TWI710254B

TWI710254B - 分配網路資源的方法和使用相同方法的基地台

Info

Publication number: TWI710254B
Application number: TW108144600A
Authority: TW
Inventors: 陳志軒
Original assignee: 中華電信股份有限公司
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-11-11
Also published as: TW202123727A

Abstract

提供一種分配網路資源的方法和使用相同方法的基地台。方法包含：將基地台的服務範圍切分為第一區域和第二區域；分配第一網路資源給第一區域並且分配第二網路資源給第二區域；計算第一區域的第一負載並且計算第二區域的第二負載；響應於第一負載和第二負載都超過負載閾值而剔除服務範圍內的至少一用戶設備；以及響應於第一負載超過負載閾值但第二負載未超過負載閾值而調整第一區域和第二區域。

Description

分配網路資源的方法和使用相同方法的基地台

本發明是有關於一種方法和基地台，且特別是有關於一種分配網路資源的方法和支援基於波束成形技術之多播（broadcast）或廣播（multicast）的基地台。

隨著行動通訊技術的發展，行動網路的用戶已大量地增加。基地台會基於操作頻帶的不同而採用不同的傳輸技術。當基地台操作於低頻的通訊網路時，如圖1所示，基地台僅需進行一次性地資料傳輸，即可完成對服務範圍30內的多個用戶設備20的多播或廣播。當基地台操作於高頻的通訊網路時，基地台則需採用波束成形技術來彌補路徑損耗（propagation loss）。然而，波束較為細窄，基地台時常無法使用單一波束來一次性地完成多播或廣播。圖2繪示用於在高頻帶進行廣播或多播的基地台10的示意圖。如圖2所示，當基地台10使用波束成形技術來進行對多個用戶設備20的多播或廣播時，基地台10可能需要重複使用多次波束40才能完整地將資料傳輸給服務範圍30內的所有用戶設備20。

此外，考量到高頻的主動元件較為耗電且昂貴，高頻下的波束成形常會採用類比波束成形（analog beamforming）技術。相較於數位波束成形（digital beamforming）技術，類比波束成形技術無法在不同頻率有著不同的波束成形，故其波束成形的結果適用於整個頻寬。另一方面，類比波束的頻寬大小也受到電路設計的影響而有所限制。尤其在高操作頻率下，類比波束的頻寬通常可涵蓋數百MHz，而用於產生單一類比波束的主動元件通常無法支援如此大的頻寬，從而可能導致單一類比波束的效能不佳，並且導致基地台需重複發射多次類比波束才能完成對整個服務範圍的多播或廣播。

本發明提供一種分配網路資源的方法和支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台，可根據負載動態地調整服務範圍。

本發明的一種支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台，包括處理器以及收發器。處理器耦接收發器，其中處理器將基地台的服務範圍切分為第一區域和第二區域，分配第一網路資源給第一區域並且分配第二網路資源給第二區域，計算第一區域的第一負載並且計算第二區域的第二負載，響應於第一負載和第二負載都超過負載閾值而剔除服務範圍內的至少一用戶設備以及響應於第一負載超過負載閾值但第二負載未超過負載閾值而調整第一區域和第二區域。

在本發明的一實施例中，上述的處理器縮小第一區域並放大第二區域。

在本發明的一實施例中，上述的負載閾值關聯於預設值或第一區域和第二區域的平均負載。

在本發明的一實施例中，上述的處理器根據用戶優先級剔除至少一用戶設備，其中用戶優先級關聯於用戶設備的傳輸效益。

在本發明的一實施例中，上述的傳輸效益關聯於通訊品質、訊號強度、傳輸速率以及剔除用戶設備所減少的負載的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述的第一負載為處理器通過收發器傳送特定資料給第一區域內的所有用戶設備所需花費的時間。

在本發明的一實施例中，上述的第一負載為處理器通過收發器傳送特定資料給第一區域內的所有用戶設備所需花費的類比波束數量。

在本發明的一實施例中，上述的第一網路資源和第二網路資源關聯於類比波束數量以及服務頻寬的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述的第一區域對應於至少一同步訊號區塊的覆蓋區域。

本發明的一種分配網路資源的方法，適用於支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台，方法包括：將基地台的服務範圍切分為第一區域和第二區域；分配第一網路資源給第一區域並且分配第二網路資源給第二區域；計算第一區域的第一負載並且計算第二區域的第二負載；響應於第一負載和第二負載都超過負載閾值而剔除服務範圍內的至少一用戶設備；以及響應於第一負載超過負載閾值但第二負載未超過負載閾值而調整第一區域和第二區域。

基於上述，本發明可將基地台的服務範圍切分為多個區域，從而根據各個區域的負載來動態地調整各個區域的大小。據此，網路資源將以最有效率的方式被利用。

圖3根據本發明的實施例繪示一種支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台100的示意圖。基地台100可包括處理器110、儲存媒體120以及收發器130。

處理器110例如是中央處理單元（central processing unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微控制單元（micro control unit，MCU）、微處理器（microprocessor）、數位信號處理器（digital signal processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（application specific integrated circuit，ASIC）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）、算數邏輯單元（arithmetic logic unit，ALU）、複雜可程式邏輯裝置（complex programmable logic device，CPLD）、現場可程式化邏輯閘陣列（field programmable gate array，FPGA）或其他類似元件或上述元件的組合。處理器110可耦接至儲存媒體120以及收發器130，並且存取和執行儲存於儲存媒體120中的多個模組和各種應用程式。處理器110用以執行基地台100的各項功能。

儲存媒體120例如是任何型態的固定式或可移動式的隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）、硬碟（hard disk drive，HDD）、固態硬碟（solid state drive，SSD）或類似元件或上述元件的組合，而用於儲存可由處理器110執行的多個模組或各種應用程式。

收發器130以無線或有線的方式傳送及接收訊號。收發器130還可以執行例如低噪聲放大、阻抗匹配、混頻、向上或向下頻率轉換、濾波、放大以及類似的操作。收發器130可進一步包含天線陣列，所述天線陣列可包含用於傳送和接收全向天線波束或定向天線波束的一個或多個天線。

圖4根據本發明的實施例繪示一種分配網路資源的方法的流程圖，其中所述方法可由如圖3所示的基地台100實施。

在步驟S410中，基地台100可將基地台100的服務範圍切分為多個區域，如圖5A所示。圖5A根據本發明的實施例繪示調整服務範圍前的基地台100的示意圖。在本實施例中，基地台100將其服務範圍切分為四個區域，分別為區域200、300、400以及500。

服務範圍的切分分是例如是由管理者自定義或根據服務需求而調整。不同區域的大小可不相同，並且區域與區域之間可無重疊、部分重疊或完全重疊。區域的大小可由水平涵蓋角度或垂直涵蓋角度來定義，本發明不限於此。

在一實施例中，基地台100可根據已知的資訊來進行基地台100的服務範圍的切分。例如，基地台100可以一同步訊號區塊（synchronization signal block，SSB）或一實體廣播通道（physical broadcast channel，PBCH）區塊的服務範圍為切分的單位。以圖5A的區域200和區域300為例，區域200可與一第一同步訊號區塊的覆蓋區域相同，並且區域300可與一第二同步訊號區塊的覆蓋區域相同。換句話說，區域的大小可由同步訊號區塊（或實體廣播通道區塊）來定義。

回到圖4，在步驟S420中，基地台100可為多個區域200、300、400和500的每一者分配網路資源，其中每個區域所分配到的網路資源的數量是相同的。網路資源例如關聯於類比波束數量或服務頻寬等，本發明不限於此。舉例來說，基地台100可為區域200、300、400以及500的每一者分配單一個類比波束以及400MHz頻寬以供使用。圖6根據本發明的實施例繪示分配網路資源的方法的步驟S420的流程圖。

在步驟S421中，基地台100可統計可用的網路資源，其中網路資源可包括類比波束數量或服務頻寬，但本發明不限於此。

在步驟S422中，基地台100計算將分配給多個區域200、300、400和500的每一者的網路資源，如方程式（1）所示，其中X1為每一個區域分配到的類比波束數量、X2為每一個區域分配到的服務頻寬、K1為可用的類比波束數量、K2為預留給單播（unicast）使用的類比波束數量、BW1為可用的服務頻寬、BW2為預留給單播使用的服務頻寬並且N為區域的數量。在本實施例中，N等於4。

…(1)

在步驟S423中，基地台100根據步驟S422的計算結果將可用的網路資源（例如：類比波束數量或服務頻寬）分配給多個區域200、300、400和500。每一個區域所分配到的網路資源的總和不得超過可用的網路資源。

回到圖4，在步驟S430中，基地台100在預設時段內根據多個區域200、300、400和500的每一者中的用戶設備分布情形調整類比波束，從而以最短的延遲完成對每個用戶設備的多播或廣播，或以最少的類比波束發射次數完成對每個用戶設備的多播或廣播。基地台100可基於例如波束涵蓋角度、波束發射功率或波束的天線增益等參數來調整類比波束。

此外，基地台100還計算多個區域200、300、400和500的每一者的負載，負載的定義可由用戶依需求而調整，本發明不限於此。在一實施例中，特定區域的負載例如為基地台100的處理器110通過收發器130傳送特定資料給該特定區域內的所有用戶設備所需花費的時間。在另一實施例中，特定區域的負載例如為基地台100的處理器110通過收發器130傳送特定資料給該特定區域內的所有用戶設備所需花費的類比波束數量（或所需花費的類比波束發射次數）。在又一實施例中，特定區域的負載例如為該特定區域內的用戶設備的平均傳輸速率的倒數，或該特定區域的用戶設備的最低傳輸速率的倒數。

在步驟S440中，基地台100判斷是否多個區域200、300、400和500的每一者的負載都超過負載閾值。負載閾值例如關聯於由網路管理者定義的預設值或多個區域200、300、400和500的平均負載，本發明不限於此。若每個區域的負載都超過負載閾值，則進入步驟S450。若有任一個區域的負載未超過負載閾值，則進入步驟S460。

在步驟S450中，基地台100可剔除服務範圍內的至少一用戶設備。舉例來說，基地台100可根據各個用戶設備的用戶優先級決定先被剔除的用戶設備，其中所述用戶優先級可關聯於用戶設備的傳輸效益。傳輸效益例如關聯於通訊品質、訊號強度、傳輸速率或剔除用戶設備所減少的負載等，本發明不限於此。

在步驟S460中，基地台100可判斷是否多個區域200、300、400和500的任一者的負載超過負載閾值。若存在其負載超過負載閾值的區域，則進入步驟S470。若不存在任何負載超過負載閾值的區域，則重新執行步驟S430。

在步驟S470中，基地台100可調整服務範圍，其中所述服務範圍包括多個區域200、300、400及500。基地台100可將其負載超過負載閾值的區域縮小，或將其負載未超過負載閾值的區域放大。圖5B根據本發明的實施例繪示調整服務範圍後的基地台100的示意圖。同時參照圖5A和圖5B，假設基地台100在步驟S460中判斷區域300的負載超過負載閾值並且區域400的負載未超過負載閾值，則基地台100可將區域300縮小為區域350，並且將區域400放大為區域450。

在一實施例中，基地台100可以預設角度、類比波束的寬度或SSB波束的寬度為單位來調整各個區域的大小。

值得注意的是，在本實施例中，基地台100分配給區域300和區域350的網路資源可以是相同的，且基地台100分配給區域400和區域450的網路資源可以是相同的。

綜上所述，本發明可將基地台的服務範圍切分為多個區域，從而根據各個區域的負載來動態地調整各個區域的大小。當區域內的用戶設備數量較少時，該區域可被放大以基於相同的網路資源來服務更多的用戶設備。反之，當區域內的用戶設備數量較多時，該區域可被縮小以基於相同的網路資源來服務較少的用戶設備。據此，網路資源將以最有效率的方式被利用，進行多播或廣播時的服務延遲也可以被最小化。本發明可顯著地改善因波束被以分時多次的方式被發送而造成的傳輸延遲過大或服務品質不佳的情形，進而提升通訊系統的效能以及改善用戶體驗。

10、100:基地台 20:用戶設備 30:服務範圍 40:波束 110:處理器 120:儲存媒體 130:收發器 200、300、350、400、450、500:區域 S410、S420、S421、S422、S423、S430、S440、S450、S460、S470:步驟

圖1繪示用於在低頻帶進行廣播或多播的基地台的示意圖。圖2繪示用於在高頻帶進行廣播或多播的基地台的示意圖。圖3根據本發明的實施例繪示一種支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台的示意圖。圖4根據本發明的實施例繪示一種分配網路資源的方法的流程圖。圖5A根據本發明的實施例繪示調整服務範圍前的基地台的示意圖。圖5B根據本發明的實施例繪示調整服務範圍後的基地台的示意圖。圖6根據本發明的實施例繪示分配網路資源的方法的步驟的流程圖。

S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470:步驟

Claims

一種支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台，包括：收發器；以及處理器，耦接所述收發器，其中所述處理器將所述基地台的服務範圍切分為第一區域和第二區域，分配第一網路資源給所述第一區域並且分配第二網路資源給所述第二區域，計算所述第一區域的第一負載並且計算所述第二區域的第二負載，響應於所述第一負載和所述第二負載都超過負載閾值而剔除所述服務範圍內的至少一用戶設備以及響應於所述第一負載超過所述負載閾值但所述第二負載未超過所述負載閾值而調整所述第一區域和所述第二區域。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述處理器縮小所述第一區域並放大所述第二區域。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述負載閾值關聯於預設值或第一區域和第二區域的平均負載。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述處理器根據用戶優先級剔除所述至少一用戶設備，其中所述用戶優先級關聯於用戶設備的傳輸效益。
如申請專利區域第4項所述的基地台，其中所述傳輸效益關聯於通訊品質、訊號強度、傳輸速率以及剔除用戶設備所減少的負載的至少其中之一。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述第一負載為所述處理器通過所述收發器傳送特定資料給所述第一區域內的所有用戶設備所需花費的時間。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述第一負載為所述處理器通過所述收發器傳送特定資料給所述第一區域內的所有用戶設備所需花費的類比波束數量。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述第一網路資源和所述第二網路資源關聯於類比波束數量以及服務頻寬的至少其中之一。
如申請專利區域第1項所述的基地台，其中所述第一區域對應於至少一同步訊號區塊的覆蓋區域。
一種分配網路資源的方法，適用於支援基於波束成形技術之多播或廣播的基地台，所述方法包括：將所述基地台的服務範圍切分為第一區域和第二區域；分配第一網路資源給所述第一區域並且分配第二網路資源給所述第二區域；計算所述第一區域的第一負載並且計算所述第二區域的第二負載；響應於所述第一負載和所述第二負載都超過負載閾值而剔除所述服務範圍內的至少一用戶設備；以及響應於所述第一負載超過所述負載閾值但所述第二負載未超過所述負載閾值而調整所述第一區域和所述第二區域。