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1、WCDMA R6版本中F-DPCH信道的研究黄海洲北京邮电大学【摘要】文章描述了R6版本的3GPP协议中增加的下行F-DPCH信道的特点和结构，跟R99的下行DPCH信道进行对比分析；重点分析了F-DPCH信道在理论上可能存在的各种方案，根据3GPP的讨论稿分析了各个厂家提出方案的优劣，解释 了F-FPCH信道帧结构最后采用现在方案的原因。【关键词】3GPP F-DPCH TPC1 F-DPCH信道的结构和特点3GPP的R6协议增加了一种新的下行物理信道F-DPCH（Fractional-DPCH），它的结构跟下行DPCH很相像，如 图1所示。F-DPCH信道的SF固定是256，每个时隙中只发
2、2 个比特信息的TPC，跟SF=256时候的DPCH是一样的。图2下行DPCH的帧结构2 F-DPCH信道产生的背景为什么R6版本中要增加F-DPCH信道？ WCDMA系统中小区内所有的用户在下行方向的码资源是公用的，所以在小区用户数比较多的情况下，下行码资源 很容易发生受限的情况。R5版本增加了HSDPA功能后，由 于PS用户可以通过共享HS-DSCH信道的方式来传输数据， 所以WCDMA系统对PS用户的支持能力大大增强。但它存在一个问题：当用户只使用PS业务时，每个UE还是要保持图1F-DPCH的帧结构下行DPCH信道的结构和F-DPCH很相似，如图2所示。相比而言，F-DPCH没有下行D
3、PCH的Data1、TFCI、 Data2和Pilot域，而且下行DPCH中SF不是固定的，所以每SDPA小区接纳用户的数目。的。这时就可以利用这些空隙来传其他UE的控制信息，也那么从提高码资源的利用率角度来讲，如果让3.4K的令走HSDPA的公共信道，不就能把为每个UE单独分配的就是多个UE以时分方式（TDM）复用同一个信道化码的下行DPCH。这是F-DPCH信道能够存在的基础，也是设F=256的信道化码给节省出来了吗？所以设计F-DPCH信计F-DPCH信道结构的依据。由于采用TDM方式进行复用就是为了实现提高码资源利用率的目标。首先分析取消下行DPCH的可能性。第一，由于3.4K 令的数
4、据都是在HSDPA公共信道中传输，所以就不需要F-DPCH，所以一定要安排好不同的用户正确地进行时分复用，不能让不同的用户在同一个F-DPCH上的同时发数据，否则就会出现冲突。ata1域和Data2域了。第二，既然不传DPDCH信道的数据在目前已有的WCDMA系统构架上如何实现这个功能那么对接收端来讲，也不需要去解DPDCH的传输格式，以TFCI域也没有存在的必要了。第三，Pilot域是用来做 R测量和信道估计用的，如果去掉，那么对UE来讲至少还 以用小区的公共导频信道来完成Pilot域的功能。因为它们 来自同一个小区，经历同样的衰落信道，所以用小区的导 来替代专用信道的导频虽然在性能上差一些
5、，但也还可。第四，TPC是用来完成内环快速功控的，它是WCDMA 统克服快衰落所必须的重功能。没有内环快速功控 系统的性能会严重恶化， 至无法通信。所以我们可以得出一个 步结论：在不承载DCH的 况下，下行DPCH信道中 Pilot域和TPC域是有用的而且TPC是必须有的，而呢？在设计下行DPCH信道的时候，不同UE的下行DPCH和P-CCPCH的延时是不同的（如图3），延时差别是256个码片的帧数倍， DPCH,n = Tn256 chip，Tn 0，1， ，149（Tn由RNC决定）。这么做的目的是减少用户之间的干扰，WCDMA系统各种下行信道的定时关系如图3所示：FCI、Data1和Da
6、ta2是可不要的。看来还不能完全消下行DPCH。F-DPCH信道的提出退而求其次，在不承载适的Tn值，就可能让这些用户在F-DPCH信道上的发送时对于F-DPCH信道结构的确定问题，在TSG-RAN刻完全岔开，得到图4中的效果4。所有UE的TPC和Pilot在时间轴上是不重叠的。Working Group1的第37次会议上，提出了很多实现 F-DPCH信道的备选方案，它们的信道结构分别如图46所 示。总共有5种备 选方案，基本上是 分成两派：一派是 保留Pilot域和TPC 域，另一派是只保 留TPC域。可见大 家对保留TPC域是 没有疑义的，争论 的焦点主要集中 在是否保留Pilot域图4不
7、同的用户复用DPCH示意图上。按照上面的设计，我们初步得出了在TDM方式下 F-DPCH信道的原理结构图6，如图5所示：从TDM的角度出发，每个UE在每个时隙发送的信息比特越少，那么同一条F-DPCH信道可以承载的UE数据就越多。 所以从系统容量来 考虑，不发Pilot域 可以容纳更多的用 户。比如每个UE 在F-DPCH的每个 时隙只发256个码 片的TPC，那么理 论上每个F-DPCH信道可以容纳 2560/256=10个用户；如果改为发256个 码片的TPC和256个 码片的Pilot域，那么 每个F-DPCH信道 则只能容纳2560/（的仿真工作，并对比方案之间性能的优劣。仿真报告中采
8、用的F-DPCH帧结构如图7所示。图7中使用带Pilot 的F-DPCH帧结构option1是Panasonic提出的备选方案，而只发TPC的option2则是Nokia公司提出的备选方案。在仿真报告3中得出，当UE处于低速（3公里/小时）的时候，F-DPCH发Pilot所能带来的增益非常小，几乎可以忽略。即使UE移动速度上升到30公里/小时，F-DPCH发送Pilot能带来的增益也还是很小图6提出的各种F-DPCH信道的备选方案的，变化不大。会议讨论的最后结果 是采用了Nokia公司的方案，在F-DPCH中只发TPC，以此来换提高码资源的利用率，增加系统的HSDPA用户数。所以也就有了图1中
9、F-DPCH信道的帧结构。5 F-DPCH信道的使用WCDMA系统又是如何使用F-DPCH信道的呢？图7Nokia仿真结果使用的F-DPCH的帧结构当UE发起RRC建立请求保留Pilot域的理由是专用信道携带导频可以更加准确地行信道估计和SIR测量，可以带来更高的系统增益。假如后，RNC还是先要把3.4K的信令建立在DPCH上。等重配HSDPA业务的时候再通过无线链路重配的方式把承载3.4K的用关系，通过安排不同UE的的延时差别DPCH,n = Tn256 chip，Tn 0，1， ，149来区分。对于分在同一个F-DPCH信 道的不同UE，它们的（Tn %15）值应该 是不一样的，否则会出现
10、冲突。6 结论F-DPCH从信道化码的角度上看，它 是多个UE公用的信道；但在时间轴上，每 个UE占用了特定的发射时刻，互相分开 并不重叠，从这个角度上看它属于专用信 道。所以25211协议把它归到了专用信道 的类别中。每个F-DPCH可以承载10个UE，RNC需要根据用户数来配置F-DPCH信 道的个数。F-DPCH最大的一个应用场景就 是VoIP。当大量的语音业务采用IP传输 时，可以把用户迁到HSPA上，并分配 F-DPCH来维持内环快速功控。由于每10 个用户才占用一条SF=256的F-DPCH信道，系统的码资源利用率得到有效的提高图8功控F-DPCH TPC的性能表1和F-DPCH有
11、关的NBAP字段它是通过改变无线链路的下行DPCH信道化码来实现的，释放掉原来承载3.4K信令的的下行DPCH，从而改到指 定的F-DPCH的信道化码上。，可以大幅增加小区的用户容量。所以随着类似VoIP的分组业务的蓬勃发展，F-DPCH信道的应用会非常越来越广泛，作用会越来越大。【作者简介】13GPP TS 25.211 V6.7.0(2005-12). PhysicalChannels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels(FDD)S.23GPP TS 25.433 V6.10.0(2006-06). UTRAN
12、Iub interface Node B Application Part(NBAP) Signalling(Release 6)S.3R1-050150. F-DPCH simulation resultsS. 4R1-041343. Fractional DPCH:Reusing slot黄海洲：北京邮电大学电路系统与信号专业硕士，研究方向是扩频通信。 现任职于中兴通讯移动研究所WCDMA 系统商用部，目前从事WCDMA系统无 线性能的研究工作。参考文献字段名称Presence范围字段类型和 参考描述F-DPCHInformation0.1Power OffsetInformation1PO2M功率偏移9.2.2.29TPC比特功率 偏移FDD TPC DLStep SizeM9.2.2.16Limited PowerIncreaseM9.2.2.18A