CN104394598A - 用于在无线通信网络中在公共控制信道上传送消息以进行随机接入的方法和装置 - Google Patents

用于在无线通信网络中在公共控制信道上传送消息以进行随机接入的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请描述了由用户设备(UE)发送用于随机接入的消息的技术。在一个方面，UE在控制信道上发送消息以进行随机接入，并发送保留的信道标识符，以便指示在控制信道上发送的上述消息。在另一方面，UE在协议数据单元(PDU)中发送该消息，并且如果PDU能够容纳附加信息的话，则在PDU中发送附加信息(例如，缓冲器状态报告)。在另一方面，UE可为上述消息生成用于完整性保护的短消息认证码(MAC-I)。短MAC-I具有较小的尺寸并可用于对UE进行认证。在另一方面，UE发送多种类型中的一种类型的UE ID，以进行随机接入，并且通过消息中的格式字段来传送该UE ID。

Description

用于在无线通信网络中在公共控制信道上传送消息以进行随机接入的方法和装置
本申请是申请日为2008年12月19日，题为“用于在无线通信网络中在公共控制信道上传送消息以进行随机接入的方法和装置”，申请号为200880121391.5的专利申请的分案申请。
基于35U.S.C.§.119要求优先权
本专利申请要求于2007年12月19日递交的、名称为“METHODS ANDAPPARATUSES FOR TRANSFER OF FIRST SCHEDULEDTRANSMISSION USING CONTROL CHANNEL”的美国临时申请No.61/015,159的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及在无线通信网络中执行随机接入的技术。
背景技术
无线通信网络得以广泛部署，以提供多种通信服务，例如语音、视频、分组数据、消息发送、广播等等。这些网络可以是能够通过共享可用网络资源支持多个用户的多址网络。这类多址网络的实例包括：码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络以及单载波FDMA(SC-FDMA)网络。
无线通信网络可包括多个基站，基站能够支持多个用户设备(UE)的通信。UE可执行随机接入，以便建立与基站的连接。UE可发送用于建立连接的相关信息。期望在随机接入期间高效地发送该信息。
发明内容
本申请描述了发送消息以便由UE进行随机接入的技术。在一个方面，保留的信道标识符可用于指示在控制信道上发送的用于随机接入的消息。在一种设计中，UE在控制信道上发送用于随机接入的消息，并发送保留的信道标识符，以便指示在控制信道上发送的所述消息。在控制信道上发送的消息可包括：在公共控制信道(CCCH)上发送的无线资源控制(RRC)消息，该公共控制信道可映射到上行链路共享信道(UL-SCH)。保留的信道标识符可包括保留的逻辑信道标识符(LCID)。
在另一个方面，发送用于随机接入的消息和附加信息。在一个设计中，UE可在协议数据单元(PDU)中发送消息，其中，该消息在控制信道上发送，以便由UE进行随机接入。如果PDU可容纳附加信息，则UE在PDU中发送附加信息。该附加信息可包括UE的缓冲器状态报告、UE的功率净空报告、专用控制信道的数据、专用业务信道的数据等等。PDU具有根据对UE的上行链路许可而确定的可变尺寸。
在另一方面，可在消息中发送用于完整性保护的短消息认证码(MAC-I)，以进行随机接入。在一种设计中，UE可为在控制信道上发送的用于随机接入的消息生成短MAC-I。该短MAC-I可具有比用于在控制平面上发送的消息的完整性保护的完整MAC-I更小的尺寸。该短MAC-I针对在CCCH上发送的用于RRC连接重新建立的RRC消息，并可用于对UE进行认证。
在另一方面，可发送多种类型中的一种类型的UE ID，以进行随机接入。在一种设计中，UE可将上述消息的格式字段设置为第一值，以便指示在消息中发送的第一类型的UE ID(例如，用于附着)，或者设置为第二值，以便指示在消息中发送的第二类型的UE ID(例如，用于后续接入)。UE可生成消息，其包括格式字段和由格式字段指示的类型的UE ID。UE可发送该消息，以用于随机接入。
本申请的各个方面和特征将在下文中进行详细描述。
附图说明
图1示出了无线通信网络。
图2示出了长期演进(LTE)中控制平面的协议栈。
图3示出了用于上行链路的逻辑信道到传输信道的映射。
图4示出了LTE中用于随机接入过程的消息流。
图5示出了在随机接入过程中生成消息3的处理。
图6示出了消息3的介质访问控制(MAC)PDU。
图7A到7C示出了三种MAC子报头。
图8A到8D示出了四种携带用于随机接入的消息的MAC PDU。
图9示出了用于在控制信道上发送具有保留的信道标识符的消息以进行随机接入的过程。
图10示出了发送消息和附加信息以进行随机接入的过程。
图11示出了发送具有短MAC-I的消息以进行随机接入的过程。
图12示出了发送UE ID以进行随机接入的过程。
图13示出了发送消息以进行随机接入的的过程。
图14示出了eNB/基站和UE的方框图。
具体实施方式
本申请中所描述的技术可以用于各种无线通信网络，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA以及其它网络。术语“网络”和“系统”经常可以交换使用。CDMA网络可以实现例如通用陆地无线接入(UTRA)、cdma2000等等的无线技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和其他CDMA的变体。cdma2000覆盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网路实现例如全球移动通信系统(GSM)的无线技术。OFDMA网路可以实现例如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、等等的无线技术。E-UTRA在下行链路上使用OFDMA，并在上行链路上使用SC-FDMA。3GPP长期演进(LTE)使用由E-UTRA定义的空中接口以及由E-UTRAN定义的网络架构。在名为“第三代合作伙伴项目”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、E-UTRAN、LTE和GSM。在名为“第三代合作伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文档中描述了cdma2000和UMB。为了清楚起见，下面针对LTE描述了这些技术的特定方面，并且在下文的描述中多使用LTE术语。
图1示出了无线通信网络100，其可以是LTE网络。网络100可包括演进型节点B(eNB)110和其它由3GPP描述的网络实体。eNB可以是与UE进行通信的固定站，并且也可称为节点B、基站、接入点等等。每个eNB可提供对特定地理区域的通信覆盖。为了提高网络容量，可将eNB的整个覆盖区域划分成多个(例如，三个)更小的区域。每个更小的区域可由各自的eNB子系统提供服务。在3GPP中，术语“小区”可以指eNB的最小覆盖区域和/或服务这一覆盖区域的eNB子系统。
移动性管理实体(MME)/服务网关(S-GW)130与一组eNB相耦合，并对这些eNB提供协调和控制。服务网关130可支持数据服务，诸如：分组数据、互联网协议语音(VoIP)、视频、消息发送等等。MME 130在切换时负责源eNB和目标eNB之间的路径切换。MME/服务网关130与核心和/或数据网络(例如，互联网)相耦合，并可与耦合到核心/数据网络的其它实体进行通信(例如，远程服务器或者终端)。
UE 120可分布在整个网络，并且每个UE可以是固定的或者移动的。UE也可称为移动站、终端、接入终端、用户单元、站等等。UE可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、膝上型计算机、无绳电话、无线本地环路(WLL)站等等。UE可通过下行链路和上行链路与eNB进行通信。下行链路(或者前向链路)是指从eNB到UE的通信链路，上行链路(或者反向链路)是指从UE到eNB的通信链路。在图1中，有双箭头的实线表示eNB和UE之间的活动通信。具有双箭头的虚线表示UE正执行随机接入。
图2示出了在LTE中用于控制平面的示例性协议栈200。控制平面经由eNB 110携带UE 120和MME 130之间的信令。UE 120可经由非接入层(NAS)控制协议与MME 130进行通信。NAS可执行多种功能，诸如：演进型分组系统(EPS)承载管理、认证、移动性处理、寻呼发起、安全控制等等。UE 120可通过无线资源控制(RRC)与eNB 110交换信令消息。RRC可执行多种功能，诸如：RRC连接管理、UE测量报告和控制、无线承载(RB)控制、移动性功能、广播、寻呼等等。
在UE 120和eNB 110之间经由分组数据聚合协议(PDCP)、无线链路控制(RLC)和介质访问控制(MAC)交换RRC消息，其中上述是层2(L2)的子层。每个协议接收来自更高子层/层的服务数据单元(SDU)，并且将协议数据单元(PDU)提供给更低的子层/层。PDCP可执行多种功能，诸如：对控制平面的加密(即，加密)和完整性保护、对用户平面的加密和报头压缩等等。RLC可执行多种功能，诸如：(i)在发射实体处对RLC SDU的分段和连接以及通过自动重传请求(ARQ)进行的纠错，以及(ii)在接收实体处对较低层SDU的重复检查、对RLC SDU的重新排序以及对上层PDU的按次序传送。MAC可执行多种功能，诸如：在逻辑信道和传输信道之间映射、将逻辑信道的RLC PDU复用到传输信道的传输块以及从传输信道的传输块中对逻辑信道的RLC PDU进行解复用、业务量测量报告、通过混合ARQ(HARQ)进行纠错、UE的逻辑信道之间的优先级管理、经由动态调度在UE之间进行优先级管理、传输格式选择、填充等等。在LTE中由RRC、PDCP、RLC和MAC执行的这些功能在其他无线技术中可由等效的协议提供。UE 120还经由物理层(PHY)的E-UTRA空中链路接口与eNB110进行通信。
MAC可经由逻辑信道提供数据传输服务。可以为由MAC提供的不同数据传输服务定义一组逻辑信道。MAC还使用一组传输信道来携带逻辑信道的数据。逻辑信道的特征在于传输的内容，而传输信道的特征在于用户数据和控制数据怎样以及结合什么特性通过无线接口来传输。可将逻辑信道映射到传输信道，传输信道还可映射到物理信道。
表1列举了LTE中的一些逻辑信道和传输信道。为了简单起见，表1没有示出LTE所支持的其他逻辑信道和传输信道。
表1—LTE中的逻辑信道和传输信道
图3示出了在LTE中用于上行链路的一些逻辑信道到传输信道的映射。在上行链路上，将CCCH、DCCH和DTCH映射到UL-SCH。当网络不知道UE的身份时，UE可使用CCCH，在网络已知UE的身份时，UE可使用DCCH。在下行链路上，可将CCCH映射到DL-SCH(图3中未示出)。
UE执行随机接入过程，以便接入网络和/或用于其它目的。术语“随机接入”、“系统接入”和“接入”可交互使用。例如，UE对于下面的随机接入场景执行随机接入过程：
·RRC连接重新建立，
·例如，基于国际移动用户识别码(IMSI)附着到网络，或者
·例如，基于EPS临时移动用户识别码(S-TMSI)，后续接入网络，以从空闲模式转变到活动模式。
当UE从一个eNB切换到另一个eNB时，UE也可执行随机接入过程，从而切换接入。UE还可针对其它场景来执行随机接入过程。UE可使用CCCH，以进行RRC连接重新建立、附着和后续接入。
图4示出了在LTE中的随机接入过程的消息流400。当UE期望接入网络并且资源可用的任何时候，UE可在RACH上发送随机接入(RA)前导(步骤1)。RA前导也可称为消息1。RA前导可由在随机接入过程期间用做UE的临时ID的RA前导标识符(ID)标识。eNB从UE接收RA前导，并且可从其它UE接收可能的RA前导。eNB在DL-SCH上发送随机接入响应，以便响应一个或多个RA前导(步骤2)。随机接入响应也称为消息2，并可包括多种类型的信息，诸如：RA前导ID、时序对准信息、初始上行链路许可、临时UE ID的分配等等。
UE从eNB接收随机接入响应，并在UL-SCH上发送第一被调度传输。第一被调度传输也称为消息3，并包括针对不同类型随机接入的不同信息，如下文所述。第一被调度传输的尺寸取决于消息2中传送的上行链路许可。eNB接收第一被调度传输，并且如果必要的话，在DL-SCH上发送用于竞争裁决的消息(步骤4)。当多个UE在RACH上发送相同的RA前导时，就可能发生冲突。执行竞争裁决，以便决定许可哪个UE进行接入。
在3GPP TS 36.213、TS 36.300、TS 36.321和TS 36.331中描述了LTE的随机接入过程，这些文件均是公开的。
在步骤3中的第一被调度传输在大部分下文描述中称为消息3。表2列举了根据一种设计可在消息3中发送的用于不同随机接入场景/类型的不同类型的信息。IMSI是全球独特的UE标识(ID)。S-TMSI是网络中独特的UE ID。小区无线网络临时标识符(C-RNTI)是小区中独特的UE ID。不同类型的UE ID可用于不同的区域，并具有不同的长度。MAC-I是用于完整性保护的消息认证码，并可用于对消息的发送方进行认证。表2还给出了根据一种设计的每种类型信息的比特数。对于每种随机接入类型，也可发送其它类型的信息。
表2—消息3中的比特计数
为UE分配针对发送消息3的上行链路许可。在一种设计中，上行链路许可至少为80比特，并且以8比特的倍数给出，例如，80比特、88比特、96比特等等。可根据多种因素(诸如，消息3中发送的信息量、小区边界的期望性能等等)选择80比特的最小上行链路许可。更少的比特(例如，72比特)或者更多的比特也能够支持最小上行链路许可。
如表2中所示，每种随机接入类型的消息3的比特总数都超过80比特的最小上行链路许可。期望减少消息3的比特总数，从而消息3可以以最小上行链路许可发送。还期望为消息3的PDCP、RLC和MAC定义单个格式。可以如下文所述的方式来减少消息3的比特总数。
对于RRC，针对消息3，可以支持受限数目的RRC消息尺寸中的一个以用于在CCCH上发送的RRC消息。在一种设计中，可支持48比特和96比特的RRC消息尺寸。根据上行链路许可的尺寸，可在消息3中发送48比特的RRC消息或者96比特的RRC消息。
对于RRC连接重新建立，消息3可包括RRC连接重新建立请求消息，或者某种其它的RRC消息。在一种设计中，对于RRC连接重新建立的RRC消息的比特数可通过省略32比特的MAC-I以及频率信息的方式来减少。MAC-I可用于验证发送RRC消息的UE，并可作为在网络侧UE切换S1数据路径的触发。从RRC连接重新建立请求消息中省略MAC-I会延迟路径切换，直到由UE在RRC连接重新建立过程中发送RRC连接重新配置完成消息(其受完整性保护)为止。在另一方面，可生成较小尺寸的短MAC-I，并在RRC消息中发送。例如，可根据完整MAC-I的16个最高有效位(MSB)来生成16比特的短MAC-I，并且可在RRC消息中发送该短MAC-I。在另一种设计中，短MAC-I具有可变的尺寸，该尺寸可取决于上行链路许可的尺寸。对于所有设计，可为RRC连接重新建立发送48比特的RRC消息，并且如果需要的话，可以利用足够数目的填充比特将该消息填满。
对于附着，消息3可包括RRC连接请求消息或者某种其它RRC消息。在一种设计中，如果需要的话，可减小初始UE ID(例如，IMSI)的尺寸，从而RRC消息可适应一种所支持的RRC消息尺寸。IMSI可包括3位移动国家代码(MCC)、2位或者3位移动网络代码(MNC)以及在网络中独特的移动站识别号码(MSIN)。IMSI的长度在6到21个十进制位之间，在LTE中IMSI的典型长度为15位。
在一种设计中，可使用二进制表示法(而非十六进制表示法)来传送IMSI，以便提高在给定尺寸的RRC消息中发送的IMSI信息总量。IMSI的每个十进制位可以使用一个4比特十六进制数(例如，在UTRAN中那样)传送。21位的IMSI可使用十六进制表示法以84比特发送，或者使用二进制表示法以70比特发送。
在一种设计中，可在RRC消息的固定尺寸的字段中发送IMSI的预定数目的最低有效位(LSB)。例如，由IMSI的44位LSB形成部分UE ID，并在48位RRC消息中发送该部分UE ID。尽管对于每个UE而言，IMSI是全球独特的，但是，由于具有全球独特IMSI但是潜在具有相同部分IMSI的多个UE，所以使用一部分IMSI会产生(非常低的)冲突的可能性。由于MCC和MNC通常对于给定的网络是相同的，所以使用IMSI的LSB可降低冲突的可能性。在无线水平检测和解决部分IMSI的冲突是可行的。作为替代，上层过程(例如，认证挑战(authentication challenge))的失败可用于检测和解决部分IMSI的冲突。
部分IMSI可包括IMSI的一部分，并且可使用二进制表示法传送。例如，IMSI的13个最低有效位，相对于使用十六进制表示法以52比特传输，可以使用二进制表示法以44比特发送。44比特部分IMSI可以在48比特RRC消息中发送。如果IMSI短于13位，则可使用零填充RRC消息。RRC消息包括设置为“0”的1比特格式字段，以便指示43比特部分IMSI，或者设置为“1”以便指示完整的IMSI。
在另一种设计中，根据上行链路许可的尺寸，可在RRC消息中发送可变量的UE ID信息。在罕见的不好情况下，可以给UE分配最小上行链路许可，并且UE发送IMSI的最小数目的比特。在大多数情况下，可为UE分配比最小上行链路许可更多的上行链路许可，并且UE能够在允许更大上行链路许可时在RRC消息中发送IMSI的更多比特。在一种设计中，将RRC消息的1比特格式字段设置为“1”，以便指示可变尺寸的RRC消息，或者将其设置为“0”，以便指示预定尺寸的RRC消息。可变尺寸RRC消息可以包括IMSI长度字段和IMSI字段。IMSI长度字段可指示IMSI字段的长度，IMSI字段可携带完整IMSI或部分IMSI。MAC接收UE的上行链路许可，并将上行链路许可尺寸发送到RRC。因此，RRC可以在RRC消息中包括尽可能多的IMSI位或者比特。
表3列举了根据一种设计，可在CCCH上发送的不同随机接入类型的消息3的不同类型的信息。表3假设最小上行链路许可为80比特。可以按如上所述的方式来减少RRC的信息。对于RRC连接重新建立，RRC连接重新建立请求消息可包括原小区ID(9比特)、原C-RNTI(16比特)、短MAC-I以及最小上行链路许可的填充和/或保留比特。RRC消息可包括16比特MAC-I和7个填充比特(如表3中所示)，或者23比特MAC-I并且无填充比特，或者MAC-I比特和填充比特的某种其他组合。对于更大的上行链路许可，RRC消息也可包括更大的MAC-I(例如，对于控制平面上的消息，通常由PDCP生成的32比特的完整MAC-I)。短MAC-I可具有根据UE的上行链路许可而确定的可变尺寸。对于附着，RRC连接请求消息可包括(i)当格式字段设置为“0”时，部分44比特IMSI，(ii)当格式字段设置为“1”时，可变长度的IMSI(例如，8比特的倍数并且最大尺寸为96比特)。PDCP和MAC的信息可按如下所述的方式来减少。
表3—第一被调度传输(消息3)的修改后的比特计数
在表3中没有示出的另一种设计中，对于附着，代替部分IMSI而发送随机ID。随机ID可以是：由UE选择的伪随机值、通过对IMSI或者某种其他UE ID进行散列生成的散列值、或者以其他方式生成的值。随机ID可具有固定尺寸(例如，40比特，以便匹配S-TMSI的尺寸)或者可变尺寸(例如，根据上行链路许可的尺寸)。
在另一种设计中，格式字段可指示在RRC消息中发送的多种UE ID类型中的一种。例如，可将格式字段设置为(i)“0”，以便指示在RRC消息中发送的用于后续接入的S-TMSI，或者设置为(ii)“1”，以便指示在RRC消息中发送的用于附着的部分IMSI或者随机ID。
图5示出了在LTE中生成消息3的处理的一种设计。消息3可包括表3中示出的RRC的全部信息。在一种设计中，对于所有随机接入类型，消息3可具有固定的长度(例如，80比特)。在另一种设计中，对于不同的随机接入类型、不同的上行链路许可尺寸等等，消息3可具有不同的长度。
在一种设计中，为PDCP定义操作的透明模式，以便支持RRC消息在CCCH上的传输，从而进行随机接入。在透明模式中，PDCP既不执行完整性保护又不对携带RRC消息的CCCH进行加密，并且在CCCH的传输中可省略PDCP报头。通知PDCP以透明模式操作，并且随后，对于CCCH不执行任何操作。PDCP接收RRC消息作为PDCP SDU，并可提供这一RRC消息作为PDCP PDU。作为另一种选择，RRC可将该RRC消息直接传送到RLC，并且为了在CCCH上传送RRC消息，可完全省略PDCP。在任何情况下，省略PDCP报头可节省8个比特，并使得消息3的尺寸减小到80比特，如表3中所示。
对于CCCH，RLC可在透明模式(TM)中运行。在这种情况下，RLC接收PDCP PDU作为RLC SDU，并简单地传送PDCP SDU来作为RLCPDU。
MAC接收RLC PDU作为MAC SDU，并也接收对包括在CCCH上发送的RRC消息的MAC SDU的指示。MAC生成包括MAC报头和MAC有效载荷的MAC PDU。MAC报头具有下文所述的格式。MAC有效载荷可包括(i)携带RRC消息的MAC SDU，以及(ii)可能的其他信息和/或填充。物理层可生成MAC PDU的24比特循环冗余校验(CRC)，将CRC添加到MAC PDU，并提供PHY PDU。可将PHY PDU作为消息3发送。
图6示出了可用做消息3的MAC PDU 600的一种设计。MAC PDU 600包括MAC报头610和MAC有效载荷620。MAC报头610包括N个MAC子报头612a到612n，其中N可以是1或者更大的整数值。每个MAC子报头612具有如下文所述的格式。如果MAC有效载荷620包括填充字段624，则MAC报头610也可包括填充子报头614。MAC有效载荷620包括N个MAC有效载荷单元622a到622n。每个MAC有效载荷单元622可以是MAC控制元素(CE)或者MAC SDU。第n个MAC子报头612与第n个MAC有效载荷单元622相关联，其中，1≤n≤N。
图7A示出了可用于消息3的MAC SDU的8比特MAC子报头710。在这种设计中，MAC子报头710包括由两个1比特保留(R)字段、一个1比特扩展(E)字段以及一个5比特逻辑信道ID(LCID)字段组成的R/R/E/LCID子报头。保留字段为未来的使用所保留。扩展字段指示在MAC报头中是否跟随另一个MAC子报头。LCID字段携带其数据在相关联的MAC SDU中发送的逻辑信道的LCID。一个或多个逻辑信道的数据在MACSDU的流中发送。每个逻辑信道可分配不同的LCID。MAC PDU可以：(i)在MAC子报头的LCID字段中携带逻辑信道的LCID，并且(ii)在MAC SDU中携带逻辑信道的数据。
在一种设计中，保留特定的LCID，并将其用于指示MAC SDU携带在CCCH上发送的用于消息3的RRC消息。在一种设计中，保留的LCID的值为“00000”(二进制)。其他值也可用于保留的LCID。UE在CCCH上或者在DCCH上发送表2中示出的任何随机接入类型的RRC消息，以用于切换接入。保留的LCID允许UE处的MAC以与映射到UL-SCH的其他逻辑信道相同的方式对消息3的CCCH进行处理，这样能够简化在UE处的处理。保留的LCID也使得eNB能够区分CCCH的数据和其他逻辑信道的数据。
MAC子报头710不包括长度字段。MAC子报头710可用做固定长度的MAC SDU，并可用做MAC报头中最后的MAC子报头，例如，用做图6中的MAC子报头612n，其中填充子报头614未示出。
图7B示出了可用做MAC SDU的16比特MAC子报头720。MAC子报头720包括由两个1比特保留字段、一个1比特扩展字段、一个5比特LCID字段、一个1比特格式(F)字段以及一个7比特长度(L)字段组成的R/R/E/LCID/F/L子报头。当使用7比特长度字段时，将格式字段设置为“0”。长度字段指示以八位组(octet)为单位的MAC SDU长度。
图7C示出了也可用作MAC SDU的24比特MAC子报头730。MAC子报头730包括由两个1比特保留字段、一个1比特扩展字段、一个5比特LCID字段、一个1比特格式字段以及一个15比特长度字段组成的R/R/E/LCID/F/L子报头。当使用15比特长度字段时，将格式字段设置为“1”。MAC子报头730可用于具有多于127个八位组的大MAC SDU。
在图7A中所示的设计中，从MAC子报头710中省略了长度字段。在没有长度字段的情况下可以以多种方式在发射实体处执行填充，并在接收实体处执行解填充。在一种设计中，在发射实体处的MAC和/或RRC可添加填充比特，而不在MAC子报头中进行任何指示。在接收实体处，可以在MAC和/或RRC中暗示解填充。在消息2中发送的上行链路许可由MAC确定，并具有可变的尺寸。在这种情况下，填充是在发射实体处MAC中进行的调度操作的一部分。在接收实体处，MAC可简单地将CCCH的MACSDU向上传送到RRC，并且RRC仅读取MAC SDU中的信息元素，并忽略填充。
在另一种设计中，图6中的MAC报头610包括指示MAC有效载荷620是否携带CCCH的标记。对于所有MAC PDU而言，该标记在MAC报头中出现，并且随后代表包括用户数据的全部数据的开销。
在一种设计中，例如只要可能，就将8比特MAC子报头710用做携带在CCCH上发送的RRC消息的MAC SDU，以便降低开销。在一种设计中，在要求时(例如，由于存在填充)或者如果适当(例如，为了充满MAC有效载荷)的话，将16比特的MAC子报头720用做携带在CCCH上发送的RRC消息的MAC SDU。由MAC使用用于填充的现有MAC子报头执行填充，该MAC子报头称为填充子报头。
MAC负责封装传输块，并生成包括MAC报头和MAC有效载荷的MACPDU。MAC在MAC有效载荷中发送携带RRC消息的MAC SDU。如果上行链路许可足够大，则MAC还可以生成用于缓冲器状态报告(BSR)或者功率净空报告(PHR)的MAC CE，并且在MAC有效载荷中发送这一MACCE。如果上行链路许可大于MAC SDU和MAC CE，则可以填充MAC有效载荷中的剩余空间(而非利用用户数据填满)。在随机接入过程的这一阶段，对用户数据的加密是不可用的，并且期望不在MAC有效载荷中发送用户数据。可以使用多种格式在MAC PDU中发送RRC消息和可能的其他信息。
图8A示出了在CCCH上携带80比特最小上行链路许可的RRC消息的MAC PDU 810的一种设计。MAC PDU 810包括MAC子报头812和MACSDU 814。MAC子报头812可以是图7A中所示的8比特MAC子报头710，并可称为CCCH子报头。MAC子报头812的LCID字段可携带保留的LCID，以便指示MAC SDU 814携带CCCH上发送的RRC消息。MAC SDU 814携带在CCCH上发送的48比特RRC消息，以用于RRC连接重新建立、附着或者后续接入。该RRC消息可包括表3中所示的信息。消息3包括：MACPDU 810的56比特加上CRC的24比特。
图8B示出了携带128比特的较大上行链路许可的RRC消息的MACPDU 820的一种设计。MAC PDU 820包括：CCCH(或者CCCH子报头)的MAC子报头822以及MAC SDU 824。MAC子报头822可以是8比特MAC子报头710，其LCID字段携带保留的LCID。MAC SDU 824携带在CCCH上发送的针对表3中列举的任何随机接入类型的96比特RRC消息。较大RRC消息携带用于附着的完整IMSI和/或其他信息。
图8C示出了携带RRC消息和其他信息的MAC PDU 830的一种设计。MAC PDU 830包括：BSR(或者BSR子报头)的MAC子报头832、CCCH的MAC子报头834、BSR MAC CE 836以及MAC SDU 838。BSR子报头832可以是指示在MAC PDU中存在BSR MAC CE 836的MAC子报头。MAC子报头834是LCID字段携带保留LCID的8比特MAC子报头710。当上行链路许可大于RRC消息的尺寸时，BSR MAC CE 836可携带(尺寸为1或3字节的)缓冲器状态报告，并且被包括在MAC PDU中。MAC SDU838可携带针对表3中列举的任何随机接入类型的在CCCH上发送的48比特或者96比特RRC消息。
图8D示出了携带RRC消息、其他信息以及填充的MAC PDU 840的一种设计。MAC PDU 840包括：BSR子报头842、CCCH的MAC子报头844、填充子报头846、BSR MAC CE 848、MAC SDU 850以及填充字段852。BSR子报头842在MAC PDU中指示BSR MAC CE 848的存在。MAC子报头844是图7B中的16比特MAC子报头，并可具有：(i)携带保留LCID的LCID字段，以及(ii)指示MAC SDU 850长度的长度字段。填充子报头846指示在MAC PDU中存在填充字段852。BSR MAC CE 848携带8比特或者24比特缓冲器状态报告。MAC SDU 850可携带针对表3中列举的任何随机接入类型的在CCCH上发送的48比特或者96比特RRC消息。填充字段852包括足够数目的填充比特，以便填满MAC PDU。
图8A到图8D示出了对于不同的上行链路许可尺寸，携带在CCCH上发送的RRC消息的MAC PDU的四种示例性设计。通常，MAC PDU可使用任何格式携带RRC消息和可能的其他信息。其他信息科包括：缓冲器状态报告、指示UE用于上行链路传输的功率净空有多少的功率净空报告、DCCH的数据、DTCH的数据等等。RRC消息可具有可变的尺寸(例如，48或者96比特)或者固定的尺寸(例如，48比特)，并在MAC SDU中发送。在MAC CE中发送(例如，8比特、24比特或者一些其他尺寸的)缓冲器状态报告或者功率净空报告。也可以在MAC PDU中发送用于随机接入的其他MAC控制元素。
表4列举了图8A到8D中示出的针对不同上行链路许可尺寸的设计的MAC PDU的内容。对于第一列中给出的每个上行链路许可尺寸，第二、第三和第四列指示(i)BSR子报头、CCCH子报头以及填充子报头是否分别包括在MAC报头中，以及(ii)如果有报头包括在其中的话，则包括其中的每个子报头的尺寸。第五、第六和第七列分别指示缓冲器状态报告、RRC消息以及填充的尺寸(如果MAC有效载荷中包括的话)。第八列给出了MAC比特的总数，其是第二列到第七列中的比特的和。最后一列给出了由物理层附加到MAC PDU的CRC比特数。
表4—针对不同上行链路许可尺寸的MAC PDU内容
在表4所示的设计中，8比特或者16比特MAC子报头可用作携带在CCCH上发送的RRC消息的MAC SDU。根据上行链路许可尺寸，可以在MAC SDU中发送48比特或者96比特RRC消息。如果上行链路许可尺寸足够大，则可在MAC CE中发送8比特或者24比特BSR。如果需要，则使用填充来填满MAC PDU，以便填满该MAC PDU。
在一种设计中，仅对支持增量信息的上行链路许可尺寸执行增加的信息提供支持，并且不允许另一个上行链路许可尺寸。对于表4中示出的设计，可以支持80、96、112、128、144和160的上行链路许可尺寸。选择所支持的上行链路许可尺寸的集合，以便仅将8比特MAC子报头用做携带RRC消息的CCCH，并且不允许对MAC PDU的填充。在另一种设计中，以更大的尺寸来定义RRC消息的MAC CE和/或MAC SDU，以便更充分地使用可变MAC PDU。
UE可接收小于80比特的上行链路许可，并不能在消息3中发送RRC消息。对于消息3，UE可仅发送填充，或者BSR加填充，或者什么都不发。
图9示出了执行随机接入的过程900的一种设计。UE在控制信道上发送消息以进行随机接入(方框912)。UE也可发送保留的信道标识符，以便指示在控制信道上发送的消息(方框914)。UE可在携带控制信道的UL-SCH上发送消息和保留的信道标识符(方框916)。
在控制信道上发送的消息可包括在CCCH上发送的用于由UE进行随机接入的RRC消息。RRC消息可包括：用于RRC连接重新建立的RRC连接重新建立请求消息，用于附着或者后续接入的RRC连接请求消息，等等。保留的信道标识符包括保留的LCID，其值为零。UE可生成包括RRC消息的MAC SDU，并可生成包括保留的LCID的MAC子报头。随后，UE生成包括MAC子报头和MAC SDU的MAC PDU，并在UL-SCH上发送MACPDU。
图10示出了发送用于随机接入的消息和附加信息的过程1000的一种设计。UE在PDU中发送消息，其中，该消息在控制信道上发送以用于由UE进行随机接入(方框1012)。如果PDU能够容纳附加信息，则UE在PDU中发送附加信息(方框1014)。附加信息包括UE的缓冲器状态报告、UE的功率净空报告、DCCH的数据、DTCH的数据等等。PDU可以具有根据UE的上行链路许可而确定的可变尺寸。如果需要的话，则UE可填充消息，以便获得预定的消息长度；和/或如果需要的话，则填充PDU，以便填满该PDU(方框1016)。
在一种设计中，消息可包括在CCCH上发送的用于由UE进行随机接入的RRC消息。PDU可包括MAC PDU。UE可生成包括RRC消息的MACSDU。如果UE的上行链路许可可容纳MAC SDU和MAC CE，则UE还生成包括缓冲器状态报告或者功率净空报告的MAC CE。如果生成了MACSDU和MAC CE，则UE可生成包括MAC SDU和MAC CE的MAC PDU。最后，UE发送MAC PDU，以进行随机接入。
图11示出了使用短MAC-I来发送消息以进行随机接入的过程1100的一种设计。UE生成用于在控制信道上发送的供UE进行随机接入的消息的短MAC-I(方框1112)。与用于对在控制平面上发送的消息进行完整性保护的完整MAC-I相比，短MAC-I具有更小的尺寸。UE可发送包括短MAC-I的用于随机接入的消息(方框1114)。短MAC-I可以用于在CCCH上发送的用于RRC连接重新建立的RRC消息。短MAC-I的尺寸为16比特，并且完整MAC-I的尺寸为32比特。短MAC-I和完整MAC-I也可具有其他尺寸。
图12示出了发送UE ID以进行随机接入的过程1200的一种设计。UE将消息的格式字段设置为第一值，以便指示在消息中发送的第一类型的UEID，或者将其设置为第二值，以便指示在消息中发送的第二类型的UE ID(方框1212)。UE可生成包括格式字段和由格式字段指示的类型的UE ID的消息(方框1214)。UE发送所述消息以便进行随机接入(方框1216)。
在一种设计中，第一类型的UE ID用于由UE进行附着，第二类型的UE ID用于由UE进行后续接入。在一种设计中，第一类型的UE ID包括完整的或者部分的IMSI、随机ID或者某种其他UE ID。第二类型的UE ID包括S-TMSI或者某种其他UE ID。替代十六进制表示法而使用二进制表示法来传送完整的或者部分的IMSI。部分IMSI可包括完整IMSI的预定数目的LSB。作为另一种选择，部分IMSI具有由消息中的IMSI长度字段指示的可变尺寸。
图13示出了用于执行随机接入的过程1300的一种设计。在CCCH上生成RRC消息以便进行UE随机接入(方框1312)。UE生成包括RRC消息的MAC SDU(方框1314)。UE生成包括保留的LCID的MAC子报头以指示在CCCH上发送的RRC消息(方框1316)。UE生成包括MAC子报头和MAC SDU的MAC PDU(方框1318)。UE可发送所述MAC PDU以便进行随机接入(方框1320)。
对于RRC连接重新建立，UE生成用于RRC消息的短MAC-I。与用于在控制平面上发送的消息的完整性保护的完整MAC-I相比，短MAC-I具有较小的尺寸。UE可生成包括短MAC-I的RRC消息。
对于附着和后续接入，UE可将RRC消息的格式字段设置为第一值，以便指示在RRC消息中发送的用于附着的第一类型的UE ID；或者将RRC消息的格式字段设置为第二值，以便指示在RRC消息中发送的用于后续接入的第二类型的UE ID。随后，UE生成包括格式字段和由格式字段指示的类型的UE ID的RRC消息。
举例而言，如果UE接收到足够尺寸的上行链路许可，则UE可生成包括缓冲器状态报告、功率净空报告和/或其他信息在内的MAC CE。UE可以生成MAC CE的第二MAC子报头。MAC PDU可以进一步包括第二MAC子报头和MAC CE，例如，如图8C或8D中所示。
eNB可执行与图9到图13中由UE执行的处理互补的处理。对于图9，eNB根据所保留的信道标识符确定在控制信道上发送了用于随机接入的消息。对于图10，eNB对从UE接收的PDU中的消息和附加信息(如果存在附加信息)进行提取。对于图11，eNB根据从由UE发送的用于随机接入的消息中获得的短MAC-I对UE进行认证。对于图12，eNB从由UE发送的用于随机接入的消息中获得UE ID，并且可根据消息中的格式字段来确定UE ID的类型。对于图13，eNB根据所保留的LCID确定在CCCH上发送了用于随机接入的RRC消息。
图14示出了eNB/基站110和UE 120的一种设计的方框图，其中eNB/基站110是图1中的eNB中的一个，并且UE 120是图1中的UE中的一个。在这种设计中，UE 120安装有T个天线1434a到1434t，并且eNB 110安装有R个天线1452a到1452r，其中，通常T≥1并且R≥1。
在UE 120，发射处理器1420从数据源1412接收用户数据，根据一个或多个调制编码方案对用户数据进行处理，并提供数据符号。发射处理器1420还对控制数据进行处理(例如，对于RRC消息、缓冲器状态报告、功率净空报告等等)，并提供控制符号。发送(TX)多输入-多输出(MIMO)处理器1430对数据符号、控制符号、导频符号和可能的其他符号进行复用。如果可用的话，TX MIMO处理器1430对经复用的符号进行空间处理(例如，预编码)，并向T个调制器(MOD)1432a到1432t提供T个输出符号流。每个调制器1432对各自的输出符号流进行处理(例如，针对SC-FDMA)，以便获得输出符号流。每个调制器1432对输出符号流进行进一步处理(例如，转换为模拟、放大、滤波和上变频)，以便获得下行链路信号。来自调制器1432a到1432t的T个上行链路信号分别经由T个天线1434a到1434t来发送。
在eNB 110，天线1452a到1452r接收来自UE 120和可能的其他UE的上行链路信号，并将接收的信号分别提供到解调器(DEMOD)1454a到1454r。每个解调器1454对各自的接收信号进行调节(例如，滤波、放大、下变频和数字化)，以便获得接收的抽样。每个解调器1454还对接收的抽样进行进一步处理(例如，针对SC-FDMA)，以便获得接收的符号。MIMO检测器1456从全部R个解调器1454a到1454r获得接收的符号，如果可用的话则对接收的符号执行MIMO检测，并提供经检测的符号。接收处理器1458对经检测的符号进行处理(例如，解调、解交织和解码)，将UE 120和/或其他UE的解码后的用户数据提供到数据宿1460。接收处理器1458也将解码后的控制数据(例如，来自执行随机接入的UE的RRC消息)提供到控制器/处理器1480。
在下行链路上，在eNB 110，来自数据源1462的一个或多个用户的用户数据和来自控制器/处理器1480的控制数据由发送处理器1464进行处理，如果可用的话由TX MIMO处理器1466进行预编码，由调制器1454a到1454r进行调节，并发送UE 120和其他UE。在UE 120，来自eNB 110的下行链路信号由天线1434接收，由解调器1432调节，如果可用的话由MIMO检测器1436处理，并由接收处理器1438进行进一步处理以便恢复由eNB 110发送到UE 120的用户数据和控制数据。
控制器/处理器1440和1480分别指导UE 120和eNB 110处的操作。在UE 120处的控制器/处理器1440可执行或指导图9中的过程900、图10中的过程1000、图11中的过程1100、图12中的过程1200、图13中的过程1300和/或针对本文描述的技术的其它过程。在eNB 110处的控制器/处理器1480可执行或指导过程900到1300和/或本文描述的技术的其他过程的互补过程。存储器1442和1482分别存储UE 120和eNB 110的数据和程序代码。调度器1484调度UE进行下行链路和/或上行链路传输，并向所调度的UE提供上行链路许可。
本领域技术人员应当理解，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
本领域技术人员还应当明白，结合本申请描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上面对各种示例性的部件、方框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。
用于执行本申请所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本申请所描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可能实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
结合本申请所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或这两者的组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。将一种示例性的存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
在一个或多个示例设计方案中，所描述的功能可以实现为硬件、软件、固件或它们的任何组合。当在软件中实现时，这些功能可以是计算机可读介质上存储的或传输的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，通信介质包括任何便于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的介质。存储介质可以是通用计算机或专用计算机能够访问的任何可用介质。举个例子，但并非做出限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备，或者能够用于以指令或数据结构的形式携带或存储所需程序代码并能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。而且，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。举个例子，如果用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或无线技术(例如红外、无线和微波)，从网站、服务器或其它远程源传输软件，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(例如红外、无线和微波)也包含在介质的定义中。如本申请中所使用的，磁盘和光盘，包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多用途光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘(disk)通常磁性地复制数据，而光盘(dick)则通过激光来光学地复制数据。上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
为使本领域技术人员能够实现或者使用本申请的公开内容，上面提供了对本申请的描述。对于本领域技术人员来说，对本申请的各种修改都是显而易见的，并且，本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上适用于其它的变体。因此，本申请并不限于本申请给出的示例和设计，而是要与本申请所公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种用于无线通信的方法，包括以下步骤：
为在控制信道上发送的用于由用户设备(UE)进行随机接入的消息生成用于完整性保护的短消息认证码(MAC-I)，与用于在控制平面上发送的消息的完整性保护的完整MAC-I相比，所述短MAC-I具有更小的尺寸；以及
发送包括所述短MAC-I的所述消息，以便所述UE进行随机接入。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成短MAC-I的步骤包括以下步骤：
为在公共控制信道(CCCH)上发送的用于无线资源控制(RRC)连接重新建立的RRC消息生成所述短MAC-I。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述短MAC-I的尺寸为16比特，并且所述完整MAC-I的尺寸为32比特。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述短MAC-I具有根据所述UE的上行链路许可而确定的可变尺寸。
5.一种用于无线通信的方法，包括以下步骤：
将消息的格式字段设置为第一值，以便指示在所述消息中发送的第一类型的用户设备(UE)标识(ID)，或者将消息的格式字段设置为第二值，以便指示在所述消息中发送的第二类型的UE ID；
生成包括所述格式字段和由所述格式字段指示的类型的UE ID的所述消息；以及
发送所述消息，以便UE进行随机接入。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述第一类型的UE ID用于由所述UE进行附着，
所述第二类型的UE ID用于由所述UE进行后续接入。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述第一类型的UE ID包括完整的或者部分的国际移动用户识别码(IMSI)或者随机ID，以及
所述第二类型的UE ID包括演进型分组系统临时移动用户识别码(S-TMSI)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述完整的或者部分的IMSI是使用二进制表示法而非十六进制表示法传送的。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述部分IMSI包括所述完整IMSI的预定数目的最低有效位(LSB)。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述部分IMSI具有由所述消息中的IMSI长度字段指示的可变尺寸。
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