用于在移动电信系统中处理无线电协议的方法和移动电信的发射机

摘要

一种用于执行在移动通信系统的无线电协议之中的PDCP(分组数据会聚协议)层和RLC(在E－UMTS(演进的通用移动电信系统)中的无线电层)的过程(协议)的装置和方法，E－UMTS(演进的通用移动电信系统)是从UMTS演进来的。PDCP层对从上层接收的数据(即，PDCP SDU)执行加密，产生区别加密数据和未加密数据(即，直接由PDCP层产生的ROHC反馈分组)的指示符，和将其发送给下层(即，MAC层)。PDCP SN(序列号)被定义为一种用于在PDCP层中加密数据以在PDCP层中执行加密的算法。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统的无线电协议，尤其是，涉及用于在E-UMTS(演进的通用移动电信系统)中执行PDCP层和RLC(无线电链路控制)层的过程(协议)的装置和方法，该E-UMTS是从UMTS演进来的。

背景技术

图1是相关技术移动通信系统的LTE(长期演化)系统的网络结构。对于从现有的UMTS系统演进来的LTE系统，在3GPP中正在进行基本标准化。

LTE网络可以被分成E-UTRAN(演进的UMTS陆上无线电接入网络)和CN(核心网络)。E-UTRAN包括终端(或者UE(用户设备))、基站(eNB(演进的节点B)和接入网关(aGW)。该接入网关可以被分成操纵用户业务的处理的部分和操纵控制业务的部分。在这种情况下，处理用户业务的接入网关部分和处理控制业务的接入网关部分可以与新的接口通信。一个或多个小区可以存在于单个eNB中。接口可以用于在eNB之间发送用户业务或者控制业务。CN可以包括用于UE的用户登记的接入网关和节点等等。可以使用用于区别E-UTRAN和CN的接口。

图2示出基于3GPP无线电接入网络标准在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面的示范结构。图3示出基于3GPP无线电接入网络标准在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的用户平面的示范结构。

现在将参考图2和3描述在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的结构。

该无线电接口协议具有水平层和垂直平面，该水平层包括物理层、数据链路层和网络层，该垂直平面包括用于发送数据信息的用户平面(U平面)，和用于发送控制信号的控制平面(C平面)。可以基于在通信系统中普遍认识的开放系统互连(OSI)标准模型的三个较低层将图2和3中的协议层分类为第一层(L1)、第二层(L2)和第三层(L3)。该无线电协议层成对存在于UE和E-UTRAN之间，并且在无线电接口中操纵数据传输。

图2的无线电协议控制平面的层和无线电协议用户平面的层将描述如下。

物理层，第一层，通过使用物理信道对上层提供信息传递服务。该物理层经由传送信道被连接到称作媒介访问控制(MAC)层的上层。经由传送信道在MAC层和物理层之间传递数据。根据信道是否被共享，将传送信道划分为专用传送信道和公用信道。在不同的物理层之间，即，在发送侧的物理层和接收侧的物理层之间，经由物理信道传递数据。

第二层包括各种各样的层。首先，媒体访问控制(MAC)层用来将各种逻辑信道映射到各种传送信道，并且通过将若干逻辑信道映射到单个传送信道执行逻辑信道复用。MAC层通过逻辑信道被连接到称作无线电链路控制(RLC)层的上层。根据被发送信息的类型，将逻辑信道分成控制信道和业务信道，控制信道发送控制平面的信息，业务信道发送用户平面的信息。

RLC(无线电资源控制)层，第二层，分割或者级联从上层接收的数据以调整数据大小，以便下层适宜地将该数据发送给无线电接口。此外，为了保证由每个无线电承载RB要求的各种QoS，RLC层提供三个操作模式：TM(透明模式)；UM(未确认的模式)；和AM(确认模式)。具体地，以AM操作的RLC层(在下文中称为“AM RLC层”)通过自动重复和请求(ARQ)功能执行重新传输功能用于可靠的数据传输。

第二层的分组数据会聚协议(PDCP)层执行称作报头压缩的功能，以便在具有较小的带宽的无线电接口中有效地发送IP分组，诸如IPv4或者IPv6，报头压缩降低较大并且包括不必要的控制信息的IP分组报头的大小。该报头压缩通过允许数据的报头部分仅仅发送基本信息而提高无线电接口之间的传输效率。

设置在第三层的最上面的部分中的RRC层仅仅被限定在控制平面中，并且与无线电承载(RB)的配置、重新配置和释放或者取消有关地控制逻辑信道、传送信道和物理信道。在这种情况下，RB指的是由无线电协议的第一和第二层提供的逻辑路径，用于UE和UTRAN之间的数据传输。通常，RB的建立(配置)指的是规定无线电协议层的特征和用于提供特定的数据服务需要的信道，并且设置相应的详细参数的处理和操作方法。

LTE的相应的无线电协议层基本上基于UMTS的无线电协议层。如上所述，该UMTS的无线电协议层具有大体上与LTE的无线电协议层类似的功能。在这里，将详细描述在与本发明相关的第二层之中的AM RLC和PDCP层的数据处理方法。

图4图示出处理顺序，其中UMTS的AM RLC和PDCP层的发送侧从上层接收数据，处理接收的数据，并且发送处理的数据。

现在将参考图4描述处理由UMTS的AM RLC和PDCP层的发送侧从上层接收的数据的顺序。SDU(服务数据单元)指的是从上层接收的数据，并且PDU(协议数据单元)指的是已经从上层接收、处理然后被发送给下层的数据。

PDCP层从上层接收将被发送给下层的数据(PDCP SDU)(S1)。PDCP层压缩接收的数据(PDCP SDU)的报头，并且将其传递给较低的RLC层。在这种情况下，PDCP层的报头压缩器可以不管PDCP SDU而单独地产生报头压缩的反馈分组。该报头压缩的PDCP SDU或者反馈分组包括PDCP PDU，该PDCP PDU被传递给较低的RLC层(S2)。

当AM RLC层接收RLC SDU，即，PDCP PDU的时候，其以固定的大小分割或者级联PDCP PDU。AM RLC层相继地将RLC序列号(SN)附加到分割的或者级联的数据块(S4)。在这种情况下，AM RLC层可以不管RLC SDU而单独地产生RLC控制PDU。在这里，没有将RLC SN添加到RLC控制PDU。在如图4所示的步骤S4中，RLC PDU包括RLC SN附加的数据块或者没有RLC SN的RLC控制PDU。该RLC PDU被存储在RLC PDU缓存器中(S5)。这用于稍后可能需要的RLC PDU的重新传输。

当AM RLC层发送或者重新发送RLC PDU的时候，其通过使用RLC PDU SN执行加密(S6)。在这种情况下，因为加密使用SN，所以没有SN的RLC PDU，即，RLC控制PDU没有被加密。加密的RLCPDU或者未加密的RLC控制PDU被相继地传递给较低的MAC层。

在LTE中，L2协议具有在各个方面改进的余地。具体地，预期PDCP层和AM RLC层具有以下的需求。

第一，在移交时转发或者重新发送未证实的PDCP SDU，该发送侧仅仅转发或者重新发送还没有由接收侧接收到的SDU。这被称作选择性的转发或者重新传输。

第二，在每个传输时RLC PDU的大小根据无线电环境是灵活的。

第三，防止在每个传输或者重新传输时加密RLC PDU。

相关技术UMTS L2协议不能满足这些需求，因此需要设计一种用于LTE的新的L2协议。

发明内容

因此，本发明的目的是在努力解决相关技术UMTS L2协议的技术问题时在LTE中设计一种新的L2协议。

即，本发明是从UMTS演进来的，并且通过在移交期间支持选择性的重新传输、支持RLC的可变PDU大小，和在加密处理中降低开销，提供一种设计适用于新系统的各种需求的第二层的结构的新方法，每当发送RLC PDU时执行该加密处理。

同时，在移交期间转发或者重新发送未证实的PDCP SDU(即，PDCP SDU没有成功地由接收侧接收)时，为了仅仅转发或者重新发送接收侧没有成功地接收的SDU，与其中终端和网络隐含地管理PDCPSN的相关技术不同，应当将PDCP SN明确地添加到每个PDCP SDU，并且将其发送。即，像RLC SN一样，明确地使用PDCP SN。

明确的PDCP SN的使用允许上层PDCP层，而不是RLC层去执行加密。就协议操作而言，由PDCP层加密可以是更加有利的，因为每当转发或者重新发送PDU时，其可以防止RLC层加密PDU。在这种情况下，因为PDCP SN对应于每个SDU存在，可以加密从上层接收的PDCP SDU。但是，没有用于ROHC反馈分组(其由PDCP层本身产生)的PDCP SN，因此ROHC反馈分组不能被加密。因此，必须检查每个PDCP PDU的有效数据(有效载荷)部分是否已经被加密，因为当接收侧接收PDCP PDU的时候，其将区别加密的数据(即，每个PDU的有效载荷部分)和非加密的数据(即，ROHC反馈分组)，并且仅仅解密加密的数据。

因此，在本发明中，在E-UMTS(演进的通用移动电信系统)中提供了指示每个PDCP PDU的有效数据(有效载荷)部分是否已经被加密的指示符。此外，该指示符用来区别PDCP PDU的未加密的ROHC反馈分组(即，由PDCP层本身产生的分组)和加密的有效数据。因此，该接收侧可以命令解密器去仅仅解密PDCP PDU的加密的有效数据。

为了实现以上的目的，提供了一种移动通信发射机，包括：第一SN(序列号)设置模块，从上层接收数据，并且设置与数据有关的第一SN；报头压缩模块，压缩接收的数据的报头；加密模块，对报头压缩的数据加密；和第二SN设置模块，将第二SN添加到加密的数据，并且将其发送给下层。

优选地，报头压缩模块将指示符添加到已经由加密模块加密的数据，或者将指示符添加到已经由第二SN设置模块将第二SN添加到其的数据。

优选地，移动通信发射机进一步包括第一缓存器。

优选地，报头压缩模块与从上层接收的数据分离地单独地产生数据。

优选地，由报头压缩模块本身产生的数据没有由加密模块加密。

优选地，由报头压缩模块本身产生的数据是与从上层接收的数据无关的反馈数据。

优选地，由报头压缩模块本身产生的数据是ROHC(加强的报头压缩)反馈分组。

优选地，移动通信发射机进一步包括：第二缓存器，接收和存储添加了第二SN的数据；分割和级联模块，分割和/或级联存储在第二缓存器中的数据；第三SN设置模块，将第三SN添加到分割和/或级联的数据；和第三缓存器，存储已经由第三SN设置模块将第三SN添加到其的数据。

优选地，第二缓存器是RLC(无线电链路控制)SDU(服务数据单元)缓存器，并且第三缓存器是RLC PDU(协议数据单元)缓存器。

优选地，由第三SN设置模块添加的第三SN是RLC SN。

优选地，第一缓存器是PDCP(分组数据会聚协议)SDU(服务数据单元)缓存器，并且下层是RLC层。

本发明提供了无线电协议的第二层的结构和数据处理方法以满足由以上描述的LTE系统要求的条件。

此外，在本发明中，可以顺利地在第二层上执行加密处理(该LTE的一个基本功能)。

附图说明

图1是相关技术移动通信系统，LTE(长期演化)系统的网络结构；

图2示出基于3GPP无线电接入网络标准在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面的示范结构；

图3示出基于3GPP无线电接入网络标准在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的用户平面的示范结构；

图4图示出处理顺序，其中UMTS的AM RLC和PDCP层的发送侧从上层接收数据、处理接收的数据，并且发送处理的数据；

图5图示根据本发明第一个实施例的L2协议的结构和发送侧处理数据的处理顺序；和

图6是示出包括指示数据是否已经被加密的指示符的数据结构和PDCP发送侧的数据处理方法的视图。

具体实施方式

本发明适用于从UMTS演进来的E-UMTS(演进的通用移动电信系统)。但是，本发明不局限于此，并且可以适用于可以适用本发明的技术想法的任何的通信系统和任何的通信协议。

本发明的基本概念是设计和定义可以满足以上描述的需求的无线电协议和数据结构。也就是说，在本发明中，首先，PDCP层加密从上层接收的数据(即，PDCP SDU)，产生用于区别已经加密的数据和没有加密的数据(即，直接由PDCP层产生的ROH反馈分组)的指示符，以及，将加密的数据与该指示符一起发送给下层(即，RLC层)。其次，该PDCP层根据用于加密该数据的算法定义PDCP SN以执行加密。

现在将描述本发明的构造和操作。

图5图示根据本发明第一个实施例的L2协议的结构和由发送侧进行的相继的数据处理。

图5示出在处理和发送数据时的相继顺序，已经由LTE中的RLC和PDCP层的发送侧从上层接收到该数据。在本发明使用的术语中，SDU指的是从上层接收的数据，并且PDU指的是在从上层接收并处理数据之后发送给下层的数据。

现在将参考图5描述本发明的第一个实施例。

S11：如图5所示，PDCP层从上层接收要发送给下层的数据(PDCPSDU)。PDCP层设置相对于每个PDCP SDU的虚拟SN(序列号)。在这种情况下，顺序地设置PDCP SDU SN以区别相应的PDCP SDU。步骤S11是由第一设置模块执行的。在S11中，实际上没有将SN添加到PDCP SDU，而是相应的PDCP SDU是由指针(未示出)的类别管理的，指针是通过每个不同的SN区别的。由于这个缘故，SN被表示为虚拟SN。此外，这个原因使得在图5的步骤S11中进行隐含的表示，其中PDCP SDU的每个SN(即，虚拟SN)是由虚线绘制的。

S12：PDCP层在PDCP SDU缓存器中存储相应的PDCP SDU。这是在移交期间供源基站(即，源节点B)将PDCP SDU(其接收未由终端(UE)证实)转发给目标基站(即，目标节点B)，或者供终端将其接收未由源节点B证实的PDCP SDU(即，例如，在可能未向源节点B证实目标节点B已经成功地接收已经被从源节点B发送的PDCPSDU的情况下)重新发送到目标节点B。在移交期间转发或者重新发送PDCP SDU，仅仅是根据RLC层或者PDCP层的状态报告的还未由接收侧适当接收的PDCP SDU。这被称作选择性的转发/重新传输。步骤12是由PDCP SDU缓存器执行的。可以同时地执行虚拟SN的设置处理和PDCP SDU缓存。如果PDCP层不支持选择性的转发/重复传输，可以不提供PDCP SDU缓存器。

S13：报头压缩器(或者报头压缩模块)对于PDCP SDU相继地执行报头压缩。在这种情况下，该报头压缩器可以单独地产生与PDCPSDU无关的报头压缩反馈分组或者PDCP状态PDU等等。

S14：PDCP层相继地加密报头压缩的PDCP SDU。在这种情况下，PDCP层通过使用虚拟PDCP SN执行加密，虚拟PDCP SN是当PDCPSDU存储在缓存器中的时候设置的。即，PDCP SN在加密算法中起输入参数的作用，用来产生用于每个SDU的每个不同的加密掩码。步骤S 14是由加密模块执行的。除了加密操作之外，PDCP层可以执行包括完整性保护功能的安全性功能。此外，在完整性保护的情况下，是通过使用虚拟PDCP SN对PDCP SDU进行完整性保护的。PDCP层可以包括由PDCP层本身产生的分组，诸如由报头压缩器本身产生的反馈分组，和由PDCP层本身产生的PDCP状态PDU等等。该反馈分组或者PDCP状态PDU等等没有被加密，因为它们不具有任何相应的PDCPSDU，或者任何设置的虚拟PDCP SN。

S15：将对应于相应的报头压缩且加密的PDCP SDU的虚拟PDCPSN(即，在步骤S11中设置的SN)附加到PDCP PDU报头以形成PDCPPDU。即，将对应于相应的SDU的虚拟PDCP SN(例如，在步骤S11中设置的SN)附加到相应的PDCP SDU的PDCP PDU报头以形成PDCPPDU。即，当将PDCP PDU传递给RLC层的时候，将在步骤S11中设置的虚拟PDCP SN明确地附加到相应的SDU。该步骤S 15是由第二设置模块执行的。在这种情况下，因为对于由报头压缩器本身产生的反馈分组，或者由PDCP层本身产生的PDCP状态PDU等等，不存在设置的虚拟PDCP SN，所以该反馈分组或者PDCP状态PDU等等无需PDCP SN而单独地配置PDCP PDU。PDCP层将如此配置的PDCP PDU传递给较低的RLC层。

S16：一旦从PDCP层接收到RLC SDU，即，PDCP PDU，RLC层将它们存储在RLC SDU缓存器中。这将灵活地支持RLC层的PDU大小。

S17：RLC层将RLC SDU存储在SDU缓存器中，并且当较低的MAC层在每个传输时间上请求传输它们的时候，该RLC层根据所要求的大小按照需要来分割和/或级联RLC SDU。步骤S17是由分割和级联模块执行的。

S18：RLC层相继地将RLC SN附加到分割和/或级联的数据块。在这种情况下，RLC层可以不管RLD SDU而单独地产生RLC控制PDU。附加RLC SN的数据块或者没有RLC SN的RLC控制PDU构成RLC PDU。步骤S18是由第三设置模块执行的。

S19：因为AM RLC层支持重新传输，AMC RLC层将构造的RLCPDU存储在RLC PDU缓存器中。这用于之后可能需要的重新传输。

如上所述，在步骤S11和S15中的PDCP SN和在步骤S18中的RLC SN具有不同的属性。即，PDCP SN用于在PDCP层中加密，并且最终用于仅仅转发或者重新发送其接收没有由接收侧证实的PDCP数据。同时，RLC SN在RLC层上使用，并且具有与PDCP SN不同的目的。也就是说，在本发明中，当SDU是由PDCP层从上层接收的时候，将PDCP SN附加到SDU，并且当将附加了PDCP SN的SDU传递给RLC层的时候，将RLC SN另外附加于此。考虑用途，RLC SN实际上与PDCP SN不相关。

参考图5已经描述了通过使用PDCP SN在PDCP层中执行的加密。存在从PDCP层传递到RLC层的两个类型的数据：添加了SN的加密数据；和没有用SN加密且由PDCP层本身产生的反馈分组。当发送侧将两个类型的数据发送给接收侧的时候，接收侧应当区别加密的一个和非加密的一个以解密该数据。因此，本发明提出了一种具有用于区别它们的指示符的数据结构，如图6所示。

图6是示出包括指示数据是否已经被加密的指示符的数据结构和PDCP发送侧的数据处理方法的视图。

图6所示的数据结构中的加密指示符存在于PDCP PDU报头的前面，并且通知PDCP PDU的有效数据部分(有效载荷)是否已经被加密。在这种情况下，因为发送侧PDCP层通过使用PDCP SN加密已经从上层接收到的PDCP SDU，发送侧PDCP层设置指示PDCP SDU已经被加密的值(例如，如果该指示符的字段是1位，其可以是二进制数字“1”)，并且在由PDCP本身产生的分组，即ROHC反馈分组等等的情况下，因为其没有被加密，发送侧PDCP层设置指示PDCP SDU没有被加密的另一个值(例如，如果该指示符的字段是1位，其可以是二进制数字“0”)，如果存在已经由PDCP层本身产生的控制PDU，该控制PDU将不被加密，因此，PDCP层设置指示控制PDU没有被加密的值。

当有效载荷部分是PDCP SDU的时候，加密指示符指示PDCPPDU的有效数据(有效载荷)部分已经被加密。在这种情况下，存在用于加密的PDCP SN不仅通知有效载荷部分已经被加密，而且通知PDCP SN字段存在。

这将参考图6描述。

如图6所示，在图6中的S11至S13的相继处理与在图5中的S11至S13的相继处理是相同的。因此，对于S11至S13的处理的描述与对于图5的处理的描述是相同的。

现在将描述S14′和S15′的处理。

S14′：PDCP层相继地加密报头压缩的PDCP SDU，或者由PDCP层本身产生的分组(ROHC反馈分组)，并且将指示数据(即，PDCPSDU和ROHC反馈分组)是否已经被加密的加密指示符添加到报头。此外，除了PDCP SDU的加密之外，PDCP层可以通过包括完整性保护功能执行安全性功能。对于完整性，PDCP层通过使用虚拟PDCP SN对相应的PDCP SDU进行完整性保护。在这种情况下，加密指示符通知已经加密和完整性保护了该分组。由PDCP层本身产生的分组，即，报头压缩反馈分组或者PDCP状态PDU等等没有被加密，因为它们不具有相应的PDCP SDU，也不具有虚拟的设置的PDCP SN，因此，PDCP层将指示相应的分组没有被加密的加密指示符添加到该分组的报头。

S15′：将对应于相应的报头压缩且加密的PDCP SDU的虚拟PDCPSN附加到PDCP PDU的报头以形成PDCP PDU。即，当将PDCP PDU传递给RLC层的时候，将虚拟PDCP SN明确地作为PDCP SN附加到相应的SDU。该PDCP SN仅仅被附加到有效数据(有效载荷)部分已经被加密的情形。即，由报头压缩器本身产生的反馈分组或者PDCP状态PDU等等没有被加密，因此PDCP SN没有被添加到反馈分组或者PDCP状态PDU，并且反馈分组或者PDCP状态PDU单独地形成PDCP PDU。PDCP层将如此配置的PDCP PDU传递给较低的RLC层。

同时，可以在步骤S15′，不是在S14′的处理中添加加密指示符。在这种情况下，PDCP层应当不断地识别有效数据(有效载荷)是否已经被加密。如果有效数据(有效载荷)已经被加密，PDCP层将加密指示符和PDCP SN添加到PDCP PDU的报头。如果有效数据(有效载荷)没有被加密，PDCP层仅仅将加密指示符添加到报头以形成PDCPPDU。

现在将描述根据本发明的在PDCP层中处理的数据的结构。

如图5和6所示，PDCP PDU的数据结构包括已经从上层接收的SDU(该SDU已经经历报头压缩)(或者有效载荷)，添加在SDU的前面并且PDCP SN放置在其中的SN字段，和添加在SN字段的前面并且指示SDU是否已经被加密的指示符。同时，如图5所示，将RLCSN放置在其中的RLC SN字段添加在被传递给RLC层的PDCP PDU的PDCP SN字段的前面。

现在将描述参考图5和6描述的根据本发明的移动通信发射机。

根据本发明的发射机可以包括在终端(或者UE、设备等等)和基站的发射设备中。

根据本发明的发射机执行参考图5和6描述的配置和功能。即，根据本发明的发射机包括：1)第一SN设置模块，从上层接收数据(即，PDCP SDU)，并且设置与该数据有关的虚拟SN；2)第一缓存器(即，PDCP SDU缓存器)，存储接收的数据；3)报头压缩实体(例如，报头压缩器或者包括报头压缩器的实体)，对于接收的数据(例如，PDCP

SDU)执行报头压缩；4)加密模块，对报头压缩的数据加密；5)第二SN设置模块，将第二SN添加到加密的数据，并且将其发送给下层(即，MAC层)。在这里，第二SN设置模块可以作为一个单元包括在报头压缩实体中。单元1)至5)处理PDCP层的数据。

此外，根据本发明的移动通信发射机包括：作为用于处理RLC层的数据的单元的第二缓存器，接收和存储添加了第二SN的数据(即，RLC PDU)；分割/级联模块，分割和/或级联存储在第二缓存器中的数据；第三SN设置模块，将第三SN添加到分割和/或级联的数据；和第三缓存器，存储添加了第三SN的数据(即，RLC PDU)。

适用于本发明的PDCP层应当支持RFC 2507(IP报头压缩)和ROHC 3095报头压缩协议类型。

优选地，应当必然地支持RFC 3095(ROHC)，同时可以附加地支持RFC 2507。

本发明被如此地描述，很明显，可以以很多的方法改变其。此类变化不被认为是偏离本发明的范围，并且对于本领域技术人员来说明显的是，所有此类修改意欲包括在随附权利要求的范围内。