The Physical Uplink Control Channel (PUCCH), which is mainly used to transmit Uplink Control Information (UCI), is a key component to enable the 5G NR system. Compared to LTE, NR specifies a more flexible PUCCH structure to support various applications and use cases. In the literature, however, an optimized solution that exploits those degrees of freedom is missing and fixed-heuristic solutions are just implemented in current 5G networks. Consequently, the predefined PUCCH format configuration is inefficient because it proposes a one-size-fits-all solution. In short, the number of symbols dedicated to PUCCH resources are often pre-determined and fixed without considering the UE’s specific needs and requirements. Failure to exploit the diversity of PUCCH format configurations and sticking to the one-size-fits-all solution, translates into a poor PUCCH resource allocation in the physical grid. To overcome this, a solution is presented by introducing a more efficient PUCCH re-distribution algorithm that exploits the same Physical Resource Block (PRB) domain. This leads into a combinatorial optimization problem with the objective of minimizing the PRBs utilization while maximizing the number of resources allocated and, in essence, the number of UEs “served”. For this purpose, we utilize a Monte Carlo Tree Search (MCTS) method to find the optimal puzzle on the grid, which offers clear advantages in search time benchmarked against an exhaustive search method. A wide variety of cases and scenario-dependent solutions are allowed using this puzzling technique. Overall results indicate that the optimal solutions devised by MCTS in conjunction with the new resource allocation algorithm bring substantial improvement compared to the one-size-fits-all baseline. In particular, this novel implementation, nonexistent to date in the 3GPP standard, reduces the dedicated PUCCH resource region by 1=6 without sacrificing any user’s allocation, while reusing the remaining PRBs (an increase of up to 11:36%) for the UL data channel or PUSCH. As a future work, we expect to observe similar improvements in higher layers metrics and KPIs, once link-level reception details are implemented and simulated for UL control channels based on our resource allocation solution. / PUCCH, som huvudsakligen används för att överföra UCI, är en nyckelkomponent för att möjliggöra 5G NR-systemet. Jämfört med LTE specificerar NR en mer flexibel PUCCH-struktur för att stödja olika tillämpningar och användningsfall. I litteraturen saknas dock en optimerad lösning som utnyttjar dessa frihetsgrader, och fasta heuristiska lösningar har bara implementerats i nuvarande 5G-nät. Följaktligen är den fördefinierade konfigurationen av PUCCH-formatet ineffektiv eftersom den föreslår en lösning som passar alla. Kort sagt, antalet symboler som är avsedda för PUCCH-resurser är ofta förutbestämda och fastställda utan att man tar hänsyn till UE:s specifika behov och krav. Om man inte drar nytta av den mångfald av PUCCH-formatkonfigurationer och håller sig till en lösning som passar alla, kommer det att leda till en dålig PUCCH-resursallokering i det fysiska resursnätet. För att lösa detta presenteras en lösning genom att införa en effektivare algoritm för omfördelning av PUCCH som utnyttjar samma PRB-domän. Detta leder till ett kombinatoriskt optimeringsproblem med målet att minimera PRB-utnyttjandet och samtidigt maximera antalet tilldelade resurser och, i huvudsak, antalet betjänadeänvändare. För detta ändamål använder vi en MCTS-metod för att hitta det optimala pusslet på rutnätet, vilket ger klara fördelar i söktid jämfört med en uttömmande sökmetod. En mängd olika fall och scenarioberoende lösningar tillåts med hjälp av denna pusselteknik. De övergripande resultaten visar att de optimala lösningarna som MCTS har tagit fram tillsammans med den nya resursfördelningsalgoritmen ger avsevärda förbättringar jämfört med den grundläggande lösningen med en enda lösning som passar alla. Denna nya implementering, som hittills inte funnits i 3GPP-standarden, minskar det dedikerade PUCCH-resursområdet med 1=6 utan att offra någon användarallokering, samtidigt som de återstående PRB:erna återanvänds (en ökning med upp till 11:36%) för UL-datakanalen eller PUSCH. Som ett framtida arbete förväntar vi oss att observera liknande förbättringar i mätvärden och KPI:er på högre nivåer, när mottagningsdetaljer på länknivå har genomförts och simulerats för uplink-kontrollkanaler baserade på vår resursallokeringslösning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-309762 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Girame Rizzo, Gerard |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:40 |
Page generated in 0.0069 seconds