CN1710830A - 利用专用物理数据信道传输物理层信令的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的方法，其特征在于根据专用物理数据信道当前帧的传输格式组合来选择当前帧的物理层信令传输方式。本发明充分利用已经存在的DTX比特位置，来减小对DPDCH信道的性能。

Description

利用专用物理数据信道传输物理层信令的设备和方法

技术领域

本发明涉及通信系统中，特别是第三代移动通信WCDMA系统中，利用专用物理数据信道传输物理层信令的设备和方法。

背景技术

第二代移动通信系统包括GSM(Global System for MobileCommunications)and IS(Interim Standard)-95，主要目标是提供话音业务。GSM采用了TDMA(Time Division Multiple Access)技术，于1992年商用，主要用于欧洲和中国。而IS-95采用的是码分多址技术，主要用于美国和韩国。

目前，移动通信技术已经演进为第三代移动通信系统，除了提供话音业务外，还提供高速率和高质量的数据业务和多媒体业务。第三代移动通信系统包括3GPP(3^rd Generation Project Partnership)国际标准化组织研究的异步CDMA系统(或称WCDMA系统，或称UMTS)，即各基站之间的定时是异步的，和3GPP2(3^rd Generation Project Partnership 2)国际标准化组织研究的同步CDMA系统(或称CDMA2000)，即各基站之间的定时是相同的。

频分双工WCDMA系统中，物理信道帧长是10ms，一帧由15个时隙组成。图1是下行专用物理信道一个时隙的结构图。如图1所示，下行专用物理信道每个时隙都是由专用物理数据信道(DPDCH)比特和专用物理控制信道(DPCCH)比特时分复用组成。DPDCH用来承载专用传输信道DCH的数据，包括数据部分一Ndata1和数据部分二Ndata2。DPCCH用来承载物理层产生的控制信息，包括功率控制比特(TPC)，传输信道格式组合指示比特(TFCI)，和专用导频(Pilot)比特。一个时隙内，DPDCH和DPCCH复用后的格式为Data1，TPC，TFCI，Ndata2，Pilot。

在WCDMA系统中，使用传输格式组合指示(Transport FormatCombination Indicator)，即TFCI比特来指示一个编码组合传输信道(CcTrCH)中各传输信道传输格式组合(TFC)。从TFCI中可以推导出每个传输信道的传输格式(TF)，包括1个TTI的信息比特数。发送端每帧都发送TFCI，接收端每帧都解TFCI。根据TFCI的译码结果，DPDCH才得到其传输格式组合，从而对数据部分进行译码。

在有些情况下，专用物理数据信道中会出现DTX(DiscontinuousTransmission)比特，发送机对于DTX比特出现时会关闭其发送，其目的是为了节约功率以及减小干扰。DTX比特位置与速率匹配过程有关。在下行速率匹配过程中，分为传输信道固定位置(Fixedposition of TrCHs)和传输信道灵活位置(Flexible position of TrCHs)两种情况。在传输信道固定位置速率匹配中，当第i个传输信道的传输格式(Transport Format)小于该传输信道传输格式集中的最大传输格式时，即TFi＜TFi_max，就会在第一次插入DTX比特时产生DTX(Discontinuous Transmission)比特位置，DTX在每个TTI插入每个传输信道末尾，在第二次交织后，DTX比特位置不确定。但是如果是最后一个传输信道的传输格式小于该传输信道传输格式集中的最大传输格式时，例如，当DCCH信道没有信令传输时，则DTX比特位置在第二次交织后，位于数据比特的中间或末尾，即在DPDCH中，在第(Ndata1+Ndata2)/2个比特前面(包括该比特)有m个DTX比特，在第Ndata2个比特(包括该比特)前面有m个DTX比特，比特计数从1开始，下同。如图2所示，(N1+N2＝N3＝(Ndata1+Ndata2)/2)。DTX比特的数目m取决于该传输信道的比特速率。在传输信道灵活位置速率匹配中，当数据速率没有达到最大，也就是当前传输格式组合小于传输格式组合集中的最大传输格式组合时，即TFC＜TFC_max，就会在第二次插入DTX比特时产生DTX比特位置，并且DTX比特位置总插在每帧的末尾，所以在第二次交织后，DTX位置位于数据比特的中间或末尾，即在DPDCH中，在第(Ndata1+Ndata2)/2个比特前面(包括该比特)有m个比特，在第Ndata2个比特(包括该比特)前面有m个比特。如图2所示，(N1+N2＝N3＝(Ndata1+Ndata2)/2)。DTX比特的数目m取决于该传输信道的比特速率。

同步和异步的第三代移动通信系统都在对提供高速率、高质量的数据分组业务进行标准化。例如：3GPP在对HSDPA(High Speed DownlinkAccess)进行标准化，从而提高下行的数据速率，而3GPP2在对1xEV-DV(Evolution-Data and Voice)进行标准化。3GPP又继续进行上行分组数据传输的增强(EUDCH)，从而提高上行的容量和覆盖。EUDCH与Re199/4/5的上行DCH相比，把调度功能从RNC移到Node B，以实现快速调度；引入了HARQ(Hybrid Automatic Retransmission Request)机制，在物理层进行重传。

物理层新机制的引入必然引起物理层上下行信令的增加，例如：由Node B调度而引入的下行RG(Rate Grant)信令，由HARQ引入的下行ACK/NACK信令，等等。传输物理层上下行信令的方法有多种选择：可以利用已经存在的专用物理数据信道进行打孔来传输；可以利用专用控制信道某些比特进行传输；可以利用共享信道来传输，可以利用公共信道来传输。

对于利用专用信道进行打孔来传输，其优点是不需要消耗额外的扩频码字。目前，对专用信道进行打孔的方法包括：固定位置打孔和随机位置打孔。固定位置打孔是指每帧的同一时隙打孔位置相同，和(或)同一帧的不同时隙打孔位置相同。随机位置打孔是指不同帧对应的打孔位置是随机的，同一帧不同时隙对应的打孔位置也是随机的。无论是固定位置打孔，还是随机位置打孔，都会对专用物理信道DPDCH的性能造成影响，最好能够将这种影响减小到最小程度。

固定位置打孔的缺点是信道编码后的连续编码比特很有可能被打掉，这样就会使得对DPDCH信道的性能影响没有减小至最小。而随机打孔可以避免上述问题。然而如果考虑到DTX比特的存在，随机打孔并不能充分利用已有的DTX比特来传信息比特，所以也使得对DPDCH信道的性能影响没有减小至最小。本发明是综合考虑DTX比特位置以及固定打孔和随机打孔的特点，和当前帧的数据速率，即TFC提出新的物理层信令传输方法，从而将对DPDCH的性能减小到最小。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用专用物理数据信道(DPDCH)传输物理层信令的设备和方法，使得充分利用已经存在的DTX比特位置，因为利用已经存在的DTX比特位置传输物理层信令对DPDCH信道的性能没有影响。

本发明的另一目的是在复杂度和打孔对专用物理数据信道性能影响两个方面做出平衡，使得在复杂度可以接受的情况下，尽可能减小对DPDCH信道的性能影响。

为实现上述目的，一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的方法，该方法是根据专用信道当前帧的数据速率，即传输格式组合(TFC)来选择当前帧的物理层信令传输方式；

按照本发明的另一方面，提出了一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的基站发送设备。该设备包括：传输方式控制器，受控于传输格式组合TFC，并用于控制专用物理数据信道DPDCH；

专用物理数据信道DPDCH，输出到复用器的输入端；

专用物理控制DPCCH信道，输出到复用器的输入端；

复用器，输出到发送装置；

发送装置。

按照本发明的另一方面，一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的终端接收设备，其特征在于包括

接收装置，用于接收专用物理信道DPCH，并将专用物理数据信道和控制信道分开，输出至专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH；

专用物理控制信道DPCCH，其输出的TFCI用于控制传输方式控制器；

传输方式控制器，用于控制专用物理数据信道DPDCH；

专用物理数据信道DPDCH。

按照本发明的另一方面，提出了一种利用专用物理数据信道固定打孔方式传输物理层信令的方法，该方法是每帧每时隙固定打掉DTX概率较大的位置，就是固定打掉每帧每个时隙的DPDCH的中间位置或末尾位置比特，来传下行物理层信令。

附图说明

图1是WCDMA下行专用物理数据信道一个时隙的结构图；

图2是传输信道固定位置且最后传输信道传输格式是非最大传输格式，及传输信道灵活位置情况下，DTX位置的示意图；

图3是基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的方法示意图；

图4是下行速率匹配中传输信道固定位置情况下UE动作流程图；

图5是下行速率匹配中传输信道灵活位置情况下Node B动作流程图；

图6是下行速率匹配中传输信道灵活位置情况下UE动作流程图；

图7是可以承载下行物理层信令的DTX位置一；

图8是可以承载下行物理层信令的DTX位置二；

图9是可以承载下行物理层信令的DTX位置三；

图10是基于TFC控制的利用专用物理数据信道DPDCH传输物理层信令的基站发送设备；

图11是基于TFC控制的利用专用物理数据信道DPDCH传输物理层信令的终端接收设备；

图12是基站传输方式控制器的硬件实施例；

图13是下行速率匹配中传输信道固定位置情况下Node B动作流程图；

图14是利用专用物理数据信道固定打孔方式传输物理层信令的方法示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道(DPDCH)传输物理层信令的方法。如图3所示，是该方法的示意图。该方法是根据专用信道当前帧的数据速率，即传输格式组合(TFC)来选择当前帧的物理层信令传输方式。由TFC推断出最小TTI中的每帧是否都有DTX比特位置，如果有DTX比特位置，则用DTX比特位置传输下行信令，这种情况下，对DPDCH的性能没有任何影响；如果没有DTX比特位置，则用随机打孔的方法传输下行信令，因为随机打孔比固定打孔对DPDCH的性能影响小。这种方法的优点是可以大大减小随机打孔由于没有充分利用DTX比特位置而对DPDCH性能产生的影响。Node B是用已有DTX比特位置，还是用随机打孔方法传输下行信令是由当前帧的TFC决定的。

下行速率匹配方式有两种：一种为传输信道固定位置，另一种为传输信道灵活位置。这两种速率匹配的方式产生DTX的方式不同，所以分别给出这两种情况下的传输物理层信令方法的实施例。

实施例一：WCDMA中下行速率匹配方式为传输信道固定位置情况下的物理层信令传输方式

利用专用物理数据信道传输下行物理层信令的方法，Node B发送和UE接收要约定好传输的比特位置，也就是说Node B和UE有相同的比特位置计算方法。

Node B动作：

如图13所示。1301 Node B在每个TTI从MAC层得到每个传输信道的传输格式TF，则Node B可以确定最后一个传输信道在当前帧的传输格式，记为TF_{last_TrCH}；

1302 Node B对1301的输出TF_{last_TrCH}；与最后一个传输信道的传输格式集(TFS)中的最大传输格式，记为TF_{last_TrCH_max}，相比较，看TF_{last_TrCH}＜TF_{last_TrCH_max}的结果；

如果比较的结果为是，则说明在下行速率匹配方式为传输信道固定位置的情况下，最后一个传输信道会产生DTX，执行第一次插入DTX的过程，并且经过无线帧分段后会分配到一个TTI中的每个帧，经过二次交织后，会分布在一帧中的每个时隙的DPDCH的中间位置和末尾位置。所以比较结果为是时，转向1303将下行物理层信令在DTX比特位置进行传输。由最后一个传输信道产生的DTX位置固定在每个时隙的中间位置和末尾位置。以每个时隙传一个符号(symbol)物理层信令为例，可以在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的第((Ndata1+Ndata2)/2-1)个比特和第((Ndata1+Ndata2)/2)个比特两个比特上传物理层信令，如图7所示；或者在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的最后两个比特，第(Ndata2-1)个比特和第Ndata2个比特两个比特上传物理层信令，如图8所示；或者在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的第(Ndata1+Ndata2)/2个比特和第Ndata2个比特两个比特上传物理层信令，如图9所示。如果DTX比特位置多于要承载的物理层信令比特数，则可以选择在固定DTX位置传输物理层信令，例如每个时隙中间(第(Ndata1+Ndata2)/2个比特前(包括该比特)q个比特)或(和)每个时隙末尾(第Ndata2个比特前(包括该比特)q个比特)，或者可以将物理层信令再进行重复编码以便更充分的利用DTX比特位置；如果DTX比特位置少于要承载的物理层信令比特数，可以采用DTX加部分打孔的方法，打孔位置选择在二次交织后与DTX相邻的比特。

如果比较的结果为否，则说明最后一个传输信道不会产生DTX，则转向1304，采用随机打孔的方法。不同帧，同一帧的不同时隙可以采用不同的打孔方法。例如：用下面的公式计算随机打孔位置。

P(i)＝{CFN×15slot+current_slot_number}mod(Ndata1+Ndata2-len+1)

其中，P(i)是第i(i＝0，1，...，14)个时隙的打孔位置；

Ndata1是物理数据信道数据部分一；

Ndata2是物理数据信道数据部分二；

len是每个时隙所传输下行信令的比特数；

current_slot_number是当前的时隙号，范围是0～14；

CFN是连接帧号，范围是0～255。

UE动作：

如图4所示。401 UE接收到当前帧的TFCI并译码，进而得到每个传输信道的传输格式TF，则UE可以确定最后一个传输信道在当前帧的传输格式，记为TF_{last_TrCH}；

402 UE对401的输出TF_{last_TrCH}；与最后一个传输信道的传输格式集(TFS)中的最大传输格式，记为TF_{last_TrCH_max}，相比较，看TF_{last_TrCH}＜TF_{last_TrCH_max}的结果；

如果比较的结果为是，则转向403，在DTX比特的位置取出下行物理层信令并译码。由最后一个传输信道产生的DTX位置固定在每个时隙的中间位置和末尾位置。可见Node B端DTX位置的相应例子。

如果比较的结果为否，则说明最后一个传输信道不会产生DTX，则转向404，采用随机打孔的方法。不同帧，同一帧的不同时隙可以采用不同的打孔方法。UE接收端的随机打孔计算公式与Node B发送端相同。

实施例二：WCDMA中下行速率匹配方式为传输信道灵活位置情况下的物理层信令传输方式

利用专用物理数据信道传输下行物理层信令的方法，Node B发送和UE接收要约定好传输的比特位置，也就是说Node B和UE有相同的比特位置计算方法。

Node B动作：

如图5所示。501 Node B在每个TTI从MAC层得到各传输信道的传输格式，则Node B可以确定当前帧的传输格式组合TFC；

502 Node B对501的输出TFC，与传输格式组合集(TFCS)中的最大传输格式组合，记为TFC_max，相比较，看TFC＜TFC_max的结果；

如果比较的结果为是，则说明在下行速率匹配方式为传输信道灵活位置的情况下，执行第二次插入DTX的过程，在最小TTI每个无线帧的结尾会插入DTX，经过二次交织后，会分布在一帧中的每个时隙的中间位置和末尾位置。所以比较结果为是时，转向503将下行物理层信令在DTX比特的位置来传输。以每个时隙传一个符号(symbol)物理层信令为例，可以在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的第((Ndata1+Ndata2)/2-1)个比特和第((Ndata1+Ndata2)/2)个比特两个比特上传物理层信令，如图7所示；或者在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的最后两个比特，第(Ndata2-1)个比特和第Ndata2个比特两个比特上传物理层信令，如图8所示；或者在专用物理数据信道二次交织后每个时隙的第(Ndata1+Ndata2)/2个比特和第Ndata2个比特两个比特上传物理层信令，如图9所示。如果DTX比特位置多于要承载的物理层信令比特数，则可以选择在固定DTX位置传输物理层信令，例如每个时隙中间(第(Ndata1+Ndata2)/2个比特前(包括该比特)q个比特)或(和)每个时隙末尾(第Ndata2个比特前(包括该比特)q个比特)，或者可以将物理层信令再进行重复编码以便更充分的利用DTX比特位置；如果DTX比特位置少于要承载的物理层信令比特数，可以采用DTX加部分打孔的方法，打孔位置选择在二次交织后与DTX相邻的比特。

如果比较的结果为否，则说明不会产生DTX，转向504，采用随机打孔的方法，即不同帧，同一帧的不同时隙可以采用不同的打孔方法。可以使用与下行速率匹配传输信道固定位置中相同的随机打孔方法。

UE动作：

如图6所示。601 UE接收到当前帧的TFCI并译码，进而得到传输格式组合TFC；

602 UE对601的输出TFC；与传输格式组合集(TFCS)中的最大传输格式组合，记为TFC_max，相比较，看TFC＜TFC_max的结果；

如果比较的结果为是，则转向603，在DTX比特的位置取出下行物理层信令并译码。DTX位置固定在每个时隙的中间位置和末尾位置。可见Node B端DTX位置的相应例子。

如果比较的结果为否，则说明该无线帧没有DTX比特位置，则转向604，采用随机打孔的方法，即不同帧，同一帧的不同时隙可以采用不同的打孔方法。UE接收端的随机打孔计算公式与Node B发送端相同。

本发明提出了一种利用专用物理数据信道传输物理层信令的基站发送设备。

如图10所示。该设备由1001传输方式控制器，1002专用物理数据信道DPDCH，1003专用物理控制信道DPCCH，1004复用器，和1005发送装置组成。其中，1001传输方式控制器的控制信号是TFC，其输出控制1002专用物理数据信道DPDCH，用于控制DPDCH上物理层信令传输的比特位置，然后1002专用物理数据信道DPDCH和1003专用物理控制信道DPCCH输入到1004复用器进行时分复用，最后经过1005发送装置发送出去。

其中，传输方式控制器的功能是根据TFC的值来选择不同的物理层信令的传输方式。如图12所示，给出了传输方式控制器的一个实施例。传输方式控制器由1201DTX比特位置计算器，1202随机打孔位置计算器，和1203数选器组成。其中，1203数选器的控制端是TFC，1203数选器的数据输入端是1201DTX比特位置计算器和1202随机打孔位置计算器。在下行速率匹配传输信道固定位置中TF_{last_TrCH}＜TF_{last_TrCH_max}时，和下行速率匹配传输信道灵活位置中TFC＜TFC_max时，1203数选器的输出为1201DTX比特位置计算器的输出，DTX比特位置是固定的，在每个时隙的DPDCH的中间和末尾；其他情况下，1203数选器的输出为1202随机打孔位置计算器的输出。

相应于该基站发送设备，终端UE的接收设备如图11所示。该设备由1101接收装置，1102专用物理控制信道DPCCH，1103传输方式控制器，和1104专用物理数据信道DPDCH组成。其中，1101接收装置接收专用物理信道DPCH，并将专用物理数据信道和控制信道分开，输出1102专用物理控制信道DPCCH和1104专用物理数据信道DPDCH，1102专用物理控制信道DPCCH中的TFCI用于控制1103传输方式控制器，1103传输方式控制器用于控制1104专用物理数据信道DPDCH，使UE确定Node B在下行专用物理数据信道传输物理层信令的比特位置，在这些位置取出物理层下行信令。

本发明提出了一种利用专用物理数据信道固定打孔方式传输物理层信令的方法，该方法是每帧每时隙固定打掉DTX概率较大的位置。

按照3GPP下行物理层链路的处理过程，在下行速率匹配传输信道固定位置中TF_{last_TrCH}＜TF_{last_TrCH_max}时，和下行速率匹配传输信道灵活位置中TFC＜TFC_max时，DTX的位置是固定的，经过二次交织后，会分布在一帧中的每个时隙的DPDCH的中间位置和末尾位置；在其他情况，这些位置会承载信息比特。该方法是固定打掉每帧每个时隙的DPDCH的中间位置或末尾位置比特，来传下行物理层信令，如果是DTX比特位置，可以直接插入物理层信令。如图14所示。在DPDCH中，在第(Ndata1+Ndata2)/2个比特前面(包括该比特)的n个比特用于传输下行物理层信令，其中，n是每个时隙传输的物理层信令比特数。

Claims (13)

1.一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的方法，其特征在于根据专用物理数据信道当前帧的传输格式组合来选择当前帧的物理层信令传输方式。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述选择当前帧的物理层信令传输方式包括：

由TFC推断出最小TTI中的每帧是否都有DTX比特位置；

如果有DTX比特位置，则用DTX比特位置传输物理层信令；

如果没有DTX比特位置，则用随机打孔的方法传输物理层信令。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于包括：

在WCDMA中下行速率匹配方式为传输信道固定位置情况下，当最后一个传输信道在当前帧的传输格式TF_{last_TrCH}小于最后一个传输信道的传输格式集(TFS)中的最大传输格式TF_{last_TrCH_max}时，推断出最小TTI中的每帧都有DTX比特位置。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于DTX比特的位置固定在每个时隙的DPDCH的中间位置和末尾位置。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于包括：

在WCDMA中下行速率匹配方式为传输信道灵活位置情况下，在当前帧的传输格式组合TFC小于传输格式组合集(TFCS)中的最大传输格式组合TFC_max时，推断出最小TTI中的每帧都有DTX比特位置。

6.一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的基站发送设备，其特征在于包括

传输方式控制器，受控于传输格式组合TFC，用于控制专用物理数据信道DPDCH；

专用物理数据信道DPDCH，输出到复用器的输入端；

专用物理控制DPCCH信道，输出到复用器的输入端；

复用器，输出到发送装置；

发送装置。

7.按权利要求6所述的设备，其特征在于传输方式控制器包括

DTX比特位置计算器，其输出至数选器的数据输入端；

随机打孔位置计算器，其输出至数选器的数据输入端；

数选器，其控制端为TFC信号。

8.权利要求7所述的设备，其特征在于

在下行速率匹配传输信道固定位置中，当最后一个传输信道在当前帧的传输格式TF_{last_TrCH}小于最后一个传输信道的传输格式集(TFS)中的最大传输格式TF_{last_TrCH_max}，时，数选器的输出为DTX比特位置计算器的输出，

否则，数选器的输出为随机打孔位置计算器的输出。

9.权利要求7所述的设备，其特征在于

当下行速率匹配传输信道灵活位置中，当传输格式组合TFC小于传输格式组合集中的最大传输格式组合TFC_max时，数选器的输出为DTX比特位置计算器的输出，

否则，数选器的输出为随机打孔位置计算器的输出。

10.一种基于TFC控制的利用专用物理数据信道传输物理层信令的的接收设备，其特征在于包括

接收装置，用于接收专用物理信道DPCH，并将专用物理数据信道和控制信道分开，输出至专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH；

专用物理控制信道DPCCH，其输出的TFCI用于控制传输方式控制器；

传输方式控制器，用于控制专用物理数据信道DPDCH；

专用物理数据信道DPDCH。

11.一种利用专用物理数据信道固定打孔方式传输物理层信令的方法，其特征在于每帧每时隙固定打掉DTX概率较大的位置。

12.权利要求11所述的方法，其特征在于DTX概率较大的位置位于每帧每个时隙的DPDCH的中间位置。

13.权利要求11所述的方法，其特征在于DTX概率较大的位置位于每帧每个时隙的DPDCH的末尾位置。

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