三、 資源配置演算法
在上個章節有提到資源區塊被認為是最小資料傳輸單位，因此在每個時間槽 eNodeB 必須要知道每位使用者對所有資源區塊的無線電通道狀態(radio channel condition)[12]，例如：在 LTE 上行鏈路中，每位使用者都會發送探測參考信號 (Sounding reference signals, SRS)，用來當作通道品質指標(channel quality indicator，
CQI)，之後根據排班演算法的不同，這有可能會成為在進行資源配置時一項重要 的指標。而每個資源區塊可以攜帶的資料量是由調變與編碼方式(modulation and coding scheme，MCS)決定，而調變與編碼方式是由適應性調變編碼技術(adaptive modulation and coding，AMC)依據通道狀況所決定，因此使用者對資源區塊的 CQI 可以決定該使用者可以使用該資源區塊傳送多少資料量。
圖 8 UE 和 eNodeB 互動流程圖
圖 8 是在每個時間槽 UE 和 eNodeB 的互動流程圖，UE 會在每個時間槽檢查 自己有沒有資料要傳送，如果有資料要進行傳送會告知 eNodeB 有多少資料量，
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接下來介紹兩種經典的排班演算法：Round-Robin 排班演算法以及比例式公 平排班演算法。
3.1 Round-Robin Scheduling
Round-Robin (RR)排班演算法是最基本的排班演算法之一，它會輪流配置資
而等待時間會隨著使用者的增加而拉長，進而降低 throughput。因此 RR 排班演 算法若放在上行鏈路中可以總結出以下問題：
1. 等待時間 vs.服務品質：在上述的例子中，使用者 B 必須等到 RR 排班演算
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3.2 Proportional Fair Scheduling
比例式公平排班演算法(proportional fair scheduling，PFS)是目前在 LTE 中最 常用的排班演算法之一，它試著最大化系統 throughput 的同時，又讓所有使用者 至少有一定程度的服務品質。[12]將 𝑟𝑖𝑐(𝑡) 定義為：在時間 t，使用者 i 利用資
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圖 10 Example - 比例式公平排班演算法
在這個例子中，β 設為 0.99。在每個時間點所有使用者都會計算平均傳輸速 率，初始值為 1。之後依照平均傳輸速率小到大給予配置資源區塊的優先順序，
分別以紅、橙、黃、綠、藍 5 種顏色表示，紅色優先值最高，其次是橙色，藍色 的優先值最低。
從上表中可以看到，即使使用者 B 在第三個時間點才開始有需求，也會因為 他的平均傳輸速率最低而優先配置給他資源區塊。隨著時間的推進，由於使用者 B 和使用者 E 的需求量比其他使用者少，進而平均傳輸速率也是比其他使用者低，
因此當他們有需求時，比例式公平排班演算法會優先配置資源區塊給他們，剩餘 的資源區塊由使用者 A、C、D 去競爭。
3.3 Proposed PFS with Boundary between D2D and
non-D2D Users
雖然比例式公平排班演算法看似公平，但並不完全適用於有 D2D 使用者的 情況當中，其原因在於若是有大量 D2D 使用者有小量需求時，cellular 使用者可 能會有一段時間無法被配置到資源區塊進行傳輸，反之也是一樣。因此，這裡提 出改良式的比例式公平排班演算法，對原本的比例式公平排班演算法稍作修改，
以保證兩種使用者至少有一定程度的服務品質，以下是提出的演算法：
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1. Select D2D users to schedule
2. Calculate PF metric value for all D2D users on each RB
3. Allocate RBs to corresponding users. The maximum amount of assigned RBs is (1 − α) ∗ total RBs, where 𝛼 is guaranty factor.
4. Select cellular users to schedule
5. Calculate PF metric value for all cellular users on each RB
6. Allocate remaining RBs to corresponding users. The maximum amount of assigned RBs is number of total RBs.
由於將 cellular 使用者與 D2D 使用者分開作比例式公平排班演算法並且加入 保證因子，因此當有大量 D2D 使用者有小量需求的情況發生的時候，cellular 使 用者也能保有一定的服務品質。這裡的保證因子指的是保證 cellular 使用者至少 有幾成的資源區塊可以使用，D2D 使用者也會因為這保證因子而被限制最多有 幾成的資源區塊可以使用，此外，當 D2D 使用者流量為 0 的時候，cellular 使用 者可以使用全部的資源區塊。營運商可以根據不同情況改變保證因子的值，例如：
在 cellular 使用者流量較小而 D2D 使用者流量較大的時候，可以將保證因子設低 一點；在 cellular 使用者流量較大而 D2D 使用者流量較小的時候，可以將保證因 子設高一點。
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