基站及跨协议层睡眠排程方法与流程

本发明关于一种跨协议层睡眠排程方法，特别是一种执行于基站且应用于行动装置的跨协议层睡眠排程方法。

背景技术：

现今智能型移动装置的普遍，延长移动装置的电池续航力是一项重要的研究议题。目前的4G，甚至是未来5G的技术，无线通信接口的耗电比例必然会越来越增加，那么优化无线通信接口的省电机制，设计节能的睡眠排程方法，是非常重要的研究议题之一。

技术实现要素：

本发明提出一种基站及其跨协议层睡眠排程方法，考虑跨媒体访问控制(MAC)层和实体(PHY)层的睡眠排程方法，除了媒体访问控制层是藉由DRX/DTX(Discontinuous Reception/Transmission)参数设置的优化，如睡眠周期、持续时间(on duration)、偏移(offset)、闲置定时器(inactivity timer)等之外，还包括跨媒体访问控制层及物理层的设定与分配多个行动装置在每个子帧的传送功率、实体区块资源、调变与编码方案，和数据的传输量等。为了优化行动装置的省电效率以及保证各数据串流的服务质量，本发明还加入了行动装置的延迟限制以增加节能，当行动装置信道状况不好时，在保护行动装置服务质量需求的前提下，延迟其数据的上传(如等到下个子帧的周期时)以等待信道状况回复。

本发明实施例提供一种跨协议层睡眠排程方法，其特征在于，执行于一基站，所述基站服务至少一个行动装置，该方法包括：搜集所述基站与所述至少一个行动装置的多个环境参数；依据所述多个环境参数，动态分配至少一个子帧给所述至少一个行动装置的一第一排程区块以完成一初始排程；以及依据所述多个环境参数与所述初始排程，动态调整所述至少一个子帧中所述至少一个行动装置的所述第一排程区块以及对应的至少一调变与编码方案以完成一即时排程。

本发明另一实施例提供一种基站，其特征在于，用于服务至少一个行动装置以及执行一跨协议层睡眠排程方法，所述方法包括：搜集所述基站与所述至少一个行动装置的多个环境参数；依据所述多个环境参数，动态分配至少一个子帧给所述至少一个行动装置的一第一排程区块以完成一初始排程；以及依据所述多个环境参数与所述初始排程，动态调整所述至少一个子帧中所述至少一个行动装置的所述第一排程区块以及对应的至少一调变与编码方案以完成一即时排程。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取之技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明之详细说明、图式，相信本发明之目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体之了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1是本发明实施例的跨协定层睡眠排程方法的流程图。

图2是本发明实施例的基站服务至少一个行动装置的示意图。

图3是本发明实施例的一初始排程的示意图。

图4是本发明实施例的一初始排程的流程图。

图5是本发明实施例的另一初始排程前的示意图。

图6是本发明实施例的另一初始排程的流程图。

图7是本发明实施例的另一初始排程后的示意图。

图8是本发明实施例的子帧分配排程区块的流程图。

图9是本发明实施例的一即时排程的流程图。

图10是本发明实施例的排程区块与剩余功率的示意图。

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述之例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区之大小及相对大小。类似数字始终指示类似组件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或信号等，但此等组件或信号不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语「或」视实际情况可能包括相关联之列出项目中之任一者或者多者之所有组合。

长期演进/进阶长期演进(Long-term evolution/Long-term evolution-advanced,LTE/LTE-A)通信系统提供睡眠模式让无线接取网络与行动装置使用，使得行动装置在没有要进行数据传输可以进入睡眠，以达到省电及延长电池续电力。本发明提出一种基站及其跨协议层睡眠排程方法，考虑跨媒体访问控制(MAC)层和实体(PHY)层的睡眠排程方法，除了媒体访问控制层藉由DRX/DTX(Discontinuous Reception/Transmission)参数设置的优化，如睡眠周期、持续时间(on duration)、偏移(offset)、闲置定时器(inactivity timer)等来达到省电的功效外，还包括跨媒体访问控制层及物理层的设定与分配多个行动装置在每个子帧的传送功率、实体区块资源、调变与编码方案、和数据的传输量等。

如图1及2所示，本发明实施例的跨协议层睡眠排程方法执行于一基站(Evolved node B,eNB)1，而基站1服务至少一个行动装置(User equipment,UE)2，其中基站1包括适当的逻辑、电路和/或编码，行动装置2，如智能型手机、平板等，包括适当的逻辑、电路和/或编码。本发明实施例的跨协议层睡眠排程方法由基站执行如下操作：S101)搜集基站1与至少一个行动装置2的多个环境参数；S103)依据多个环境参数，动态分配至少一个子帧(subframe)3给至少一个行动装置2的一第一排程区块4以完成一初始排程；以及S105)依据多个环境参数与初始排程，动态调整至少一个子帧3中至少一个行动装置2的第一排程区块4以及对应的至少一调变与编码方案(Modulation and coding scheme,MCS)以完成一即时排程。

于步骤S101)中，基站1搜集基站1与至少一个行动装置2的多个环境参数，包括一平均数据速率、一延迟速率、一可容许数据遗失率、一无线资源、一弹性空间资源、一平均信道速率、一信道速率、一最大传送功率及一可传送数据量。其中至少一调变与编码方案如表1所示，CQI是信道质量指针、modulation是调变方案、code rate是码率、及efficiency(bits/symbol)是一个符元(symbol)可包含几个位。

表1

基站1选择一信道频宽。如表2所示，Channel bandwidth是信道频宽及Transmission bandwidth configuration是传输频宽配置的排程区块(Scheduling block,SB)，其中一排程区块包括二资源区块(Resource block)。

表2

于步骤S103)中，基站1依据多个环境参数动态分配至少一个子帧3给至少一个行动装置2的第一排程区块4以完成初始排程。如图3所示的一示例中，基站1服务7个行动装置2，7个行动装置2分别为第一行动装置UE1、第二行动装置UE2、第三行动装置UE3、第四行动装置UE4、第五行动装置UE5、第六行动装置UE6、第七行动装置UE7，其中第一行动装置UE1须使用20个排程区块、第二行动装置UE2须使用20个排程区块、第三行动装置UE3须使用5个排程区块、第四行动装置UE4须使用20个排程区块、第五行动装置UE5须使用10个排程区块、第六行动装置UE6须使用47个排程区块、第七行动装置UE7须使用28个排程区块。请同时参照图4所示，基站1依据多个环境参数动态分配至少一个子帧3给至少一个行动装置2的第一排程区块4以完成初始排程包括：S301)依据一信道频宽，产生对应至少一个子帧3的一第二排程区块5；S303)依据至少一个行动装置2的第一排程区块4的一总排程区块与一可用子帧，产生一平均排程区块；以及S305)依据平均排程区块，分配至少一个子帧3给至少一个行动装置2的第一排程区块4。于步骤S301)中，基站1选择信道频宽，基站1再依据信道频宽产生对应子帧3的排程区块。在此示例中，基站1选择信道频宽为10MHz，则对应信道频宽10MHz的子帧3包括50个排程区块。于步骤S303)中，基站1依据多个环境参数取得跨协议睡眠排程方法的可用子帧，并且基站1计算出所有行动装置UE1～UE7使用的排程区块的总排程区块(20+20+5+20+10+47+28＝150)。在此示例中，基站1依据多个环境参数取得跨协议睡眠排程方法的5个可用子帧，分别为第一子帧、第二子帧、第三子帧、第四子帧及第五子帧，并且基站1依据总排程区块为150与可用子帧为5计算出平均排程区块(150/5＝30)。于步骤S305)中，基站1依据平均排程区块分配每一子帧3的30个排程区块给所有行动装置UE1～UE7进行排程。值得注意的是，某些行动装置UE2、UE4、UE6是跨子帧3而使得其持续时间过长进而增加耗电量，因此本发明提供另一初始排程以更能达成省电之功效。

如图5及图6所示的另一示例中，基站1依据多个环境参数动态分配至少一个子帧3给至少一个行动装置2的第一排程区块4以完成初始排程包括：S501)依据一信道频宽，产生对应至少一个子帧3的一第二排程区块5；S503)依据至少一个行动装置2的第一排程区块4的一总排程区块与一可用子帧，产生一平均排程区块；以及S505)分配至少一个子帧3给至少一个行动装置2的第一排程区块4。步骤S501)及步骤S503)分别与步骤S301)及步骤S303)相同，故在此不再赘述。于步骤S505)中，为了不让行动装置2跨子帧3而使得其持续时间过长进而增加耗电量，基站1分配每一子帧3给至少一行动装置2的排程区块，每一子帧3包括至少一个行动装置2完整的排程区块。如图8所示，基站1分配每一个子帧3给至少一个行动装置2的排程区块包括：S701)当第二排程区块5分配给至少一个行动装置2的第一排程区块4后，判断是否一第三排程区块小于一第四排程区块；S703)如果是，更新第四排程区块，其中更新第四排程区块为前一个第四排程区块与前一个第三排程区块的差值；以及S705)如果否，更新第四排程区块为平均排程区块；其中第三排程区块等于至少一个行动装置2的第一排程区块4与平均排程区块的差值；其中第四排程区块的一初始排程区块是平均排程区块。以第一子帧为例，基站1分配第一子帧的排程区块给第一行动装置UE1与第二行动装置UE2的排程区块，基站1判断第一行动装置UE1与第二行动装置UE2的40(20+20)个排程区块是否小于30个的平均排程区块，其中第三排程区块表示每一子帧3中所有行动装置2的排程区块与平均排程区块的差值，更新的第四排程区块表示前一个子帧3中第四排程区块与第三排程区块的差值。在第一子帧中，第三排程区块是20+20-30＝10，第四排程区块是平均排程区块，基站1判断第三排程区块小于第四排程区块，因此更新第四排程区块为30-10＝20。在第二子帧中，第三排程区块是5+20+10-30＝5，第四排程区块是20，基站1判断第三排程区块小于第四排程区块，因此更新第四排程区块为20-5＝15。在第三子帧中，第三排程区块是47-30＝17，第四排程区块是15，基站1判断第三排程区块大于第四排程区块，因此基站1更新第四排程区块为平均排程区块以进行下一阶段的初始排程。如图7所示，当基站1判断第三排程区块大于第四排程区块时，基站1不分配第四子帧给第七行动装置UE7，而是分配第五子帧给第七行动装置UE7，其原因在于第一、第二、第三子帧分配给第一至第六行动装置UE1～UE6的排程区块已超过平均排程区块，第一至第六行动装置UE1～UE6的排程区块都分配在前端的子帧(第一、第二、第三子帧)3而使得后端的子帧(第四、第五子帧)3没有被分配进而造成子帧3使用的不平衡，且同时当第一至第六行动装置UE1～UE6之一如遇到传输信道状况不佳而需要增加排程区块时，基站1就可分配第四子帧给传输信道状况不佳的第一至第六行动装置UE1～UE6之一使用。

于步骤S105)中，如图9所示，基站1依据多个环境参数与初始排程动态调整至少一个子帧3中至少一个行动装置2的第一排程区块4以及对应的至少一调变与编码方案以完成一即时排程包括：S901)计算至少一调变与编码方案占用的第一排程区块4与一剩余功率，其中剩余功率是一行动装置2的最大无线通信模块耗电功率与使用的至少一调变与编码方案的发射功率所产生的无线通信模块耗电功率的差值；以及S903)选择至少一个行动装置2的第一排程区块4的一总排程区块小于且最接近所述至少一个子帧3的一第二排程区块5。为了增加排程效率，基站1根据多个环境参数的变化与初始排程的结果，计算每一行动装置2所使用的调变与编码方案所占用的排程区块以及剩余功率。如图10所示，图中15个点代表一行动装置2使用的如表1所示的15种调变与编码方案的分布，而每一种调变与编码方案分别对应占用的排程区块(水平轴)以及剩余功率(垂直轴)。值得注意的是，基站1服务的每一行动装置2所使用调变及编码方案相同，但是每一行动装置2的排程区块以及剩余功率会依据基站1与每一行动装置2间的传输信道状况而有所不同，故图10仅为示例，并非限制本发明。一示例中，基站1使用信道频宽为10MHz，则对应的每一子帧3包括50个排程区块。假设基站1分配一子帧3给第八行动装置UE8、第九行动装置UE9及第十行动装置UE10，基站1会计算第八行动装置UE8、第九行动装置UE9及第十行动装置UE10的排程区块以及剩余功率。如表3所示，仅显示部分排程区块及剩余功率。接着基站1选择第八行动装置UE8、第九行动装置UE9及第十行动装置UE10的排程区块的总排程区块小于且最接近子帧3的50个排程区块，即选择第八行动装置UE8的15个排程区块、第九行动装置UE9的15个排程区块及第十行动装置UE10的15个排程区块的总排程区块为45小于且最接近50个排程区块来完成即时排程。

表3

综上所述，本发明的跨协议睡眠排程方法提供的初始排程可使行动装置2在长期睡眠时基站1进行初使排程，接着行动装置2可依初始排程的结果进行睡眠与活动，不会经常性的重新执行睡眠排程。本发明的跨协议睡眠排程方法提供的即时排程可周期性的依据行动装置2与基站1间的传输信道状况，以节能的方式进行排程区块的分配、调变与编码方案的判定等。进一步地，本发明的跨协议睡眠排程方法更提供了行动装置2的延迟限制以增加节能，即当行动装置2的传输信道状况不好时，在维持行动装置2服务质量的前提下，延迟行动装置2数据的传输以等待传输信道状况的回复，如等待至下一个子帧3的周期时，行动装置2才进行数据的传输。

更进一步地，每个子帧3中包括两类型的行动装置2，一种是处于活动中的行动装置2以及另一种是处于传输信道状况不佳的行动装置2。针对传输信道状况不佳的行动装置2，即传输信道状况不佳的行动装置2数据的传输被延迟数次，为了降低行动装置2的待传输数据量Q_i以及增加延迟数据的传输机会，本发明更提供一权重向量I_i以使得传输信道状况不佳的行动装置2可被提高于下一个子帧3的周期被唤醒以进行数据传输的机会。权重向量I_i如下表示，其中C_i是行动装置2当下的信道速率(bits/SB)、C_i(avg)是行动装置2平均信道速率、Q_i是行动装置2的待传输数据量、R_i是数据数据到达速率、Δ_i是行动装置2被延迟次数、D_i是延迟边限、及T_i是子帧3的周期。

I_i＝C_i x(C_i/C_i(avg))x(Q_i/R_i)(1+Δ_i/(D_i/T_i))

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

【符号说明】

1 基站

2 行动装置

3 子帧

4 第一排程区块

5 第二排程区块

UE1 第一行动装置

UE2 第二行动装置

UE3 第三行动装置

UE4 第四行动装置

UE5 第五行动装置

UE6 第六行动装置

UE7 第七行动装置

S101、S103、S105 步骤

S301、S303、S305 步骤

S501、S503、S505 步骤

S701、S703、S705 步骤

S901、S903 步骤。