CN101385381B - 无线通信系统中的初始连接建立 - Google Patents

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Abstract

一种用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的方法、用户设备、网络设备和系统，包括：处理UE获得的临时标识符；确定用户设备将监视的信道集；隐式地或显式地传送该信道集；将临时标识符作为标识符传送给网络设备；在属于确定的信道集的信道上传送下行链路消息，该下行链路消息载有临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括网络设备分配给用户设备的资源；以及响应于下行链路消息在被调度的资源上传送数据。

Description

无线通信系统中的初始连接建立
技术领域
本发明总地涉及无线通信技术，更具体地讲，涉及无线通信系统中在用户设备和网络设备之间的初始连接过程。
背景技术
在无线通信系统中，需要移动站(也称为用户设备(UE)、用户终端、移动终端、无线数据终端和蜂窝电话)和无线接入网之间的逻辑连接。无线接入网可包括一个或多个基站(也称为节点B，例如在3GPP专用术语中)和一个或多个无线接入网控制器(RNC)。逻辑连接为UE通信链路提供特定网络下的环境，通过该UE通信链路可传输数据，而不会将数据误传到系统中不打算参与通信的网络元件或UE。
在由3GPP定义的无线接入网系统中，根据无线电资源控制(RRC)连接状态定义用户终端和无线接入网之间的逻辑连接。两种主要的RRC连接状态被定义为RRC连接状态和RRC空闲状态。
如果在用户终端和无线接入网之间存在逻辑连接，则称用户终端处于RRC连接状态。可在一个小区或多个小区内确定处于RRC连接状态的用户终端的存在。因此，可通过无线网络有效率地管理用于特定用户终端的无线电资源。与RRC连接状态相反，处于RRC空闲状态的用户终端不具有与无线接入网的逻辑连接。因而，仅可在核心网或者比小区大的区域，例如定位区或路由区内确定处于RRC空闲状态的用户终端。
当用户终端最初被用户打开时，公共陆地移动网络(PLMN)被选择，用户终端搜索将驻留的合适的小区，并在对应的小区中仍然保持处于RRC空闲状态。可由网络或者由用户设备发起初始RRC连接。例如，在UE发起连接的情况下，对于处于RRC空闲状态的UE，UE要求与网络的初始连接，并将RRC连接请求消息发送到网络。举另一个例子，在网络发起连接的情况下，UE还可响应于从网络接收到寻呼消息(网络已将寻呼消息发送到UE以开始RRC连接过程)来发送RRC连接请求消息。
可见，UE发起RRC连接请求有许多原因。例如：(1)初始小区接入：当UE试图发出呼叫时，UE必须建立RRC连接；(2)寻呼响应：当发送对寻呼消息的响应消息时；(3)小区更新：当UE在空闲模式下选择合适的小区时；(4)UTRAN路由区(URA)更新：当UE在空闲模式下选择合适的URA时；以及(5)多媒体广播和多播(MBMS)连接：为了接收MBMS服务和请求MBMS点对点连接。
在传统的RRC连接过程中，用户终端通过使用公共上行链路传输信道将RRC连接请求消息发送到网络来发起连接过程。公共上行链路传输信道被多个UE共享，并用于非调度的数据发送。
网络考虑连接请求，并可在下行链路上返回RRC连接设置消息(在成功接纳的事件下)或RRC连接拒绝消息(在不成功接纳的事件下)。在这两种情况下，使用多个UE共享(类似于上行链路公共信道)的用于非调度的数据发送的公共下行链路传输信道来发送消息。
在该初始RRC连接阶段用来从用户终端向网络传送消息的公共传输信道被称为随机接入信道。由于不进行显式的发送调度或协调，所以随机接入传输可类似地被称为非调度传输。由于缺乏显式的协调，所以导致存在这样的可能性，即，一个移动用户将使用与另一用户相同的上行链路传输资源或上行链路标识来发送。在这种情况下，由于相互的逻辑或实际的干扰而使得这两种发送的通信可靠性可能被损害，上行链路消息在接收基站产生。多于一个的移动物在定义的上行链路资源集上发送的这些情况可被称为冲突。
可在发明者Nicholas W.ANDERSON于2005年10月31日提交的第11/263,044号美国专利申请中找到冲突、非调度接入和调度接入的更深入的描述，该专利申请的题目为“FREQUENCY DOMAINUNSCHEDULED TRANSMISSION IN A TDD WIRELESSCOMMUNICATIONS SYSTEM”，特此引入该专利申请作为参考。
用于将对应的消息从网络运送到用户终端的公共下行链路传输信道被称为前向接入信道(FACH)。
典型地，为这些上行链路和下行链路公共传输信道预留系统资源。用于公共信道的无线电资源一般与用于其它传输信道的无线电资源分离。其它类型的传输信道的示例包括专用传输信道和共享传输信道。在专用传输信道的情况下，数据被映射到全部无线电资源的被长期分配给特定用户或连接的子集。相反，在共享信道的情况下，每个用户的数据在一般位于网络的MAC层(第2层)内的资源调度器的控制下被更动态地映射到在全部无线电资源集合内分配的无线电资源池的一部分。因而，在这种情况下无线电资源由用户共享，且由调度器对其进行仲裁。这与公共信道的情况相反，在公共信道中，用户共享无线电资源，但是以非调度的方式。
与在系统内使用多种信道类型(诸如公共、共享和专用类型的混合)，其中每种信道类型被分配特定的业务类型的情况相比，共享信道的使用仅可在系统容量方面提供益处。这是因为，通过将所有业务类型仅复用到共享信道上，调度器可动态地调整被分配给每种业务类型所呈现的可变瞬时负载的资源。相反，例如如果我们将一种业务类型专门分配给公共信道并将另一业务类型专门分配给共享信道，则在不重新配置全部无线电资源空间内首先分配给公共信道、其次分配给共享信道的相应部分的情况下，不可能适应每种业务类型所呈现的业务负载的变化。无线电资源的这种重新配置一般为慢过程，因此，系统不对负载的快速变化作出响应。这样的后果是，在当前系统中，通常不得不以最坏考虑来设计全部无线电资源空间内分配给公共信道的一部分，因此，无线电资源使用效率不是最优的。
按照传统的RRC连接建立过程，网络知道UE的存在，然后网络仅在连接建立过程完成时分配共享信道地址或UE ID。因此，只有在使用公共信道过程实现正常的RRC连接过程之后才可使用共享信道。因此，必须预先将无线电资源空间的相当一部分分配给公共信道来传送连接建立业务。只有在RRC连接过程完成时才可建立用于共享信道操作的用户终端特定第2层连接上下文。
另外，已知的无线通信系统花费大量时间，并在非共享信道和公共信道上交换许多信令消息以建立用于共享信道操作的初始第2层上下文，这可造成通信延迟。此外，多种信道类型和相关联的协议、过程和属性的存在可显著地增加系统实现的复杂度。
由于上述原因，为了改进无线电资源使用效率、减少通信延迟和简化系统实现复杂度，期望改进初始系统接入和RRC连接过程。
发明内容
本发明的一些实施例通过下述方式快速建立第2层共享信道上下文，所述方式为：允许UE获得它自己的第2层地址作为临时标识符，直到网络决定用网络选择的标识符代替UE获得的临时标识符为止，以及允许UE传送将用来监视来自网络的下行链路消息的信道集。这种组合方式使得系统能够在连接建立的非常早的时期利用共享信道来代替公共信道，帮助最小化在公共信道上传送的业务量，还有助于避免冲突。
本发明的一些实施例提供一种在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的方法，该方法包括由用户设备执行的以下步骤：获得临时标识符；获得信道集；将初始消息发送到网络设备，该初始消息包括临时标识符；在属于获得的信道集的信道上接收下行链路消息，该下行链路消息传送临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括网络设备分配给用户设备的资源；以及响应于下行链路消息在被调度的资源上传送数据。
本发明的一些实施例以不同的组合方式提供以下选项中的一项或多项：信道集包括多条信道；获得信道集的步骤包括从多个信道集随机选择信道集；获得信道集的步骤包括基于全球UE标识符来确定信道集，例如，其中，全球UE标识符包括临时移动用户标识(TMSI)、国际移动用户标识(IMSI)或国际移动设备标识(IMEI)之一；获得信道集的步骤包括根据物理资源的一种或多种特性的函数来确定信道集，其中，发送初始消息的步骤包括在所述物理资源上发送初始消息，例如，其中，所述物理资源的特性包括时间参数、频率参数和/或码参数中的一个或多个；获得信道集的步骤包括基于物理资源的特性、全球UE标识符和临时标识符性中的一个或多个来确定信道集；所述初始消息还包括全球UE标识符；还包括确定物理资源，其中，所述发送初始消息的步骤包括根据确定的物理资源来发送初始消息；还包括用信号发送有关信道集的指示；还包括隐式地传送有关信道集的指示；将初始消息发送到网络设备的步骤包括发送调度请求消息；将初始消息发送到网络设备的步骤包括发送RRC连接请求消息；还包括：在发送初始消息之后、接收下行链路消息之前中止连接(timeout)；确定不同的物理资源；以及在该不同的物理资源上重传初始消息；和/或其中，所述无线通信系统包括演进的UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)。
本发明的一些实施例提供用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的用户设备，该用户设备包括：存储器；与存储器耦合的处理器；和可在处理器上执行的程序代码，所述程序代码可操作用于：获得临时标识符；获得信道集；将初始消息发送到网络设备，该初始消息包括临时标识符；在属于获得的信道集的信道上接收下行链路消息，该下行链路消息传送临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括网络设备分配给用户设备的资源；以及响应于下行链路消息在被调度的资源上传送数据。
本发明的一些实施例以不同的组合方式提供以下选项中的一项或多项：获得信道集的操作包括从多个信道集随机选择信道集；获得信道集的操作包括根据物理资源的一种或多种特性，例如时间、频率和码的函数来确定信道集，其中，发送初始消息的操作包括在所述物理资源上发送初始消息；将临时标识符发送到网络设备的操作包括在包含临时标识符和对被调度的资源的请求的第一上行链路消息内发送临时标识符；获得信道集的操作包括基于物理资源的特性、全球UE标识符和临时标识符中的一个或多个来确定信道集；所述程序代码还可操作用于确定物理资源，其中，所述发送初始消息的操作包括根据确定的物理资源发送初始消息；和/或所述程序代码还可操作用于用信号发送有关信道集的指示，例如，其中，所述程序代码还可操作用于隐式地传送有关信道集的指示。
本发明的一些实施例提供用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的网络设备，该网络设备包括：存储器；与存储器耦合的处理器；和可在处理器上执行的程序代码，所述程序代码可操作用于：接收用户设备发送的初始消息；确定信道集；将调度的资源分配给用户设备，所述分配的资源包括共享信道上的资源；在属于确定的信道集的信道上发送下行链路消息，该下行链路消息传送临时标识符和有关调度的资源的描述；以及响应于下行链路消息在调度的资源上传送数据。
本发明的一些实施例提供：确定信道集，其中，确定信道集包括从初始消息提取信道指示，该信道指示指示信道集；或者确定信道集，其中，确定信道集包括根据传载初始消息的物理资源来确定信道集。
本发明的一些实施例提供一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信，所述计算机程序产品包括用于以下步骤的程序代码：获得临时标识符；获得信道集；将初始消息发送到网络设备，该初始消息包括临时标识符；在属于获得的信道集的一条信道上接收下行链路消息，该下行链路消息传送临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括网络设备分配给用户设备的资源；以及响应于下行链路消息在被调度的资源上传送数据。
结合附图的以下详细描述，本发明的其它特征和方面将变得清楚，作为示例，附图示出根据本发明的实施例的特征。摘要的意图不在于限制本发明的范围，本发明的范围仅由权利要求限定。
附图说明
图1A和图1B示出在传统的UMTS系统中用于从RRC空闲状态转变为RRC连接状态的传统的消息序列。
图2、图3A和图3B比较UTRAN网络和与用户设备(UE)和核心网(CN)一起操作的演进的UTRAN(E-UTRAN)网络。
图3A和图3B示出根据本发明的与用户设备和核心网一起操作的UTRAN(E-UTRAN)网络。
图4示出根据本发明的用户设备的组件。
图5A和图5B示出根据本发明的初始信令序列。
图6A和图6B示出使用调度的下行链路的详细信令序列。
图7A和图7B示出根据本发明的使用调度的下行链路以及非调度和调度的上行链路的详细信令序列。
图8A和图8B示出使用调度的下行链路的详细信令序列。
图9和图10示出根据本发明的竞争解决的过程。
图11和图12示出根据本发明的使用多个调度授予信道的竞争避免和解决的过程。
具体实施方式
在以下描述中，参考示出本发明的几个实施例的附图。应当理解，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可利用其它实施例，并可进行机械的、成分的、结构的、电的和操作的改变。不将以下详细描述看作具有限制意义，本发明的实施例的范围仅由出版的专利的权利要求限定。
按照过程、步骤、逻辑块、处理和对可在计算机存储器上执行的数据比特的操作的其它符号表示呈现下面的详细描述的一些部分。这里将过程、计算机执行步骤、逻辑块、处理等设想为产生期望结果的自恰的步骤或指令序列。所述步骤为利用物理量的物理操纵的步骤。这些量可采用能够在计算机系统中被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电、磁或无线电信号的形式。这些信号有时可被称为比特、值、元素、符号、字符、项、数量等。可通过硬件、软件、固件或其组合来执行每个步骤。
虽然以下附图参考传统的通用移动电信系统(UMTS系统)示出本发明，但是本发明的实施例可同样应用于其它无线无线电系统。传统UMTS系统通常包括多个用户设备(UE)，UE有时被称为用户终端、移动站、移动终端、无线数据终端和蜂窝电话。传统UMTS系统还包括网络设备，网络设备包括提供UE和网络之间的无线电接入连接的节点B，节点B也称为基站，网络设备还包括无线电网络控制器(RNC)。
图1A和图1B示出在传统UMTS系统中用于从无线电资源连接(RRC)空闲状态转变为RRC连接状态的传统的消息序列。在传统UMTS系统中，处于RRC空闲状态的UE可通过如图1A和图1B所示的过程发起RRC连接。UE和网络可通过逻辑控制信道交换消息，其中，每个逻辑控制信道被映射到公共传输信道。
图1A示出通过空中接口(Uu)交换的消息传递。示出的第一消息为RRC连接请求消息，其包括网络已知的UE标识符和建立理由，网络已知的UE标识符示出为全球UE标识符(ID)。网络已知的UE标识符可以是网络分配的临时移动用户标识(TMSI)、UE的国际移动用户标识(IMSI)或UE的国际移动设备标识(IMEI)之一。建立理由指示UE请求与网络连接的原因。当发送对寻呼消息的响应消息(寻呼响应)时，当在处于空闲模式时选择合适的小区(小区更新)时，当在处于空闲模式时选择合适的URA(URA更新)时，当接收MBMS服务或MBMS点对点连接(MBMS连接)时，UE可请求连接。
接下来，网络执行接纳控制，并分配无线电网络临时标识符(RNTI)值。网络使用接纳控制处理来确定网络是否可支持源于建立理由的请求服务。当执行接纳控制时考虑的因素可包括用于确定特许操作的移动接入类、用于确定资源的可利用性的无线电资源管理状态(RRM状态)、用户的预订的细节和包括有效终端和被盗终端的列表的设备寄存器。
RNTI值的分配包括网络分配服务的无线电网络控制器(RNC)RNTI(S-RNTI)，UE使用S-RNTI向服务RNC进行自我标识。SRNC也使用S-RNTI来对UE进行寻址。服务RNC将S-RNTI值分配给每个具有RRC连接的UE，在服务RNC内S-RNTI值是唯一的。可在用于RRC连接的服务RNC改变之后重新分配S-RNTI。可将S-RNTI与在广播信道中接收的SRNC标识符(SRNC ID)连接以在UTRAN内形成唯一的RNTI(U-RNTI)。可选地，网络可分配小区无线电网络临时标识符(C-RNTI)。可在公共传输信道上分配和使用C-RNTI。C-RNTI值可被用于基于小区识别UE。在传统网络中，由控制无线电网络控制器(CRNC)作出使用C-RNTI的决定。
在网络设备执行成功的接纳控制处理和分配处理之后，网络用RRC连接设置消息对RRC连接请求消息作出响应，所述RRC连接设置消息包括全球UE ID、新分配的S-RNTI值和无线电承载配置，可选地包括C-RNTI值。
一旦UE对RRC连接设置消息进行了处理，UE就以RRC连接设置完成消息作出响应。RRC连接设置完成消息在头部字段中附有C-RNTI值，并包括UE无线电接入能力。此刻，UE进入RRC连接状态。
响应于接收到RRC连接设置完成消息，并且如果高速下行链路共享信道(HS-DSCH)将被用于下行链路数据传输，则网络可在到UE的RRC无线电承载设置消息内将H-RNTI值分配给UE。H-RNTI值被用于识别高速下行链路共享信道上的UE。RRC无线电承载设置消息包括分配的S-RNTI、分配的H-RNTI和共享信道无线电承载配置。UE通过用RRC无线电承载设置完成消息进行响应来完成所述处理。此刻，UE和网络已建立用于共享信道操作的第2层上下文。
图1B示出UE和网络设备的元件和这些元件之间的消息传递。UE包括第3层、第2层和第1层，第3层包括RRC层，第2层包括无线电链路控制(RLC)层和介质接入控制(MAC)层，第1层包括物理层(L1)。节点B包括第1层物理层(L1)。RNC层包括第2层和第3层，第2层包括MAC层和RLC层，第3层包括RRC层和RRM层。注意，虽然为了示图清晰，没有示出附加第1层功能，但是附加第1层功能还存在于节点B和RNC中，以提供这些实体之间的物理连接(lub接口)。UE中的RRC层发起RRC连接请求消息。RRC将消息发送到RLC层，该RLC层使用RLC透明模式(TM)将RRC连接请求消息发送到被映射到随机接入信道(RACH)上的公共控制信道(CCCH)。与应答模式(AM)和非应答模式(UM)不同，当使用透明模式(TM)时，消息发送器不包括消息序列标识符，应答模式(AM)和非应答模式(UM)时都包括消息序列标识符，所述消息序列标识符可用于识别/重排序列分组和用于识别丢失的分组。应答模式(AM)另外提供消息重发。CCCH为RLC层和MAC层之间的公共逻辑控制信道，RACH为MAC层和L1层之间的公共传输信道。通过空中接口(Uu)将RRC连接请求消息发送到网络。
当一接收到RRC连接请求消息，节点B的第1层就在随机接入信道(RACH)信道上将消息发送到RNC的MAC层。RACH信道为用于通过随机接入物理资源传载来自UE的控制和数据信息的公共上行链路传输信道，所述随机接入物理资源可被多个UE共享，用于非调度的数据发送。MAC层通过CCCH信道将消息发送到RLC层。依次，RLC层将消息发送到RRC层，RRC层将消息发送到RRM层用于接纳控制、S-RNTI值的分配和C-RNTI值的可选分配。
在成功的接纳控制和S-RNTI值的分配之后，RRM将分配的S-RNTI值返回到RRC层，RRC层形成将在非应答模式(UM)下发送的RRC连接设置消息。典型地还分配识别小区内的UE的C-RNTI。然而，如果将立即配置专用物理信道连接，则可省略C-RNTI。RRC将RRC连接设置消息发送到RLC层。RLC层通过CCCH信道将消息发送到MAC层。由于公共RNTI上下文在网络和UE之间仍然不存在，所以使用CCCH。也就是说，在这个阶段，网络知道RNTI值，而UE不知道RNTI值。MAC层通过前向接入信道(FACH)发送消息。FACH信道为当网络知道UE的定位小区时可用于将控制和数据信息传送到UE的公共下行链路传输信道。FACH可被多个UE共享以用于非调度的下行链路数据传输。节点B第1层通过空中接口(Uu)将消息发送到UE。
不幸的是，为了确定附带的消息是否被寻址到监视FACH信道的每个UE，UE对每个RRC连接设置消息和其它消息进行解码。当UE一接收到RRC连接设置消息，UE的第1层就通过FACH信道将消息发送其MAC层，MAC层通过CCCH信道将消息发送到RLC层，RLC层依次将消息发送到UE的RRC层。然后UE RRC层可检查包含在连接设置消息内的全球ID字段以确定它与UE自己的全球ID是否匹配。如果不匹配，则丢弃消息。如果ID匹配，则消息被解码，UE注册S-RNTI的分配，并可能注册C-RNTI值的分配。此刻，UE现在具有分配给它的专用控制信道(DCCH)。
接下来，UE使用RRC连接设置完成消息响应，使用应答模式(AM)将RRC连接设置完成消息发送到网络。RRC层将消息发送到RLC层，RLC层使用DCCH信道将RRC连接设置完成消息发送到MAC层。MAC层在RACH(公共传输)信道上将消息发送到物理层(L1)，L1通过空中接口(Uu)将消息发送到节点B。在公共传输信道资源上的DCCH上发送的数据附有头字段，在该头字段中，包含C-RNTI以基于小区区别UE与该小区中使用RACH(公共传输)信道的多个其它UE。对于在专用传输信道或共享传输信道上发送的数据，由于在物理资源级别实现用户识别/寻址(在物理层知道物理资源和用户终端之间的映射)，所以在头部中不需要C-RNTI。一旦UE传送了RRC连接设置完成消息，UE就进入RRC连接状态。
接下来，节点B通过空中接口(Uu)接收RRC连接设置完成消息。它的第1层使用RACH信道将消息发送到RNC的MAC层。MAC层读取头部(包含C-RNTI)，并使用合适的DCCH信道将消息发送到合适的RLC实体。RLC将消息发送到RRC层。
当UE通过高速下行链路共享信道(HS-DSCH)通信时，网络使用另一值来识别UE。该值由RRC层分配，并被指定为HS-DSCHRNTI(H-RNTI)值。当UE通过HS-DSCH信道建立连接时，H-RNTI值被用作临时标识符。网络使用RLC层和MAC层之间的DCCH信道以及MAC层和UE的第1层之间的FACH信道在无线电承载设置消息内将H-RNTI值分配给UE。节点B通过空中接口(Uu)将消息发送到UE。UE的第1层通过FACH信道将消息发送到它的MAC层，MAC层在DCCH信道上将消息发送到RLC。RLC将消息发送到RRC层，RRC层用RRC无线电承载设置完成消息响应，使用RLC应答模式(AM)将RRC无线电承载设置完成消息发送到网络。UE的RRC层和RNC的RRC层之间的信道路径与上述用于用信号发送RRC连接完成消息的信道路径重复。
当一被分配H-RNTI，UE随后就可将高速(hs)下行链路共享(传输)信道用于下行链路通信。位于节点B中的MAC-hs实体中的调度器授予这个信道的资源分配。当通过将H-RNTI用作UE标识符进行高速下行链路共享信道分配时，MAC-hs实体可寻址到小区内的UE。
由于MAC-hs实体不参与连接设置过程和相关联的消息传递，所以在附图中没有显示MAC-hs实体。在共享传输信道上不运送用于建立RRC连接的消息传递。
此刻，UE和网络已建立和形成第2层共享信道上下文，网络已将共享信道标识符分配给UE。在形成这个第2层上下文时，网络分配标识符，并交换三个上行链路消息和两个下行链路消息。
根据本发明的实施例，UE获得临时标识符(临时ID)以即时建立用于通过共享传输信道的更直接通信的第2层上下文。这个更直接的第2层上下文可消除通过公共传输信道的扩展通信的需要，并可避免为公共信道预留全部可利用的无线电资源的主要部分的需要。对于重新配置，这样的分配一般为慢过程，因此，不对业务负载的快速变化作出响应。如果在持续使用期间UE获得的临时标识符在网络中是唯一的，则与传统系统中的情况一样，可在共享信道上唯一地识别UE，并可经由共享信道资源的动态分配而不是经由静态分配的公共资源来传送数据。另外，网络可在RRC连接处理期间或之后更新UE获得的临时标识符。
图2、图3A和图3B比较UTRAN网络和根据本发明的与用户设备(UE)和核心网(CN)一起操作的演进的UTRAN(E-UTRAN)网络。
图2示出多个UE和UTRAN网络设备。UTRAN网络设备提供UE到核心网的链路。UTRAN网络设备，也称为无线接入网(RAN)，包括一个或多个无线电网络子系统(RNS)。每个RNS包括无线电网络控制器(RNC)和一个或多个节点B。对于RRC信令，RNC提供RRM、RRC、RLC和MAC信令层，节点B提供第1层。
图3A示出根据本发明的一些实施例的实现本发明的架构。演进的UTRN(E-UTRN)网络提供长期演进(LTE)平台以简化UTRAN体系结构并且减少组件之间的接口的数量。“演进的”和“E-”前缀可被用于区别与本发明的相应组件或元件类似的传统组件或元件。E-UTRAN网络提供UE与核心网(CN)通信的链路。E-UTRAN包括与一个或多个演进的节点B(E-节点B)耦合的LTE网关(LTEGW)，LTE网关执行图2的节点B和RNC二者的功能。LTE网关提供核心网和E-节点B之间的接口。对于RRC信令，E-节点B提供RRM、RRC、RLC、MAC和L1信令层。这里，为了简洁目的，从E-UTRAN网络内的一些标记组件省略“演进的”和“E-”的前缀。
图3B示出E-UTRAN网络的供选择的架构。LTE网关提供核心网和E-节点B之间的接口，还提供用于RRC信令的RRM层和RRC层。在这个架构中，E-节点B提供RLC、MAC和L1信令层。
图3A和图3B的实施例提供与第1层处理并列的MAC层和RLC层，这有助于缩短信令等待时间。图3A示出在RRC连接建立过程期间使用的各个层的集合，这进一步帮助缩短信号等待时间。
图4示出根据本发明的用户设备的组件。用户设备包括：用于保存UE获得的临时标识符的存储器；处理器；可被执行来得到UE获得的临时标识符并将该标识符存储到存储器中的程序代码；以及与E-UTRAN网络设备通信的收发器。存储器可以是诸如RAM的易失性存储器或诸如闪存(EEPROM)的非易失性存储器。存储器可以是UE的电路的组件，或者可以在安装在UE的机壳中的智能卡上。处理器可以是精简指令集计算机(RISC)、通用处理器、专用处理器、门逻辑实现处理器等。程序代码可以是机器可执行代码、对象代码、脚本或者其它计算机解释或编译的代码。所述程序代码可被压缩或者不被压缩，可被编码或者不被编码。收发器可以是以时分双工(TDD)方案或频分双工(FDD)方案操作的码分多址(CDMA)发射器/接收器对。
图5A和图5B示出根据本发明的初始信令序列。在每个附图中，UE首先获得临时标识符(临时ID)。在本发明的不同实现中，获得临时标识符的处理可不同。临时标识符的获得为在E-节点B中的E-MAC实体所调度的共享传输信道上进行第2层消息传输提供了直接的第2层上下文。获得临时标识符的操作优选地满足：使两个UE获得相同的临时标识符的概率最小化到一个可接受的水平。如果两个UE在小区内获得相同临时标识符并试图在重叠的时间段内使用这些临时标识符，则可执行附加的冲突检测和恢复过程。
在本发明的一些实施例中，UE通过从网络已知的UE标识符的一部分形成临时标识符来获得临时标识符。网络已知的UE标识符可以是网络分配的临时移动用户标识(TMSI)、UE的国际移动用户标识(IMSI)或UE的国际移动设备标识(IMEI)之一。UE可使用TMSI、IMSI或IMEI的预定数量的低位有效比特。例如，如果TMSI可利用，则UE可通过使用32比特的TMSI的低位16比特来获得临时ID。如果TMSI不可利用，则UE可使用它的32比特IMSI的低位16比特。如果TMSI或IMSI都不可利用，则UE可使用它的32比特IMEI的低位16比特。
在本发明的一些实施例中，UE通过从多个临时标识符选择临时标识符来获得临时标识符。多个临时标识符可包括共同比特长度的可能值的子集。例如，多个临时标识符可包括16比特的可能的排列的1/8。为了消除与后来的UE获得的值发生潜在冲突的可能性，网络可通过从剩余的7/8可能的排列选择值来重新分配临时标识符。多个临时标识符可以表格的形式存储在RAM或ROM中。在一些实施例中，由UE产生多个临时标识符。在一些实施例中，用信号将多个临时标识符从网络发送到UE。在一些实施例中，通过从网络到UE的广播信道(BCH)广播多个标识符的指示。在一些实施例中，多个临时标识符被保存在非易失性存储器中。
在一些实施例中，UE获得的临时标识符还可以是时间或无线电帧编号的函数。所述函数可根据预定模式或者例如通过广播信道(BCH)用信号发送到UE的模式而改变。可替换地，变化模式可包含在其获得过程中的随机因素。用户设备在获得临时标识符时使用时变分量或时间参数(诸如系统时钟、超帧号、无线电帧号、子帧号、时隙号)可有利地帮助减小在特定时间帧内两个或更多个用户选择相同标识符的概率。
在获得临时标识符之后，UE在第一上行链路消息中将这个UE获得的临时标识符发送到E-UTRAN网络。当网络一接收到初始临时标识符，就形成初始L2共享信道上下文；在这个阶段，UE和网络都知道临时标识符的值。然而，这个连接可能遇到冲突，并且一旦网络已经重新分配替代临时标识符，就可形成更永久的连接(没有冲突的可能性)。
当一接收到临时ID，网络就分配物理资源。分配的物理资源描述分配给UE的诸如将允许UE正确地编码和发送或者接收以及解码数据消息的资源。描述可包括这样的属性，例如：(1)显式的发送时间或相关的发送时间；(2)物理信道资源的描述，如码、频率、子载波、时间/频率码等；(3)资源上的数据的格式化类型；和/或(4)FEC编码类型、块大小、调制格式等。
这个物理资源可以是上行链路资源(如图5A所示)，也可以是下行链路资源(如图5B所示)。网络将第一下行链路消息发送给UE，第一下行链路消息包括作为目的地地址的UE获得的临时标识符，还包括分配的物理资源的描述。接下来，UE和网络通过分配的物理资源传送用户业务数据或信令数据(数据)。
图5A示出正在第一下行链路消息中描述的由网络分配的上行链路所调度的共享资源上传送的数据。对于上行链路数据，只有在UE已接收到包含分配的物理资源的描述的第一下行链路消息并对其进行处理之后，UE才可发送数据。当UE想将用户业务数据或信令数据发送到网络时，UE可发起获得临时ID并获取上行链路物理资源的这个序列。
图5B示出正在第一下行链路消息中描述的由网络分配的下行链路所调度的共享资源上传送的数据。对于下行链路数据，只有在UE已接收到包含分配的物理资源的描述的第一下行链路消息并对其进行处理之后，UE才可接收数据和对其进行处理。在一些实施例中，在还包含第二下行链路消息的猝发脉冲(burst)中传送和接收第一下行链路消息。在这种情况下，UE处理接收的猝发脉冲，以获得分配的物理资源。如果该分配指示用户业务数据或信令数据包含在与包含该分配的第一下行链路消息相同的猝发脉冲中，则UE可重新对接收的猝发脉冲进行处理以获得第二下行链路消息。
传统的系统配置公共信道和共享信道。资源的分割限制了组合资源的有效使用。例如，如果在特定时间的大多数业务使用公共信道，则让共享信道处于空闲。相反，如果大多数业务使用配置的共享信道，则让公共信道处于利用中。
根据本发明的一些实施例，可为非调度的消息分配最小资源集，所述非调度的消息如图5A和图5B的第一上行链路消息。这个信道上的上行链路消息可限于仅包含临时ID的短消息，或者可替换地限于包含临时ID和关于什么类型的资源正被请求的指示的短消息。
由于每个UE使用第2层可寻址的临时ID发起与网络的接触，所以可从配置的信道去除非调度的下行链路信道(比如，FACH)。可在控制信道消息(比如，第一下行链路消息)和用户业务数据或信令数据(即，第二下行链路或上行链路消息)之间动态地分配其余的资源。由于更有效率的资源使用，而使得这样的资源分配提供更高带宽的系统。
如图6A和图6B所示，本发明的一些实施例将随机接入信道(RACH)用于第一上行链路消息，将调度的信道用于下行链路消息，并将公共信道用于随后的上行链路消息。如图7A和图7B所示，本发明的一些实施例将随机接入信道(RACH)用于第一上行链路消息，并将调度的信道用于随后的下行链路和上行链路消息。如图8A和图8B所示，本发明的一些实施例将随机接入信道(RACH)用于简略的初始上行链路消息，并将调度的信道用于随后的下行链路和上行链路消息。
图6A和图6B示出根据本发明的使用调度的下行链路的详细信令序列。UE获得临时标识符，并将第一上行链路消息中的临时标识符发送到网络。除了临时ID之外，第一上行链路消息还包含建立理由参数和两个可选参数：缓冲器占有率和全球UE ID。建立理由和全球UE ID可与以上参考图1A描述的对应参数相同或者相似。
缓冲器占有率可被用作用于在UE的发送缓冲器中发送的当前未决数据量的指示，并可在节点B处被调度器用于确定授予上行链路发送的资源的程度。缓冲器占有率可以是单比特、量化值的范围、以字节为单位的绝对值或者值的列表，例如，一个值用于许多发送流、类型或优先级流的每个。
UE可使用透明模式(TM)发送RRC连接请求消息。当网络设备一接收到RRC连接请求消息时，网络就执行接纳控制(以上参考图1A所描述的)，并分配物理资源：如建立理由参数所指示的上行链路共享信道(UL-SCH)或下行链路共享信道(DL-SCH)。可选地，网络还可分配S-RNTI和代替临时ID。
网络发送第一下行链路消息，第一下行链路消息包含包括用于对特定UE进行寻址的临时ID的下行链路调度授予指示和分配的物理资源的描述。可在预期或等待可能的调度消息的我的UE对其进行监视的共享物理控制信道(SPCCH)上发送第一下行链路消息。网络还可发送代替临时标识符。网络可从UE不可以选择的唯一的标识符的列表或表格选择代替临时标识符。这样的代替临时标识符确保包含来自第一UE的UE获得的临时标识符的消息将不会与包含第二UE获得的相同临时标识符的消息冲突。实际上，UE获得的临时标识符提供有限持续时间的有希望是唯一的标识符，其可被更肯定的网络选择的唯一标识符代替。可在RRC连接设置消息中发送代替临时标识符，或者还可将代替临时标识符包含在SPCCH授予消息内。
当一接收到下行链路调度授予消息，UE就对短的调度消息进行解码，并检查临时ID。只有被临时ID寻址的UE需要对在下行链路共享信道(DL-SCH)上发送或者将在下行链路共享信道(DL-SCH)上发送的更长的消息进行解码。未被调度授予消息寻址的其它UE不必花费CPU周期或电池资源对RRC连接设置或其它长消息进行解码来确定该消息是否面向它。
通过临时ID识别的UE接收下行链路调度授予消息中描述的分配的物理资源中发送的消息，并对其进行解码。这个到UE的第二下行链路消息可包含网络使用非应答模式(UM)发送的RRC连接设置消息。RRC连接设置消息可选地可包含代替临时ID、分配的S-RNTI值和/或全球UE ID。如果UE接收到代替临时ID，则当与网络用信号发送消息时，它将这个代替临时ID用作它的临时标识符。另外，如果网络从RRC连接请求消息接收到全球UE ID并且如果网络检测到重叠的临时ID之间的冲突，则可将全球UE ID包括在这个第一下行链路消息中。在一些实施例中，显式地将全球UE ID合并在消息中。在其它实施例中，全球UE ID用于对下行链路消息(比如，CRC)进行编码。
以下参考图9和图10进一步描述处理冲突的竞争解决处理。
此外，在一些实施例中，可使用广播信道(BCH)将无线电承载配置发送到多个UE。
接下来，UE通过使用应答模式(AM)准备RRC连接设置完成消息并发送该消息来对接收RRC连接设置消息和处理该消息作出响应。如果网络提供代替临时ID，则UE将这个新值用作它的临时标识符。RRC连接设置完成消息还可包含指示UE的各种能力的UE无线电接入能力参数。
根据本发明，由于小区中的多个UE可使用描述共享信道的信息，所以可在BCH上将包含在传统的RRC无线电承载设置消息(图1A)内的信息广播到每个UE，而不是分别用信号将所述信息发送到每个UE。
图6B示出UE和网络设备的元件以及这些元件之间的消息传递。UE包括第3层、第2层和第1层，第3层包括演进的RRC(E-RRC)层，第2层包括演进的无线电链路控制(E-RLC)层和演进的MAC(E-MAC)层，第1层包括物理层(L1)。E-UTRAN网络包括第1层物理层(L1)、第2层和第3层，第2层包括演进的MAC(E-MAC)层和演进的RLC(E-RLC)层，第3层包括演进的RRC(E-RRC)层和演进的RRM(E-RRM)层。
UE中的E-RRC层发起RRC连接请求消息。E-RRC将消息发送到E-RLC层，E-RLC层使用透明模式(TM)在被映射到随机接入信道(RACH)上的公共控制信道(CCCH)上发送RRC连接请求消息。CCCH为E-RLC层和E-MAC层之间的逻辑控制信道，RACH为E-MAC层和L1层之间的公共传输信道。通过空中接口(Uu)将RRC连接请求消息发送到网络。
当一接收到RRC连接请求消息，网络设备的第1层就在随机接入信道(RACH)信道上将消息发送到MAC层。MAC层通过CCCH信道将消息发送到E-RLC层。依次，E-RLC层将消息发送到E-RRC层，E-RRC层将消息发送到E-RRM层用于接纳控制和代替临时标识符、可选地代替S-RNTI值的分配。
在接纳控制和临时ID的可选代替和S-RNTI值的可选分配之后，E-RRM将分配的值返回到E-RRC层，E-RRC层形成将在非应答模式(UM)下发送的RRC连接设置消息。E-RLC将RRC连接设置消息发送到E-RLC层。E-RLC层通过DCCH或CCCH信道将消息发送到E-MAC层。
代替简单地转发RRC连接设置消息，E-MAC层通过共享物理控制信道(SPCCH)将调度授予消息发送到第1层以发送到UE。UE的第1层接收调度授予，所述调度授予指示将传载RRC连接设置消息的物理资源。E-MAC层还同时或随后在下行链路共享信道(DL-SCH)上分配的物理资源上将RRC连接设置消息发送到第1层。第1层通过空中接口(Uu)将RRC连接设置消息发送到UE。幸运的是，为了确定附带的消息而不是更长的RRC连接设置消息和其它消息是否被寻址到每个监视空中接口的UE，UE仅对短的调度消息进行解码。
当UE一接收到RRC连接设置消息，UE的第1层就通过DL-SCH信道将消息发送到它的E-MAC层，E-MAC层通过DCCH或CCCH信道将消息发送到它的E-RLC层，E-RLC层依次将消息发送到UE的E-RRC层。
接下来，UE使用RRC连接设置完成消息响应，使用应答模式(AM)将RRC连接设置完成消息发送到网络。E-RRC层将消息发送到E-RLC层，E-RLC层使用DCCH信道将RRC连接设置完成消息发送到E-MAC层。E-MAC层在RACH信道上将消息发送到物理层(L1)，物理层L1通过空中接口(Uu)将消息发送到网络。一旦UE已传送RRC连接设置完成消息，UE就进入RRC连接状态。
接下来，网络通过空中接口(Uu)接收RRC连接设置完成消息。它的第1层使用RACH信道将消息发送到E-MAC层。E-MAC层使用DCCH信道将消息发送到E-RLC层。E-RLC将消息发送到E-RRC层。
图7A和图7B示出根据本发明的使用调度的下行链路与非调度和调度的上行链路的详细信令序列。RRC连接请求消息和RRC连接设置消息的调度和交换以及接纳控制和资源的分配如以上参考图6A和图6B所描述。图7A和图7B通过在共享资源上发送随后的上行链路消息而背离前面的实施例。
具体地讲，当UE的E-MAC层从它的E-RLC层接收到RRC连接设置完成消息时，UE的E-MAC层首先在RACH信道或者演进的RACH(E-RACH)信道上发送调度请求消息。短的调度请求消息向网络请求上行链路物理资源的分配。通过空中接口(Uu)将调度请求消息发送到网络。当网络的第1层一接收到调度请求消息，就在RACH信道上将调度请求消息转发到网络的E-MAC层。E-MAC层将上行链路共享信道(UL-SCH)分配给UE，并在共享物理控制信道(SPCCH)上从E-MAC层发送到第1层的调度授予消息中描述上行链路分配，然后通过空中接口(Uu)发送到UE的第1层，UE的第1层在SPCCH信道上将调度授予消息发送到E-MAC层。E-MAC层在分配的UL-SCH资源上将RRC连接设置完成消息转发到第1层以发送到网络。
通过使用根据本发明的一些实施例的共享的调度的上行链路和/或下行链路方案，可实现一个或多个优点。例如，在一些实施例中，初始上行链路资源上的较短消息可减少在物理层上通过空中接口的编号冲突。在一些实施例中，可通过UE上的冲突恢复过程和/或通过网络中的冲突恢复过程来克服逻辑冲突(由于在重叠时间段期间由两个UE独立获得的共同临时标识符而发生)。在一些实施例中，可减少或者可去除将以其它方式专用于RACH和/或FACH公共信道的资源；从而，这些资源可用于分配到其它信道业务类型。因此，当与不允许多种业务类型共享相同的共享信道资源而是需要被分配单独的资源的情况相比时，可实现无线电资源的更有效率的使用。这是因为，通过将所有业务类型仅复用到共享信道上，调度器可使所分配的资源动态地适应每种业务类型所呈现的变化的瞬时负载。相反，如果分离的无线电资源被静态地分配给每种业务类型，则在不重新配置全部无线电资源的首先分配给公共信道、其次分配给共享信道的各个部分的情况下，不可能适应每种业务类型所提供的业务负载的变化。在一些实施例中，可缩短如UE所看到的信令等待时间和响应时间。在一些实施例中，调度的信道的使用意味着：UE对短的调度消息进行解码，不再必须监视被寻址到其它UE的每个公共信道消息和对其进行解码，这可导致UE的电池寿命的更有效率的使用。此外，在一些实施例中，通过高速信道的连接设置信令交换可比通过传统的公共信道发生得更快。
图8A和图8B根据本发明示出使用调度的下行链路和调度的上行链路的详细信令序列。在示出的实施例中，初始上行链路通信与随后的通信被调度。UE首先发送短的调度请求消息以请求网络分配上行链路物理资源，而不是发送包含RRC连接请求的初始消息。UE获得临时标识符，并将其包括在短的上行链路消息中。可选地，消息可包括缓冲器占有率参数(以上所描述的)和理由参数。理由参数可指示请求的原因(比如，请求上行链路物理资源)。网络分配上行链路共享信道(UL-SCH)，并在共享物理控制信道(SPCCH)上发送调度授予，所述调度授予包括UE获得的临时标识符和UL-SCH的描述。UE的E-MAC层在SPCCH信道上接收上行链路调度授予消息，并通过在分配的UL-SCH物理信道上发送RRC连接请求来响应。执行如上参考图7A和图7B所描述的接纳控制和附加资源分配的网络接收RRC连接请求消息。此外，图8A示出当传送RRC连接请求和RRC连接设置消息中的任何一个或者二者时，一些实施例可使用应答模式(AM)而其它实施例可使用非应答模式(UM)。
图9和图10示出根据本发明的竞争解决的过程。当两个UE获得共同临时标识符并正使用该临时标识符时，这种竞争情况发生。每个UE发送如参考图5A、图5B、图6A-B、图7A-B或图8A-B所描述的RRC连接请求消息。临时标识符的获得优选地以使两个UE获得相同临时标识符的概率最小化到可接受水平的方式发生。然而，在一些实施例中，两个UE可在小区内获得相同临时标识符。因此，可执行另外的冲突检测和恢复过程。
图9示出主要由UE策划的补救办法。两个UE每个使用相同的临时标识符(第1临时ID)将上行链路消息发送到网络。上行链路消息可以是在RACH信道或E-RACH上发送的消息。所述消息可以是调度请求消息(如所示)或一些其它消息。网络可检测两个上行链路消息中的重复的相同临时标识符。网络可选择不执行后面的处理，并将允许每个UE中止连接。在没有接收到预期的下行链路响应之后，每个UE丢弃最初获得的临时标识符，并获得另一临时标识符(分别为第2标识符和第3标识符)。然后每个UE使用新近获得的临时标识符重传初始的上行链路消息。当一接收到更新的临时标识符，就在各个UE和网络之间建立初始第2层上下文用于共享信道操作。然后网络对具有如上所述的唯一的临时ID的每个UE响应。
图10示出主要由网络策划的补救办法。再次，两个UE每个使用相同的临时标识符(临时ID)将上行链路消息发送到网络。上行链路消息可以是在RACH信道或E-RACH上发送的消息。所述消息可以是RRC连接请求消息(如所示)或者一些其它消息。网络可检测两个上行链路消息中的相同临时标识符。在这种情况下，两个UE已获得相同的临时ID，并且每个可预期包括将被寻址到其的这个临时ID的下行链路信令。在这样的情况下，网络可确定矛盾或冲突发生。然而，如果上行链路消息中的一个或两个包括全球UE ID，则可彼此区分UE。此刻，在各个UE和网络之间建立初始第2层上下文用于共享信道操作。
网络可在控制信道上发送被分配下行链路资源的调度授予消息。网络还可在调度授予消息中描述的业务信道上发送合并全球UE ID的消息。例如，网络可发送RRC连接设置完成消息，其合并被寻址到使用冲突的UE获得的临时标识符的UE。在一些实施例中，网络通过包括作为参数的全球UE ID来显式地将全球UE ID合并在下行链路消息中。可替换地，网络可通过使用全球UE ID对下行链路消息进行解码来合并全球UE ID。例如，合并可包括使用网络已知的UE标识符来计算循环冗余检验(CRC)值。当对下行链路消息进行解码时，每个UE可使用它的全球UE ID来确定是否显式地将全球UE ID作为参数合并，或者可替换地，可使用它的全球UE ID来对消息进行解码以确定网络是否使用先前发送的全球UE ID对消息进行编码。另外，网络可通过将代替临时ID分配给发送其全球UE ID的UE来响应。一旦UE之一接收到代替临时ID，就为两个UE形成唯一的第2层上下文用于共享信道操作。第一UE将接收用其UE对其进行编码的RRC连接设置消息，并适当地对其进行解码。第二UE将试图对RRC连接设置消息进行解码，但是由于用引起第二UE丢弃消息并返回到下行链路调度信道(SPCCH)的未知的全球UE ID对消息进行编码，所以第二UE将失败。然后第二UE将接收网络发送的第二下行链路调度授予消息。第二UE接着将适当地接收被寻址到它的RRC连接设置消息，并对其进行解码。两个UE都可通过用RRC连接设置完成消息响应来完成所述处理。
图11和图12示出根据本发明的使用多个调度授予信道的竞争避免和解决的过程。一些系统可配置多个信道(比如，多个SPCCH信道)用于将调度授予消息从网络传送到UE。可预先配置这些信道，可根据标准定义这些信道，或者可将这些信道发送到UE(例如，经由广播信道或者其它系统控制信令发送)。
UE可从配置的用于随后监视调度授予消息的多个信道获得或选择子集(即，单个信道或多个信道)。UE将监视的获得的信道子集可被称为信道集。通过使用上行链路消息，UE可通过显式地使用参数或者隐式地使用特定物理资源来传送信道集。通过传送信道集或信道集的指示，网络可区别碰巧获得相同临时标识符但是幸运地获得不同的信道集的UE。图11示出通过发送包含信道集的指示的初始消息来显式地将信道集传送到网络的UE的示例。图12示出通过使用特定上行链路物理资源将初始消息发送到网络来隐式地传送信道集的UE的示例。
在图11中，在建立与网络设备的连接之前，第一UE获得如上所讨论的临时标识符(临时ID)。第一UE还获得信道集。也就是说，UE选择其将为后来的调度授予消息而监视的调度授予信道(SPCCH)。可替换地，UE可选择多于一个的配置的调度授予信道(SPCCH)中，这被称为信道集。
为了获得包含UE为调度授予消息而监视的单个信道或多个信道的信道集，UE可基于以下参数中的一个或组合来选择信道集：(1)UE的全球UE标识符，如它的TMSI、IMSI或IMEI；(2)获得的临时标识符；以及(3)UE将用于发送初始消息的物理资源的一种或多种特性。所述物理资源的特性包括时间参数(诸如系统时钟、超帧编号、无线电帧编号、子帧编号、时隙编号)、频率参数(诸如频带、信道编号或子载波编号)和码(如midamble码、扰码、信道化码、时频码或正交码)。
示例示出结合信道集获得临时标识符(临时ID)的第一UE。信道集可以是单个SPCCH信道编号或者多个SPCCH信道编号的集合。可用信道指示(比如，信道指示#1)表示信道集。例如，可通过发送表示UE和网络都知道的表格的索引的信道指示值来传送信道集。表格条目可表示单个信道编号，或者可表示来自可能的信道集的多个信道。
接下来，第一UE发送包含所选择的临时标识符和信道指示二者的初始消息以向网络传送网络应该使用哪个信道或哪多个信道发送调度授予消息。例如，初始消息可以是对调度的上行链路无线电资源的调度请求或者在非调度的上行链路无线电资源上在连接设置处理期间作为第一消息发送的RRC连接请求消息。在一些实施例中，UE还可发送全球UE标识符(诸如TMSI、IMSI或IMEI)用于如上参考图10所讨论的冲突检测和解决。当一接收到初始消息时，网络可将临时标识符和信道集对与特定UE(比如，第一UE)相关联。
示例还示出同时或短时间之后发起连接的第二UE。第二UE类似地获得临时标识符和由信道指示(比如，信道指示#2)表示的信道集。为了说明的目的，示例示出第二UE如第一UE那样获得相同的临时标识符(临时ID#1)。然而，第二UE碰巧选择不同的信道集。第二UE然后在初始消息中将临时标识符和信道指示发送到网络。当一接收到初始消息，网络就可将接收的临时标识符和信道集对与第二UE相关联。
此刻，两个UE都与相同的临时标识符相关联，然而，由于如在它们的信道指示参数中所指示的，它们选择不同的非重叠的SPCCH信道集，而使得可避免不期望的交叉通信。第一UE和第二UE将监视不同的SPCCH信道，因此，网络可使用共同的获得的临时标识符来寻址两个UE。网络将用相同的临时标识符来寻址两个UE，但是在由信道指示#1指示的信道中的一个信道上将调度消息发送到第一UE，并在由信道指示#2指示的信道中的一个信道上将另一调度消息发送到第二UE。因此，每个UE不处理被寻址到其它UE的调度授予消息。
因而，通过两个UE选择不同的SPCCH信道集，系统为每个UE形成唯一的共享信道通信上下文。由于两个UE可能仍获得相同的临时标识符和相同的信道集，所以传送信道指示可能没有完全去除竞争的可能性。在这种情况下，可在本发明的上下文内应用以上参考图9和图10所讨论的竞争解决过程。
如图11进一步所示，网络可使用以下步骤通过调度的共享信道与第一UE传送数据：(1)接收临时标识符(临时ID#1)和信道指示(信道指示#1)；(2)分配下行链路或上行链路共享信道资源；(3)从接收的信道指示确定调度授予信道(信道#1)；(4)发送通过信道#1被寻址到临时ID#1的调度授予消息，调度授予消息包括分配的上行链路或下行链路共享信道资源的描述；和(5)通过在分配的共享信道资源上发送或接收数据来传送数据。类似地，网络可使用以下步骤通过调度的共享信道与第二UE同时或基本同时通信：(1)接收临时标识符(临时ID#1)和信道指示(信道指示#2)；(2)分配下行链路或上行链路共享信道资源；(3)从接收的信道指示确定调度授予信道(信道#2)；(4)发送通过信道#2被寻址到临时ID#2的调度授予消息，调度授予消息包括分配的上行链路或下行链路共享信道资源的描述；和(5)通过在分配的共享信道资源上发送或接收数据来传送数据。
以与以上参考图6A、图7A和图8A所描述的方式类似的方式，为了使每个UE被分配唯一的临时标识符，网络还可将代替临时标识符再分配给UE中的一个或两个，从而可消除当将调度授予消息发送给每个UE时授予信道限制的必要。此外，在一些实施例中，网络可允许UE使用不同的SPCCH信道集。例如，网络可将唯一的代替临时标识符再分配给UE，并可允许网络在任何下行链路SPCCH信道上运送上行链路或下行链路共享信道资源的调度授予。
在图12中，UE隐式地传送信道集。在建立与网络设备的通信之前，第一UE获得临时标识符，并获得物理资源(物理资源#1)。物理资源的特征可以它的时间、频率和码参数来表征。在所示出的实施例中，UE可通过使用物理资源隐式地传送信道集。网络可使用物理资源的一种特性或多种特性来推断UE将使用的信道集。
在一些实施例中，UE可确定信道集，然后基于确定的信道集确定将在哪个物理资源上发送初始消息。在其它实施例中，UE可确定发送初始消息的物理资源，然后基于确定的物理资源确定信道集。网络使用UE所使用的物理资源的特性来确定信道集。例如，初始消息的时间(比如，时隙)可向网络指示特定下行链路调度信道或信道集将被UE监视。当一接收到临时标识符，网络就可基于物理资源(物理资源#1)的一种或多种特性将该临时标识符与特定的一个或多个调度授予信道(SPCCH)相关联。在一些实施例中，临时标识符或物理资源与SPCCH信道编号或信道集的关联可作为时间的函数而改变。可替换地，关联可基于在RRC连接请求消息内接收的全球UE ID。每个UE在发送的临时标识符和信道集之间形成与网络所形成的关联相同的关联。在UE和网络中都可类似地实现这种关联。网络还将临时标识符和信道集对与特定UE(在这种情况下，第一UE)相关联。
同时或者一些时间之后，示出第二UE开始连接建立过程。第二UE获得临时标识符，并将初始消息发送到网络。当一接收到初始消息，网络就类似地确定信道集，并基于物理资源(物理资源#2)的特性将临时标识符与一个或多个特定SPCCH信道编号相关联。
在一些实施例中，临时标识符和隐含的信道集之间的关联是基于时间的周期函数。因而，在两个初始消息的发送之间所跨越的时间段内配置接入周期实例的有限集合，以使临时标识符和信道集之间的关联不重复。这样，第二UE在随后的时间发送临时ID#1使得它的临时ID#1与和与第一UE相关联的SPCCH信道编号不同的SPCCH信道编号相关联。在示出的例子中，临时ID#1与用于第一UE的SPCCH信道#1相关联，而临时ID#1与用于第二UE的SPCCH信道#2相关联。因而，网络可使用UE和网络事先知道的调度授予信道将调度授予消息发送到UE，并可通过如调度授予消息所指示的一个或多个调度的共享信道唯一地与第一UE和第二UE传送数据。
此刻，两个UE都与相同的临时标识符相关联，然而，由于它们与不同的SPCCH信道编号相关联，而使得可如上面讨论地避免不期望的交叉通信。因而，归因于使用不同的物理资源发起连接建立，因此UE可与不同的SPCCH相关联的事实，系统为每个UE形成唯一的共享信道通信上下文。在一些实施例中，这种方法完全去除了在特定的时间段内非同时接入尝试连接的竞争的可能性。如果多个UE获得共同的临时标识符但是每个在不同的物理资源上发送初始消息，则如果UE被重新分配代替临时标识符，那么可避免冲突。另一方面，如果多个UE获得共同的临时标识符而且还在相同的物理资源上发送初始消息，则可能遇到竞争，可通过使用诸如以上参考图9和图10所描述的竞争解决过程来解决冲突。
基本上无竞争接入的长度可以是可利用的SPCCH的数量以及描述临时标识符和SPCCH信道编号之间的关联的模式的长度和性质的函数。因此，在关联模式及时重复之前网络将唯一的代替临时标识符分配给接入系统的每个UE将是有利的。因而，通过设计关联模式具有与分配代替临时标识符所需的最大预期时间相当的长度，可优化方案的效率。
尽管已就特定实施例和示出的附图描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将认识到本发明不限于所描述的实施例或附图。例如，上述实施例中的许多实施例参考3GPP系统和演进的UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)专用术语。更一般地，一些实施例可包括使用以时分双工(TDD)方案或频分双工(FDD)方案操作的码分多址(CDMA)发射器/接收器对的收发器。可替换地，收发器可以是非码分收发器，如在TDMA系统、FDMA系统、OFDM系统或其混合物(比如，TMDA/FDMA、TDMA/CDMA、TDMA/OFDM和TDMA/OFDM/CDMA)中使用的非码分收发器。收发器可对猝发脉冲进行操作，也可对信号流进行操作。
所提供的附图仅仅是代表性的，可不按比例绘制。因而可夸大其某些部分，而最小化其它部分。附图的意图在于示出本领域的普通技术人员可理解和适当地执行的本发明的各种实现。因此，应该理解，可在权利要求的精神和范围内用修改和改变来实施本发明。描述的意图不在于穷举或者将本发明限制在所公开的精确形式。应该理解，可用修改和改变来实施本发明，本发明仅由权利要求及其等同物限制。

Claims (35)

1.一种在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的方法，该方法包括由所述用户设备执行的以下步骤：
获得第2层地址作为要被所述网络设备用来寻址所述用户设备的临时标识符；
获得信道集；
将初始消息发送到所述网络设备，所述初始消息包括所述临时标识符；
接收下行链路消息，该下行链路消息传送所述临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括由所述网络设备分配给所述用户设备的资源；以及
响应于该下行链路消息在所述被调度的资源上传送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道集为单个信道。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道集包括多个信道。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得信道集的步骤包括从多个信道集中随机选择所述信道集。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得信道集的步骤包括基于全球UE标识符确定所述信道集。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述全球UE标识符包括临时移动用户标识(TMSI)、国际移动用户标识(IMSI)或国际移动设备标识(IMEI)之一。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得信道集的步骤包括根据物理资源的一种或多种特性的函数来确定所述信道集，其中，所述发送初始消息的步骤包括在所述物理资源上发送初始消息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述物理资源的特性包括时间参数、频率参数和码参数中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道集的获得包括基于物理资源的特性、全球UE标识符和临时标识符中的一个或多个确定信道集。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始消息还包括全球UE标识符。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括确定物理资源，其中，所述发送初始消息的步骤包括根据确定的物理资源发送初始消息。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括用信号发送有关所述信道集的指示。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括隐式地传送有关所述信道集的指示。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将初始消息发送到所述网络设备的步骤包括发送调度请求消息和发送RRC连接请求消息中的一个。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述发送初始消息之后、所述接收下行链路消息之前，中止连接；
确定不同的物理资源；以及
在所述不同的物理资源上发送新的初始消息。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括改变信道集和临时标识符之间的关联。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括改变信道集和物理资源的一种或多种特性之间的关联。
18.根据权利要求1所述的方法，还包括根据时间的函数改变信道集的关联。
19.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于从所述网络设备接收信号来改变信道集的关联。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统包括演进的UMTS陆地无线电接入网(E-UTRAN)。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道集标识共享信道。
22.一种用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的用户设备，该用户设备包括：
获得第2层地址作为要被所述网络设备用来寻址所述用户设备的临时标识符的装置；
获得信道集的装置；
将初始消息发送到所述网络设备的装置，所述初始消息包括所述临时标识符；
接收下行链路消息的装置，该下行链路消息传送所述临时标识符和有关共享信道上被调度的资源的描述，所述被调度的资源包括由所述网络设备分配给所述用户设备的资源；以及
响应于该下行链路消息在所述被调度的资源上传送数据的装置。
23.根据权利要求22所述的用户设备，其中，所述获得信道集的装置包括从多个信道集中随机选择所述信道集的装置。
24.根据权利要求22所述的用户设备，其中，所述获得信道集的装置包括根据物理资源的一种或多种特性的函数来确定所述信道集的装置，其中，所述发送初始消息的装置包括在所述物理资源上发送初始消息的装置。
25.根据权利要求22所述的用户设备，其中，将临时标识符发送到所述网络设备的装置包括：在包含临时标识符和对被调度的资源的请求的第一上行链路消息内发送临时标识符的装置。
26.根据权利要求22所述的用户设备，其中，所述获得信道集的装置包括基于物理资源的特性、全球UE标识符和临时标识符中的一个或多个来确定信道集的装置。
27.根据权利要求22所述的用户设备，还包括确定物理资源的装置，其中，所述发送初始消息的装置包括根据确定的物理资源来发送初始消息的装置。
28.根据权利要求22所述的用户设备，还包括用信号发送有关所述信道集的指示的装置。
29.根据权利要求22所述的用户设备，还包括隐式地传送有关所述信道集的指示的装置。
30.根据权利要求22所述的用户设备，其中，所述信道集标识共享信道。
31.一种用于在无线通信系统中通过共享物理资源在用户设备和网络设备之间发起无线连接和随后的通信的网络设备，该网络设备包括：
接收所述用户设备发送的初始消息的装置；
确定信道集的装置；
将调度的资源分配给所述用户设备的装置，所述调度的资源包括共享信道上的资源；
在由所述信道集指示的信道上发送下行链路消息的装置，所述下行链路消息传送所述临时标识符和有关所述调度的资源的描述；以及
响应于所述下行链路消息在所述调度的资源上传送数据的装置。
32.根据权利要求31所述的网络设备，其中，所述确定信道集的装置包括：从所述初始消息提取信道指示的装置，该信道指示指示所述信道集。
33.根据权利要求31所述的网络设备，其中，所述确定信道集的装置包括：根据传载所述初始消息的物理资源来确定信道集的装置。
34.根据权利要求31所述的网络设备，还包括将信道集和物理资源的一种或多种特性之间的关联的变化传送给UE的装置。
35.根据权利要求31所述的网络设备，其中，所述信道集标识共享信道。
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