CN102651894A - 小区切换的方法、终端设备、基站设备和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种小区切换的方法、终端设备、基站设备和通信系统。该方法包括：在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息。本发明实施例在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息，而不必等待主小区接入的结果，从而提高了小区切换的速度和效率。

Description

小区切换的方法、终端设备、基站设备和通信系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，并且更具体地，涉及小区切换的方法、终端设备、基站设备和通信系统。

背景技术

为了满足IMT-Advanced(International Mobile Telecom-Advanced；增强型国际移动通信)的要求，支持高达1Gbit/s的峰值数据速率，3GPP(3rdGeneration Partnership Project；第三代伙伴项目)LTE-ADVANCED(Long TermEvolution-ADVANCED；增强型长期演进系统)系统目前已经同意将载波汇聚(Carrier Aggregation；CA)技术作为其扩展系统带宽的方法。载波汇聚的主要思想就是将多个组成载波(Component Carrier；CC)汇聚成一个高于20MHz的载波，以支持高速数据速率。例如，下行带宽可以由5个20MHz的载波汇聚而成。

当配置载波汇聚后，目前3GPP规定UE(User Equipment；用户设备)与网络之间仅仅存在一个RRC(Radio Resource Control；无线资源控制)连接。在RRC连接建立、重建立或者切换的时候，提供例如TAI(Track AreaIdentity；跟踪域标识符)的NAS(Non-Access Stratum；非接入层)移动性信息的服务小区被称为PCell(Primary Cell；主小区)。此外，在RRC连接重建立或者切换的时候，PCell也负责提供安全相关参数的输入。例如，PCell的PCI(Physical Cell Identity；物理小区标识符)、频率等信息会被作为生成安全密钥的输入参数。

在进行载波汇聚后，需要研究的一个问题是：当UE使用多个组成载波时，是否可以在这些经过聚合的多个组成载波上使用相同的定时提前量(TA，Timing Advance)。经过3GPP会议讨论后，基本达成一致，即在下面几种情况下，UE使用的多个组成载波不能使用相同的TA值。

图1A和图1B是组成载波CC采用不同TA值的示例场景的示意图。在图1A和图1B所示的示例场景下，UE使用f1和f2时，频率为f1的CC和频率为f2的CC的TA值是不同的。

在图1A的场景中，基站在不同的中继器(Repeater)上配置了不同的组成载波，或者不同频率的组成载波经过了不同的散射路径。这种情形下，不同组成载波的TA是不同的。

在图1B的场景中，UE使用两个不同的组成载波与两个非协作的接入点通信。如图1B所示，两个站点分别布置了两个远端天线头或者分布式天线头，UE使用两个不同的组成载波与这两个站点进行通信。此时，不同组成载波的TA值也不同。

图1A和图1B仅仅是两个比较具有代表性的场景，在其他一些运营场景下，同样可能出现不同组成载波具有不同TA值的情况，在此不再一一列举。此外，图1B中，经过两个站点的CC都可以是多个。

在引入多TA后，除了PCell外，UE还需要在其他小区，例如与PCell不属于同一个中继器站点的SCell(Secondary Cell；次小区)上执行上行同步(随机接入)。当UE并行在PCell和另一个需要执行上行同步的SCell上作随机接入时，如果UE先于PCell在SCell上首先同步成功，UE不知道如何继续进一步的工作。这样，UE必须等待PCell上随机接入的结果，才能继续操作，影响了小区切换的速度和效率。

因此，需要能够提高小区切换效率的切换方案。

发明内容

本发明实施例提供一种小区切换的方法、终端设备、基站设备和通信系统，能够提高小区切换的效率。

本发明实施例提供了一种小区切换的方法，包括：在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息。

本发明实施例还提供了一种小区切换的方法，包括：在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，通过次小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在次小区执行RRC连接的重建立。

本发明实施例还提供了一种小区切换的方法，包括：在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，执行小区重选；当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区或者与先前执行随机接入成功的次小区属于同一小区组时，通过重选的小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在重选的小区执行RRC连接的重建立，其中小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

本发明实施例还提供了一种小区切换的方法，包括：从源基站接收切换请求消息，其中切换请求消息包含源基站推荐的多个推荐小区的信息；从多个推荐小区中选择需要终端设备执行随机接入的多个候选小区；向源基站发送切换确认消息，其中切换确认消息包括多个候选小区的信息，以由源基站向终端设备通知多个候选小区的信息并由终端设备在多个候选小区上执行随机接入，其中最先接入成功的候选小区被确定为终端设备的主小区。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；传输单元，用于在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；请求单元，用于当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，通过次小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在次小区执行RRC连接的重建立。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；重选单元，用于当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，执行小区重选；请求单元，用于当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区或者与先前执行随机接入成功的次小区属于同一小区组时，通过重选的小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在重选的小区执行RRC连接的重建立，其中小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

本发明实施例还提供了一种基站设备，包括：接收单元，用于从源基站接收切换请求消息，其中切换请求消息包含源基站推荐的多个推荐小区的信息；选择单元，用于从多个推荐小区中选择需要终端设备执行随机接入的多个候选小区；发送单元，用于向源基站发送切换确认消息，其中切换确认消息包括多个候选小区的信息，以由源基站向终端设备通知多个候选小区的信息并由终端设备在多个候选小区上执行随机接入，其中最先接入成功的候选小区被确定为终端设备的主小区。

本发明实施例还提供了一种通信系统，包括前述终端设备或基站设备。

本发明实施例在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息，而不必等待主小区接入的结果，从而提高了小区切换的速度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A和图1B是组成载波CC采用不同TA值的示例场景的示意图。

图2是应用本发明实施例的通信系统的示意图。

图3是小区切换的通常过程的示意图。

图4A是作为MAC CE的TA的一个例子的示意图。

图4B是作为MAC CE的竞争解决消息的一个例子的示意图。

图5是根据本发明实施例的小区切换的方法的示意流程图。

图6是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。

图7是根据本发明另一实施例的小区切换方法的示意流程图。

图8是根据本发明另一实施例的小区切换方法的示意流程图。

图9是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。

图10是根据本发明另一实施例的小区切换方法的示意流程图。

图11是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。

图12是根据本发明实施例的终端设备的示意框图。

图13是根据本发明另一实施例的终端设备的示意框图。

图14是根据本发明另一实施例的终端设备的示意框图。

图15是根据本发明实施例的基站设备的示意框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息，而不必等待主小区接入的结果，从而提高了小区切换的速度和效率。所述非安全相关信息可以是无需经过加密和完整性保护的信息。

图2是应用本发明实施例的通信系统200的示意图。通信系统200包括UE 210、源基站(例如S-eNB：Source-evolved Node B；源演进型节点B)220、目标基站(例如T-eNB：Target-evolved Node B；目标演进型节点B)230。

在初始状态下，由S-eNB 220向UE 210提供服务。在某些情况下，UE 210需要切换到T-eNB 230，即执行小区切换。

图3是小区切换的通常过程的示意图。如图3所示，在S310，UE 210向S-eNB 220发送测量报告。

S-eNB 220基于UE 210发送的测量报告以及负载信息等决定将UE 210切换到另外一个基站T-eNB 230。因此，在S320，S-eNB 220向T-eNB 230发送HO(Hand Over；切换)请求消息。该HO请求消息可携带S-eNB 220向T-eNB 230推荐的PCell的信息以及推荐的一个或多个SCell，即一个SCell列表。此外，该HO请求消息也可以携带UE 210的上下文信息。

T-eNB 230根据自己的资源使用情况，执行准入控制。这里我们假定T-eNB 230允许UE接入。因此，在S330，T-eNB 230向S-eNB 220发生HO确认消息。该HO确认消息包含T-eNB 230为UE 210确定的PCell的信息以及SCell的信息。

根据HO确认消息，S-eNB 220在S340向UE 210发送HO命令消息。该HO命令消息中包含T-eNB 230为UE 210确定的PCell的信息以及SCell的信息。

在接收到HO命令后，UE 210即开始执行随机接入过程S350-S380，以获取与目标T-eNB 230的上行同步。首先，UE 210随机选择一个前导码(Preamble)，然后在S350向T-eNB 230发送该前导码。

在接收到UE 210发送的随机接入前导码之后，T-eNB 230向UE 210发送RACH(Random Access Channel；随机接入信道)响应消息。该RACH响应消息中包含针对所接收的前导码的定时提前量TA(Time Advance)以及一个上行的传输授予(UL Grant)。这里，定时提前量TA值是一个MAC(Medium Access Control；媒体接入控制)CE(Control Element；控制元)。图4A是作为MAC CE的TA的一个例子的示意图。如图4A所示，该MAC CE被分配有一个特定的逻辑信道ID，即LCID(Logical Channel Identity)。

回到图3，UE 210在接收到T-eNB 230发送的RACH响应消息后，执行TA调整，并在S370，利用RACH响应消息中分配的UL Grant向T-eNB 230发送随机接入消息3(RACH Message 3)。该随机接入消息3中包含UE 210的标识符C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier；小区无线网络临时标识)。进一步地，如果UL Grant资源足够，可以包含HO完成消息(即HO Complete Message)。

T-eNB 230接收到RACH消息3后，在S380向UE 210发送竞争解决消息(Contention resolution message)。该消息为一个MAC CE，包含UE 210的标识符。图4B是作为MAC CE的竞争解决消息的一个例子的示意图。如图4B所示，该MAC CE被分配有一个特定的逻辑信道ID。

如果UE 210在竞争解决消息中发现存在自己的标识符，则该随机接入过程成功，即成功接入T-eNB 230。

但是，在存在要使用多个TA的情况下，当UE 210并行在PCell和另外一个或多个需要执行上行同步的SCell上作随机接入时，如果UE 210先于PCell在SCell上首先同步成功，UE 210不知道如何继续进一步的工作。这样，UE 210必须等待PCell上随机接入的结果，才能继续操作，影响了小区切换的速度和效率。

图5是根据本发明实施例的小区切换的方法500的示意流程图。方法500可主要由UE 210执行。

在方法500的S510，UE 210在目标基站T-eNB 230所确定的主小区PCell和次小区SCell上执行随机接入。

在次小区SCell上执行随机接入成功而尚未在主小区PCell上执行随机接入成功时，UE 210通过次小区SCell向T-eNB 230传输非安全相关信息。例如UE 210当前的下行接收状态，上行传输状态信息，调度请求、缓存状态报告BSR(Buffer States Report)、主小区的CQI(Channel Quality Indicator；信道质量指示)信息、或者次小区的CQI信息等各种非安全相关的信息都可以优先于PCell的随机接入成功进行上报，而不必等待主小区接入的结果，从而提高了数据传输可靠性，降低了数据传输的延迟，提高了小区切换的速度和效率。

图6是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。图6的S610至S640可以类似于图3的S310至S340。

具体地，如图6所示，在S610，UE 210发送测量报告给S-eNB 220。然后，在S620，S-eNB 220发送HO请求消息给T-eNB 230。该HO请求消息可携带S-eNB 220向T-eNB 230推荐的PCell的信息以及推荐的一个或多个SCell，即一个SCell列表。

另外，根据本发明的另一实施例，该HO请求消息可以包含S-eNB 220向T-eNB 230推荐的需要执行随机接入的PCell的信息。进一步地，该HO请求消息还可以包含S-eNB 220为UE 210确定其在T-eNB 230上的小区分组信息。S-eNB 220可以向T-eNB 230推荐每个小区组(Cell Group)中需要执行随机接入的一个SCell，然后将所推荐的需要执行随机接入的SCell的信息在HO请求消息中通知T-eNB 230。

这里所谓“小区组”由一个或多个可以共享同一个TA值的小区构成。共享同一个TA值可以是针对特定的UE，例如当前的待切换UE 210，也可以是系统级的，即对于任意的UE都可以共享同一个TA值。

根据S-eNB 220的推荐，T-eNB 230为UE 210确定PCell以及其他需要执行随机接入的一个或多个SCell。这里我们将T-eNB 230确定的UE需要执行随机接入的SCell称之为RACH SCell，简称RA-SCell。然后在S630，T-eNB230向S-eNB 220反馈HO确认消息，该HO确认消息中包含T-eNB 230确定的PCell以及RA-SCell的信息。

在S640，S-eNB 220向UE 210发送HO命令消息，该HO命令消息中包含T-eNB 230为UE 210确定的PCell的信息以及一个或多个RA-SCell的信息，以指示UE 210在PCell和RA-SCell上执行随机接入。

UE 210在PCell和RA-Scell上执行随机接入。这里，随机接入的过程S650-S680与图3的S350-S380类似。根据本实施例，在PCell上的随机接入成功之前，在RA-Scell上的随机接入先成功，因此将图6中S650-S680显示为RA-Scell上的随机接入过程。但在PCell和RA-Scell上的随机接入可以是并行的。

在PCell和RA-SCell上的随机接入过程中，为了帮助UE区分针对PCell上的随机接入过程的定时提前量TA值和RA-SCell上的随机接入过程的定时提前量TA，以及分别针对PCell和RA-SCell的竞争解决消息，可以分别为PCell和RA-SCell上执行随机接入时相关的TA命令MAC CE分配不同的逻辑信道标识符LCID，以让UE能够区分出PCell和RA-SCell上的TA命令MAC CE，或者也可以分别在PCell和RA-SCell的TA命令MAC CE中明确携带PCell和RA-SCell的小区标识符。同样，可以分别为PCell和RA-SCell上执行随机接入时相关的竞争解决消息MAC CE分配不同的逻辑信道标识符LCID，以让UE能够区分出PCell和RA-SCell上的竞争解决消息MAC CE，或者也可以分别在PCell和RA-SCell的竞争解决消息MAC CE中明确携带PCell和RA-SCell的小区标识符。这样，T-eNB 230在发送PCell上和RA-SCell上的随机接入响应消息和/或竞争解决消息时，便可以将PCell和RA-SCell上的随机接入响应消息和/或竞争解决消息混合在一条消息中发送给UE，从而可以节省无线资源。

可替换地，也可以限制PCell和RA-SCell上执行随机接入时相关的RA-SCell的定时提前量TA以及竞争解决消息MAC CE必须在对应的PCell和RA-SCell上发送。这样UE 210通过接收对应的定时提前量TA以及竞争解决消息的Cell即可确定对应的TA调整量应该应用于哪个Cell以及相应的哪个Cell的随机继而过程获得成功。

此外，在RA-SCell的随机接入过程的RACH Msg3(S670)中，可以禁止UE 210发送HO完成消息给T-eNB 230。

应注意，这里并不严格要求UE 210同时在PCell和SCell上作随机接入，也就是并不要求UE 210的多个随机接入过程的每个部分都同时进行。

如果UE 210优先在RA-SCell上执行随机接入成功，则在S690，UE可以在PCell的随机接入成功之前向T-eNB 230上报非安全相关的数据进行传输。例如UE 210当前的下行接收状态，上行传输状态信息，调度请求、缓存状态报告BSR、主小区的CQI信息、次小区的CQI信息等各种非安全相关的信息都可以优先于PCell的随机接入成功进行上报。

UE 210在PCell执行随机接入成功后，UE 210和T-eNB 230开始使用基于PCell生成的安全密钥执行数据传输。

这样，UE 210无需等到PCell随机接入成功，即可进行非安全相关信息的传输，从而在PCell上的随机接入成功之后，能更快地分配相应的UL Grant，提高了小区切换的效率。

图7是根据本发明另一实施例的小区切换方法70的示意流程图。方法70针对于PCell上的随机接入失败但SCell上的随机接入成功时UE 210的处理。

如图7所示，方法70的S71与上面所述的方法500的S510相似，在目标基站T-eNB 230所确定的主小区PCell和次小区SCell上执行随机接入。

在S72，当在次小区SCell上执行随机接入成功而在主小区PCell上执行随机接入失败时，通过次小区SCell向目标基站T-eNB 230发送RRC连接重建立请求消息，以请求在次小区执行RRC连接的重建立。

此时，不再执行小区重选。由于已经在该SCell上执行随机接入成功，因此也无需再执行随机接入。这样，能够降低RRC连接重建立的时延。

根据本发明的一个实施例，在主小区PCell上执行随机接入失败之后且在发送RRC连接重建立请求消息之前，UE 210不执行随机接入。

可替换地，也可以执行小区重选。图8是根据本发明另一实施例的小区切换方法80的示意流程图。方法80针对于PCell上的随机接入失败但SCell上的随机接入成功时UE 210的处理。

方法80的S81与上述S510和S701相似，所确定的主小区PCell和次小区SCell上执行随机接入。

当在次小区SCell上执行随机接入成功而在主小区PCell上执行随机接入失败时，在S82，执行小区重选。

在S83，当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区SCell或者与先前执行随机接入成功的次小区SCell属于同一小区组时，通过重选的小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在重选的小区执行RRC连接的重建立，其中小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

此时，由于采用相同的TA值，所以UE 210可以忽略对重选的小区的随机接入过程，也能够降低RRC连接重建立的时延。

根据本发明的一个实施例，在主小区PCell上执行随机接入失败之后且在发送RRC连接重建立请求消息之前，UE 210不执行随机接入。

根据本发明的一个实施例，在方法70和80中，在UE 210发送RRC连接重建立请求消息前，如果UE 210没有足够的UL Grant发送所述RRC连接重建立请求消息，则UE 210可以首先通过发送调度请求(Scheduling Request；SR)或者缓存状态报告BSR(Buffer States Report)以请求UL Grant用于发送所述RRC连接重建立请求消息。进一步地，可以在在该SR或者BSR中增加特定的指示信息，用于通知T-eNB 230立即向UE 210分配UL Grant，而不等待UE 210在PCell上的随机接入成功。

可选地，该RRC连接重建立请求消息可以携带指示PCell的随机接入失败的指示信息。

图9是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。图9中，与图6相同或相似的部分用相同的附图标记表示，并省略其具体描述。

在PCell上的随机接入失败后，如上所述，在S710，UE 210可按照方法70的S72，禁止小区重选而直接在RA-SCell上向T-eNB 230发送RRC连接重建立请求消息；或者也可以按照方法80的S82和S83，在重选的小区与随机接入成功的RA-SCell具有相同的TA值(重选的小区为该RA-Scell或属于同一小区组)时，忽略该重选的小区的随机接入过程而直接在所述重选的小区上向T-eNB 230发送RRC连接重建立请求消息。

T-eNB 230决定是否为UE 210在所述RA-SCell或者重选的小区上重建立RRC连接。如果允许，则T-eNB 230向UE 210发送RRC连接重建立消息；否则T-eNB 230向UE 210发送RRC连接重建立拒绝消息。这里我们假设T-eNB 230允许重建立RRC连接，则在S720，UE 210接收从T-eNB 230发送的RRC连接重建立消息。在S730，UE 210确定主小区。可以将执行随机接入成功的次小区RA-SCell作为主小区；或者将重选的小区(如果执行小区重选的话)作为主小区。然后在S740，向T-eNB 230发送RRC连接重建立完成消息。可选地，该RRC连接重建立完成消息可携带指示PCell的随机接入失败的指示信息。

这样，本发明实施例能够降低RRC连接重建立的时延。

前面描述了S-eNB 220推荐PCell和SCell并由T-eNB 230确定PCell和RA-SCell的实施例。本发明实施例不限于此，S-eNB 220可以不区分推荐PCell和SCell。在HO成功前，T-eNB 230也可以不直接为UE 210确定PCell。

图10是根据本发明另一实施例的小区切换方法800的示意流程图。方法800主要由T-eNB 230执行，当然也涉及通信系统中的其他网元，如S-eNB 220和UE 210。

在方法800的S810，T-eNB 230从S-eNB 220接收切换(HO)请求消息，其中该切换请求消息包含S-eNB 220推荐的多个推荐小区Cell的信息。优选地，推荐的多个推荐小区可以是S-eNB推荐的需要终端设备UE执行随机接入的小区。

然后在S820，从多个推荐小区Cell中选择需要UE 210执行随机接入的多个候选小区。在S830，向S-eNB 220发送切换确认消息，其中该切换确认消息包括多个候选小区的信息，以由S-eNB 220向UE 210通知多个候选小区的信息。这样，UE 210能够在多个候选小区上执行随机接入。

在S840，确定UE 210在多个候选小区中最先接入成功的候选小区为UE210的主小区。应注意，在S840中，可以由目标基站T-eNB 230主动地确定UE 210的主小区并通知UE 210该确定结果。可替换地，可以由UE 210先确定主小区并通知T-eNB 230，从而T-eNB 230可以被动地确定UE 210的主小区。

因此，在引入多TA后，S-eNB 220无需推荐PCell，T-eNB 230也无需在切换确认时确定PCell，由UE 210在多个候选小区上执行随机接入，并且最先接入成功的候选小区可被确定为UE 210的主小区PCell，此时由于已经成功执行了PCell上的随机接入，因而也确保了HO成功。

这样，本发明实施例能够在多TA场景下确定PCell并确定HO成功。

图11是根据本发明一个实施例的小区切换流程的示意图。

在S910，与图3的S310以及图6和图9的S610相似，UE 210发送测量报告给S-eNB 220。

假设S-eNB 220作出切换决定，决定切换UE 210到T-eNB 230，则在S320，S-eNB 220发送切换(HO)请求消息给T-eNB 230。在本实施例中，该HO请求消息包含S-eNB 220推荐的多个推荐小区(即，推荐小区列表)的信息。优选地，推荐的多个推荐小区可以是S-eNB推荐的需要终端设备UE执行随机接入的小区。S-eNB 220可以为UE 210从多个小区组中分别选择一个需要执行随机接入的小区推荐给T-eNB 230。小区组可以是系统特定的，也可以是UE特定的。所谓系统特定的小区组，是指针对任何处于该小区组内的UE，当UE与该小区组内的多个小区通信时，UE在该小区组内的各个小区的上行定时提前量TA都相同，由这样的小区构成的小区组我们就称之为系统特定的小区组。所谓UE特定的小区组，是指针对某一特定的UE，当UE与该小区组内的多个小区通信时，UE在该小区组内的各个小区上的上行定时提前量TA都相同，由这样的小区构成的小区组我们就称之为UE特定的小区组。进一步地，对于UE特定的小区组，S-eNB 220可以在UE 210切换前确定UE 210在切换到T-eNB 230时的小区组信息，即S-eNB 220能够在切换前确定，针对该UE 210，在它切换到T-eNB 230时，哪些小区之间可以共享同一个TA值。此外，对于UE特定的小区组，上述HO请求消息也可以包含UE 210在T-eNB 230的小区组信息。

S-eNB 220可以向T-eNB 230推荐每个小区组中需要执行随机接入的一个小区(推荐小区)，然后将推荐小区的信息在切换请求消息中通知T-eNB230。另外，针对所推荐的每个小区组中需要执行随机接入的小区，S-eNB 220根据这些小区的PCI和频率信息以及UE 210当前在S-eNB 220使用的KeNB生成对应的KeNB*后，在HO请求消息中一并发送给T-eNB 230。

T-eNB 230根据推荐小区，为UE 210确定多个候选的PCell(候选小区)，例如，T-eNB 230确定的候选小区可以从S-eNB 220推荐的小区中的那些带有KeNB*参数的小区中选择。然后在S930，T-eNB 230向S-eNB 220反馈HO确认消息，该HO确认消息中包含T-eNB 230为UE 210确定的候选小区的信息。

在S940，S-eNB 220向UE 210发送HO命令消息，指示UE 210在多个候选小区上执行随机接入。

在S950，UE 210可以并行地在多个候选小区(如Cell1和Cell2等等)上执行随机接入。这里并不严格要求UE 210同时在所有候选小区上作随机接入。随机接入的过程与前面所述的过程相似，例如图3的S350-S380，因此不再赘述。

在S960，确定最先随机接入成功的候选小区为最终的PCell，并基于该最先成功的PCell的PCI和频率信息生成密钥。应注意，S960可由UE 210或T-eNB 230实现。虽然图11中同时描绘了UE 210和T-eNB 230确定主小区的情形，但也可以只由它们中的一个确定主小区。

可选地，因为考虑到可能由于竞争解决消息的重传或其他原因导致发送延迟，从而导致UE 210和T-eNB 230对随机接入成功的理解不一致。此时，在由UE 210确定主小区的情况下，可以在成功收到竞争解决消息后，在S970向T-eNB 230发送PCell确定指示消息，以通知T-eNB 230其选择的PCell。可选地，可以在S980，T-eNB 230向UE 210发送PCell确定确认消息。

可替换地，T-eNB 230也可以确定主小区(S960’)。在接收到UE反馈的针对竞争解决消息的正确接收确认的指示信息后，T-eNB 230发送一条专用的信令，例如PCell指示信息(S990)，以通知UE 210最终确定的PCell的信息。

或者，T-eNB 230可以在竞争解决消息中包含T-eNB 230确定PCell的指示信息，以指示UE将该竞争解决消息对应的Cell作为PCell，或者可以在竞争解决消息中包含确定的PCell的标识信息，以通知UE 210所确定的PCell。优选地，T-eNB在最先发送的竞争解决消息中包含上述确定PCell的指示信息或者确定的PCell的标识信息。

根据本发明的另一实施例，UE 210或T-eNB 230可以将后续接入成功的候选小区作为次小区，或者将除最终确定的PCell之外的其他随机接入成功的候选小区作为次小区。

这样，本发明实施例能够在多TA场景下确定PCell并确定HO成功，还能确定SCell。

下面描述根据本发明实施例的终端设备和基站设备。图12是根据本发明实施例的终端设备120的示意框图。例如，终端设备120可对应于图2所示的UE 210。如图12所示，终端设备120包括接入单元121和传输单元122。

终端设备120的各个部件可执行图5所示的方法500以及图6中由UE210所执行的各个过程，为避免重复，不再详细描述具体细节。

其中，接入单元121用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入。传输单元122用于在次小区上执行随机接入成功而尚未在主小区上执行随机接入成功时，通过次小区向目标基站传输非安全相关信息。

在次小区SCell上执行随机接入成功而尚未在主小区PCell上执行随机接入成功时，UE 210通过次小区SCell向T-eNB 230传输非安全相关信息。例如UE 210当前的下行接收状态，上行传输状态信息，缓存状态报告BSR、CQI等各种非安全相关的信息都可以优先于PCell的随机接入成功进行上报，而不必等待主小区接入的结果，从而提高了数据传输可靠性，降低了数据传输的延迟，提高了小区切换的速度和效率。

图13是根据本发明另一实施例的终端设备130的示意框图。例如，终端设备130可对应于图2所示的UE 210。终端设备130的各个部件可执行图7所示的方法70以及图9中由UE 210所执行的各个过程，为避免重复，不再详细描述具体细节。

如图13所示，终端设备130包括接入单元131和请求单元132。接入单元131与图12的接入单元101类似，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入。请求单元132用于当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，通过次小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以在次小区上请求执行RRC连接的重建立。在此情况下禁止执行小区重选，因此终端设备130能够减低RRC连接重建立的时延。

在主小区上执行随机接入失败之后且在请求单元132发送RRC连接重建立请求消息之前，接入单元131不再执行随机接入。

图14是根据本发明另一实施例的终端设备140的示意框图。例如，终端设备140可对应于图2所示的UE 210。终端设备140的各个部件可执行图8所示的方法80以及图9中由UE 210所执行的各个过程，为避免重复，不再详细描述具体细节。

如图14所示，终端设备140包括接入单元141、请求单元142和重选单元143。接入单元131与图12的接入单元101类似，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入。重选单元143用于当在次小区上执行随机接入成功而在主小区上执行随机接入失败时，执行小区重选。此时，请求单元142用于当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区或者与先前执行随机接入成功的次小区属于同一小区组时，通过重选的小区向目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以在重选的小区上请求执行RRC连接的重建立，其中小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。此时，由于采用相同的TA值，所以终端设备140可以忽略对重选的小区的随机接入过程，也能够降低RRC连接重建立的时延。

在主小区上执行随机接入失败之后且在请求单元142发送RRC连接重建立请求消息之前，接入单元141不再执行随机接入。

图15是根据本发明实施例的基站设备150的示意框图。例如，基站设备150可对应于图2所示的T-eNB 230(或S-eNB 220)。如图12所示，基站设备150包括接收单元151、选择单元152、发送单元153和确定单元154。

基站设备150的各个部件可执行图8所示的方法800以及图6、图9和图11中由基站部分所执行的各个过程，为避免重复，不再详细描述具体细节。

接收单元151用于从源基站接收切换请求消息，其中切换请求消息包含源基站推荐的多个推荐小区的信息。选择单元152用于从多个推荐小区中选择需要终端设备执行随机接入的多个候选小区。发送单元153用于向源基站发送切换确认消息，其中切换确认消息包括所述多个候选小区的信息，以由源基站向终端设备通知多个候选小区的信息。这样，终端设备能够在多个候选小区上执行随机接入。确定单元154终端设备在多个候选小区中最先接入成功的候选小区为终端设备的主小区。

这样，本发明实施例能够在多TA场景下确定PCell并确定HO成功。

根据本发明的另一实施例，发送单元153还用于向终端设备发送主小区指示信息，以向终端设备通知主小区(对应于图9的S960’和S990)。

优选地，推荐的多个推荐小区可以是S-eNB推荐的需要终端设备UE执行随机接入的小区。

在另一实现方式下，确定单元154可用于将后续随机接入成功的候选小区确定终端设备的次小区，或者将主小区之外的其他随机接入成功的候选小区确定为次小区。另外，如上所述，确定单元154的确定处理可以是主动或被动的。

这样，本发明实施例能够在多TA场景下确定PCell并确定HO成功，还能确定SCell。

另外，根据本发明实施例的通信系统可包括前述终端设备120、130、140或者前述基站设备150。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (36)

1.一种小区切换的方法，其特征在于，包括：

在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

在所述次小区上执行随机接入成功而尚未在所述主小区上执行随机接入成功时，通过所述次小区向所述目标基站传输非安全相关信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非安全相关信息包括以下中的至少一个：所述终端设备的下行接收状态、上行传输状态、调度请求、缓存状态报告BSR、主小区的信道质量指示信息、次小区的信道质量指示信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入包括：

在所述主小区和次小区上执行随机接入时，接收所述目标基站发送的定时提前量TA调整消息，所述定时提前量TA调整消息包含主小区的定时提前量和次小区的定时提前量，并且所述主小区的定时提前量和次小区的定时提前量通过不同的逻辑信道标识进行指示或者所述主小区的定时提前量和次小区的定时提前量通过主小区和次小区的小区标识进行指示。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入包括：

在所述主小区和次小区上执行随机接入时，接收所述目标基站发送的竞争解决消息，所述竞争解决消息包含主小区的竞争解决消息和次小区的竞争解决消息，所述主小区的竞争解决消息和次小区的竞争解决消息通过不同的逻辑信道标识进行指示或者所述主小区的竞争解决消息和次小区的竞争解决消息通过主小区和次小区的小区标识进行指示。

5.一种小区切换的方法，其特征在于，包括：

在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

当在所述次小区上执行随机接入成功而在所述主小区上执行随机接入失败时，通过所述次小区向所述目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在所述次小区执行RRC连接的重建立。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，

向所述目标基站发送调度请求SR或缓存状态报告BSR以请求上行传输授予UL Grant。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述SR或BSR中包括特定指示信息，用于通知所述目标基站立即分配所述UL Grant而不等待所述主小区上的随机接入成功。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述主小区上执行随机接入失败之后且在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，不执行随机接入。

9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述RRC连接重建立请求消息携带指示所述主小区的随机接入失败的指示信息。

10.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

接收从所述目标基站发送的RRC连接重建立消息；

将执行随机接入成功的次小区作为主小区；

向所述目标基站发送RRC连接重建立完成消息。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述RRC连接重建立完成消息携带指示所述主小区的随机接入失败的指示信息。

12.一种小区切换的方法，其特征在于，包括：

在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

当在所述次小区上执行随机接入成功而在所述主小区上执行随机接入失败时，执行小区重选；

当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区或者与先前执行随机接入成功的次小区属于同一小区组时，通过所述重选的小区向所述目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在所述重选的小区执行RRC连接的重建立，其中所述小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，

向所述目标基站发送调度请求SR或缓存状态报告BSR以请求上行传输授予UL Grant。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述SR或BSR中包括特定指示信息，用于通知所述目标基站立即分配所述UL Grant而不等待所述主小区上的随机接入成功。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述主小区上执行随机接入失败之后且在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，不执行随机接入。

16.如权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述RRC连接重建立请求消息携带指示所述主小区的随机接入失败的指示信息。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

接收从所述目标基站发送的RRC连接重建立消息；

将所述重选的小区作为主小区；

向所述目标基站发送RRC连接重建立完成消息。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述RRC连接重建立完成消息携带指示所述主小区的随机接入失败的指示信息。

19.一种小区切换的方法，其特征在于，包括：

从源基站接收切换请求消息，其中所述切换请求消息包含所述源基站推荐的多个推荐小区的信息；

从所述多个推荐小区中选择需要终端设备执行随机接入的多个候选小区；

向所述源基站发送切换确认消息，其中所述切换确认消息包括所述多个候选小区的信息，以由所述源基站向所述终端设备通知所述多个候选小区的信息；

确定所述终端设备在所述多个候选小区中最先接入成功的候选小区为所述终端设备的主小区。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述源基站推荐的多个推荐小区是需要终端设备执行随机接入的小区。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：

确定后续随机接入成功的候选小区为所述终端设备的次小区，或者确定所述主小区之外的其他随机接入成功的候选小区为次小区。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述多个推荐小区是从多个小区组中分别选择的，其中所述小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述切换请求消息还包含所述小区组的信息。

24.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述终端设备在所述多个候选小区中最先接入成功的候选小区为所述终端设备的主小区包括：根据所述终端设备向目标基站发送的主小区确定指示消息，确定所述主小区。

25.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述终端设备在所述多个候选小区中最先接入成功的候选小区为所述终端设备的主小区包括：

由目标基站确定所述主小区；

由所述目标基站向所述终端设备发送主小区指示信息，以向所述终端设备通知所述主小区。

26.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述终端设备在所述多个候选小区中最先接入成功的候选小区为所述终端设备的主小区包括：

由目标基站确定所述主小区；

由所述目标基站向所述终端设备发送竞争解决消息，以向所述终端设备通知所述主小区。

27.一种终端设备，其特征在于，包括：

接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

传输单元，用于在所述次小区上执行随机接入成功而尚未在所述主小区上执行随机接入成功时，通过所述次小区向所述目标基站传输非安全相关信息。

28.一种终端设备，其特征在于，包括：

接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

请求单元，用于当在所述次小区上执行随机接入成功而在所述主小区上执行随机接入失败时，通过所述次小区向所述目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在所述次小区执行RRC连接的重建立。

29.如权利要求28所述的终端设备，其特征在于，在所述主小区上执行随机接入失败之后且在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，所述接入单元不执行随机接入。

30.一种终端设备，其特征在于，包括：

接入单元，用于在目标基站所确定的主小区和次小区上执行随机接入；

重选单元，用于当在所述次小区上执行随机接入成功而在所述主小区上执行随机接入失败时，执行小区重选；

请求单元，用于当重选的小区为先前执行随机接入成功的次小区或者与先前执行随机接入成功的次小区属于同一小区组时，通过所述重选的小区向所述目标基站发送RRC连接重建立请求消息，以请求在所述重选的小区执行RRC连接的重建立，其中所述小区组包括一个或多个共享同一定时提前量TA的小区。

31.如权利要求30所述的终端设备，其特征在于，在所述主小区上执行随机接入失败之后且在发送所述RRC连接重建立请求消息之前，所述接入单元不执行随机接入。

32.一种基站设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于从源基站接收切换请求消息，其中所述切换请求消息包含所述源基站推荐的多个推荐小区的信息；

选择单元，用于从所述多个推荐小区中选择需要终端设备执行随机接入的多个候选小区；

发送单元，用于向所述源基站发送切换确认消息，其中所述切换确认消息包括所述多个候选小区的信息，以由所述源基站向所述终端设备通知所述多个候选小区的信息；

确定单元，用于确定所述终端设备在所述多个候选小区中最先接入成功的候选小区为所述终端设备的主小区。

33.如权利要求32所述的基站设备，其特征在于，所述源基站推荐的多个推荐小区是需要终端设备执行随机接入的小区。

34.如权利要求32所述的基站设备，其特征在于，

所述发送单元还用于向所述终端设备发送主小区指示信息，以向所述终端设备通知所述主小区。

35.如权利要求32所述的基站设备，其特征在于，所述确定单元还用于确定后续随机接入成功的候选小区为所述终端设备的次小区，或者确定所述主小区之外的其他随机接入成功的候选小区为次小区。

36.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求27-31中任一个所述的终端设备或者如权利要求32-35中任一个所述的基站设备。

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