束集合的擾程度。請參閱圖5，所示為本發明一實施例中由BS100所執行，評估波束集合干擾程度的方法的流程圖。
步驟S502，BS100對所有UE執行波束掃動程序。
步驟S504，BS100接收到所有UE中的一個UE所傳送包括第一波束的第一報告，其中，該第一波束對該UE而言具有最強增益。
步驟S506，BS100忽略該第一報告。
步驟S508，BS100接收到該UE所傳送的包括第二波束的第二報告，其中，該第二波束對該UE而言具有次強增益。
步驟S510，BS100根據所有UE的第二報告評估已選擇的波束集合的干擾程度。在一實施例中，BS100可以根據所有UE報告的第二波束估算已選擇的波束集合的干擾程度。
最後，BS100根據已評估的干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合。具體地，若所述干擾程度已超過預設的程度等級，則BS100判斷需重新選擇新的一組波束集合。
請參閱圖6，所示為本發明一實施例中用於資源分配的裝置600的方塊圖。裝置600可以是基站。裝置600包括處理器610以及記憶體620。
處理器610可以是微控制器、微處理器或其他具有運算處理能力的電路，被配置為執行或處理存儲在記憶體620中的指令、資料以及計算機程式。
記憶體620包含唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁片存儲介質裝置、光存儲介質裝置、快閃記憶體裝置、電氣、光學或其他物理/有形(例如，非暫時性)等計算機可讀存儲介質，用於存儲控制裝置600運行並由處理器610執行的一個或多個計算機程式。在本實施例中，記憶體620存儲或編碼有一個或多個計算機程式，以供處理器610執行各種實施例的資源分配的方法。
總結來說，所述資源分配的方法和裝置，在該裝置的覆蓋區域中優先考量所有UE的流量需求，並且以對某些UE而言非為最佳但為可接受的波束成形提供服務，以顯著提高資源的利用率。
值得注意的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
100:基站 110、120、130、140、150、160:用戶裝置 310、312、314:用戶需求表 600:裝置 610:處理器 620:記憶體 S202~S208、S502~S510:步驟
圖1 為根據本發明一實施例的無線通訊系統的示意圖。 圖2為根據本發明一實施例的資源分配方法的流程圖。 圖3為根據本發明一實施例的用戶裝置需求表的示意圖。 圖4A、4B、4C為根據本發明一實施例的資源分配的示意圖。 圖5為根據本發明一實施例的用於評估波束集合干擾程度的方法的流程圖。 圖6為根據本發明一實施例的用於資源分配的裝置的方塊圖。
藉由以下對具體實施例詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之諸多優點。
無
S202~S08:步驟

Claims (10)

  1. 一種在每個時槽周期為無線通訊系統中多個用戶裝置進行資源分配的方法，該方法應用於基站中，其中，所述方法包含以下步驟： 根據多個波束的每一個波束的所有主要用戶裝置的流量需求的總和，將所述多個波束進行降序排列，其中，該主要用戶裝置是該多個用戶裝置中經由最佳波束獲得服務的用戶裝置； 從所述已降序排列的多個波束中，依序選擇一組波束集合； 將該組波束集合中每一個波束的所有主要用戶裝置根據流量需求進行降序排列，並依序分配資源塊給該波組波束集合中每一個波束的主要用戶裝置；以及 將該組波束集合中的所有次要用戶裝置根據訊號對干擾雜訊比值進行降序排列，並依序分配剩餘的資源塊給該波組波束集合中的次要用戶裝置，其中，該次要用戶裝置是該多個用戶裝置中非經由最佳波束獲得服務的用戶裝置。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，所述基站還包括緩衝器，所述方法還包括:監控所述緩衝器中排隊的封包數量以判斷所述所有主要用戶裝置的流量需求。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，在所述依序選擇一組波束集合 之後，所述方法還包括:評估該組波束集合的干擾程度，根據所述干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，所述根據所述干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合的步驟還包括:當所述干擾程度已超過預設的程度等級，判斷需重新選擇新的一組波束集合。
  5. 如請求項3所述的方法，其中，所述干擾程度可以經由執行波束掃動程序進行評估。
  6. 一種在每個時槽周期為無線通訊系統中多個用戶裝置進行資源分配的裝置，其中，所述裝置包含: 處理器；以及 記憶體，用於存儲至少一個計算機程式，其中，所述計算機程式包含由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟: 根據多個波束的每一個波束的所有主要用戶裝置的流量需求的總和，將所述多個波束進行降序排列，其中，該主要用戶裝置是該多個用戶裝置中經由最佳波束獲得服務的用戶裝置； 從所述已降序排列的多個波束中，依序選擇一組波束集合； 將該組波束集合中每一個波束的所有主要用戶裝置根據流量需求進行降序排列，並依序分配資源塊給該波組波束集合中每一個波束的主要用戶裝置；以及 將該組波束集合中的所有次要用戶裝置根據訊號對干擾雜訊比值進行降序排列，並依序分配剩餘的資源塊給該波組波束集合中的次要用戶裝置，其中，該次要用戶裝置是該多個用戶裝置中非經由最佳波束獲得服務的用戶裝置。
  7. 如請求項6所述的裝置，其中，所述裝置還包括緩衝器，所述處理器還執行步驟:監控所述緩衝器中排隊的封包數量以判斷所述所有主要用戶裝置的流量需求。
  8. 如請求項6所述的裝置，其中，在所述依序選擇一組波束集合 之後，所述處理器還執行步驟:評估該組波束集合的干擾程度，根據所述干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合。
  9. 如請求項8所述的裝置，其中，所述根據所述干擾程度判斷是否重新選擇新的一組波束集合的步驟還包括:當所述干擾程度已超過預設的程度等級，判斷需重新選擇新的一組波束集合。
  10. 如請求項8所述的裝置，其中，所述干擾程度可以經由執行波束掃動程序進行評估。
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