基站以及基站所执行的上行资源单位调度方法与流程

本公开涉及无线通信技术，更涉及基站所执行的上行资源单位调度方法
背景技术：
：无线通信的技术在现代科技中占有重要的比例。在技术的不断研发中，物联网/移动装置在5g网络通信领域的窄带物联网(narrowbandinternetofthing，nb-iot)的上行(uplink)资源分配调度技术已被提出，其可以利用重传机制、无线资源分配、调制设置与传送功率配置的整合性方法，以增强装置上行数据的可靠性并减少整体装置耗电的技术。nb-iot可预期是未来物联网应用技术之一，其利用既有的网络而容易布建，且支持大量物联网装置存取网络，提供低成本低耗能传输而延长电池寿命。其可利用重传机制，多型态的资源单位(resourceunit，ru)来增加覆盖范围及可靠性。基于nb-iot的技术，如何达到高可靠、节能的上行数据传输的方法是需要研发。技术实现要素：本公开提供基站以及基站所执行的上行资源单位调度方法，可以达到上行的质量。于本公开的一实施例，一种窄带物联网中的用户设备与基站服务系统之间的上行资源单位调度方法，包括根据该用户设备所容许的流量与服务质量计算能耗最低化的上行参数组合，其中该上行参数组合包含调度资源单位的数量(nru)、重传次数(nrep)、该资源单位所使用的连续次载波数量(nsc)以及调制与编码策略(mcs)的参数等所允许的多种传送变化。使用得分函数计算用户设备传送的条件变化的分数，并依据所述分数决定该用户设备的传送顺序。决定所述资源单位在上行次载波的摆放位置，使得有效资源单位的剩余面积为最小。检查该摆放位置的传输时间，当该传输时间不符合该延迟限制，则改变该连续次载波数量，其中以不改变该资源单位所使用的能量消耗为优先，而循环进入决定所述资源单位在该上行次载波的该摆放位置的该步骤，当该检查结果符合该延迟限制，则完成上行资源单位调度。于本公开的一实施例，一种基站服务系统包括：处理器，用以管理该基站与用户设备的通信；存储装置，至少存储与提供该处理器执行管理所需要的固件或是软件；寄存存储元件，用于该处理器操作所需要的数据寄存；以及通信接口，提供与该用户设备通信的接口。其中该处理器在窄带物联网的规范下进行上行资源单位调度，包括根据该用户设备所容许的流量与服务质量计算能耗最低化的上行参数组合，其中该上行参数组合包含调度资源单位的数量(nru)、重传次数(nrep)、该资源单位所使用的连续次载波数量(nsc)以及调制与编码策略(mcs)的参数等所允许的多种传送变化。使用得分函数计算用户设备传送的条件变化的分数，并依据所述分数决定该用者设备的传送顺序。决定所述资源单位在上行次载波的摆放位置，使得有效资源单位的剩余面积为最小。检查该摆放位置的传输时间，当该传输时间不符合该延迟限制，则改变该连续次载波数量，其中以不改变该资源单位所使用能量消耗为优先，而循环进入决定所述资源单位在该上行次载波的该摆放位置的该步骤，当该检查结果符合该延迟限制，则完成上行资源单位调度。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，选择该上行参数组合的该步骤，包括：根据数据量计算出该调度资源单位的数量(nru)；根据该数据量以及误码率，计算成功传送机率(ps)；根据该用户设备的可靠度目标以及该成功传送机率，估计符合该可靠度目标的该重传次数(nrep)；根据能接收功率的范围，决定该用户设备的传输功率(pi)；根据该传输功率(pi)、资源单位槽数量(nslot)、该重传次数(nrep)及该数量(nru)等参数所允许变化的多个乘积，计算能量消耗(ei)；以及根据该能量消耗(ei)的所述乘积为最低者，决定为该上行参数组合。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，在使用该得分函数计算该用户设备的该分数的该步骤中，该条件变化的选择方式愈多，则该分数愈低。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，该分数的计算也包含根据该用户设备的时间急迫参数，以权重方式合并。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，决定所述资源单位在上行次载波的该摆放位置的该步骤包括：根据下一次要传送的该资源单位的连续次载波的数量(nsc)，以及无线传送数据帧所使用的次载波范围，依序将该资源单位摆放在所述次载波范围的各个不同位置，依结束时间内所产生的该剩余面积，而以该剩余面积为最小者当作该摆放位置。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，检查该摆放位置所占用的时间的该步骤包括：根据所决定的该摆放位置，将该资源单位的结束传送时间与该用户设备的该延迟限制比较，当小于或是等于该延迟限制时，决定为符合该延迟限制。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法，如果检查该摆放位置的结果不符合该延迟限制，则改变该连续次载波数量的该步骤是根据传输规格所规定的该连续次载波数量的多种选择进行不同选择。于本公开的一实施例，对于所述的上行资源单位调度方法中，在15khz的次载波带宽的规格下，一个该资源单位可以分配的次载波数量有1、3、6、12的四种选择，从1、3、6、12的该四种选择不同于当前的其中一个，但是次载波数量为1的选择为最后。为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是根据本公开的一实施例，图示窄带物联网的数据结构示意图。图2是根据本公开的一实施例，图示窄带物联网的资源格式示意图。图3是根据本公开的一实施例，图示一个上行槽的资源单位配置示意图。图4是根据本公开的一实施例，图示资源单位以三个连续次载波进行上行传送的资源单位配置示意图。图5是根据本公开的一实施例，图示在窄带物联网的规范下，次载波是15khz带宽的四种资源单位型态示意图。图6是图示误码率与接收功率噪声比的关联示意图。图7是根据本公开的一实施例，图示上行资源单位调度方法的流程示意图。图8a至图8d是根据本公开的一实施例，图示资源单位的摆放机制示意图。图9a至图9d是根据本公开的一实施例，图示资源单位的摆放与所允许延迟时间的比较示意图。图10是根据本公开的一实施例，图示改变资源单位型态的机制示意图。图11a至图11c是根据本公开的一实施例，图示改变资源单位型态后可接受的摆放位置示意图。图12是根据本公开的一实施例，图示基站服务系统的结构示意图。具体实施方式本公开在窄带物联网的规范下，提出在上行传输时，对资源单位的调度，可以提升传输质量，其中包括可以提升可靠度与降低能源损耗。以下举一些实施例来说明本公开，然而本公开不限于所举的实施例。以下先描述窄带物联网的规范，在探讨窄带物联网的规范所允许的变化后，以期能对资源单位有更加的调度。图1是根据本公开的一实施例，图示窄带物联网的数据结构示意图。参阅图1，对于窄带物联网的数据帧，其是由多个射频数据帧(radioframe，rf)10所组成。一个射频数据帧10，使用10ms的时间。在一个射频数据帧10中，以1ms又分为十个次数据帧(subframe，sf)12。一个次数据帧12又分为两个数据槽(slot)14。一个数据槽(slot)占用0.5ms。图2是根据本公开的一实施例，图示窄带物联网的资源格式示意图。参阅图2，对于一个射频数据帧10的详细格式，其是由多个最小单元的资源单元(resourceelement，re)16所组成。详细而言，射频数据帧10所使用的带宽是180khz，而次载波(subcarrier，sc)的带宽是15khz，因此会有十二个次载波信道。一个次载波由一个资源单元16使用。在横轴的是时间因子。一个数据槽14在0.5ms中分为7个时段。每一个时段由一个资源单元16使用。也就是，一个时段与一个次载波定义一个资源单元16。进而，两个数据槽14构成一个次数据帧12。十个次数据帧12构成一个射频数据帧10。图3是根据本公开的一实施例，图示一个上行槽的资源单元配置示意图。参阅图3，对于数据槽14其一些参数来定义。nscul是上行(uplink，ul)次载波的数量，k代表其序号。一个资源单元16传送一个符号(symbol，symb)的数据。nulsymb是资源单元16的数量，以l代表其序号。在上行传输时，其可选择的方式如表一所示。表一nisc是上行传输资源单元所使用的连续次载波数量。nislot是上行传输资源单元所使用的连续数据槽数量。nulsymb是数据槽所使用资源单元的数量。图4是根据本公开的一实施例，图示资源单位以三个连续次载波进行上行传送的资源单位配置示意图。参阅图4，资源单位类型(rutype)以使用三个连续次载波并且使用八个数据槽的传送方式为例，其资源单位类型20的摆放位置如图所示。一个次载波的另一种称呼是调(tone)，因此本实施例的资源单位类型是“3调”的类型。依据表一的选择，其是nisc＝3、nulsymb＝7、nislot＝8、δf＝15khz。另外格式是形态1。图5是根据本公开的一实施例，图示在窄带物联网的规范下，次载波是15khz带宽的四种资源单位型态示意图。参阅图5，依照窄带物联网的规范，次载波的带宽选择为15khz时，总共可以使用12个次载波信道，而资源单位类型有1调(单调)、3调、6调、12调的四种选择方式。资源单位类型20a是单调，使用16个数据槽。资源单位类型20b是3调，使用8个数据槽。资源单位类型20c是6调，使用4个数据槽。资源单位类型20d是12调，使用2个数据槽。数据大小(size)单元数量，在单调时是16单元，其它3调、6调、12调会使用24个单元。在上述的规范架构下，本公开调度上行的资源分配，以使能有效地利用带宽、节能并维持良好的传输可靠性。本公开利用数据大小单元，可以用来估计调度(scheduled)资源单位的数量(nru)。以数据量di来估计，其例如是式(1)：其中，f(mcsi)是根据调制与编码策略(modulationcodingscheme,mcs)的预定函数。图6是图示误码率与接收功率噪声比的关联示意图。参阅图6，其是误码率(biterrorrate，ber)与接收功率的关系。在考虑误码率的要求下，其可以得到预期的信噪比(snr)，进而依照理论规则可以计算出传输数据所产生的功率消耗。功率消耗也列入本公开的考虑。其中，对于所选择的调制与编码策略(mcs)，其例如是二进制相移键控(bpsk)或是四相相移键控(qpsk)的选择。对于所选择的调制与编码策略(mcs)，其可以计算出信噪比(snr)。于此，实际计算功率消耗的方式可以由理论规则推算，其不是唯一的方式。本公开没有详细描述计算过程。本公开考虑前述的多种可以调整的因子，以下较具体提出上行资源单位调度方法。图7是依照本公开的一实施例，图示上行资源单位调度方法的流程示意图。参阅图7，本公开的一实施例提出一种上行资源单位调度方法，其适用于基站的服务系统与用户设备之间，藉由窄带物联网的通信。上行资源单位调度方法包括步骤s10，选择上行参数组合，其是藉由计算寻找得到的能耗最低化的上行参数组合。一般而言，其是藉由该用户设备所容许的流量与服务质量(qualityofservice，qos)，计算可以达到能耗最低化的该上行参数组合。服务质量qos在此是指网络传送数据时所预定的一种控制机制，提供针对不同用户或者不同数据流采用相应不同的优先等级，或者是根据应用程序的要求，保证数据流的效能达到一定的水平。另外，该上行参数组合包含调度资源单位的数量(nru)、重传次数(nrep)、资源单位所使用的连续次载波数量(nsc)以及调制与编码策略(mcs)的参数等，而允许的多种传送变化。也就是，对每个用户设备(ue)，其可以选择使用的资源单位类型，依其调数、mcs、可靠度来计算满足ber和重传(repetition)的参数组合。在步骤s20，其使用得分函数计算用户设备传送的条件变化的分数，以该分数高低决定用户设备的传送顺序。在步骤s30，其决定该资源单位在上行次载波的摆放位置，使得剩余频谱资源为最小。在步骤s40，其检查该摆放位置的传输时间，是否符合该用户设备所允许的延迟限制。如果步骤s40为是，检查该摆放位置的结果符合该延迟限制，则进入结束的步骤s60，完成上行资源单位调度。如果步骤s40检查该摆放位置的结果为否，也就是当该传输时间不符合该延迟限制，则改变该连续次载波数量(nsc)，步骤s50。改变该连续次载波数量(nsc)的效果是相当于改变资源单位型态，或是改变资源单位的调数，而循环进入决定所述资源单位在该上行次载波的该摆放位置的该步骤s30。又如果，仅依照改变该连续次载波数量(nsc)而仍无法完成调度时，例如可以回到步骤20，选择次高分数的传送组态，再次调度。在一实施例，其也可以回到步骤10，选择次高能耗的组态。这些后续的调度仍可以采用本公开的技术。例如，此时步骤10的能耗最低化，其可选择的变化的样本是排除先前评估失败的能耗选择的样本。以下较详细描述每一个步骤的内容。在步骤s10，例如根据式(1)，其可以依照第i个用户设备的数据量di估计资源单位的数量niru。另外，也根据误码率ber计算成功传输的机率pis，如式(2)所示：pis＝(1-beri)di(2)接着，如式(3)计算重传次数nirep。此重传次数nirep需要符合式(3)的要求，大于或等于第i个ue的可靠度目标ri。另外，接收功率pi的选择除了要大于根据图6所计算的最低功率消耗，也要小于ue的最大功率消耗pimax。接着根据前面得到的参数值，计算式(4)的能量效耗ei：之后，寻找这些参数值中具有能量效耗ei最小的为初始的上行参数组合，其如式(5)的运算：依照最低能量效耗的寻找后，可以决定nisc、nislot、niru、nirep、mcsi等参数，nisc可以有1/3/6/12的多种的选择。在步骤s20，根据用户设备传送顺序的可能的变化选择，其有较多的选择时，其表示较有弹性变化，可以放在后面允许变化调整，因此给予优先权较低的值。例如：1种选择时，优先权值(p)＝4。2种选择时，优先权值(p)＝3。3种选择时，优先权值(p)＝2。多于3种选择时，优先权值(p)＝1。另外如果考虑时间急迫性(emergency)，其也可以例如根据剩余时间等等的因子来得到估计值。之后，两者可以依照权重w1、w2的方式计算得分，如式(6)：(分数(score))i＝w1*(优先权值)i+w2*(时间急迫性)i(6)分数的大小例如表二所示：表二niscnirunirepmcsiscorei312qpsk0.9311bpsk0.5因此，本公开进一步选择分数较高的参数组合，其nisc＝3，nirep＝2。在步骤s30，将资源单位实际摆放到射频数据帧中。图8a至图8d是根据本公开的一实施例，图示资源单位的摆放机制示意图。参阅图8a至图8d，在nisc＝3的条件下，其下一个资源单位以右下倾斜线所表示的区块来表示，其是依照图5所示的图案。在现有已被使用或禁止的情况下，3调的资源单位类型20b有四个摆放位置。以预计摆放后的结束时间点为准，针对这四种摆放方式，计算没有使用到的剩余面积。剩余面积较大，代表浪费的程度较大。因此，此步骤s30，是根据剩余面积决定资源单位的摆放位置，其中图8c的剩余面积，是被选择的方式。图9a至图9d是根据本公开的一实施例，图示资源单位的摆放与所允许延迟时间的比较示意图。参阅图9a至图9d，除了步骤s30关于剩余面积的考虑，在步骤s40，在资源单位尝试摆放后，其调度后的剩余频谱资源在时间分布会延伸到一个时间点。于此，需要再进一步确认是否此结束的时间点有超过用户设备的时间延迟限制(delayconstraint)50。于此示例，虽然图9b的摆放位置可得到最小的剩余面积，但是其结束点还是超过时间延迟限制50，因此当前图9b的摆放位置是不符合时间延迟限制50的要求。于是步骤s40的判断结果为“否”。接着，步骤s40的判断结果为“否”，而进入步骤s50，需要改变资源单位类型，也就是改变调数。图10是依照本公开的一实施例，图示改变资源单位型态的机制示意图。参阅图10，当前是3调的资源单位型态，根据图5的变化，可以改变成单调、6调、12调的变化，而循环(loop)回到步骤s30，重新尝试摆放。改变的顺序，例如可以根据成本比(costratio)来决定。对于允许调数的选择为1、3、6、12的情况下，由于3调、6调与12调的能耗相同，因此只要能符合延迟要求即可，例如先取二者中的较小或是较大调数，但是无需特定限制。单调的选择会改变当前所使用的能量消耗，其选择为次。图11a至图11c是根据本公开的一实施例，图示改变资源单位型态后可接受的摆放位置示意图。参阅图11a，如果改变为12调，其只有一种摆放位置，还是超过时间延迟限制50，不被选取。如果改变为6调其是两种摆放位置，如图11b与图11c所示。图11b的摆放位置，取前6个次载波，不符合时间延迟限制50，图11c的摆放位置，取后6个次载波，可以符合时间延迟限制50，而剩余面积也最小，因此图11c的摆放位置最后会被选择，能够有较佳的使用效率。如此，经过步骤s30、s40、s50的循环，可以得到资源单位上行传输时调度。在nb-iot的规范架构下，本公开调度上行的资源分配，以使能有效地利用带宽、节能并维持良好的传输可靠性。就可以实施前述上行资源单位调度方法的系统设备，其例如可以设置在基站服务系统。图12是根据本公开的一实施例，图示基站服务系统的结构示意图。参阅图12，一种基站服务系统90包括处理器100，用以管理与用户设备80的通信。存储装置102可以至少存储与提供该处理器执行管理所需要的固件或是软件。寄存存储元件104可以用于该处理器操作所需要的数据寄存。通信接口106可以提供与该用户设备80通信的接口。其中处理器100在窄带物联网的规范下进行上行资源单位调度，包括选择上行参数组合，是根据该用户设备80所容许的流量与服务质量，计算可以达到能耗最低化的该上行参数组合，其中该上行参数组合包含调度资源单位的数量(nru)、重传次数(nrep)以及调制与编码策略(mcs)、所使用的连续次载波数量(nsc)的参数等，而允许的多种传送变化。使用得分函数计算每一装置(用户设备)分数，以该分数高低决定装置传送顺序。决定所述资源单位在上行次载波的摆放位置，其中选择有效资源单位的剩余面积为最小的位置为该摆放位置。检查该摆放位置所占用的时间，是否符合该用户设备80所允许的延迟限制。如果检查该摆放位置的结果符合该延迟限制，则完成上行资源单位调度。如果检查该摆放位置的结果不符合该延迟限制，则改变该连续次载波数量，而循环进入决定所述资源单位在该上行次载波的该摆放位置的该步骤。本公开nb-iot的技术，是具有高可靠、节能的上行数据传输的方法，其中重传次数、资源单位类型会有较佳的组合。另外，选择适当的mcs与功率组合，可提高传输效益并维持节能。虽然本公开已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。【符号说明】10：射频数据帧12：次数据帧14：数据槽16：资源单元20、20a、20b、20c、20d：资源单位类型50：时间延迟限制80：用户设备90：基站服务系统100：处理器102：存储装置104：寄存存储元件106：通信接口s10、s20、s30、s40、s50、s60：步骤当前第1页12