CN103026753A - 在异构无线通信系统中支持移动性的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在异构无线通信系统中的装置和方法，当第二小区的覆盖范围的一部分包括在第一小区的覆盖范围中时，在当前小区中发生无线链路失败（RLF）时将移动站（MS）重新连接到先前连接的小区。移动站（MS）在执行从第一小区到第二小区的切换时存储第一小区的第一基站（BS）的系统信息。当从第二小区的第二BS接收第一BS的改变的系统信息时，MS使用改变的系统信息更新存储的系统信息。并且当检测到在从第二小区切换之前与第二小区的连接丢失时，MS使用存储的系统信息执行到第一BS的重新连接。

Description

在异构无线通信系统中支持移动性的装置和方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统。更具体地，本发明涉及在异构无线通信系统中支持移动性的装置和方法。
背景技术
在无线通信系统中，最近的趋势是，从业务角度看对高速数据服务的需求持续增加，而从覆盖角度看数据服务主要在特定的小区域中提供。因此，无线通信系统的开发者和服务提供商有着关于诸如微微（pico）小区和热点区的小尺寸小区的考虑。
通常，微微小区具有如下特征。微微小区具有比宏小区小的覆盖范围，并且可以与宏小区重叠。而且，微微小区工作在与宏小区相同或不同的频率，并且使用比宏BS低的发送功率。在一些情形下，微微小区仅能够被一些许可的用户接入或能够由全部用户接入。
近几年，标准组，即第三代伙伴计划无线接入网络工作组1（3GPP RANWG1），正在考虑异构网络。异构网络是指如下形式的蜂窝部署，其中使用低发送功率的基站（BS）在宏BS的覆盖内彼此重叠。即，不同尺寸的小区被混合或彼此重叠。然而，管理各自重叠的小区的BS使用相同的无线技术。在异构网络中使用较少发送输出的BS可以是宏BS、远程无线头（RRH）、微微增强节点B（eNB）、家庭eNB、毫微微BS、中继节点等。例如，异构网络可以根据图1构建。
图1说明根据传统技术的异构无线通信系统。参考图1，多个微微小区110-1和110-2、多个毫微微小区120-1到120-3以及多个中继节点130-1和130-2在宏小区100内重叠，并且每个小区向位于它自己的覆盖范围内的移动站（MS）提供服务。此时，位于多个微微小区110-1和110-2、多个毫微微小区120-1到120-3、以及多个中继节点130-1和130-2的覆盖范围中的MS也位于宏小区100的覆盖范围中；然而，移动站具有对具有优异的信道状态的微小区而非宏小区100的优先接入。即，如果接入宏小区100的MS进入微小区的覆盖范围，则MS执行从宏小区100到微小区的切换。
当MS移动到宏小区中时，图2的情形会发生。图2示出根据传统技术的异构无线通信系统中MS的移动路径的示例。图2中，MS230在宏BS200的小区内与宏BS200连接的同时移动。根据MS230的移动，MS230通过微微BS210的小区边缘部分。所以，在时间（t1）251期间已经接入宏BS200的MS230在时间（t2）252期间位于微微BS210的小区内，并且执行到微微BS210的切换。然后，MS230离开微微BS210的小区。
当离开微微BS210的小区时，MS230应当再次执行到宏BS200的切换以保持无缝服务。此时，如果MS230快速移动，则MS230在微微BS210的小区中停留的时间（t2）252将非常短。因此，它不能确保有足够的时间来执行切换，所以在到宏BS200的切换完成之前可能会发生无线链路失败（RLF），导致数据丢失、服务中断等。特别地，在诸如互联网协议语音（VoIP）的实时服务中，用户感受的服务中断可能是严重的。此外，在从宏BS200到微微BS210的切换期间，宏BS200丢弃MS230的上下文信息。因此，MS230尝试重新连接到宏BS200将需要很长的时间。
如上所述，在宏小区和微小区重叠的环境中，可能发生重新切换到宏小区的情形。但是，由于MS快速移动，无法确保足够的时间来进行切换。此外，也很难重新连接到宏BS。因而，需要提出在上述的情形下通过快速地重新连接到宏BS来最小化服务中断的替换方法。
发明内容
为了解决以上讨论的现有技术的不足，本发明的主要方面在于提供在无线通信系统中最小化从微微小区移动到宏小区时的服务中断的装置和方法。
本发明的另一方面在于提供在无线通信系统中减少进行到宏小区的重新切换所花费的时间的装置和方法。
本发明的另一方面在于提供在无线通信系统中在微微小区中经受无线链路失败（RLF）的MS建立到宏小区的连接的装置和方法。
通过提供在异构无线通信系统中支持移动性的装置和方法来实现以上各方面。
依据本发明的一个方面，提供一种在无线通信系统中用于移动站（MS）的操作方法。该方法包括：当执行从第一小区到第二小区的切换时，存储第一小区的第一基站BS的系统信息。该方法还包括检测在从第二小区切换之前与第二小区的连接丢失。使用存储的系统信息执行到第一BS的重新连接。在该方法的操作期间，第二小区的覆盖范围的一部分重叠于第一小区的覆盖范围。
根据本发明的另一方面，提供一种在无线通信系统中用于第一小区的基站（BS）的操作方法。该方法包括：当MS执行从第二小区到第一小区的切换时，向上层节点发送用于MS的路径转换的请求。当MS的上下文信息改变时，向第二小区的第二BS发送改变的上下文信息。第一小区的覆盖范围的一部分包括在第二小区的覆盖范围中。
根据本发明的另一方面，提供一种在无线通信系统中用于第一小区的基站（BS）的操作的方法。该方法包括：在移动站（MS）执行从第一小区到第二小区的切换之后，从第二小区的第二BS接收MS的改变的上下文信息。使用改变的上下文信息更新MS的上下文信息。第二小区的覆盖范围包括在第一小区的覆盖范围中。
根据本发明的另一方面，提供一种无线通信系统中用于移动站（MS）的装置。该装置包括存储单元和控制器。当MS执行从第一小区到第二小区的切换时，存储单元存储第一小区的第一基站BS的系统信息。控制器检测在从第二小区切换之前与第二小区的连接丢失，并且使用存储的系统信息执行到第一BS的重新连接。第二小区的覆盖范围的一部分包括在第一小区的覆盖范围中。
根据本发明的另一方面，提供一种无线通信系统中基站（BS）的装置。该装置包括控制器和回程通信单元。当移动站（MS）执行从第二小区到第一小区的切换时，控制器向上层节点发送用于MS的路径转换的请求。当MS的上下文信息改变时，回程通信单元向第二小区的第二BS发送改变的上下文信息。第一小区的覆盖范围的一部分包括在第二小区的覆盖范围中。
根据本发明的另一方面，提供一种无线通信系统中第一小区的基站（BS）的装置。该装置包括回程通信单元和控制器。在MS执行从第一小区到第二小区的切换之后，回程通信单元从第二小区的第二BS接收MS的改变的上下文信息。控制器使用改变的上下文信息更新MS的上下文信息。第二小区的覆盖范围的一部分包括在第一小区的覆盖范围中。
在开始以下本发明的具体说明前，阐述本专利文件全文使用的特定词语和短语的定义将是有益的，术语“包括”和“包含”以及它们的衍生词，表示没有约束的包括；术语“或者”包含和/或的含义；短语“相关联”和“对其关联”以及它们的衍生词可以意味着包括，包括在内，相互连接，包含，被包含在内，连接到或与…连接，耦合到或与…耦合，与…通信，与…协作，交织、并列、近似于、绑定到或与…绑定，具有，有…属性等；而术语“控制器”意味着控制至少一种操作的任何设备、系统或其部分，这样的设备可以实现为硬件、固件或软件，或者它们中至少两种的组合。应当注意与任何具体控制器相关联的功能可以是集中式或分布式的，本地的或远程的。本专利文件全文提供具体词语和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，如果不是绝大多数情况下，则在许多情况下，此类定义适用于如此定义的词语和短语的现有的和将来的用法。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，结合附图参照以下描述，其中相同参考数字表示相同部分：
图1是根据传统技术的异构无线通信系统的图；
图2是根据传统技术的异构无线通信系统中移动站（MS）的移动路径的示例的图；
图3是根据本发明的实施例的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换的梯形图；
图4和5是根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换的梯形图；
图6是根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换的梯形图；
图7是根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换的梯形图；
图8是根据本发明的实施例的异构无线通信系统中用于安全密钥传递的方案的梯形图；
图9是根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中当MS从微微小区重新连接到宏小区时考虑安全密钥传递的信号交换的梯形图；
图10是根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中当MS从微微小区重新连接到宏小区时考虑上下文信息改变的信号交换的梯形图；
图11说明根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中微微基站（BS）的过程；
图12说明根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中宏BS的过程；
图13说明根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中宏BS的过程；
图14说明根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中MS的过程；
图15说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中宏BS的过程；
图16说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中MS的过程；
图17说明根据本发明的实施例的异构无线通信系统中MS的框图；以及
图18说明根据本发明的实施例的异构无线通信系统中BS的框图。
全部附图中，相同参考数字将被理解为指代相同部件、组件和结构。
具体实施方式
本专利文件中以下探讨的图3到图18以及用于描述本公开的原理的各种实施例仅是通过示例说明而不应当在任何方面理解为限制该公开的范围。本领域的技术人员将理解，本公开的原理可以按照任何适当安排的无线通信系统来实现。
将参考附图描述本发明的优选实施例。在以下说明中，当它会不必要地使本发明模糊时，公知的功能或结构不会详细地说明。
下面，本发明的实施例提供在无线通信系统中在微微小区中经历无线链路失败（RLF）的移动站（MS）重新连接到宏小区的技术。为了方便起见，本发明的实施例使用在第三代伙伴计划长期演进（3GPP LTE）中定义的术语和名称。然而，本发明的实施例不限于所述术语和名称，并且还类似地适用于遵循其他规则的系统。而且，在以下描述中，“微微基站（BS）”和“家庭增强节点B（HeNB）”可以互换，而且“宏BS”和“增强节点B（eNB）”可以互换。
为了有助于理解本发明，描述在图2的情形中执行到宏小区的重新连接的过程。图3描述根据本发明的实施例的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换。
参考图3，进入微微BS320的小区的MS310从宏小区330接收切换命令（步骤301）。例如，通过无线资源控制（RRC）连接重配置消息发送切换命令。虽然图3中未示出，在发送切换命令之前，宏BS330执行基于从MS310报告的信号测量信息确定是否执行切换以及识别切换对微微BS320是否可以接受的过程。此时，微微BS320根据宏BS330的请求执行准入控制。
发送切换命令的宏BS330向微微BS320（即，切换的目标基站）发送MS310的序列号（SN）状态信息（步骤303）。SN状态信息指示分组数据汇聚协议（PDCP）层中数据的序列号的进度状态，并且用于数据加密、完整性保护等。
接收切换命令的MS310向微微BS320发送切换确认（步骤305）。例如，通过RRC连接重配置完成消息发送切换确认。此时，虽然图3中未示出，MS310向宏BS330发送随机接入（RA）前导码以获取与宏BS330的同步，而且响应于此，宏BS330向MS310发送定时提前量（TA），其代表MS310与宏BS330之间的同步的差。此时，宏BS330将关于用于发送切换确认所需的上行链路资源的信息连同TA一起发送给MS310。作为响应，MS310使用TA控制上行链路同步，然后通过分配的上行链路资源发送切换确认。
微微BS320接着向移动性管理实体（MME）340发送通知MS310的服务小区改变的路径转换请求消息（步骤307）。作为响应，MME340向服务网关（S-GW）350发送用户面更新请求消息（步骤309），并且接收用户面更新请求消息的S-GW350为MS310重新建立下行链路业务路径。S-GW350向MME340发送用户面更新响应消息（步骤311）。接下来，MME340将路径转换响应消息发送到微微BS320（步骤313）。识别路径重建的微微BS320向宏观BS330发送MS310的用户上下文释放请求（步骤315）。
MS310接着保持与微微BS320的连接，并且通过微微BS320和S-GW350发送/接收上行链路/下行链路业务。此时，MS310检测到RLF（步骤319），并发现宏BS330（步骤321）。换句话说，MS310检测到与微微BS320的连接没有保持，并检测到宏BS330的信号。因此，MS310尝试到宏BS330的RRC连接重建。此时，为了尝试RRC连接重建，MS310必须获取宏BS330的系统信息。通过接收由宏BS330广播的至少一个系统信息块（SIB）获取系统信息。然而，RRC连接重建失败（步骤323）。这是因为宏BS330已经根据步骤315丢弃MS310的上下文信息。因此，MS310进入空闲模式（步骤325），并且在空闲模式期间，执行与宏BS330的新的RRC连接建立（步骤327）。
本发明的实施例提出以下技术：
1）支持M S执行到宏小区的快速RRC连接重建过程的技术；以及
2）使用特定指示符重建到宏小区的连接的技术。
这里，技术1）被分为宏BS通过用户上下文更新过程保持MS的上下文信息的技术、以及MS通过系统信息更新过程在与微微BS的连接期间保持宏BS的系统信息的技术。然而，在使用用户上下文更新过程的技术与使用系统信息更新过程的技术之间，可以适用一种或全部两种技术。
关于技术1），下面描述使用用户上下文更新过程的技术。
当在微微小区在宏小区内重叠的环境中MS在微微小区中经受RLF时，很可能MS发现之前已经与MS连接的宏小区。因而，MS将寻求重新连接到该宏BS。此时，通过RRC连接重建过程，MS尝试连接宏小区。然而，因为RRC连接重建过程是能够与包括对应的MS的上下文信息的宏BS执行的过程，与已经删除MS的上下文信息的宏BS的RRC连接重建过程失败。因而，本发明的实施例提出让宏BS保持MS的上下文信息的办法。
图4和5说明根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换。
参照图4，进入微微BS420的小区的MS410从宏BS430接收切换命令（步骤401），并且宏BS430向作为切换的目标BS的微微BS420发送MS410的SN状态信息（步骤403）。而且，接收切换命令的MS410向微微BS420发送切换确认（步骤405）。微微BS420然后向MME440发送通知MS410的服务小区改变的路径转换请求消息（步骤407）。作为响应，MME440向S-GW450发送用户面更新请求消息（步骤409）。作为响应，S-GW450重新建立MS410的下行链路业务路径，并且发送用户面更新响应消息到MME440（步骤411）。接下来，MME440向微微BS420发送路径转换响应消息（步骤413）。识别路径重建完成的微微BS420向宏BS430发送MS410的用户上下文释放请求（步骤415）。接下来，MS410保持与微微BS420的连接，并且通过微微BS420和S-GW450发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤417）。
在通过步骤401到417完成切换之后，微微BS420发送MS410的完整上下文信息到宏BS430（步骤419）。根据本发明的另一实施例，可以省略发送用户上下文释放请求的步骤415，该情形下，还可以省略发送完整的上下文信息的步骤419。这里，上下文信息是与为MS410使用的发送资源（诸如承载设置等）关联的信息，并在诸如切换准备过程期间从源BS转发到目标BS。例如，上下文信息包括MS在源小区中使用的测量配置、与MS在源小区中使用的无线资源关联的信息，诸如无线承载（RB）配置信息，媒体接入控制（MAC）层配置信息，物理层相关信息等，MS在源小区中使用的小区-无线网络临时标识符（C-RNTI），安全相关的信息等。考虑根据本发明的实施例的图2的情形，因为接入微微BS420的MS410在完成正常的切换过程之前离开微微小区，MS410的上下文信息无法被转发到宏BS430。根据本发明的实施例，在触发切换之前微微BS420先前转发MS410的上下文信息到宏BS430。
之后，如果MS410的上下文信息改变或MS410的信号强度降低到阈值以下，则微微BS420发送上下文更新信息到宏BS430（步骤421）。即，如果在数据发送/接收的过程期间MS410的上下文信息改变，或者MS410的信号强度降到阈值以下，则微微BS420通过上下文更新消息向宏BS430转发MS410的上下文信息。例如，上下文信息的改变意味着在微微BS420中MS410使用的测量配置改变、新的无线承载连接被建立、正在使用的无线承载连接消失、或C-RNTI改变等。因此，如果上下文信息不改变，则上下文更新信息的传输将不会发生，并且如果上下文信息的改变发生两次或更多，则上下文更新信息的传输也可进行两次或更多。因此，宏BS430可以保持MS410的最新的上下文信息。
MS410然后检测RLF（步骤423）。换句话说，MS410检测与微微BS420的连接丢失。因此，MS410优先搜索宏BS430，即，最后接入的宏小区。即，MS410优先执行对于在切换到当前服务小区之前的先前服务小区的小区搜索过程。结果，MS410发现宏BS430（步骤425）。换句话说，MS410检测到宏BS430的信号。因此，MS410执行关于宏BS430的RRC连接重建（步骤427）。此时，宏BS430可以成功地实现RRC连接重建，因为宏BS430具有MS410的上下文信息。
图5说明RRC连接重建的详细过程。参考图5，MS410向宏BS430发送RRC重建请求消息（步骤451）。RRC重建请求消息包括MS的标识信息、代表RRC重建的原因的信息、以及重新连接目标小区的物理小区标识符（PCI）信息。RRC重建请求消息通知说其打算与宏BS430重建连接。
接收RRC重建请求消息的宏BS430识别RRC重建请求消息的发送者是MS410，识别MS410的上下文信息已被存储，并执行消息认证码-完整性（MAC-I）验证过程（步骤453）。因为宏BS430已经通过上下文更新过程保持MS410的上下文信息，确定上下文信息已经被存储的宏BS430向MS410发送RRC重建消息（步骤455）。接着，宏BS430发送数据转发请求到MS410先前接入的BS（即，微微BS420，其先前提供上下文更新消息）（步骤459）。；连同数据转发请求，可以发送关于用于执行数据转发的有线承载的信息。
接收数据转发请求的宏BS420向宏BS430发送MS410的SN状态信息（步骤461），并且微微BS420将存储在缓冲器中的MS410的数据转发到宏BS430（步骤463）。SN状态信息表示在PDCP层中数据的序列号的进度状态，并且用于数据加密，完整性保护等。之后，MS410和宏BS430通过RRC连接重配置过程恢复连接（步骤465），并与宏BS430和S-GW450发送/接收业务（步骤467）。
关于技术1），下面描述使用系统信息更新过程的技术。
当在微微小区在宏小区内重叠的环境中MS在微微小区中经受RLF时，很可能MS发现之前已经连接到MS的宏小区。因此，MS将寻求重新连接该宏BS。此时，通过RRC连接重建过程，MS尝试连接宏小区。在执行RRC连接重建过程之前，MS必须通过随机接入过程进入能够与宏BS发送/接收信号的状态。为此，MS必须获取宏BS的系统信息，特别是，与随机接入关联的信息。因此，MS在未获取宏BS的系统信息的情况下无法尝试RRC连接重建过程。因此，本发明的实施例提出MS保持宏BS的系统信息的办法。
图6说明根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换。
参照图6，进入微微BS520的小区的MS510从宏BS530接收切换命令（步骤501）。这里，切换命令包括指示MS510存储宏BS530的系统信息的命令。例如，切换命令包括与系统信息重用关联的指示。当系统信息重用的指示被设置为代表确认的值时，MS510存储宏BS530的系统信息。此时，MS510标记为其存储了系统信息的小区。例如，宏BS530的PCI和中央频率信息可以被用作小区标识信息。因此，虽然MS510切换到微微BS520，但是宏BS530的系统信息没有被丢弃。
宏BS530向微微BS520（即，切换的目标BS）发送MS510的SN状态信息（步骤503）。而且，接收切换命令的MS510向微微BS520发送切换确认（步骤505）。微微BS520然后向MME540发送通知MS510的服务小区改变的路径转换请求消息（步骤507）。作为响应，MME540向S-GW550发送用户面更新请求消息（步骤509），而且S-GW550重新建立MS510的下行链路业务路径并且发送用户面更新响应消息到MME540（步骤511）。接着，MME540向微微BS520发送路径转换响应消息（步骤513）。识别路径重建完成的微微BS520向宏BS530发送MS510的用户上下文释放请求（步骤515）。接下来，MS510保持与微微BS520的连接，并且通过微微BS520和S-GW550发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤517）。
在通过步骤501到517完成切换之后，如果MS510在微微小区中经受RLF，则MS510优先搜索宏BS530。如果找到宏BS530，则期望尽可能快地向宏BS530发送RRC连接重建请求。为此，MS510必须驻留在或连接到宏BS530并且获取宏BS的系统信息。为了减少MS510获取宏BS530的系统信息为止所花费的时间，如果其自身的系统信息改变，则宏BS530通过微微BS520向MS510转发改变的系统信息。
即，宏BS530由通信环境或系统运营商改变系统信息（步骤519）。因此，宏BS530通过微微BS520转发包括改变的系统信息的系统信息更新消息到MS510（步骤521和523）。然而，如果宏BS530的系统信息不改变，则步骤521和523将不会发生。如果改变发生两次或更多次，则步骤521和523也可以执行两次或更多次。此时，微微BS520在广播、多播、或单播中发送系统信息更新消息到MS510。系统信息更新消息包括宏BS530的系统信息，例如，可以包括主信息块（MIB）、系统信息块1（SIB1）、SIB2等的全部信息。例如，根据下面的表1中示出系统信息更新消息的结构。
表1
Figure BDA00002757262600101
Figure BDA00002757262600121
Figure BDA00002757262600131
表1的各个字段在下面表2中定义。
表2
Figure BDA00002757262600132
MS510然后检测RLF（步骤523）。换句话说，MS510检测到与微微BS520的连接丢失。因此，MS510优先搜索宏BS530，即，最后接入的宏小区。例如，MS510优先执行对于在切换到当前服务小区之前的先前服务小区的小区搜索过程。结果，MS510发现宏BS530（步骤527）。即，MS510检测到宏BS530。
发现宏BS530的MS510确定存储在MS510中的系统信息是否是宏BS530的系统信息（步骤529）。即，MS510确定在系统信息存储器中标记的标识信息是否与相应的宏BS530的信息一致。例如，当系统信息被索引到PCI和中心频率信息时，如果宏BS530的PCI和中心频率与映射到存储的系统信息的PCI和中心频率一致，则MS510确定它可以将存储的系统信息重新用于宏BS530。
并且，虽然图6未示出，MS510在RRC连接重建过程之前的随机接入过程中使用包括在系统信息中的随机接入相关参数。并且MS510与宏BS530执行RRC连接重建过程（步骤531）。如果存储在MS510中的系统信息不是宏BS530的系统信息，则MS510接收从宏BS530广播的系统信息，然后执行RRC连接重建过程。此时，为了防止存储的系统信息的错误使用，如果完成RRC连接重建过程，则MS510丢弃存储的系统信息。换句话说，如果完成第一RRC连接重建过程，则丢弃存储的系统信息，虽然未使用。
接下来，如下描述技术2）。
当在微微小区在宏小区内重叠的环境中MS在微微小区中经受RLF时，代替执行与宏小区的RRC连接重建过程，MS也可以通过重新使用在切换到微微小区之前先前在宏BS中使用的上下文信息来恢复与宏BS的连接。该情形下，在宏BS允许MS切换到微微小区之后，宏BS不丢弃而是存储MS先前使用的上下文信息。虽然切换到微微小区，MS也存储先前在宏BS使用的上下文信息，然后恢复对宏BS的连接而非通过正常的切换过程。为此目的，MS发送预定义的控制消息用于连接恢复，并且通过重新使用先前在宏BS中使用的上下文信息恢复对宏BS的连接。因此，本发明的实施例提出MS通过特定控制消息重新连接到宏小区的办法。
图7说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中用于MS从微微小区重新连接到宏小区的信号交换。
参考图7，进入微微BS620的小区的MS610从宏BS630接收切换命令（步骤601）。这里，切换命令包括用于恢复与宏BS630的连接的备份配置信息。例如，备份配置信息可以包括特定计时器的值，其表示保持与宏BS630的上下文信息的时间持续期间。下面，将该特定计时器称为‘计时器X’。即，宏BS630设置计时器X的值，并且发送包括包含计时器X的备份配置信息的切换命令。
接收包括备份配置信息的切换命令的MS610存储之前与宏BS630使用的上下文信息，并且宏BS630也存储MS610的上下文信息（步骤603）。上下文信息被存储在MS610和宏BS630中直到计时器X期满。换句话说，如果计时器X期满，则MS610和宏BS630删除上下文信息。之后，MS610发送切换确认到微微BS620（步骤605）。如此，切换过程在微微BS620、宏BS630、和MS610之间完成，并且MS610与微微BS620发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤607）。虽然图7未示出，切换过程可以包括MME和S-GW的路径转换和用户面更新过程。
之后，MS610检测RLF（步骤609）。换句话说，MS610检测到与微微BS620的连接丢失。因此，MS610优先搜索宏BS630，即，最后接入的宏小区。例如，MS610优先执行对于切换到当前服务小区之前的先前服务小区的小区搜索过程。结果，MS610发现宏BS630（步骤611）。即，MS610检测宏BS630的信号。
因此，MS610确定计时器X是否已过期。这里，假定计时器X没有过期，因而MS610发送返回指示符给宏BS630以便请求连接恢复（步骤613）。此时，如果MS610的上下文信息在切换之后已经改变并且当前上下文信息与在步骤603中存储的上下文信息不一致，则MS610在返回指示符中包括指示改变的部分的信息。因此，执行MS610与宏BS630之间的连接重建过程，接着MS610与宏BS630发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤615）。
当如图7所示恢复与宏小区的连接而没有正常切换过程时，宏小区应当使用哪个安全密钥来执行安全过程（即，数据加扰/解扰和完整性保护）变得含糊不清。当执行正常切换过程时，源BS传递并转发安全密钥到目标BS，并且目标BS使用从源BS转发的密钥执行数据加扰/解扰和完整性保护。图8中说明当执行正常切换过程时传递安全密钥的方案。
图8说明根据本发明的实施例的异构无线通信系统中在正常切换中的安全密钥传递的方案。参考图8，源BS720确定MS710的切换（步骤701），并传递将要提供给目标BS730的eNB上的安全密钥（以下，称为“KeNB*”）（步骤703）。此时，KeNB*传递方案取决于是否存储下一跳（NH）和下一跳链计时器（NCC）而不同。NH是由MME740提供的伪密钥，并且NH不被用作实际的密钥，而是作为与用于传递新密钥的密钥相同大小的比特流。NCC是代表NH的改变的计数器变量。当NH和NCC已经被存储在源BS720中时，源BS720根据方案‘A791’使用NH、NCC、目标基站730的PCI、和频率信息（例如，演化绝对射频信道编号-下行链路（EARFCN-DL））作为密钥传递函数（KDF）中的输入变量来传递KeNB*。相反，当NH和NCC没有被存储在源BS720中时，源BS720根据方案‘B792’使用源BS720使用的安全密钥（以下，称为“KeNB”）、目标基站730的PCI、和中心频率信息（例如，EARFCN-DL））作为KDF中的输入变量来传递KeNB*。通常，方案‘B792’是用于其中NH和NCC未被存储的异常情况的方案。
之后，源BS720向目标基站730发送包括KeNB*和NCC的切换请求消息（步骤705）。作为响应，目标基站730使用KeNB*作为其自己的KeNB（步骤707），并且向MS710发送包括NCC的切换命令消息（步骤709）。此时，MS710基于NCC的值确定源BS720已经以哪个方案传递KeNB*，并且以确定的方案传递KeNB*（步骤711）。即，如果通过切换命令消息接收的NCC的值与存储在MS710的值相同，则MS710根据方案‘A791’传递KeNB*，并且如果不一样，则MS710根据方案‘B792’传递KeNB*。之后，MS710发送切换确认消息到目标BS730（步骤713），作为响应，目标BS730发送路径转换请求到MME740（步骤715），并且MME740发送包括NCC和NH的路径转换响应到目标BS730（步骤717）。在通过路径转换响应获取NCC和NH之后，目标BS730存储NCC和NH（步骤719）。
如图8所示，当MS执行从第一小区到第二小区的切换时，在第二小区中使用的新的安全密钥由第一小区的BS传递并且被转发到第二小区的BS。此外，MS通过取决于包括在从第二小区的BS接收的切换命令消息中的NCC的增加或不增加的方案传递新的安全密钥。然而，当不执行图7的正常切换过程时，无法按照图8的过程传递安全密钥，因为关于安全密钥的信息没有在第一小区、第二小区、和MS之间交换。换句话说，图7中，MS610和宏BS630无法根据图8的过程传递安全密钥。
因此，本发明的实施例提出当MS从微微小区移动到宏小区时使用返回指示符传递将要在宏小区中使用的新的安全密钥的方法。
虽然MS从微微小区移动到宏小区而没有进行正常的切换过程，但是因为宏BS自身是目标小区，所以宏BS知晓在用于传递新的密钥的输入值当中的目标BS（即，宏BS）的PCI和中心频率信息。此时，是否需要先前已经在微微小区中使用的NH或安全密钥成为取决于MS传递安全密钥所用的方案的问题。NH由MME提供，因而，为了让宏BS获取NH，应当定义宏BS与MME之间的新信令过程。相反，因为先前已经在微微小区中使用的安全密钥由宏BS在MS执行对微微BS的切换过程中被传递，宏BS可以知晓安全密钥而无需执行新的过程。
因此，当MS切换到微微BS时，宏BS连同MS的上下文信息一起存储先前已经在微微小区中使用的安全密钥。之后，如果从MS接收返回指示符，则宏BS使用存储的安全密钥、其自己的PCI和中心频率信息传递新的安全密钥，并使用传递的新的安全密钥。因此，获得与微微BS根据方案‘B792’传递和转发安全密钥时相同的结果。
图9说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中当MS从微微小区重新连接到宏小区时考虑安全密钥传递的信号交换。
参考图9，进入微微BS820的小区的MS810从宏BS830接收切换命令（步骤801）。这里，切换命令包括用于恢复与宏BS830的连接的备份配置信息。例如，备份配置信息可以包括特定计时器的值，其表示保持与宏BS830的上下文信息的时间持续期间。下面，将该特定计时器称为‘计时器X’。即，宏BS830设置计时器X的值，并且发送包括包含计时器X的备份配置信息的切换命令。
接收包括备份配置信息的切换命令的MS810存储以前与宏BS830使用的上下文信息（步骤803）。此时，MS810标记存储的上下文信息对应于哪个小区。例如，MS810将存储的上下文信息索引到宏BS830的小区的PCI和中心频率信息。或者，MS810将上下文信息索引到宏小区的小区全局标识符（CGI）。这里，作为给予相同的服务提供商的系统内的每个小区的唯一标识信息的CGI例如为‘28’比特的尺寸并且作为小区的系统信息广播。宏BS830存储MS810的上下文信息和微微BS820的KeNB（步骤803）。这里，在发送宏BS830的切换命令之前，由宏BS830产生宏BS830的切换命令。而且，上下文信息被存储在MS810和宏BS830中直到计时器X期满。换句话说，当计时器X期满时，MS810和宏BS830删除上下文信息。
MS810发送切换确认到微微BS820（步骤807）。因此，切换过程在微微BS820、宏BS830、和MS810之间完成，并且MS810与微微BS820发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤809）。虽然图9未示出，切换过程可以包括MME和S-GW的路径转换和用户面更新过程。之后，MS810检测RLF（步骤811）。换句话说，MS810检测到与微微BS820的连接丢失。因此，MS810优先搜索宏BS830，即，最后接入的宏小区。例如，MS810优先执行对于切换到当前服务小区之前的先前服务小区的小区搜索过程。结果，MS810发现宏BS830（步骤813）。即，MS810检测宏BS830的信号，并且确定信道质量在特定阈值之上。
因此，MS810确定其是否可以将已存储的信息重用于发现的小区（步骤815）。具体地，MS810确定发现的小区（即宏BS830）是否是与存储的上下文信息对应的BS。基于索引存储的上下文信息（即，中心频率信息和PCI或CGI）的信息的一致性确定该上下文信息是否对应于宏BS830。此外，MS810确定计时器是否已过期。虽然图9未示出，如果上下文信息和宏BS830彼此不对应或计时器X已过期，则MS810执行RRC连接重建过程。
因为上下文信息和宏BS830彼此对应并且计时器X尚未过期，MS810确定它可以重新使用存储的上下文信息，并使用存储的上下文信息重新产生与宏BS830的无线承载（步骤817）。即，MS810就如同MS810接收到包括存储的上下文信息的RRC连接重新配置消息一样操作。接下来，MS810使用先前在微微BS820中使用的安全密钥以及宏BS830的PCI和中心频率信息来传递将要在宏BS830中使用的新的安全密钥（KeNB）（步骤819）。即，当MS810执行正常切换过程时，MS810按照与NCC不增加时相同的方案传递新的安全密钥。
在传递安全密钥后，MS810发送返回指示符到宏BS803，以便请求连接恢复（步骤821）。此时，MS810使用新的安全密钥对返回指示符进行完整性保护。即，MS810施加预定的完整性保护算法、新的安全密钥、和其他的输入值到返回指示符，产生消息认证码完整性（MAC-I），并连同返回指示符一起发送MAC-I。
接收返回指示符和MAC-I的宏BS830识别MS810的C-RNTI，并且检测到MS810是没有进行正常切换过程而返回的MS。此外，宏BS830识别已存储的MS810的上下文信息以及在微微BS820中先前已经由MS810使用的安全密钥，然后传递新的安全密钥（KeNB）（步骤823）。即，宏BS830使用先前在微微BS820中由MS810使用的安全密钥和它自己的PCI和中心频率信息传递新的安全密钥。宏BS830使用新的安全密钥验证MAC-I（步骤825）。之后，MS810与宏BS830发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤827）。
在图9的实施例中，无线承载的境况可以在连接恢复时改变。即，MS根据包括在上下文信息中的无线承载建立信息重新产生至少一个无线承载。因此，当MS810在切换到微微BS之后停止现有的服务或启动一个新服务时，包括在上下文信息中的无线承载建立信息可能与当前的无线承载情况不一致。例如，如果MS在切换到微微BS之前使用服务‘a’和‘b’并且设置无线承载‘a’和‘b’，但是在切换到微微BS之后停止服务‘a’且启动服务‘c’，则当MS重建用于宏BS的连接时与服务‘a’对应的无线承载‘a’不再是必要的，并且应当重新设置用于服务‘c’的新的无线承载。
图10说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中当MS从微微小区重新连接到宏小区时考虑上下文信息改变的信号交换。
参考图10，进入微微BS920的小区的MS910从宏BS930接收切换命令（步骤901）。这里，切换命令包括用于恢复与宏BS930的连接的备份配置信息。例如，备份配置信息可以包括特定计时器的值，其表示保持与宏BS930的上下文信息的时间持续期间。下面，将该特定计时器称为‘计时器X’。即，宏BS930设置计时器X的值，并且发送包括包含计时器X的备份配置信息的切换命令。
接收包括备份配置信息的切换命令的MS910存储以前与宏BS930使用的上下文信息，并且宏BS930存储MS910的上下文信息（步骤903）。此时，MS910标记存储的上下文信息对应于哪个小区。例如，MS910将存储的上下文信息索引到宏BS930的小区的PCI和中心频率信息。或者，MS910将上下文信息索引到宏小区的CGI。这里，作为给予相同的服务提供商的系统内的每个小区的唯一标识信息的CGI例如为‘28’比特的尺寸并且作为小区的系统信息广播。而且，上下文信息被存储在MS910和宏BS930中直到计时器X期满。换句话说，当计时器X期满时，MS910和宏BS930删除上下文信息。
之后，MS910发送切换确认到微微BS920（步骤905）。因此，切换过程在微微BS920、宏BS930、和MS910之间完成，并且MS910与微微BS920发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤907）。虽然图10未示出，切换过程可以包括MME和S-GW的路径转换和用户面更新过程。之后，MS910检测RLF（步骤909）。换句话说，MS910检测到与微微BS920的连接丢失。因此，MS910优先搜索宏BS930，即，最后接入的宏小区。例如，MS910优先执行对于切换到当前服务小区之前的先前服务小区的小区搜索过程。结果，MS910发现宏BS930（步骤911）。即，MS910检测宏BS930的信号，并且确定信道质量在特定阈值之上。
因此，MS910确定是否可以将已存储的信息重用于发现的小区（步骤913）。具体地，MS910确定发现的小区（即宏BS930）是否是与存储的上下文信息对应的BS。基于索引存储的上下文信息（即，中心频率信息和PCI或CGI）的信息的一致性确定该上下文信息是否对应于宏BS930。此外，MS910确定计时器是否已过期。虽然图10未示出，但是如果上下文信息和宏BS930彼此不对应或计时器X已过期，则MS910执行RRC连接重建过程。
假定上下文信息和宏BS930彼此对应并且计时器X没有过期，MS910确定它可以重新使用存储的上下文信息，并使用存储的上下文信息重新产生与宏BS930的无线承载（步骤915）。即，MS910就如同MS910收到包括存储的上下文信息的RRC连接重新配置消息一样操作。具体地，MS910使用包括在上下文信息中的C-RNTI，并且根据包括在上下文信息中的无线承载建立信息重新产生至少一个无线承载。通过MS910支持的服务建立无线承载。因此，当MS910在切换到微微BS之后停止现有的服务或触发新服务时，包括在上下文信息的无线承载建立信息可能与当前的无线承载情况不一致。例如，如果MS910在切换到微微BS之前使用服务‘a’和‘b’并且设置无线承载‘a’和‘b’，但是在切换到微微BS之后停止服务‘a’和启动服务‘c’，则当MS重建对于宏BS930的连接时，对应于服务‘a’的无线承载‘a’不再是必要的，并且应当设置用于服务‘c’的新的无线承载。
因此，当用于新启动的服务的无线承载的信息没有反映在存储的上下文信息中时（即，当切换到微微BS920之后存在新设置的无线承载时），MS910停止相应的服务，直到再次产生与宏BS930的新设置的无线承载为止（步骤917）。接下来，MS910发送返回指示符到宏BS930以便请求连接恢复（步骤919）。此时，MS910将关于在存储的上下文信息中反映的无线承载当中的当时不再使用的无线承载的信息连同返回指示符一起发送。
接收返回指示符的宏BS930参考存储的上下文信息和释放的无线承载信息恢复至少一个无线承载并且发送返回完成消息到MS910（步骤921）。接下来，宏BS930向微微BS920发送为MS810转发数据的请求和在微微BS920中由MS810以前已使用的上下文信息（步骤923）。作为响应，微微BS920转发MS910的上下文信息到宏BS930（步骤925），并且宏BS930确定从微微BS920收到的上下文信息是否包含用于新的服务的无线承载（即，未通过恢复设置的无线承载）。当上下文信息不包含未设置的无线承载时，宏BS930通过与MS910的RRC连接重新配置过程产生用于新服务的无线承载（步骤927）。因此，MS910可以恢复在步骤917停止的服务。之后，MS910和宏BS930发送/接收上行链路/下行链路业务（步骤929）。
下面参考附图描述根据本发明的实施例的如上用于重新建立连接的MS和BS的操作和构造。
图11说明根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中微微BS的过程。
参照图11，在块1001，微微BS识别是否有MS正在进行从宏小区到微微BS的切换。换句话说，微微BS从宏BS接收MS切换请求，通过准入控制确定它可以允许MS切换，向宏BS发送关于MS切换请求的确认（ACK），然后识别MS是否接入微微BS。
如果MS从宏小区切换并且接入微微BS，则微微BS前进到块1003并向宏BS发送释放MS的上下文信息的请求。即，因为MS成功接入微微BS，微微BS指示不需要保持MS的上下文信息。
接下来，微微BS前进到块1005，并且向宏BS发送MS的完整上下文信息。即，根据本发明的实施例，微微BS向宏BS提供MS的完整上下文信息，以使得RRC连接重建过程对于在其中MS未经正常切换而重新连接宏BS的情形（即，在其中MS应当不进行正常切换过程重新连接宏BS的情形）可以成功。在块1003中请求释放上下文信息之后发生块1005。如此，如果省略块1003，则也可以省略块1005。
微微BS然后进行到块1007，并识别MS的上下文信息是否已经改变。上下文信息包括MS使用的测量配置、无线资源相关信息（具体地，承载配置信息）、媒体接入控制（MAC）层配置信息、物理层相关信息等、小区-无线网络临时标识符（C-RNTI）、安全相关信息等。因而，如果无线承载在服务的开始和结束之间产生或变得过时，则上下文信息可以改变。
如果上下文信息改变，则微微BS前进到块1009并且向宏BS发送改变的上下文信息。即，微微BS提供改变的上下文信息到宏BS，以使得宏BS可以保持最新的上下文信息。之后，微微BS返回到块1007。
虽然图11中未示出，当MS的信号强度下降到低于阈值时，微微BS可以向宏BS发送MS的上下文信息。此外，在与MS的连接失败而没有切换时，如果从宏BS请求数据转发，则微微BS向宏BS转发MS的SN状态信息和将要发送到MS的数据。
图12说明根据本发明的实施例的第一类型的异构无线通信系统中宏BS的过程。
参照图12，在块1101，宏BS识别是否从微微BS接收到向微微BS的微微小区进行切换的MS的上下文信息。即，宏BS根据MS的测量报告命令MS向微微BS进行切换。在MS完成向微微BS的切换之后，宏BS识别是否从微微BS接收到MS的上下文信息。
如果从微微BS接收到MS的上下文信息，则宏BS前进到块1103并且存储接收的上下文信息。即，宏BS存储MS的上下文信息，以使得RRC连接重建过程在其中MS应当重新连接宏BS而不进行正常切换的情形下可以成功。基于MS的切换之后已经丢弃MS的上下文信息的假定执行块1101和1103。因此，如果未丢弃先前的上下文信息，则可以不执行块1101和1103。
之后，宏BS前进到块1105，并识别是否从微微BS接收到改变的上下文信息。上下文信息可以在其中MS在向微微小区进行切换之后执行与微微BS的通信过程中改变。微微BS提供改变的上下文信息到宏BS，以使得宏BS可以保持最新的上下文信息。即，宏BS识别在块1101中接收的上下文信息识别与在块1105中接收的上下文信息相比是否不同。
如果在块1105从微微BS接收改变的上下文信息，则宏BS前进到块1107并使用改变的上下文信息更新存储的上下文信息。之后，宏BS返回到块1105。
如果在块1105中没有接收改变的上下文信息，则宏BS前进到块1109并且识别是否从MS接收到RRC连接重建请求。即，宏BS识别是否从MS接收到RRC连接重建请求消息。虽然图12未示出，可以在接收RRC连接重建请求消息之前先执行随机接入过程。
如果在块1109中从MS接收RRC连接重建请求，则宏BS前进到块1111并且基于包含在RRC连接重建请求消息中的发送者的标识信息确定发送RRC连接重建请求的MS是否是与存储的上下文信息对应的MS。换句话说，宏BS确定是否从与存储的上下文信息对应的MS接收该RRC连接重建请求。
如果在块1111中发送RRC连接重建请求的MS是与存储的上下文信息对应的MS，则宏BS进行到块1113并且根据MS的请求执行RRC连接重建过程。即，因为宏BS具有MS的上下文信息，宏BS可以执行RRC连接重建过程。具体地，宏BS从MS接收RRC重建请求消息，确定MS的上下文信息已被存储，执行MS的MAC-I认证过程，发送RRC重建消息，并发送数据转发的请求到微微BS。
图13说明根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中宏BS的过程。
参考图13，在块1201，宏BS向正在向微微小区进行切换的MS发送存储宏BS的系统信息的指令。即，宏BS根据MS的测量报告确定向微微BS切换，执行切换的过程，然后，当向MS发送切换命令时，将存储宏BS的系统信息的指令连同切换命令一起发送给MS。
之后，宏BS前进到块1203并且识别宏BS的系统信息是否改变。作为接入宏BS所需的建立信息的系统信息可以根据宏BS的操作状态或设置状态改变。
如果在块1203中宏BS的系统信息改变，则宏BS前进到块1205并且通过微微BS向MS发送改变的系统信息。即，宏BS向微微BS发送改变的系统信息的系统信息更新消息，然后微微BS以广播、多播或单播方案转发系统信息更新消息到MS。例如，系统信息更新消息可以根据上述表1配置。
相反，如果在块1203中宏BS的系统信息不改变，则宏BS前进到块1207，并识别是否从MS接收到RRC连接重建请求。即，宏BS识别是否从MS接收到RRC连接重建请求消息。虽然图13中未示出，可以在接收RRC连接重建请求消息之前执行随机接入过程。
如果在块1207中从MS接收RRC连接重建请求，则宏BS前进到块1209并且执行RRC连接重建过程。此时，如果宏BS没有存储MS的上下文信息则RRC连接重建过程会失败。
图14说明根据本发明的实施例的第二类型的异构无线通信系统中MS的过程。
参考图14，在块1301，MS识别其是否在从宏小区向微微小区切换时从宏BS接收到用于存储系统信息的指令。即，MS识别是否从宏BS连同切换命令一起接收用于存储系统信息的指令。
如果已经接收用于存储系统信息的指令，则MS前进到块1303并且存储宏BS的系统信息。作为接入宏BS所需的建立信息的系统信息表示通过MIB、SIB等接收的信息。例如，系统信息包括以上表2的字段的至少一个。此时，MS标记存储的系统信息对应于哪个小区。例如，MS可以使用宏BS的PCI和中心频率信息作为小区标识信息。
之后，MS前进到块1305并且识别是否从宏BS接收到改变的系统信息。即，当系统信息改变时，宏BS通过微微BS发送包括改变的系统信息的系统信息更新消息到MS。此时，以广播、多播或单播方案从微微BS接收系统信息更新消息。例如，系统信息更新消息可以根据上述表1配置。
如果在块1305中从宏BS接收已改变的系统信息，则MS前进到块1307并且使用改变的系统信息更新存储的系统信息。即，MS保持宏BS的系统信息在最新的状态。
相反，如果在块1305中未从宏BS接收改变的系统信息，则MS前进到块1309，并确定微微小区中是否发生RLF。换言之，MS检测到其与微微BS的连接没有保持。例如，如果与微微BS的信道质量恶化到低于阈值或者无法检测微微BS的同步信号，则MS检测到RLF。
如果RLF发生，则MS进行到块1311并且优先执行对宏BS的小区搜索过程。换句话说，MS确定是否接收到宏BS的信号，宏BS是在微微BS之前先前已经接入的BS。例如，MS尝试检测宏BS的同步信号等。
接下来，MS前进到块1313并确定它是否发现宏BS。即，MS检测宏BS的信号，并确定它是否处于能够与宏BS进行通信的状态。例如，通过信道质量、同步信号检测（或未检测）、系统信息解码可能性（或不可能性）等来确定它是否处于能够与宏BS进行通信的状态。
如果发现宏BS，则MS前进到块1315，并使用已存储的宏BS的系统信息尝试与宏BS的RRC连接重建。即，MS使用包含在系统信息中的随机接入相关参数执行随机接入过程，然后发送RRC连接重建请求到宏BS。
图15说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中宏BS的过程。
参考图15，在块1401，宏BS向正在向微微小区进行切换的MS发送存储MS的系统信息的指令，并且转发计时器值到MS。这里，计时器值指示存储上下文信息的时间。即，宏BS根据MS的测量报告确定向微微BS切换，执行切换的过程，然后，当向MS发送切换命令时，宏BS将存储在MS接入宏BS时先前使用的上下文信息的指令连同切换命令一起发送给MS。
之后，宏BS前进到块1403并且存储MS的系统信息。即，宏BS向MS发送用于存储MS的上下文信息的指令并且也存储MS的上下文信息。因此，上下文信息存储在MS和宏BS中直到计时器过期。
在存储MS的上下文信息之后，宏BS前进到块1405并且存储提供给微微BS的安全密钥。如果进行正常切换，则服务BS传递将由目标BS使用的安全密钥并且提供安全密钥给目标BS。因而，宏BS为MS传递将由微微BS使用的安全密钥。此时，如果安全密钥被转发到微微BS，则安全密钥成为宏BS不需要的信息。然而，根据本发明的实施例，在其中MS未经正常切换重新连接到宏BS的情形下宏BS存储提供给微微BS的安全密钥。
在存储安全密钥之后，宏BS前进到块1407并且识别是否在计时器逾期之前从MS接收到恢复请求消息。这里，恢复请求消息是让MS请求恢复与宏BS的连接而不进行正常切换或RRC连接重建过程的控制消息。例如，恢复请求消息包括以下至少一个：用于请求连接恢复的返回指示符、用于安全验证的MAC-I、和在切换到微微BS之后变得过时的无线承载信息。如果计时器逾期而未接收恢复请求消息，则宏BS根据本发明的实施例终止该过程。
相反，如果在块1407中在计时器逾期之前接收到恢复请求消息，则宏BS前进到块1409并且确定是否可以重新使用在块1403中存储的上下文信息。即，宏BS确定发送恢复请求消息的MS是否是与存储的上下文信息对应的MS。例如，宏BS比较包括在恢复请求消息中的发送者的标识信息与包括在存储的上下文信息中的MS的标识信息。
如果可以重新使用已存储的上下文信息，则宏BS前进到块1411并传递用于MS的新的安全密钥。即，宏BS使用先前已经由MS在微微BS中使用的安全密钥和其自己的PCI和中心频率信息来传递新的安全密钥。接着，虽然图15中未示出，宏BS可以使用新的安全密钥验证包括在恢复请求消息中的MAC-I。
之后，宏BS前进到块1413并且根据存储的上下文信息恢复与MS的至少一个无线承载。当过时的无线承载信息被包括在块1407的接收的恢复请求消息时，宏BS仅恢复除过时的无线承载之外的无线承载。此外，宏BS通知MS连接返回完成。
在块1413中恢复至少一个无线承载之后，宏BS前进到块1415，并向微微BS发送关于MS的上下文信息的请求，并且从微微BS获取上下文信息。即，因为MS的上下文信息在块1403中进行存储之后可以改变，宏BS向微微BS发送上下文信息请求以便获得最新的上下文信息。
在块1415中从微微BS获取上下文信息后，宏BS前进到块1417，并且确定是否存在关于添加到最新的上下文信息的服务的信息。换言之，宏BS确定在关于包括在最新的上下文信息中的服务的信息当中是否存在未被包含在块1403的存储的上下文信息中的信息。即，宏BS使用最新的上下文信息确定是否存在在切换到微微小区之后产生的无线承载，并据此确定是否存在将要额外产生的无线承载。
如果存在关于添加的服务的信息，则宏BS前进到块1419，并产生用于添加的服务的无线承载。然后宏BS与MS发送/接收业务。
图16说明根据本发明的实施例的第三类型的异构无线通信系统中MS的过程。
参考图16，在块1501，MS识别在从宏小区向微微小区切换期间是否从宏BS接收到上下文信息存储指令和计时器值。这里，计时器值指示维持存储上下文信息的时间。即，MS确定其是否已经连同从宏BS接收的切换命令一起接收用于存储在MS接入宏BS时先前使用的上下文信息的指令。
如果在块1501中接收上下文信息存储指令和计时器值，则MS前进到块1503并且存储先前在接入宏BS期间已经使用的上下文信息。此时，MS标记存储的上下文信息对应于哪个小区。例如，MS将存储的上下文信息索引到宏BS的PCI和中心频率信息。替换地，MS将存储的上下文信息索引到宏小区的CGI。
之后，MS前进到块1505并且确定微微小区中是否已经发生RLF。换句话说，MS检测其与微微BS的连接是否丢失。例如，当与微微BS的信道质量恶化到低于阈值或者无法检测微微BS的同步信号时，MS检测到RLF。
如果RLF发生，则MS进行到块1507并且优先执行对宏BS的小区搜索过程。换句话说，MS确定是否接收到宏BS（即，在微微BS之前先前已经接入的BS）的信号。例如，MS尝试检测宏BS的同步信号等。
接下来，MS前进到块1509，并确定它是否发现宏BS。即，MS检测宏BS的信号，并确定它是否处于能够与宏BS进行通信的状态。例如，通过信道质量、同步信号检测（或未检测）、系统信息解码可能性（或不可能性）等确定MS是否能够与宏BS进行通信。如果未发现宏BS，则MS终止根据本发明的实施例的过程。
如果检测到宏BS，则MS前进到块1511并确定是否能够重新使用存储的上下文信息。即，MS确定宏BS是否是与存储的上下文信息对应的BS。基于索引存储的上下文信息的信息的一致性（或不一致性）确定上下文信息是否对应于宏BS。而且，MS确定计时器X是否逾期。如果在块1511中MS无法重新使用存储的上下文信息，则MS终止根据本发明的实施例的过程。
如果在块1511中MS能够重新使用存储的上下文信息，则MS前进到块1513并传递用于宏BS的安全密钥。换句话说，MS通过使用先前已经在微微BS中使用的安全密钥和宏BS的PCI和中心频率信息来传递新的安全密钥。即，当MS执行正常切换过程时，MS以与NCC不增加时相同的方案传递新的安全密钥。
之后，MS前进到块1515并且确定是否存在切换到微微小区之后添加的无线承载。即，MS确定是否通过在切换到微微小区之后新产生服务而存在添加的无线承载。这里，基于是否有关于包括在最新的上下文信息中的服务的任何信息未被包括在块1503的存储的上下文信息中来确定添加的无线承载的存在（或不存在）。
如果在块1515中不存在添加的无线承载，则MS前进到块1517并且根据在块1503中存储的上下文信息重新产生先前已经与宏BS使用的至少一个无线承载。此时，如果在切换到微微小区之后存在过时的无线承载，则MS仅重新产生除过时的无线承载之外的无线承载。
在块1517中重新产生至少一个无线承载后，MS前进到块1519并且发送恢复请求消息到宏BS。这里，恢复请求消息是用于请求MS恢复与宏BS的连接而不进行正常切换或RRC连接重建过程的控制消息。例如，恢复请求消息包括以下至少一个：用于请求连接恢复的返回指示符、用于安全验证的MAC-I、和在切换到微微BS之后变为过时的无线承载信息。因此，在宏BS中恢复至少一个无线承载，并且MS执行与宏BS的通信。
如果在块1515中存在添加的无线承载，则MS前进到块1521并且临时停止通过添加的无线承载提供的服务。因为宏BS无法知晓关于在微微小区中添加的无线承载的信息，无法通过添加的无线承载为MS提供服务，直到重新产生与添加的无线承载相同的无线承载为止。
接下来，MS前进到块1523并且根据在块1503中存储的上下文信息重新产生先前已经与宏BS使用的至少一个无线承载。此时，如果在切换到微微小区之后存在过时的无线承载，则MS仅重新产生除过时的无线承载之外的无线承载。
在块1523中重新产生至少一个无线承载后，MS前进到块1525并且发送恢复请求消息到宏BS。在这里，恢复请求消息是用于请求MS恢复与宏BS的连接而不进行正常切换或RRC连接重建过程的控制消息。例如，恢复请求消息包括以下至少一个：用于请求连接恢复的返回指示符、用于安全验证的MAC-I、和在切换到微微BS之后过时的无线承载信息。
之后，在块1527中，MS产生用于在块1521中停止的服务的无线承载。因此，在宏BS和MS之间在微微小区中先前已经使用的全部无线承载被恢复，并且MS执行对宏BS的通信。
图17说明根据本发明的实施例的异构无线通信系统中的MS。
如在图17中所示，MS包括射频（RF）处理器1602、调制解调器1604、存储单元1606、和控制器1608。
该RF处理器1602通过无线通道，诸如信号频带转换，放大等，执行用于发送/接收信号的功能。即，RF处理器1602将从调制解调器1604提供的基带信号上变换成RF频带信号，并通过天线发送RF频带信号，并且将通过天线接收的RF频带信号下变换成基带信号。
调制解调器1604根据系统的物理层标准执行基带信号与比特流之间的转换功能。例如，在数据传输期间，调制解调器1604通过编码和调制发送的比特流产生复码元，将复码元映射到副载波，并且通过逆快速傅立叶变换（IFFT）操作和循环前缀（CP）插入来配置正交频分复用（OFDM）码元。另外，在数据接收期间，调制解调器1604以OFDM码元为单位划分从RF处理器1602提供的基带信号，通过快速傅立叶变换（FFT）操作恢复映射到副载波的信号，并且通过解调和解码恢复接收比特流。此外，调制解调1604使用接收的信号测量信道质量，并且检测物理信号，诸如同步信号等。
存储单元1606存储用于MS的操作所需的程序、设置信息、临时数据等。例如，设置信息包括BS的系统信息、MS的上下文信息、认证密钥信息等。
控制器1608控制MS的一般功能。例如，控制器1608产生数据分组并且提供数据分组到调制解调器1604，而且分析和处理从调制解调器1604提供的数据分组。另外，控制器1608解释通过调制解调器1604接收的控制消息，执行与控制消息对应的操作，处理等，并产生将要发送到BS的控制消息。另外，控制器1608通过从调制解调器1604提供的信道质量信息、解码成功率、物理信号检测结果等确定信道状况。
特别地，控制器1608在微微小区中发生RLF时控制重新连接到宏BS的功能。下面描述用于重新连接到宏BS的控制器1608的功能。
根据本发明的实施例的第二类型，控制器1608如下操作以便在微微小区中发生RLF时重新连接到宏BS。控制器1608确定在从宏小区切换到微微小区期间是否从宏BS接收到存储系统信息的指令，并且在存储单元1606中存储系统信息以使得宏BS的系统信息在切换后不被丢弃。此时，控制器1608确定已存储的系统信息对应于哪个小区。例如，可以使用宏BS的PCI和中心频率信息作为小区标识信息。之后，如果从微微BS（即当前的服务BS）接收到改变的系统信息，则控制器1608使用改变的系统信息更新存储在存储单元1606中的系统信息。之后，如果微微小区中发生RLF，则控制器1608通过调制解调器1604优先执行宏BS的小区搜索过程，作为结果，如果发现宏BS，则控制器1608使用存储在控制器1606中的宏BS的系统信息尝试与宏BS的连接重建。即，控制器1608使用包含在系统信息中的随机接入相关参数执行随机接入过程，然后向宏BS发送关于RRC连接重建的请求。
根据本发明的实施例的第三类型，控制器1608如下操作以便在微微小区中发生RLF时重新连接到宏BS。控制器1608识别在从宏小区切换到微微小区时从宏BS接收到上下文信息存储指令和计时器值，并且在存储单元1606中存储先前在接入宏BS期间已经使用的上下文信息。此时，控制器1608标记已存储的系统信息对应于哪个小区。例如，上下文信息被索引到宏BS的小区的PCI和中心频率信息，或索引到宏小区的CGI。之后，如果微微小区中发生RLF，则控制器1608通过调制解调器1604优先执行宏BS的小区搜索过程，作为结果，如果发现宏BS，则控制器1608使用索引存储在存储单元1606的上下文信息的信息确定发现的宏BS是否是与存储的上下文信息对应的的BS。如果可以重新使用存储的上下文信息，则控制器1608使用先前已经在微微BS中使用的安全密钥以及宏BS的PCI和中心频率信息来传递新的安全密钥，并且根据存储单元1606中存储的上下文信息重新产生先前已经与宏BS使用的至少一个无线承载。此时，如果在切换到微微小区之后存在过时的无线承载，则控制器1608仅重新产生除过时的无线承载之外的无线承载。在产生恢复请求消息后，控制器1608通过调制解调器1604和RF处理器1602发送恢复请求消息到宏BS。然而，当存在切换到微微小区之后新添加的无线承载时，控制器1608临时停止通过添加的无线承载提供的服务，并且在发送恢复请求消息后，控制器1608产生与宏BS的用于停止的服务的无线承载。
图18是根据本发明的实施例的异构无线通信系统中的BS的框图。图18的结构能够适用于微微BS或宏BS。
如图18中所示，BS包括RF处理器1702、调制解调器1704、存储单元1706、回程通信单元1708、和控制器1710。
RF处理器1702通过无线通道（如信号频带转换，放大等）执行用于发送/接收信号的功能。即，RF处理器1702将从调制解调器1704提供的基带信号上变换成RF频带信号，并通过天线发送RF频带信号，并且将通过天线接收的RF频带信号下变换成基带信号。
调制解调器1704根据系统的物理层标准执行基带信号与比特流之间的转换功能。例如，在数据传输期间，调制解调器1704通过编码和调制发送的比特流产生复码元，将复码元映射到副载波，并且通过IFFT操作和CP插入配置OFDM码元。另外，在数据接收期间，调制解调器1704以OFDM码元为单位划分从RF处理器1702提供的基带信号，通过FFT操作恢复映射到副载波的信号，并且通过解调和解码恢复接收比特流。此外，调制解调1704使用接收的信号测量信道质量，并且检测物理信号，诸如同步信号等。
存储单元1706存储用于操作BS的程序、设置信息、临时数据等。例如，设置信息包括BS的系统信息、BS的上下文信息、认证密钥信息等。回程通信单元1708提供用于通过回程网络执行与其他BS的通信的接口。
控制器1710控制BS的一般功能。例如，控制器1710产生数据分组并提供数据分组到调制解调器1704，而且分析和处理从调制解调器1704提供的数据分组。另外，控制器1710解释通过调制解调器1704接收的控制消息，执行与控制消息对应的操作、处理等，并产生将要发送到MS的控制消息。另外，控制器1710通过从调制解调器1704提供的信道质量信息、解码成功率、物理信号检测结果等确定信道状况。
特别地，控制器1710控制当MS在微微小区中经受RLF时支持MS重新连接到宏BS的功能。下面描述控制器1710的用于支持MS重新连接到宏BS的功能。
当BS是根据本发明的实施例的第一类型的微微BS时，控制器1710操作如下。如果MS执行从宏小区到微微BS的切换，则控制器1710向宏BS发送释放上下文信息的请求，然后向宏BS发送MS的完整的上下文信息。然而，完整的上下文信息的发送是跟随释放上下文信息的请求之后的操作，并且如果没有执行释放请求，则可以省略发送完整上下文信息的操作。之后，如果MS的上下文信息改变，则控制器1710向宏BS发送改变的上下文信息。
当BS是根据本发明的实施例的第一类型的微微BS时，控制器1710操作如下。在MS切换到微微BS后，如果从微微BS接收到MS的上下文信息，则控制器1710在存储单元1706中存储上下文信息。基于在MS切换之后已经丢弃MS的上下文信息的假定实现接收和存储上下文信息的操作。因而，如果没有丢弃先前的上下文信息，则可以省略接收和存储上下文信息的操作。之后，如果接收改变的上下文信息，则控制器1710通过使用改变的上下文信息更新存储单元1706中存储的上下文信息。同样，如果从MS接收RRC连接重建请求，则控制器1710使用包含在RRC连接重建请求消息中的发送者的标识信息来确定发送RRC连接重建请求的MS是否是与存储的上下文信息对应的MS。如果发送RRC连接重建请求的MS是与存储的上下文信息对应的MS，则控制器1710根据MS的请求执行RRC连接重建过程。此时，因为MS的上下文的信息已被存储在存储单元1706中，可以成功地执行RRC连结重建过程。
当BS是根据本发明的实施例的第二类型的宏BS时，控制器1710的操作如下。控制器1710向正在向微微小区的切换的MS发送存储宏BS的系统信息的指令。之后，如果宏BS的系统信息改变，则控制器1710通过回程通信单元1708发送包括改变的系统信息的系统信息更新消息到微微BS。因此，改变的系统信息经由微微BS转发到MS。而且，如果从MS接收RRC连接重建请求，则控制器1710执行RRC连接重建过程。此时，如果MS的上下文信息尚未被存储在存储单元1706中，则RRC连接重建过程可能会失败。
当BS是根据本发明的实施例的第三类型的宏BS时，控制器1710的操作如下。控制器1710向正在向微微小区的切换的MS发送存储MS的系统信息的指令，并且转发计时器值到MS。而且，控制器1710存储MS的上下文信息，向微微BS传递将要提供的安全密钥，并且在存储单元1706中存储安全密钥。之后，如果在计时器逾期前从MS接收恢复请求消息，则控制器1710确定是否可以重新使用存储单元1706中存储的上下文信息。如果可以重新使用已存储的上下文信息，则控制器1710传递用于MS的新的安全密钥。即，控制器1710使用先前已经由MS在微微BS中使用的安全密钥以及其自己的PCI和中心频率信息来传递新的安全密钥。接着，控制器1710根据存储单元1706中存储的上下文信息来恢复与MS的至少一个无线承载，并且通知MS连接返回完成。此时，当过时的无线承载信息被包括在恢复请求消息时，控制器1710仅恢复除过时的无线承载之外的无线承载。在恢复至少一个无线承载之后，控制器1710通过回程通信单元1708向微微BS发送关于MS的上下文信息的请求，并且从微微BS获取上下文信息。接下来，如果存在关于添加到从微微BS获取的最新的上下文信息的服务的信息，则控制器1710产生用于添加的服务的无线承载。
如上所述，当MS在异构无线通信系统中切换到微微小区后经受RLF时，MS可以通过快速地重新连接到宏小区来最小化服务中断时间。
虽然已经参照本发明的某些优选实施例说明和描述本发明，但是本领域技术人员将理解，这里可以在形式和细节上做出各种改变而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种在无线通信系统中用于移动站（MS）的操作的方法，该方法包括：
当执行从第一小区到第二小区的切换时，存储[1303]负责第一小区的第一基站BS的系统信息;
检测[1309]与第二小区的连接失败而未切换;以及
使用存储的系统信息执行[1315]到第一BS的重新连接，
其中第二小区的覆盖范围包括在第一小区的覆盖范围中。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
如果[1305]从负责第二小区的第二BS接收第一BS的改变的系统信息，则使用改变的系统信息更新[1307]已存储的系统信息。
3.如权利要求1所述的方法，其中执行[1315]到第一BS的重新连接包括：使用包括在已存储的系统信息中的随机接入相关参数执行[1315]到第一BS的随机接入过程。
4.一种配置用于实现如权利要求1到3之一所述的方法的移动站（MS）[1608,1606]的装置。
5.一种在无线通信系统中用于负责第一小区的基站（BS）的操作的方法，该方法包括：
当移动站（MS）执行从第二小区到第一小区的切换时，向上层节点发送[407]用于MS的路径转换的请求；以及
如果MS的上下文信息改变，向负责第二小区的第二BS发送[421]改变的上下文信息，
其中第一小区的覆盖范围包括在第二小区的覆盖范围中。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：
在发送[407]路径转换请求之后，向第二BS发送释放MS的上下文信息的请求；以及
向第二BS发送[419]MS的完整上下文信息。
7.如权利要求5所述的方法，其中上下文信息包括以下至少一个：MS在源小区中使用的测量配置、无线承载（RB）配置信息、媒体接入控制（MAC）层配置信息、物理层相关信息、小区-无线网络临时标识符（C-RNTI）、以及安全相关信息。
8.如权利要求5所述的方法，进一步包括：
在连接MS失败[423]而未切换之后，如果从第二BS接收[459]关于MS的数据转发的请求，则向第二BS转发[461]MS的序列号（SN）状态信息和用于MS的数据。
9.一种配置用于实现如权利要求5到8之一所述的方法的基站（BS）[1706,1708,1710]的装置。
10.一种在无线通信系统中用于负责第一小区的基站（BS）的操作的方法，该方法包括：
在移动站（MS）执行[405]从第一小区到第二小区的切换之后，从负责第二小区的第二BS接收[421]MS的改变的上下文信息；以及
使用改变的上下文信息更新[1107]MS的上下文信息，
其中第二小区的覆盖范围包括在第一小区的覆盖范围中。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
在MS执行[405]从第一小区到第二小区的切换之后，从第二BS接收[415]释放MS的上下文信息的请求；
丢弃[415]MS的上下文信息；
从第二BS接收[1101]MS的完整上下文信息；以及
存储[1103]MS的完整上下文信息。
12.如权利要求10所述的方法，其中上下文信息包括以下至少一个：MS在源小区中使用的测量配置、无线承载（RB）配置信息、媒体接入控制（MAC）层配置信息、物理层相关信息、小区-无线网络临时标识符（C-RNTI）、以及安全相关信息。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
如果从MS接收[1109]无线资源控制（RRC）重新建立请求消息，则确定[1111]MS的上下文信息已经被存储;
为MS执行[825]消息认证码-完整性验证过程（MAC-I）;
向MS发送[827]RRC重新建立消息；以及
向第二BS发送[459]为MS转发数据的请求。
14.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
在MS执行[505]从第一小区到第二小区的切换之后，如果系统信息改变，则产生[519]通知改变的系统信息的系统信息更新消息；以及
通过负责第二小区的第二BS向MS发送[521,523]系统信息更新消息。
15.一种配置用于实现如权利要求10到14之一所述的方法的基站（BS）[1706,1708,1710]的装置。
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