TWI364953B - Method and apparatus for recovering protocol error in a wireless communications system - Google Patents

Description

1364953 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係指一種無線通訊系統修復協定錯誤的方法及其相關 裝置，尤指一種可適時修復解密參數的錯誤，避免封包不必要地 刪除，以有效地提升傳輸效率的方法及其相關裝置。 【先前技術】 第三代行動通訊技術可提供高度頻譜利用效率、無遠弗屆的 覆蓋率及高品質、高速率的多媒體資料傳輸，同時更能同時滿足 各種不同的Q〇S服務要求，提供具彈性的多樣化雙向傳輸服務， 並乂供較佳的通訊品質，有效降低通訊中斷率。然而，在市場對 於高速資料傳輸與多媒體應用的大量需求下，業界已開始發展下 一代行動通訊技術，而相關規範制定委員會也針對這樣的目標， 不斷修訂通訊規範，以符合業界需求。 長期演進（LongTerm Evolution，LTE)無線通訊系統，即是 種建立於第二代行動通訊系統（如全球行動電信系統）之上的 先進式高速無線通訊系統，其只需支援封包交換（Packet Switched ) 傳輸，且無線鏈結控制（1^(^〇1^1^(：〇1^〇卜1^(：)通訊協定層與 媒體存取控制（Medium Access Control，MAC)通訊協定層可被 整合於同一通訊網路單元，如基地台之中，而不需分開位於基地 1364953 台（NodeB)及無線網路管控台（RNC)之中，因此系統架構較 簡單。 在長期演進無線通訊系統中，封包的加密及解密處理係由封

包資料聚合協定（Packet Data Convergence Protocol，PDCP)層所 提供。此外’封包資料聚合協定層可使用表頭壓縮技術，如強化 式表頭壓縮（Robust Header Compression)技術，壓縮封包表頭。 關於表頭壓縮及封包加密的運作方式，請參考第i圖，第！圖為 長期演進無線通訊系統之封包資料聚合協定層執行封包加密及表 頭壓縮之示意圖。在第1圖中，HD表示表頭，PL表示承載資料 (Payload)，CHD表示經表頭壓縮技術處理後之壓縮表頭，SN表 示封包資料聚合協定序號’以及CDT表示經加密處理之加密資 料。當收到上層所提供之服務資料單元（ServiceDataUnit)之封 包時，封包資料聚合協定層會將該封包内之表頭^!)與承载資料 PL分開。接著，封包資料聚合協定層使用表頭壓縮技術對表頭 HD進行壓縮處理，以將表頭HD壓縮為壓縮表頭CRD。特別注 意的是’表頭壓縮技術僅會對表頭HD進行壓縮而不改變承载資 料PL之内容；另外’-般而言，壓縮表頭CHD之長度小於表= HD之長度，但某些情形下，壓縮表頭CHD可能包含1它資料j 其長度大於或等於表頭HD之長度。故表頭壓縮後，封包^ 聚合協定層會附加封包資料聚合協定序號SN，並對封包資人 協定序號SN以外的部分（即壓縮表頭CHD及承載資料合 加密處理’赠到加嫌4CDT，_包㈣聚合駄序號=于 6 1364953 ，加密資料CDT之組合即為封包資㈣合協定層輪出至下層之協 疋倉料單元。換句話說，封包資料聚合協定序號SN係以明文方 傳送。 $ 第1醜示了傳輸端之封包資料聚合協定層執行封包加密及 表麵縮·程，*在接收端，封包㈣聚合協定層執行封包解 密及表頭解壓縮的流_與第i圖之絲相反。亦即，接收端之 鲁封包資料聚合協定層先對封包進行解密，再進行表頭解壓縮，以 得到原始資料。當表頭縮完成後，為了確保資料的正雜， 接收端會對表頭進行循環冗贅核對⑽咖⑽㈣咖抑处， CRC)的檢查機制；若表頭通過循環冗贅核對的檢查，則可進行 後續處理；滅地’絲縣通職觀_檢查，職封 除。 在封包:貝料聚合協定層中，加密及解密的處理伽以避免用 _戶資料與某些信令資訊（SignalingInf_ti〇n)被截收而遭到冒 用之損害。-般而言，習知無線通訊系統之加解密保護方式係由 傳輸端根據加密金鑰（CipheringKey)、加密序號（α細& .Number)等參數或變數’透過特定演算法得出金鎗串 (Keystream)資料後’以金鑰串資料對明文（聊❿⑷資料進 行加密，得到密文（CipherText)資料；相反地，解密方式則由接 收端進行逆向操作。其中，加密序號⑽咖麵__ 係由-儲存於傳輸端與接收端的超訊框號（Hyper f職， 1364953 • HFN) m於傳輸封包表射的封包序號（Sequence

Number，SN)所組成。超訊框號類似於封包序號的進位數當超 過封包序號之表不位元數所能表示的數值時，封包序號會從啟始 值重新開始累加’同時超訊框號會被加卜舉例來說，當封包序號 由七個位元表示時，亦即封包序號可依序計數〇到127。一旦封包 序號超過127時，超訊框號就會被加卜而封包序號則重新由〇 開始。因此，根據每-封包的封包序號，傳輸端與接收端分別於 籲適當時機累加超訊框號’以令彼此保持超訊框號的同步，確保加 解密的順利進行。 由於超訊框號類似於封包序號的進位數，當封包遺失或非依 序遞送（0Ut-0f-sequenceDelivery)或系統發生協定錯誤時超訊 框號可能被錯誤累加，導致接收端與傳輸端的超訊框號不同步， 而造成解密縣。當解密錯誤時，表麟壓_結果亦會是錯誤 而無法通過循環几贅核對（CyciieRedundancyCheck，CRC)的檢 .查’因而造成封包被刪除。然而，習知技術未明確定義如何偵測 及修復長期演進無線通訊系統中超訊框號不同步的錯誤，影響了 傳輸效率。 a 【發明内容】 因此’本發明主要提供一種無線通訊系統修復協定錯誤的方 法及其相關裝置。 定錯誤財法：^於―無線通⑽統之—接收端中修復一協 密處理之-表頭Hi接收—封包，該封包包含經壓縮處理及加 程，以取得—解雜密參數，對該表頭進行—解密處理流 行-解壓縮處理流^，、，根^—解_演算法，對崎密結果進 行-檢杳"„ Μ取纖縮絲；觸觸縮結果進 之結解密參數是否正確.·以及於該檢查流程 /數不正確時，修復該協定錯誤。 通訊=-控制電路，^ ^式碼以操控該控制電路;以及一儲存裝 仃 中且輕接於該中央處 又㈣控制電路 有接收_存練式碼。触柄中包含 ★、韻包包含經壓縮處理及加密處理之 解密參數’對該表頭進行一解密處理流程，以取得，艮 =^據;顧縮料法，對贿魏果進行—__理^ 編果；__峨行—_ ^’ =數是否正確;以及於該檢查流程之結果顯示該解二： 不正確時，修復該協定錯誤。 參數 【實施方式】 1364953 之功圖，第2圖為一無線通訊系統之無線通訊裝置励 力=制’該無線通訊祕較佳地為―長期演進無線通訊系 ^出2圖僅繪繼通峨1⑻之—輸入裝請、 輸出裝置HM、-控制電路、—十央處理請、_儲存裝 置10、一程式碼112及一收發器1M。在無線 控制電路106透過中央處理器執行儲存於儲存裝置⑽中的 ’從而控制無線通訊裝置觸之運作其可透過輸入裝 如鍵盤）接收使用者輸入之訊號，或透過輸出裝請（如 幕、’八專）輸出晝面、聲音等訊號。收發器则以接收或 《达無線訊號’並將所接收之訊號傳送至控制電路1G6，或將㈣ 電路106所產生之訊號以無線電方式輸出。換言之，以通訊協工定 ，架構而言’收發器114可視為第一層的—部分，而控制電路106 則用來實現第二層及第三層的功能。 請繼續參考第3圖，第3圖為第2圖中程式竭112之示意圖。 程式碼m包含有-應用程式層2〇0、一第三層介面2〇2及—第二 層介面206，並與-第-層介面218連接。第三層介面2〇2包含一 封包資料聚合協定層介面2G8。第二層介面2〇6用來實現鏈結控 制，而第一層介面21S則用來實現實體連結。第2圖中封包資 料聚合協定層介面208歸類於第三層介面2〇2。事實上，亦可將封 包資料聚合協定層介面208歸入第二層介面2〇6。如何歸類，與本 發明並無關聯。

S 10 壓縮、二合協定層介面208可對封包執行加、解密及表頭 情妒下f縮纽’啸升魏好及無m使跋率。在此 ’ t發明實施例提供—財錯誤修復程式碼 220，用以正確 Γ之—Λ定錯誤。請參考第4圖’第4圖為本發明實施例一流程 7圖。流程4G用於—無線通訊系統之—接收端中修復協定 ^驟、可被編譯為協定錯誤修復程式碼22〇。流程4〇包含以下 步驟400:開始。 乂驟4〇2 .接收—封包，該封包包含經魏處理及加密處理之 一表頭。 步驟404 :根據-解密參數，對該表頭進行一解密處理流程， 以取得一解密結果。 乂驟..根據-解壓縮演算法，_解密結果進行一解壓縮 處理流程，以取得一解壓縮結果。 步驟娜：對該解壓縮結果進行—檢查流程，以判斷該解密參 數是否正確。 步驟彻.於该檢查流程之結果顯示該解密參數不正確時修 復該協定錯誤。 步驟412 :結束。 /根據流程40，當接收端接收到封包後，封包資料聚合協定層 係先對封包之表頭進行解密功能，再進行解_功能。接下來， 本發明實補__結果進行—檢麵程，以判斷進行解密功 064953 能時所使用之解密參數是否正確，並於解密參數不正確 該協定錯誤。換句話說，針對封包㈣聚合協定層所接收之财， 二施例係於表頭解壓縮結果之檢查結果不正確時，修二 較佳地，本_實_可對表轉_結果進行 核對之檢查，或是檢查表·_縣之—她是 == 參數是否正確。其中，_演算法較佳_ 、強b式表·縮技術。另外，解密參數較佳地係超 =:透：動:超m_步流程’以回復超訊框細 I訊^如’軸—重置流程或要求傳輸端輸出包含正確超訊框號 〆重新對封包表頭進行解密處 程及後績之解壓縮處理，以取得正確的封包資=1解瓜 避免習知技術因表頭解遷縮結 ’此來，可 因此，本發明實施例可有效偵造f包被刪除的問題。 ^ r>

•V W 12 1364953 G復協疋錯誤’避免封包不必要酬除，財效地提升傳輸效率。 以上所賴為本發明之健實_，凡依本發财請專利範 圍所做之均特化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知細演進鱗通訊祕之封包聽聚合龄層執行 封包加密及表頭壓縮之示意圖。 第2圖為一無線通訊裝置之功能方塊圖。 第3圖為第2圖中一程式碼之示意圖。 第4圖為本發明實施例之流程圖。 【主要元件符號說明】 100 無線通訊裝置 102 輸入裝置 104 輸出裝置 106 控制電路 108 中央處理器 110 儲存裝置 112 程式碼 114 收發器 13 1364953

、410、412 步驟 200 202 206 208 218 220 40 400、402、404、406、408

HD

PL

CHD

SN

CDT 應用程式層 第三層介面 第二層介面 封包資料聚合協定層介面 第一層介面 協定錯誤修復程式碼 流程 表頭 承載資料 壓縮表頭 封包資料聚合協定序號 加密資料

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Claims (1)

1. 、申請專利範圍： -種用於-無線通訊系統之—接收端中修復— 法，包含有： 〜曰戎的万 接收-封包，該封包包含經魏處理及加密處理之 根據-解密參數，對該表職行—解密處理流程， 密結果； f 根據-麵縮演算法，對該解密結果進行—解壓 以取得-解壓縮結果； ^ 對該:壓H果進行-檢查流程’以判斷該解密參數是否正 於該=查流程之結果顯示該解密參數不正確時，修復該協定錯 2. 如請求項1所述之方法，甘 程趣驗料行該檢查流 担从斷_雄、參數是否正確 絃几贅核對之檢查，以判斷該解密參數是否正確。進仃循 位是否包含一錯誤值， 該解壓縮結果進行該_ 办旦τ… ’ 4確’雜查贿顯結果之-櫚 是否正確 以判斷該解密參數 超訊框號 与农項】所述之方法，射該解密參數係一 如請求項4所述之方法，其中於該檢查流程之結果顯示該解 密參數不正確時修復該協定錯誤，係於該檢查流程之結果顯 不該解密參數不正確時，啟動一超訊框號同步流程，以修復 該解密參數的錯誤。 6. 如晴求項5所述之方法，其中該超訊框號同步流程係一重置 流程。 如明求項5所述之方法，其中啟動該超訊框號同步流程，係 要求一傳輸端輸出一包含正確超訊框號之訊息。 如凊求項1所述之方法’其巾該解魏演算法係對應於一強 化式表頭壓縮技術。 9. θ长項1所狀方法，為包含於雜定錯絲復後根 ^修復錯誤之該解密參數，觸對該麵進行鑛密處理 "IL 举C 〇 10. ^用於-無線通訊系統之通訊裝置，用以正確修復一協定 錯該通訊裝置包含有： 控制電路’用來實現該通訊裝置的功能； 中册該㈣魏巾，^錢彳卜㈣碼以操控 16 —儲存裝置’設於馳㈣财且_於射央翻器，用來 儲存該程式碼，·其中該程式碼中包含有·· 接收-封包，該封包包含經虔縮處理及加密處理之一表 頭； x 根據-解密參數，對該表頭進行一解密處理流程，以取得 一解密結果； 根據一解壓縮演算法’對該解密結果進行一解壓縮處理流 程，以取得一解壓縮結果； 對挪壓縮結果進行—檢查流程，以判斷該解密參數是否 正確；以及 於查流程之結果顯示該解密參數不正確時，修復該協 疋錯誤。 t求項10所述之通訊裝置，其中該程式碼中對該解壓縮結 縮ίΓ檢查流t以判斷該解密參數是否正確，係對該解壓 正確。進糾几贅核對之檢4，關斷該解密參數是否 果H其巾雜式碼情賴壓縮結 壓縮結果之-網:是是否正確’係：該解 否正確。 3錯誤值，以判斷該解密參數是 1364953 13.如》月求項10所述之通訊裝置.，其中該解密參數係 一超訊框 號0 R如π求項U所述之通訊敦置，其中該程式碼中於該檢查流程 之結果顯示該解密參數不正確時修復該協定錯誤，係於該檢 查流程之絲顯補解雜數不正確時，啟動—超訊框號同 步流程，以修復該解密參數的錯誤。 15.如凊求項14所述之通訊裝置，其中該超訊框號同步流程係一 重置流程。 16.如請求項14職之職裝置，射該程式碼巾啟動該超訊框 號同頻程’係要求-傳輸端輸出一包含正確超訊框號之訊 息。 17. 如請求項10所述之通訊裝置，其中該解壓縮演算法係對應於 一強化式表頭壓縮技術。 18. 如請求項10所述之通訊裝置’其中該程式碼中另包含於該協 定錯誤修復後，根據已修復錯誤之該解密參數，重新對該表 頭進行該解密處理流程。 18