基站及其资源分配方法与流程

本发明涉及一种无线电资源管理，尤其涉及一种基站及其资源分配方法。

背景技术：

在长期演进技术(longtermevolution，lte)系统中，如果用户设备(userequipment,ue)没有上行数据要传输，则基站并不需要为此用户设备分配上行资源，否则会造成资源的浪费。因此，用户设备需要通知基站自己是否有上行数据需要传输，以便基站决定是否对此用户设备分配上行资源。为此，长期演进技术提供了上行调度请求(schedulingrequest，sr)的机制。图1是现有上行调度请求机制的信令图。用户设备通过上行调度请求通知基站需要上行资源，以便用于上行共享信道(uplinksharedchannel，ul-sch)传输。然而，用户设备不会在上行调度请求中通知基站所需发送的上行数据的大小，需要再通过缓存状态报告(bufferstatusreport，bsr)上报。基站收到上行调度请求后，通常将分配足够用户设备发送缓存状态报告的资源。接着，用户设备可以在媒体接入控制(mediaaccesscontrol，mac)层的分组数据单元(packetdataunit，pdu)中插入一个缓存状态报告控制单元来通知基站：对于自己的特定一个或更多个逻辑信道组而言，当前有多少数据需要发送，并希望基站能分配一些资源块(resourceblock，rb)给自己。基站可根据缓存状态报告请求的资源数量和自身的资源情况分配资源块。由上面的叙述可以得知，当用户设备需要发送新传数据时，需要经过四个步骤(四个信令传递)后才可以真正的把数据发送给基站，恐有时延问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明是针对一种基站及其资源分配方法，在用户设备告知所欲发送的数据量之前，主动且适当地配置资源供用户设备使用，从而减少信令交递，进而减少时延。

根据本发明的实施例，资源分配方法适用于基站，此资源分配方法并包括下列步骤。接收上行传输资源请求。上行传输资源请求用于请求上行传输资源，且上行传输资源相关于上行传输所使用的无线电资源。反应于接收上行传输资源请求，依据提出上行传输资源请求的用户设备对应的上行传输纪录分配上行传输资源。上行传输纪录相关于过往使用所述上行传输资源的情况。发送上行传输资源指示，而此上行传输资源指示相关于分配的上行传输资源。

根据本发明的实施例，基站至少包括但不仅限于接收电路、传送电路及处理电路。接收电路接收信号。传送电路发送信号。处理电路耦接接收电路及传送电路，并经配置用以执行下列步骤。接收上行传输资源请求。上行传输资源请求用于请求上行传输资源，且上行传输资源相关于上行传输所使用的无线电资源。反应于接收上行传输资源请求，依据提出上行传输资源请求的用户设备对应的上行传输纪录分配上行传输资源。上行传输纪录相关于过往使用所述上行传输资源的情况。发送上行传输资源指示，而此上行传输资源指示相关于分配的上行传输资源。

基于上述，本发明实施例的基站及其资源分配方法，统计用户设备的上行传输纪录，并待收到用户设备提出上行传输资源请求后，基于上行传输纪录预估用户设备的数据传输量或传输速率，并据以分配无线电资源供此用户设备后续上传数据使用。藉此，用户设备将可直接发送部分或全部的上行数据，并可减少信令传递，进而减少上行时延。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为现有上行调度请求机制的信令图；

图2为依据本发明实施例的通信系统的示意图；

图3为依据本发明实施例的基站的元件方块图；

图4为依据本发明实施例的资源分配方法的流程图；

图5为依据本发明实施例的资源分配方法的信令图。

附图标号说明

1：通信系统；

bs：基站；

ue：用户设备；

310：天线；

320：接收电路；

330：传送电路；

340：模拟/数字-数字/模拟转换器；

350：存储器；

360：处理电路；

s410～s450：步骤。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图2为依据本发明实施例的通信系统1的示意图。通信系统1至少包括但不仅限于基站bs、一台或更多台用户设备ue。

基站bs例如是(但不限于)家用演进型节点b(homeevolvednodeb，henb)、enb、次世代节点b(gnb)、进阶基站(advancedbasestation，abs)、基地收发器系统(basetransceiversystem，bts)、中继器(relay)、转发器(repeater)、和/或基于卫星的通信基站。

图3为依据本发明实施例的基站bs的元件方块图。基站bs可至少包括(但不限于)一根或更多根天线310、接收电路320、传送电路330、模拟/数字(a/d)数字/模拟(d/a)转换器340、存储器350及处理电路360。

接收电路320及传送电路330分别用以通过天线310无线地接收上行链路(uplink)信号及传送下行链路(downlink)信号。接收电路320及传送电路330亦可执行诸如低噪声放大、阻抗匹配、混频、升频或降频转换、滤波、放大及其类似者的类比信号处理操作。模拟/数字数字/模拟转换器340经组态以为上行链路执行模拟至数字转换，且为下行链路执行数字至模拟转换。

存储器350例如是(但不限于)随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、快闪存储器(flashmemory)或类似元件或上述元件的组合。存储器350记录程序码、装置组态、码本(codebook)、缓冲的或永久的数据，并记录诸如无线电资源控制(radioresourcecontrol，rrc)层、媒体接入控制(mediaaccesscontrol，mac)层、物理层等其他各种通讯协定相关软件模块。

处理电路360经组态以处理数字信号且执行根据本发明的例示性实施例的程序，并可存取或载入存储器350所记录的数据及软件模块。处理电路360可通过诸如中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、微处理器、微控制器、数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)芯片、场可程序化逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)等可程序化单元来实施。处理电路360亦可用独立电子装置或集成电路(integratedcircuit，ic)实施，且处理电路360的操作亦可用软件实现。

用户设备ue例如可包含(但不限于)移动站、先进移动站(advancedmobilestation，ams)、电话装置、客户驻地设备(customerpremiseequipment，cpe)、无线传感器等。

图4是依据本发明实施例的资源分配方法的流程图。基站bs的处理电路360通过接收电路320接收来自用户设备ue的上行传输资源请求(步骤s410)。具体而言，当处于无线电资源控制-连接(rrc_connected)状态下(即，已接入(campon)基站bs)的用户设备ue有上行传输的需求(即，有待发送数据)时，用户设备ue将对基站bs发送上行传输资源请求，例如是3gpp规范的上行调度请求(schedulingrequest，sr)或是其他用于要求在上行传输所使用的无线电资源传送数据的请求。

反应于接收上行传输资源请求，处理电路360依据提出此上行传输资源请求的用户设备ue对应的上行传输纪录分配上行传输资源(步骤s430)。在实际运行中，用户设备ue需要发送的上行数据大多都是以分组(packet)为单位，且一个分组常小于1.5k字节。因此，若能够提供给用户设备ue一个超过1.5k字节的资源量，用户设备ue即可把第一个分组及时地传送出去。本发明实施例的基站bs即是在收到用户设备ue发送的上行传输资源请求之后，收到相关于待发送数据量的通知(例如，3gpp规范的缓存状态报告(bufferstatusreport，bsr)、或其他类似信息)之前，预测用户设备ue的待发送数据量并据以分配无线电资源，使用户设备ue至少能够传输第一个数据包。

为了预测待发送数据量，在一实施例中，处理电路360通过定时器统计受服务的用户设备ue的上行传输纪录，例如是上行传输速率和/或单位时间内受调度次数(或称被调度概率)。例如，定时器设定为100毫秒(ms)，处理电路360可针对各用户设备ue，统计在定时器到期前接收的数据量及受调度次数，以得出上行传输速率及单位时间内受调度次数。即，提出上行传输资源请求的用户设备ue对应的上行传输纪录相关于用户设备ue过往使用上行传输资源的情况，且上行传输纪录为基站bs在步骤s410接收到上行传输资源请求前一特定时间(例如，100、300、500ms等)内用户设备ue的上行传输速率和/或单位时间内受调度次数。

在另一实施例中，此上行传输纪录例如是定时器内每次调度的字节大小。例如，定时器设定为300毫秒，处理电路360可针对各用户设备ue，统计在定时器到期前每次调度数据量中的最高值、最低值或平均值，以分别作为每次调度的字节大小。

处理电路360可能是定时或不定时统计各用户设备ue的上行传输纪录。接着，当接收到上行传输资源请求，处理电路360将依据对应用户设备ue对应的上行传输纪录，决定上行传输资源的资源量和/或使用此上行传输资源的传输速率(即，分配上行传输资源)。

值得注意的是，分配上行传输资源的机制有很多种。考虑到资源与传输时延的平衡，本发明实施例基于各用户设备ue的上行传输纪录来对这些用户设备ue进行分类。

在一实施例中，用户设备ue的上行传输速率低于最低门限值(例如，每秒1k、500、1.5k字节(bps)等)或全新接入的用户设备ue，可标记为类型i，其典型业务为ping包业务，处理电路360依据因特网协议(internetprotocol，ip)基础的控制信息(例如，ping包、syn包或其他经常发送的信息)的长度或最低传输速率(例如，1k、500、1.5kbps等)，分配上行传输资源。例如，最低传输速率为1.5kbps(代表每秒需要调度1.5*1024/8＝192字节的数据)，单位时间内受调度次数为0.2(代表每一秒有0.2*(1000/100)＝2次被调度)。若每次分配的字节数为192/2＝96字节。对于新接入的用户设备ue，假设最少分配64字节(这个64字节的长度基本可以满足正常的ping包(通常情况下一个ping包的长度为32+8+20＝60字节)，也可以满足一个传输控制协议(transmissioncontrolprotocol，tcp)的syn包(通常情况是，下一个syn包的长度为12+20+20＝52字节)得以尽快发送出去)。需要注意的是，此处所指的长度都指的是ip信息的长度，当处理电路360计算需要指派给用户设备ue的数据量的长度时，可再增加一些长度用来存放无线链路控制(radiolinkcontrol，rlc)、分组数据汇聚协议(packetdataconvergenceprotocol，pdcp)以及mac层的信息头部。

在决定信息长度之后，若此用户设备ue并非最后一个未分配上行传输资源的用户设备ue，则处理电路360依据此用户设备ue上报的信道质量(例如，信道质量指示(channelqualityindicator，cqi)、预编码矩阵指示(precodingmatrixindicator，pmi)、或其他用以指示通道条件的信息)及数据量上限(例如，当前空闲资源快的50％、30％、45％等)决定上行传输资源的资源量(例如，资源快的数量或比例)。例如，某一用户设备ue上报的信道质量指示的编号为15(代表信道质量最佳)，则处理电路360在剩余资源快中将分配较多的资源快给此用户设备ue。另一方面，若此用户设备ue为最后一个未分配上行资源的用户设备ue，则处理电路360将剩余的全部或部分资源分配给此用户设备ue。

在另一实施例中，上行传输速率介于最低门限值(例如，1k、500、1.5kbps等)及第二低门限值(例如，1m、500k、1.5mbps等)(高于所述最低门限值)且单位时间内受调度次数高于调度概率门限值(例如，0.15、0.2、或0.25等)的用户设备ue，可标记为类型ii，其典型业务为下行tcp，处理电路360依据传输控制协议(tcp)基础的业务传输速率决定使用上行传输资源的传输速率。例如，某一用户设备ue的上行传输速率为1mbps(介于最低门限值1.5kbps及第二低门限值1.5mbps之间)且单位时间内受调度次数为0.4(高于调度概率门限值0.2)，则处理电路360直接依据此1mbps的上行传输速率分配给此用户设备ue作为后续使用此上行传输资源上传数据的传输速率，并据以决定资源量。

在一实施例中，上行传输速率介于最低门限值及第二低门限值且单位时间内受调度次数低于调度概率门限值的用户设备ue，可标记为类型iii，其典型业务为上行低速业务，处理电路360平均分配上行传输资源的资源量。例如，某一用户设备ue的上行传输速率为1.2mbps(介于最低门限值1.kbps及第二低门限值1.5mbps之间)且单位时间内受调度次数为0.1(低于调度概率门限值0.25)，则处理电路360将所有剩余资源量除上单位时间(例如，传输时间间隔(transmissiontimeinterval，tti))内总用户设备数的结果作为分配的资源量，即资源均分。

又一实施例中，上行传输速率高于最高门限值(例如，4、5、或10mbps)(高于所述第二低门限值)的用户设备ue，可标记为类型iv，其为高速用户，处理电路360依据此上行传输速率分配上行传输资源。对于有高速传输纪录的用户设备ue，基站bs可尽量分配较多资源。例如，某一用户设备ue的上行传输速率为5mbps(高于最高门限值(4mbps))，则处理电路360指派相同或高于此上行传输速率的数值(例如，5mbps、或5mbps加上宽裕值，例如，1m、500k、或1.5mbps等)作为后续使用上行传输资源的传输速率。

至于非前述四种类型的用户设备ue，则处理电路360标记为类型v。

在其他实施例中，应用者可自前述五种类型中挑选任两种或两种以上的类型来对用户设备ue分类并据以分配资源。此外，前述分类仅是作为范例说明，应用者可依据实际需求调整分类机制的参数。例如，仅将用户设备ue区分成ping包业务与非ping包业务。或者，直接基于上行传输纪录中调度的字节大小来决定资源量。

当基站bs连接有两台以上的用户设备ue且部分或全部的用户设备ue在特定时间区段内发送上行传输资源请求时，在一实施例中，处理电路360依据这些用户设备ue对应的上行传输速率、以和/或单位时间内受调度次数，决定将上行传输资源分配给这些用户设备ue的优先排序。例如，首先针对所有用户设备ue按照类似短作业优先调度算法按照优先满足尽可能多的用户设备ue(类型i的用户需要的资源量很少，尽量优先满足)，优先满足正在进行下行传输的用户设备ue(类型ii的用户)这样的原则进行优先级排序，优先排序为类型i>类型ii>类型iii>类型iv>类型v。在决定优先排序之后，处理电路360首先给高优先级的用户设备ue分配资源，然后再给低优先级的用户设备ue分配资源(换句而言，先对类型i的所有用户设备ue分配资源后，再对类型ii的用户设备ue分配，其余依此类推)。上述用户设备ue都指的是发送上行传输资源请求的用户设备ue，而不是正常的发送例如是bsr等数据量通知的用户设备ue。此外，前述范例的优先排序相关于最多用户设备数使用上行传输资源作为原则，处理电路360还可能是以高速用户、上行低速业务或其他用户优先为原则(例如，类型iv为最高优先级)，端视应用者的需求而可自由变更，本发明实施例不加以限制。

分配结果决定后，处理电路360可通过传送电路330发送相关于前述分配的上行传输资源的上行传输资源指示(步骤s450)，例如是3gpp规范的上行调度准许(uplinkschedulinggrant，ul-grant)或是其他用于指示在上行链路的无线电资源或如何使用分配的资源的通知。用户设备ue收到对应的上行传输资源指示后，即可通过指示的资源来发送部分或全部的上行数据。

图5为依据本发明实施例的资源分配方法的信令图。以3gpplte规范的信息为例，基站bs收到用户设备ue的上行调度请求(sr)后，将基于此用户设备ue的上行传输纪录来分配资源，并据以发送上行调度准许(ul-grant)给此用户设备ue。用户设备ue即可发送上行数据。与图1的现有技术比对，本发明实施例减少了一个来回交互的信令传递，从而减少上行的时延。如果采用前述五种分类及类型i的优先排序，则当大多数用户设备ue使用ping时，本发明实施例可以显着地减少ping的时延。

综上所述，本发明实施例的基站及其资源分配方法，在基站接收到用户设备的上行传输资源请求之后，基于上行传输纪录适当地分配无线电资源量。此资源量不仅能够让用户设备发送例如是缓存状态报告或其他待传送数据量的指示，更能发送部分或全部的上行数据。用户设备在收到分配资源量的指示之后，即可不单独发送缓存状态报告而直接将第一笔需要发送的数据发送出去，视需求也可将后续需要发送的数据的缓存状态报告发送出去。本发明实施例适用于lte、5g或更后世代移动通信标准。此外，通过对不同类型的用户设备优先排序，将能使更多用户设备或特定用户设备来优先享用资源。藉此，不仅能减少上行时延，更不浪费资源。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。