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TWI531273B - 無線通訊系統及其資源分配方法 - Google Patents

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TWI531273B
TWI531273B TW103126773A TW103126773A TWI531273B TW I531273 B TWI531273 B TW I531273B TW 103126773 A TW103126773 A TW 103126773A TW 103126773 A TW103126773 A TW 103126773A TW I531273 B TWI531273 B TW I531273B
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劉舒慈
蔡宗諭
林烜立
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財團法人資訊工業策進會
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Description

無線通訊系統及其資源分配方法
本發明關於一種通訊系統及其資源分配方法；更具體而言，本發明關於一種無線通訊系統及其資源分配方法。
隨著無線寬頻網路與行動通訊技術的發展，使用者逐漸習慣以各種行動裝置來處理工作、交際、娛樂等各種層面之事項。對於現有的無線通訊系統而言，使用者設備之間進行無線通訊所需的資料與控制訊號皆須透過基地台及核心網路來處理，這使得現有的無線通訊系統勢必遭遇核心網路壅塞的問題。對此，裝置對裝置(device-to-device，D2D)通訊這個概念的出現正好回應了這樣的趨勢與需求。裝置對裝置通訊乃指使用者設備可不透過基地台或存取點(Access Point，AP)而直接與目標裝置進行通訊或傳輸資料。相較於傳統上使用者設備必須透過基地台才能通訊的方式，裝置對裝置通訊有降低傳輸功率、減少傳輸延遲以及提高空間複用(spatial reuse)效率等優點。
不同於傳統的裝置對裝置通訊技術，例如藍芽(Bluetooth)、無線保真(Wireless Fidelity，Wi-Fi)等，新一代的裝置對裝置通訊技術，例如主導下世代無線通訊網路技術LTE/LTE-A(Long Term Evolution/Long Term Evolution-Advanced)之第三代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project，3GPP)所提出的LTE D2D通訊技術，因能夠使用合法授權頻譜進行快速、大範圍的鄰近裝置搜尋，並能在基地台控制及協助下直接通訊，近年已越來越受矚目。儘管如此，新一代的裝置對裝置通訊技術，仍面臨著各種問題與挑戰。
舉例而言，新一代的裝置對裝置通訊技術乃是建構在現有的無線通訊系統架構下，故其必須與現有的無線通訊系統共享既有的無線頻譜資源。因此，為了避免影響新一代的裝置對裝置通訊技術及現有的無線通訊系統本身的通訊效能、以及新一代的裝置對裝置通訊技術與現有的無線通訊系統之間的相互干擾，既有的無線頻譜資源的控制與管理必須有所調整。有鑑於此，如何針對新一代的裝置對裝置通訊技術提供一種有效的資源分配技術，確為本發明所屬技術領域之一項重大需求。
本發明之一目的乃是針對新一代的裝置對裝置通訊技術提供一種有效的資源分配技術。
為達上述目的，本發明提供一種無線通訊系統。該無線通訊系統包含一基地台及複數個使用者設備。該等使用者設備包含一第一使用者設備。該基地台或該第一使用者設備用以傳送資源分配資訊至該等使用者設備，且該等使用者設備根據該資源分配資訊進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索。
為達上述目的，本發明亦提供一種用於一無線通訊系統的資源分配方法。該無線通訊系統包含一基地台及複數個使用 者設備，且該等使用者設備包含一第一使用者設備。該資源分配方法包含下列步驟：(a)使該基地台或該第一使用者設備傳送資源分配資訊至該等使用者設備；以及(b)使該等使用者設備根據該資源分配資訊進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索。
綜上所述，本發明提供了一種無線通訊系統及其資源分配方法。更具體而言，當多個使用者設備之間欲進行一裝置對裝置通訊(包含一對一裝置對裝置通訊、一對多裝置對裝置通訊、多對一裝置對裝置通訊、多對多裝置對裝置通訊及經由轉傳之裝置對裝置通訊)及/或進行一裝置對裝置探索，本發明可根據既有資源之狀態及不同的需求，透過一基地台或是該等使用者設備其中之一來評估該裝置對裝置通訊及/或該裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊至該等使用者設備。然後，該等使用者設備可根據接收到的資源分配資訊，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。由於該等使用者設備進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索所需的資源乃是經由該基地台或該等使用者設備其中之一預先評估而被分配的，故本發明不生資源搶奪的問題。另外，該等使用者設備所進行的該裝置對裝置通訊及/或該裝置對裝置探索以及該等使用者設備與該基地台之間的既有通訊之間的相互干擾亦可有效地被避免。
於參閱圖式及隨後描述的實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者便可更瞭解本發明之目的、技術手段 及所達功效。
1‧‧‧無線通訊系統
11‧‧‧基地台
110‧‧‧基地台之訊號涵蓋範圍
13a-13i‧‧‧使用者設備
19‧‧‧基地台
190‧‧‧基地台之訊號涵蓋範圍
20‧‧‧資源分配資訊
22‧‧‧資源分配調整需求
24‧‧‧調整後的資源分配資訊
202‧‧‧第一資源區塊
204‧‧‧第二資源區塊
S21、S23‧‧‧步驟
以下是針對圖式所記載之簡單說明，並非用以限定本發明，其中：第1圖為本發明之一實施例之一無線通訊系統的一結構示意圖；第2A圖為第1圖所示無線通訊系統的一運作示意圖；第2B圖為第1圖所示無線通訊系統的另一運作示意圖；第3A圖為第1圖所示無線通訊系統進行一裝置對裝置通訊之一通訊模式的一具體運作示意圖；第3B圖為第1圖所示無線通訊系統進行一裝置對裝置通訊之另一通訊模式的一具體運作示意圖；第3C圖為第1圖所示無線通訊系統進行一裝置對裝置通訊之又一通訊模式的一具體運作示意圖；以及第4圖為本發明之一實施例之一用於一無線通訊系統之資源分配方法的一流程圖。
以下將透過實施例來解釋本發明的內容，惟以下實施例並非用以限制本發明須在如其所述的環境、應用、結構、流程或步驟方能實施。換言之，以下實施例的說明僅為闡釋本發明，而非用以限制本發明。於圖式中，與本發明非直接相關的元件皆已省略而未繪示，且各元件之間的尺寸關僅為求容易瞭解，而非 用以限制實際實施的比例。
本發明的一實施例(簡稱「第一實施例」)為一種無線通訊系統。較佳地，該無線通訊系統符合第三代合作夥伴計畫之長期演進技術的基本架構。所述基本架構乃指符合長期演進技術系列所制定的標準，包含長期演進技術、進階長期演進技術(LTE-advanced)及長期演進技術的前身技術，例如：通用移動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)、或全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM)等等。該無線通訊系統可包含至少一基地台(即一個或複數個基地台)及複數個使用者設備。
第1圖為例示上述無線通訊系統的一結構示意圖。如第1圖所示，無線通訊系統1可包含一基地台11、一基地台19及複數個使用者設備13a-13i。在第三代合作夥伴計畫之長期演進技術的基本架構下，基地台11及基地台19可分別為一演化基地台(eNodeB)，而使用者設備13a-13i可分別為一使用者設備(User Equipment，UE)。基地台11可具有一訊號涵蓋範圍110，而基地台19可具有一訊號涵蓋範圍190。使用者設備13a、使用者設備13b、使用者設備13c及使用者設備13d位於基地台11之訊號涵蓋範圍110內，而使用者設備13e、使用者設備13f及使用者設備13g位於基地台19之訊號涵蓋範圍190內。另外，使用者設備13h及使用者設備13i所處之地不在任何基地台之涵蓋範圍內。第1圖所示的基地台的數量及其涵蓋範圍、或使用者設備的數量及其所處位置，皆僅 為範例，並非用以限定本發明。
在涵蓋範圍110內，基地台11可根據既有資源之狀態及不同的需求，評估使用者設備13a-13d之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13a-13d之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13d之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。
相似地，在涵蓋範圍190內，基地台19可根據既有資源之狀態及不同的需求，評估使用者設備13e-13g之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13e-13g之全部或一部分。然後，使用者設備13e-13g之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。
另外，經由基地台11與基地台19之間的資訊交流，基地台11或基地台19亦可根據既有資源之狀態及不同的需求，擴大評估使用者設備13a-13g之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13a-13g之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13g之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。
再者，使用者設備13a-13i中的每一個可選擇地作為一具有轉傳功能的中繼器(Relay)，俾各種資訊可在使用者設備 13a-13i、基地台11及基地台19之間相互交流。因此，根據不同的需求，接收到資源分配資訊20的使用者設備可用以轉傳資源分配資訊20之一部分或全部至未接收到該資源分配資訊的使用者設備。由此可知，儘管使用者設備13h與使用者設備13i並不位於涵蓋範圍110或涵蓋範圍190內，但基地台11或基地台19仍可透過使用者設備13a-13g的轉傳功能，傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13h-13i。
總而言之，無線通訊系統1下的任一基地台，例如基地台11或基地台19，可根據既有資源之狀態及不同的需求，評估使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13a-13i之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13i之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。
舉例而言，使用者設備13a-13d中的一個、一部分或全部可傳送一資源分配需求及/或容量資訊(capacity information)至基地台11或基地台19。然後，基地台11或基地台19可依據整體的地面無線接取網路(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access，E-UTRAN Network)及/或演進數據封包核心網(Evolved Packet Core，EPC)及/或廣域網路(wide-area network，WAN)系統資源及/或裝置對裝置系統資源，來評估使用者設備13a-13d之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源及相關參數。所需的各種資源可關於例如：基地台11或基地台19本身可用的資源、小區域資訊(inter/intra cell information)、換手(handover)需 求等等。
前述裝置對裝置通訊可包含一對一裝置對裝置通訊，例如使用者設備13a對使用者設備13b-13i中任一個之間所進行的一裝置對裝置通訊。前述裝置對裝置通訊可包含一對多裝置對裝置通訊，例如使用者設備13a對使用者設備13b-13i之全部或一部分所進行的一裝置對裝置通訊。前述裝置對裝置通訊可包含多對一裝置對裝置通訊，例如使用者設備13b-13i之全部或一部分對使用者設備13a所進行的一裝置對裝置通訊。前述裝置對裝置通訊可包含一多對多裝置對裝置通訊，例如使用者設備13a-13d對使用者設備13e-13i所進行的一裝置對裝置通訊。前述裝置對裝置通訊可包含經由轉傳之裝置對裝置通訊，例如使用者設備13a經由使用者設備13b轉傳而對使用者設備13h所進行的一裝置對裝置通訊。前述裝置對裝置通訊實質上可包含各類型的裝置對裝置通訊，並不以上述為限。
另一方面，以第1圖為例，除了基地台11或基地台19之外，使用者設備13a-13i中的任一個，亦可根據既有資源之狀態及不同的需求，評估使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊(包含一對一裝置對裝置通訊、一對多裝置對裝置通訊、多對一裝置對裝置通訊、多對多裝置對裝置通訊及經由轉傳之裝置對裝置通訊)及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13a-13i之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13i之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。為了便於說明，使用者設 備13a-13i中被用以評估資源以及傳輸資源分配資訊20的使用者設備將簡稱為「第一使用者設備13」。
舉例而言，可選擇地，使用者設備13a-13d中的一個、一部分或全部可傳送一資源分配需求及/或容量資訊(Capacity Information)至使用者設備13a-13i中的任一個，然後接獲該資源分配需求及/或容量資訊的使用者設備可根據所收到的資源分配需求，依據整體的無線接取網路及/或演進數據封包核心網及/或廣域網路系統資源及/或裝置對裝置系統資源，來評估使用者設備13a-13d之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源及相關參數。所需的各種資源可關於例如：轉傳(Relaying)需求的程度、訊號傳輸類型(例如廣播(Broadcast)、多點傳播(Multicast)、特定傳播(Unicast))、是否轉由基地台分配等等。
使用者設備13a-13i中的每一個可以是閒置模式(idle mode)或連接模式(connected mode)。使用者設備13a-13i中的每一個可透過無線資源控制(RRC)介面、非存取層(NAS)介面、或裝置對裝置特定介面，在閒置模式與連接模式之間進行轉換。 第一使用者設備13可在為閒置模式或是連接模式時，評估資源以及傳輸資源分配資訊20；使用者設備13a-13i可在為閒置模式或是連接模式時，接收傳輸資源分配資訊20。
進一步言，一個使用者設備可以是連接模式、或是閒置模式，連接模式可以指「使用者設備跟基地台間的無線電連接」或是「裝置 對裝置間的無線電連接」，閒置模式可以指「基地台跟使用者設備間的無線電連接處於閒置模式」或是「裝置對裝置間的無線電連接處於閒置模式」。使用者設備跟基地台的無線電連接模式可以是在使用者設備未跟其他使用者設備建立好裝置對裝置間的無線電連接，也可是在使用者設備跟其他使用者設備建立了裝置對裝置間的無線電連接。使用者設備跟基地台的無線電閒置模式可以是在使用者設備未跟其他使用者設備建立好裝置對裝置間的無線電連接，也可是在使用者設備跟其他使用者設備建立了裝置對裝置間的無線電連接。使用者設備跟使用者設備的無線電連接模式可以是在使用者設備未跟基地台建立好無線電連接，也可是在使用者設備跟基地台建立了無線電連接。使用者設備跟使用者設備的無線電閒置模式可以是在使用者設備未跟基地台建立好裝置跟基地台間無線電連接，也可是在使用者設備跟基地台建立了裝置跟基地台間無線電連接。在一使用者設備跟其他使用者設備之間的裝置對裝置無線電連接進入連接模式後，若該裝置對裝置無線電連不再需要，該使用者設備可直接進入閒置模式。若有省電需求但需要部分裝置對裝置間的無線電連接的功能，也可不直接進入閒置模式，而利用能提供省電功能的模式達到省電的效果，再依據需求切換到連接模式或是閒置模式。由於使用者設備可做裝置對裝置間通訊或是在網路涵蓋範圍下利用基地台協助通訊，因此使用者設備在通訊時，可選擇操作在全雙工模式(full-duplex mode)或是半雙工模式(half-duplex mode)及其相對應的資源設定。
在覆蓋範圍內的一使用者設備可被允許先使用基地台分配模式，然後有需要時使用使用者設備分配模式去從一資源 池(resource pool)中選擇資源。許多理由可觸發上述模式的切換。 舉例而言，在使用者設備與基地台之間沒有通訊時，無論使用者設備是否在網路覆蓋下，使用者設備分配模式仍能讓該使用者設備使用裝置對裝置間通訊技術來傳送。此外，若該模式切換機制能夠提供更好的效率、能力、彈性，一個基地台將能夠設置一覆蓋範圍內的使用者設備去切換它的裝置對裝置傳輸模式。除此之外，例如像是公共安全之無網路情境之模式切換，可讓特種部隊中具鄰近服務之使用者設備(ProSe-enabled UEs)能被切換到無網路輔助下操作，以在任何指定的時間遠離網路覆蓋範圍。換言之，在不用經由基礎架構網路設備(infrastructure network equipment)的情況下，不管使用者設備是否在網路覆蓋範圍內，支援使用者設備之間進行裝置對裝置間的直接群組呼叫是必要的。
此外，當使用者設備暫時不在網路的覆蓋下，不在網路的覆蓋下使用者必須能夠立即存取無網路語音通訊。若在建築物或其他封閉區域內發生通訊訊號接收不良或無法接收，使用者設備應可不用經由基礎架構網路設備的情況下，使用者設備之間進行通訊。在兩種無網路情境中，使用者設備將使用使用者設備分配模式作為裝置對裝置通訊及/或裝置對裝置探索，這可能觸發裝置對裝置通訊模式從基地台分配模式到使用者設備分配模式的一個修改。當一使用者設備暫時位於網路覆蓋之外及通訊訊號品質不佳時，一無線電連接偵測機制會被觸發。當偵測到品質不佳 時，計時器及常數(timer and constant)可被用來測量是否無線電連接失敗存在。當無線電連接達到不佳的標準時，該使用者設備分配模式會被應用於裝置對裝置通訊及/或裝置對裝置探索。一旦無線電連接恢復，若有需要，基地台分配模式可被用於裝置對裝置通訊及/或裝置對裝置探索。此外，在不同模式的資源池的區塊分配設計可以是相互獨立的，也可以是有部分交集的。或者，資源池的區塊分配設計可結合不同的裝置對裝置通訊及/或裝置對裝置探索之中的共用以及專有的部分。
然而，在資源分配模式切換的情境下，現有的資源池設置資訊(resource pool configuration information)有可能不適合更動後的資源選擇。為了消除資源分配模式切換所引起的潛在問題，基地台也可提供新的資源池設置資訊給具使用者設備。經由重新設置程序(reconfiguration procedure)，一基地台授權一使用者設備去使用新的資源池。此外，使用者設備可使用預先設定可做通訊的資源或是利用基地台先前提供的裝置對裝置間資源來做通訊，或是使用者設備發出一請求訊息去告知模式需要被切換。這個請求訊息可能是一個專屬的無線電資源控制介面，並可指示模式切換之夾帶於該訊息的欄位。在接獲該請求訊息後，該基地台據以設置使用者設備。例如在特種部隊中具鄰近服務之使用者設備，可利用上述技術在任何特定時間被切換到無網路輔助下操作，並操作在合適的裝置對裝置通訊及/或裝置對裝置探索之資源。
在切換情境下，基地台可發送一明確的重設置指令，該指令可由使用者設備切換請求訊息來觸發。此外，無論使用者設備手動地或自動地切換分配模式，在缺乏網路覆蓋下保證可靠傳輸是必須的。當一使用者設備暫時處在一個封閉區域內，例如訊號對干擾雜訊比(signal-to-interference-plus-noise ratio，SINR)是不好的，其會有連接上的問題。若下行功率測量低於一門檻值，一使用者設備可傳送一測量報告給基地台。然而，在缺乏網路覆蓋以及測量的下行功率低於最小邊界的情況下，若該基地台無法幫助使用者設備去處理無線連結失效(Radio Link Failure，RLF)事件或無線資源控制重建，使用者設備可進行自動模式切換以立即建立與其他使用者設備之間的語音通訊。因此，在缺乏網路覆蓋的情況下，支援一使用者設備從基地台分配模式自動切換到使用者分配模式是重要的。此外，基地台分配模式和使用者設備分配模式也可依據不同的傳送需求(如QoS或是QCI)來做切換。若使用者設備自動切換其分配模式，也可選擇是否要回報基地台其已作分配模式切換。
基地台11、基地台19或第一使用者設備13可透過一無線資源控制介面(Radio resource control interface)或一裝置對裝置介面(device-to-device interface)，以專屬傳輸(dedicated signaling)或廣播傳輸(broadcast signaling)來傳送資源分配資訊20至使用者設備13a-13i之全部或一部分。於本發明之其他實施例，基地台11、基地台19或第一使用者設備13亦可透過其他介面、 或以其他方式來傳送資源分配資訊20至使用者設備13a-13i之全部或一部分。而使用者設備可以依據在其介面夾帶第一層及/或來源端和目的端第二層資訊(the layer 1 and/or the source and destination layer 2 information)，讓裝置對裝置間可以成功利用該資源區塊中做溝通。
基地台11、基地台19及使用者設備13a-13d之間可傳送的參數包含但不限於：群組識別資訊(Group ID Information)、上行同步資訊(Uplink Synchronization Information)、上行定時控制資訊(Uplink Timing Control Information)、隨機存取相關程序資訊(Random Access Related Procedures Information)、功率控制資訊(Power Control Information)、調度請求資訊(Scheduling Request Information)、通道品質指標資訊(Channel Quality Indicator Information)、確認資訊(Acknowledgement Information)、參考符元資訊(Reference Symbols Information)等等。
第2A圖為無線通訊系統1的一運作示意圖。如第2A圖所示，如同前述，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可根據既有資源之狀態及不同的需求，評估使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊20至使用者設備13a-13i之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13i之全部或一部分可根據接收到的資源分配資訊20，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置 對裝置探索。
第2B圖為無線通訊系統1的另一運作示意圖。如第2B圖所示，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可根據一資源分配調整需求22，傳送調整後的資源分配資訊24至使用者設備13a-13i之全部或一部分。此外，使用者設備13a-13i之全部或一部分在接獲調整後的資源分配資訊24之後，可根據調整後的資源分配資訊24進行一相應的裝置對裝置通訊及/或進行一相應的裝置對裝置探索。
舉例而言，假設使用者設備13a-13i中個一個、一部分或全部並無法進行裝置對裝置通訊及/或進行裝置對裝置探索，則其可傳送一無線資源控制訊息至基地台11、基地台19或第一使用者設備13，其中該無線資源控制介面可包含資源分配調整需求22及/或一資源分配調整通知。當該無線資源控制訊息包含資源分配調整需求22，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可根據資源分配調整需求22更新資源分配為調整後的資源分配資訊24，並將調整後的資源分配資訊24傳送至使用者設備13a-13i之全部或一部分。當該無線資源控制訊息包含一資源分配調整通知，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可紀錄使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索所需的資源分配已被調整。使用者設備13a-13i之全部或一部分在接獲調整後的資源分配資訊24之後，可根據調整後的資源分配資訊24進行一相應的裝置對裝置通訊及/或進行一相應的裝置對裝置探索。
另舉例而言，因應既有資源之狀態改變，基地台11、基地台19或第一使用者設備13亦可自行產生一資源分配調整需求22，然後根據資源分配調整需求22更新資源分配為調整後的資源分配資訊24，並將調整後的資源分配資訊24傳送至使用者設備13a-13i之全部或一部分。使用者設備13a-13i之全部或一部分在接獲調整後的資源分配資訊24之後，將根據調整後的資源分配資訊24進行一相應的裝置對裝置通訊及/或進行一相應的裝置對裝置探索。
進一步言，資源分配資訊20或調整後的資源分配資訊24可包含使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊的一通訊模式。換言之，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可透過資源分配資訊20或調整後的資源分配資訊24指定使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊的一通訊模式。以下將以第3A圖、第3B圖及第3C圖為例，說明無線通訊系統1進行一裝置對裝置通訊之三種不同通訊模式。
第3A圖為無線通訊系統1進行一裝置對裝置通訊之一通訊模式的一具體運作示意圖。如第3A圖所示，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可透過資源分配資訊20或調整後的資源分配資訊24指定使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊之一通訊模式為一中央控管模式。在該中央控管模式下，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊(resource block)202給使用者設備13a-13i之全部或一部分，並指定第一資源區塊202的使用方法。然後，使用者設備13a-13i 之全部或一部分根據第一資源區塊202的使用方法於第一資源區塊202內進行一相對應的裝置對裝置通訊。
舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13c進行一一對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a與使用者設備13c。基地台11、基地台19或第一使用者設備13更指定使用者設備13a(或使用者設備13c)經由第一資源區塊202內的資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13c(或使用者設備13a)經由第一資源區塊202內的資源接收。
再舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13b-13d進行一一對多裝置對裝置通訊或一多對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13d。基地台11、基地台19或第一使用者設備13更指定使用者設備13a(或使用者設備13b-13d)如何經由第一資源區塊202內的資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13b-13d(或使用者設備13a)如何經由第一資源區塊202內的資源接收。
更舉例而言，當使用者設備13a-13d欲與使用者設備13e-13g進行一多對多裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13g。基地台11、基地台19或第一使用者設備13更指定使用者設備13a-13d(或使用者設備13e-13g)如何經由第一資源區塊202內的 資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13e-13g(或使用者設備13a-13d)如何經由第一資源區塊202內的資源接收。
另舉例而言，當使用者設備13a欲經由使用者設備13b與使用者設備13c進行一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13c。基地台11、基地台19或第一使用者設備13更指定使用者設備13a(或使用者設備13c)如何經由第一資源區塊202內的資源進行上鏈傳輸的傳送，指定使用者設備13b經由第一資源區塊202內的資源進行轉傳，且指定使用者設備13c如何(或使用者設備13a)經由第一資源區塊202內的資源接收。
第3B圖為無線通訊系統1進行一裝置對裝置通訊之另一通訊模式的一具體運作示意圖。如第3B圖所示，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可透過資源分配資訊20或調整後的資源分配資訊24指定使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊之一通訊模式為一自治模式。在該自治模式下，基地台11、基地台19或第一使用者設備13首先自使用者設備13a-13i中指定一主要使用者設備，並分配至少一第一資源區塊202給該主要使用者設備。該主要使用者設備可經由第一資源區塊202分配至少一第二資源區塊204給使用者設備13a-13i之全部或一部分，並指定第二資源區塊204的使用方法。然後，使用者設備13a-13i依據第二資源區塊204的使用方法於第二資源區塊204內進行一相對應的裝置對裝置通訊。在該自治模式下，第二資源區塊204可由基地台 11、基地台19或第一使用者設備13分配給主要使用者設備，再由主要使用者設備分配給使用者設備13a-13i之全部或一部分；或者，第二資源區塊204也可由該主要使用者設備自行分配給使用者設備13a-13i之全部或一部分。
舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13c進行一一對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可自使用者設備13a-13i中指定一主要使用者設備，例如指派使用者設備13b為主要使用者設備，並分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13b。然後，使用者設備13b可經由第一資源區塊202內的資源分配至少一第二資源區塊204給使用者設備13a與使用者設備13c，並指定使用者設備13a(或使用者設備13c)如何經由第二資源區塊204內的資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13c(或使用者設備13a)如何經由第二資源區塊204內的資源接收。
再舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13b-13d進行一一對多裝置對裝置通訊或一多對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可自使用者設備13a-13i中指定一主要使用者設備，例如指派使用者設備13b為主要使用者設備，並分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13b。然後，使用者設備13b可經由第一資源區塊202內的資源分配至少一第二資源區塊204給使用者設備13a-13d，並指定使用者設備13a(或使用者設備13b-13d)如何經由第二資源區塊204內的資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13b-13d(或使用者設備13a)如何經由第二資 源區塊204內的資源接收。
更舉例而言，當使用者設備13a-13d欲與使用者設備13e-13g進行一多對多裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可自使用者設備13a-13i中指定一主要使用者設備，例如指派使用者設備13b為主要使用者設備，並分配至少一第一資源區塊202。然後，使用者設備13b可經由第一資源區塊202內的資源分配至少一第二資源區塊204給使用者設備13a-13g，並指定使用者設備13a-13d(或使用者設備13e-13g)如何經由第二資源區塊204內的資源進行上鏈傳輸的傳送，且指定使用者設備13e-13g(或使用者設備13a-13d)如何經由第二資源區塊204接收。
另舉例而言，當使用者設備13a欲經由使用者設備13b與使用者設備13c進行一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可自使用者設備13a-13i中指定一主要使用者設備，例如指派使用者設備13b為主要使用者設備，並分配至少一第一資源區塊202。然後，使用者設備13b可經由第一資源區塊202內的資源分配至少一第二資源區塊204給使用者設備13a-13c，並指定使用者設備13a(或使用者設備13c)如何經由第二資源區塊204內的資源進行上鏈傳輸的傳送，指定使用者設備13b經由第二資源區塊204內的資源進行轉傳，且指定使用者設備13c(或使用者設備13a)如何經由第二資源區塊204內的資源接收。
第3C圖為無線通訊系統1進行一裝置對裝置通訊之又一通訊模式的一具體運作示意圖。如第3C圖所示，基地台11、 基地台19或第一使用者設備13可透過資源分配資訊20或調整後的資源分配資訊24指定使用者設備13a-13i之全部或一部分進行一裝置對裝置通訊之一通訊模式為一競爭模式。在該競爭模式下，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13i之全部或一部分。然後，使用者設備13a-13i之全部或一部分於第一資源區塊202內競爭以進行一相對應的裝置對裝置通訊。
舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13c進行一一對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a與使用者設備13c。然後，使用者設備13a與使用者設備13c可於第一資源區塊202內競爭，且競爭成功者將可於第一資源區塊202內進行上鏈傳輸的傳送或接收。
再舉例而言，當使用者設備13a欲與使用者設備13b-13d進行一一對多裝置對裝置通訊或一多對一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13d。然後，使用者設備13a-13d可於第一資源區塊202內競爭，且競爭成功者將可於第一資源區塊202內進行上鏈傳輸的傳送或接收。
更舉例而言，當使用者設備13a-13d欲與使用者設備13e-13g進行一多對多裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備 13a-13g。然後，使用者設備13a-13g可於第一資源區塊202內競爭，且競爭成功者將可於第一資源區塊202內進行上鏈傳輸的傳送或接收。
另舉例而言，當使用者設備13a欲經由使用者設備13b與使用者設備13c進行一裝置對裝置通訊時，基地台11、基地台19或第一使用者設備13可分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a-13c。然後，使用者設備13a-13c可於第一資源區塊202內競爭。 若使用者設備13a或使用者設備13c競爭成功，則可於第一資源區塊202內進行上鏈傳輸的傳送或接收。若使用者設備13b競爭成功，則可於第一資源區塊202內進行轉傳。
在該競爭模式下，若欲進行裝置對裝置通訊的使用者設備競爭失敗，其可選擇其他使用者設備做為中繼器，並經該該中繼器進行該裝置對裝置通訊。舉例而言，假設使用者設備13a欲與使用者設備13c進行一裝置對裝置通訊時，且基地台11、基地台19或第一使用者設備13分配至少一第一資源區塊202給使用者設備13a與使用者設備13c，若使用者設備13a或使用者設備13c於第一資源區塊202內競爭失敗，使用者設備13a或使用者設備13c可選擇其他使用者設備(例如使用者設備13b)為一中繼器，並經由該中繼器進行該裝置對裝置通訊。
若使用者設備13a需要使用者設備13b轉傳資料到其他使用者設備，例如使用者設備13c-13e，使用者設備13b可取得附加資訊以指示使用者設備13a所需的轉傳資訊。這資訊幫助使用者設備13b 知道在轉傳過程中可能會牽涉的設備，例如：使用者設備13a及使用者設備13b以外的所有設備。這些設備可為使用者設備、具有類似基地台功能的設備、或是一使用者設備群組內與裝置對裝置通訊目標相關之使用者設備。相關資訊可包含幫助使用者設備13b知道取得競爭或排程的所需的資料、以及來自使用者設備13a的各項資料。這些資訊能夠再傳到上層(higher layer)去決定如何管理傳輸(例如傳輸時間序列、發射優先次序、次群組資源分配等等)。
在需要分割為次群組(sub-group)的情況下，作為中繼器的使用者設備可有能力處理階級(hierarchical)模式資源分配，若有需要，可分割原始資源為次群組的裝置間通訊使用。 使用者設備或作為中繼器的使用者設備也可允許這些資源來建立排程(scheduling)及/或競爭(contention)機制，例如某些資源用以排程，而某些資源用以競爭。使用者設備或作為中繼器的使用者設備可偵測與使用某些剩餘的資源區塊進行競爭而不需任何額外的資源分配。
使用者設備可在相同的群組裡被選為中繼器，也可藉由與不同的群組協同合作而被選為中繼器，例如可透過競爭機制來探索可能作為中繼器的使用者設備。舉例而言，假設使用者設備13a只能夠與使用者設備13b通訊，則使用者設備13b將作為中繼器以轉傳裝置對裝置資料到其他的使用者設備，例如轉傳到使用者設備13c及/或使用者設備13d。
使用者設備可廣播或轉傳其能力(capability)至其他使用者 設備。舉例而言，在沒有競爭的情況下，可為了競爭轉傳有效的資源至全部或特定的使用者設備，而當取得轉傳的認可時可回覆一訊息。上層決策或依序傳遞可用以收集相關資源，而若需要其他使用者設備以較高的優先順序去轉傳或廣播其本身的資訊，也可參考功率的條件可來取得較高的優先次序。使用者設備亦可廣播某些系統資訊或是緊急事件。使用者設備可藉由高層計數器去估測拒絕傳輸的次數，來停止轉傳重複訊息。使用者設備亦可傳送一特定序列去停止傳送或反對競爭序列、使用者設備中繼器容量。
本發明的另一實施例(簡稱「第二實施例」)為一種用於一無線通訊系統之資源分配方法，其中該無線通訊系統可包含一基地台及複數個使用者設備。該等使用者設備可包含一第一使用者設備。舉例而言，第二實施例可為一種用於第一實施例之無線通訊系統1之資源分配方法。第4圖為該資源分配方法的一流程圖。如第4圖所示，該資源分配方法包含：步驟S21，使該基地台或該第一使用者設備傳送資源分配資訊至該等使用者設備；以及步驟S23，使該等使用者設備根據該資源分配資訊進行一裝置對裝置通訊及/或進行一裝置對裝置探索。
於本發明之其他實施例，該資源分配資訊可包含該裝置對裝置通訊的一通訊模式。
於本發明之其他實施例，該通訊模式可為一中央控管模式。 在該中央控管模式下，步驟S21可包含：使該基地台或該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備，並指定該第一資源區塊的使用方 法。此外，步驟S23可包含：使該等使用者設備依據該第一資源區塊的使用方法於該第一資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
於本發明之其他實施例，該通訊模式可為一自治模式。在該自治模式下，步驟S21可包含：使該基地台或該第一使用者設備自該等使用者設備中指定一主要使用者設備，並分配一第一資源區塊及一第二資源區塊給該主要使用者設備；以及使該主要使用者設備經由該第一資源區塊分配該第二資源區塊給該等使用者設備，並指定該第二資源區塊的使用方法。此外，步驟S23可包含：使該等使用者設備依據該第二資源區塊的使用方法於該第二資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
於本發明之其他實施例，該通訊模式可為一競爭模式。在該競爭模式下，步驟S21可包含：使該基地台或該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備。此外，步驟S23可包含：使該等使用者設備於該第一資源區塊內競爭以進行該裝置對裝置通訊。
於本發明之其他實施例，該基地台或該第一使用者設備可透過一無線資源控制介面或一裝置對裝置介面，傳送該資源分配資訊至該等使用者設備。
於本發明之其他實施例，該等使用者設備可為閒置模式或連接模式。
於本發明之其他實施例，第二實施例之資源分配方法可更包含下列步驟：使該基地台或該第一使用者設備根據一資源分配調整需求，傳送調整後的資源分配資訊至該等使用者設備。
於本發明之其他實施例，第二實施例之資源分配方法可更包 含下列步驟：使接收到該資源分配資訊的使用者設備轉傳該資源分配資訊之一部分或全部至未接收到該資源分配資訊的使用者設備。
除了上述步驟，第二實施例之資源分配方法亦能執行對應至第一實施例之無線通訊系統1之所有操作的步驟。因本發明所屬技術領域中具有通常知識者可根據第一實施例的相關揭露而直接瞭解第二實施例如何執行相對應的步驟，於此不多贅述。
綜上所述，本發明提供了一種無線通訊系統及其資源分配方法。更具體而言，當多個使用者設備之間欲進行一裝置對裝置通訊(包含一對一裝置對裝置通訊、一對多裝置對裝置通訊、多對一裝置對裝置通訊、多對多裝置對裝置通訊及經由轉傳之裝置對裝置通訊)及/或進行一裝置對裝置探索，本發明可根據既有資源之狀態及不同的需求，透過一基地台或是該等使用者設備其中之一來評估該裝置對裝置通訊及/或該裝置對裝置探索所需的各種資源，並傳送相對應的資源分配資訊至該等使用者設備。然後，該等使用者設備可根據接收到的資源分配資訊，進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索。由於該等使用者設備進行該裝置對裝置通訊及/或進行該裝置對裝置探索所需的資源乃是經由該基地台或該等使用者設備其中之一預先評估而被分配的，故本發明不生資源搶奪的問題。另外，該等使用者設備所進行的該裝置對裝置通訊及/或該裝置對裝置探索以及該等使用者設備與該基地台之間的既有通訊之間的相互干擾亦可有效地被避免。
上述實施例並非用來限制本發明的實施方式，且任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排皆不脫離本發 明。本發明的範圍以申請專利範圍為準。
除了上述說明，本申請案之以下優先權基礎案，亦以引用方式併入本文中：1.於2013年8月9日自美國專利暨商標局(USPTO)取得申請案號61/863,924之臨時專利申請案；2.於2014年3月14日自美國專利暨商標局取得申請案號61/953,023之臨時專利申請案；以及3.於2014年5月9日自美國專利暨商標局取得申請案號61/991,444之臨時專利申請案。
S21、S23‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種無線通訊系統，包含：一基地台；以及複數個使用者設備，包含一第一使用者設備；其中，該第一使用者設備用以評估該等使用者設備進行一裝置對裝置通訊或一裝置對裝置探索所需的資源分配資訊，並用以傳送該資源分配資訊至該等使用者設備，且該等使用者設備用以根據該資源分配資訊進行該裝置對裝置通訊(device-to-device communication)或進行該裝置對裝置探索。
  2. 如請求項1所述的無線通訊系統，其中該資源分配資訊包含該裝置對裝置通訊的一通訊模式。
  3. 如請求項2所述的無線通訊系統，其中該通訊模式為一中央控管模式，該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備，並指定該第一資源區塊的使用方法，而該等使用者設備依據該第一資源區塊的使用方法於該第一資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
  4. 如請求項2所述的無線通訊系統，其中該通訊模式為一自治模式，該第一使用者設備自該等使用者設備中指定一主要使用者設備，並分配一第一資源區塊給該主要使用者設備，該主要使用者設備可經由該第一資源區塊分配一第二資源區塊給該等使用者設備，並指定該第二資源區塊的使用方法，而該等使用者設備依據該第二資源區塊的使用方法於該第二資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
  5. 如請求項2所述的無線通訊系統，其中該通訊模式為一競爭模式，該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備，而該等使用者設備於該第一資源區塊內競爭以進行該裝置對裝置通訊。
  6. 如請求項1所述的無線通訊系統，其中該第一使用者設備透過一無線資源控制介面或一裝置對裝置介面，傳送該資源分配資訊至該等使用者設備。
  7. 如請求項1所述的無線通訊系統，其中該等使用者設備為閒置模式(idle mode)或連接模式(connected mode)。
  8. 如請求項1所述的無線通訊系統，其中該第一使用者設備更用以根據一資源分配調整需求，傳送調整後的資源分配資訊至該等使用者設備。
  9. 如請求項1所述的無線通訊系統，其中接收到該資源分配資訊的使用者設備更用以轉傳該資源分配資訊之一部分或全部至未接收到該資源分配資訊的使用者設備。
  10. 一種用於一無線通訊系統的資源分配方法，該無線通訊系統包含一基地台及複數個使用者設備，該等使用者設備包含一第一使用者設備，該資源分配方法包含下列步驟：(a)使該第一使用者設備評估該等使用者設備進行一裝置對裝置通訊或一裝置對裝置探索所需的資源分配資訊，並傳送該資源分配資訊至該等使用者設備；以及(b)使該等使用者設備根據該資源分配資訊進行該裝置對裝置通訊或進行該裝置對裝置探索。
  11. 如請求項10所述的資源分配方法，其中該資源分配資訊包含該裝置對裝置通訊的一通訊模式。
  12. 如請求項11所述的資源分配方法，其中：該通訊模式為一中央控管模式；步驟(a)包含：使該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備，並指定該第一資源區塊的使用方法；以及步驟(b)包含：使該等使用者設備依據該第一資源區塊的使用方法於該第一資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
  13. 如請求項11所述的資源分配方法，其中：該通訊模式為一自治模式；步驟(a)包含以下步驟：使該第一使用者設備自該等使用者設備中指定一主要使用者設備，並分配一第一資源區塊給該主要使用者設備；以及使該主要使用者設備可經由該第一資源區塊分配一第二資源區塊給該等使用者設備，並指定該第二資源區塊的使用方法；以及步驟(b)包含：使該等使用者設備依據該第二資源區塊的使用方法於該第二資源區塊內進行該裝置對裝置通訊。
  14. 如請求項11所述的資源分配方法，其中：該通訊模式為一競爭模式；步驟(a)包含：使該第一使用者設備分配一第一資源區塊給該等使用者設備；以及 步驟(b)包含：使該等使用者設備於該第一資源區塊內競爭以進行該裝置對裝置通訊。
  15. 如請求項10所述的資源分配方法，其中該第一使用者設備透過一無線資源控制介面或一裝置對裝置介面，傳送該資源分配資訊至該等使用者設備。
  16. 如請求項10所述的資源分配方法，其中該等使用者設備為閒置模式或連接模式。
  17. 如請求項10所述的資源分配方法，更包含下列步驟：(c)使該第一使用者設備根據一資源分配調整需求，傳送調整後的資源分配資訊至該等使用者設備。
  18. 如請求項10所述的資源分配方法，更包含下列步驟：(d)使接收到該資源分配資訊的使用者設備轉傳該資源分配資訊之一部分或全部至未接收到該資源分配資訊的使用者設備。
  19. 一種無線通訊系統，包含：一基地台；以及複數個使用者設備；其中，該基地台用以評估該等使用者設備進行一裝置對裝置通訊或一裝置對裝置探索所需的資源分配資訊，並用以傳送該資源分配資訊至該等使用者設備，且該等使用者設備用以根據該資源分配資訊進行該裝置對裝置通訊或進行該裝置對裝置探索；以及其中，該基地台透過一無線資源控制介面以專屬傳輸或廣播傳輸來傳送該資源分配資訊至該等使用者設備。
  20. 一種用於一無線通訊系統的資源分配方法，該無線通訊系統包含一基地台及複數個使用者設備，該資源分配方法包含下列步驟：(a)使該基地台評估該等使用者設備進行一裝置對裝置通訊或一裝置對裝置探索所需的資源分配資訊，並傳送該資源分配資訊至該等使用者設備；以及(b)使該基地台根據該資源分配資訊進行該裝置對裝置通訊或進行該裝置對裝置探索；其中，該基地台透過一無線資源控制介面以專屬傳輸或廣播傳輸來傳送該資源分配資訊至該等使用者設備。
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