中繼設備及方法

中繼設備及方法
【專利摘要】本發明描述了一種無線通信系統，其包括基站、中繼設備及終端設備。終端設備可操作為發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從基站請求上行鏈路資源，并且若未從基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息。基站響應于從終端設備接收的第一類型的訪問請求消息以將上行鏈路資源分配發射至終端設備。中繼設備響應于從終端設備接收的第二類型的訪問請求消息以將中繼訪問請求消息發射至基站來請求基站向終端設備分配上行鏈路資源。基站響應于來自中繼設備的中繼訪問請求消息以將上行鏈路資源分配發射至終端設備。該修改后的僅上行鏈路中繼系統的隨機訪問過程使中繼設備能夠容易地識別不能直接由基站服務的那些終端設備（因為它們已經嘗試并且無法經由第一類型的訪問請求消息到達基站）。
【專利說明】中繼設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于無線通信系統的中繼設備及中繼的方法。本發明的其他方面涉及一種基站、終端設備及計算機程序。
【背景技術】
[0002]機器類通信(MTC)作為典型地無需人機交互的通信網絡應用的無線技術的新趨勢正被各種無線通信標準體系所討論。
[0003]MTC的廣義定義是至機器和來自機器的自動通信網絡。期望一個主要類別的MTC設備具有非常低的功耗、非常小的數據發射和非常大的終端數目等特征。符合這一類別的MTC應用的示例例如可以是用于智能電網系統的家用電器的能耗監控。
[0004]僅上行鏈路中繼是可用于當低成本機器類通信(MTC)設備部署在例如宏蜂窩長期演進(LTE)網絡中時解決MTC設備中的發射功率限制問題的網絡拓撲。通常，在下行鏈路(基站至終端設備)上有足夠的系統增益，以支持在eNodeB (eNB)的宏小區的小區邊緣處的MTC設備(或用戶裝置UE) (MTC-UE)，但是利用MTC設備的低輸出功率，上行鏈路(終端設備至基站)系統增益與下行鏈路相比顯著減少。單跳僅上行鏈路中繼節點(MTC-RN)的使用可用于解決這一問題并彌補用于MTC-UE的鏈路預算。單跳可設定為，假如MTC-RN可被期望為具有與LTE UE類似的特征。在利用中繼節點(本文也稱之為中繼設備)來將來自終端設備的上行鏈路數據中繼至eNodeB的網絡中，eNodeB可稱為施主eNodeB (DeNB)0
[0005]在US2008/0285499中描述了僅上行鏈路單跳中繼。

【發明內容】

[0006]根據本發明的一個方面，提供了一種無線通信系統，包括:
[0007]基站；
[0008]中繼設備；以及
[0009]終?而設備；其中，
[0010]終端設備可操作為
[0011]發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從基站請求上行鏈路資源，并且
[0012]如果未從基站收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息；
[0013]基站響應于從終端設備接收的第一類型的訪問請求消息以發射上行鏈路資源分配至終端設備；
[0014]中繼設備響應于從終端設備接收的第二類型的訪問請求消息以將中繼訪問請求消息發射至基站以請求基站向終端設備分配上行鏈路資源；并且
[0015]基站響應于來自中繼設備的中繼訪問請求消息以發射上行鏈路資源分配至終端設備。
[0016]該修改后的僅上行鏈路中繼系統的隨機訪問過程使中繼設備能夠容易地識別不能直接由基站服務的那些終端設備(因為它們已經嘗試但無法經由第一類型的訪問請求消息到達基站)。僅上行鏈路中繼網絡使得不能保證訪問請求消息(例如，UE RACH前導嘗試)可由基站接收并且需要僅上行鏈路中繼設備的輔助。換句話說，僅當終端設備需要時，該機制才允許終端設備與中繼設備連接，如果終端設備可以與eNode B直接連接，則終端設備可以這樣做。
[0017]在實施例中，終端設備可操作為在分配的上行鏈路資源上將上行鏈路數據發射至中繼設備，中繼設備可操作為向基站中繼從終端設備接收的上行鏈路數據。
[0018]在實施例中，終端設備可操作為按逐漸增高的功率水平重復發射第一類型的訪問請求消息，直至從基站收到響應為止或直至達到最大功率水平為止，并且如果未從基站收到對最大功率水平的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息。這樣，如果用于發射第一類型的多個連續訪問請求消息的功率抬升過程失敗，則僅使用中繼設備。第二類型的訪問請求消息可以按與用于發射第一類型的最終訪問請求消息相同的最大功率水平來發射。在可選實施例中，功率抬升過程可用于發射第二類型的訪問請求消息中的連續消息。所使用的功率抬升配置文件可與用于發射第一類型的訪問請求消息的功率抬升配置文件相同或不同。
[0019]用于發射第一類型的訪問請求消息的最大功率水平可以小于終端設備的最大功率水平。當上行鏈路信號是很不可靠的時，這避免了使用基站與終端設備之間的直接無線電連接。
[0020]在實施例中，中繼設備可操作以確定從中接收第二類型的訪問請求消息的終端設備的標識符并包括發射至基站的中繼訪問請求消息中的標識符。基站使用標識符來發射上行鏈路資源分配至終端設備。訪問請求消息在隨機訪問信道上發射，并且中繼設備可操作以從用于發射第二類型的訪問請求消息的隨機訪問信道內的時間和/或頻率資源確定終端設備的標識符。
[0021]在實施例中，中繼設備可操作以測量從終端設備接收的第二類型的訪問請求消息的接收信號功率，并且以設置中繼訪問請求消息中的用于控制分配的上行鏈路資源上從終端設備至中繼設備的后續發射的功率水平的功率控制信息。功率控制信息可以指定與第二類型的訪問請求消息的接收信號功率的功率偏移。從基站發射至終端設備的上行鏈路資源分配可以包括用于控制從終端設備至中繼設備的后續發射的發射功率的功率控制信息。
[0022]在實施例中，中繼設備可操作為
[0023]測量第二類型的訪問請求消息在終端設備與中繼設備之間的傳播時間延遲；
[0024]基于傳播時間延遲確定從終端設備至中繼設備的后續發射的所需定時提前偏移，使得后續發射在中繼設備處的接收時間與來自其他終端設備的發射的接收時間同步；并且
[0025]在中繼訪問請求消息中指定所述定時提前偏移。
[0026]從基站發射至終端設備的上行鏈路資源分配可以包括用于控制從終端設備至中繼設備的后續發射的定時的定時提前偏移。
[0027]中繼訪問請求消息可以包括發射消息的終端設備的標識。
[0028]在實施例中，中繼設備響應于從終端設備接收的第二類型的訪問請求消息請求基站向中繼設備分配上行鏈路資源以發射中繼訪問請求消息；
[0029]基站響應于來自基站的請求向中繼設備分配上行鏈路資源；并且[0030]中繼設備可操作以使用由基站分配給中繼設備的上行鏈路資源將中繼訪問請求消息發射至基站。
[0031]第一類型的訪問請求消息可以是選自第一組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導。第二類型的訪問請求消息可以是選自第二組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導。從基站發射至終端設備的上行鏈路資源分配可以是隨機訪問響應。在分配的上行鏈路資源上由終端設備發射的上行鏈路數據可以是消息3。
[0032]應理解，上行鏈路數據可以包括控制信息和數據中的一者或兩者。
[0033]中繼設備可操作為
[0034]測量從終端設備接收的上行鏈路數據的接收信號功率；并且
[0035]設置中繼上行鏈路數據中的用于控制從終端設備至中繼設備的后續發射的功率水平的功率控制信息。
[0036]中繼設備可操作為
[0037]測量上行鏈路數據在終端設備與中繼設備之間的傳播時間延遲；
[0038]基于傳播時間延遲確定從終端設備至中繼設備的后續發射的所需定時提前偏移，使得后續發射在中繼設備處的接收時間與來自其他終端設備的發射的接收時間同步；并且
[0039]在中繼上行鏈路數據中指定所述定時提前偏移。
[0040]中繼上行鏈路數據可以包括發射上行鏈路數據的終端設備的標識。
[0041]中繼設備可以響應于從終端設備接收的上行鏈路數據請求基站向中繼設備分配上行鏈路資源以發射中繼上行鏈路數據。基站可以響應于來自基站的請求向中繼設備分配上行鏈路資源。中繼設備可操作以使用由基站分配給中繼設備的上行鏈路資源將中繼上行鏈路數據發射至基站。
[0042]基站可以響應于從復數個中繼設備接收與第二類型的相同訪問請求消息有關的中繼訪問請求消息以:
[0043]選擇中繼設備之一以服務終端設備；并且
[0044]告知所選的中繼設備其要充當用于終端設備的中繼設備。
[0045]中繼訪問請求消息可以包括第二類型的訪問請求消息的接收功率水平的指示；并且
[0046]基站可操作以選擇已經按最高功率水平收到第二類型的訪問請求消息的中繼設備作為服務中繼設備。
[0047]如果復數個中繼設備中的兩個或兩個以上基本上按相同的功率水平接收第二類型的訪問請求消息，則基站可操作以選擇已經按基本上相同的功率水平收到第二類型的訪問請求消息的中繼設備作為服務中繼設備，該服務中繼設備當前正服務最少終端設備。
[0048]基站可以將否定確認消息發射至復數個中繼設備中未選擇來服務終端設備的中繼設備。
[0049]否定確認消息可以經由組標識符發射至所有復數個中繼設備。在這種情況下，選擇作為服務中繼設備的中繼設備響應于由基站告知其是服務中繼設備以忽略否定確認消
肩、O
[0050]根據本發明的另一方面，提供了一種經由中繼設備將數據從終端設備無線傳輸至基站的方法，包括:[0051]發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從基站請求上行鏈路資源，并且
[0052]如果未從基站收到所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則將第二類型的訪問請求消息從終端設備發射至基站；
[0053]響應于在基站處從終端設備接收第一類型的訪問請求消息，將上行鏈路資源分配從基站發射至終端設備；
[0054]響應于在中繼設備處從終端設備接收第二類型的訪問請求消息，將中繼訪問請求消息從中繼設備發射至基站以請求基站向終端設備分配上行鏈路資源；以及
[0055]響應于在基站處從中繼設備接收中繼訪問請求消息，將上行鏈路資源分配從基站發射至終端設備。
[0056]根據本發明的另一方面，提供了一種經由中繼設備從終端設備接收無線通信的基站，所述基站包括:
[0057]接收器；以及
[0058]發射器，響應于在接收器處從終端設備接收第一類型的訪問請求消息發射上行鏈路資源分配至終端設備；并且
[0059]響應于在接收器處接收來自中繼設備的請求基站向終端設備分配上行鏈路資源的中繼訪問請求消息以傳輸上行鏈路資源分配至終端設備，中繼訪問請求消息響應于在中繼設備處接收的第二類型的訪問請求消息而從中繼設備發射至基站；其中
[0060]如果未從基站收到所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則由終端設備發射第二類型的訪問請求消息。
[0061]根據本發明的另一方面，提供了一種將數據從終端設備無線中繼至基站的中繼設備，所述中繼設備包括:
[0062]接收器；以及
[0063]發射器，響應于在接收器處從終端設備接收第二類型的訪問請求消息將中繼訪問請求消息發射至基站以請求基站向終端設備分配上行鏈路資源；其中，
[0064]如果未從基站收到所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則由終端設備發射第二類型的訪問請求消息；并且
[0065]基站響應于從終端設備接收的第一類型的訪問請求消息或來自中繼設備的中繼訪問請求消息發射上行鏈路資源分配至終端設備。
[0066]根據本發明的另一方面，提供了一種經由中繼設備將數據無線傳輸至基站的終端設備，所述終端設備包括:
[0067]發射器，可操作為
[0068]發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從基站請求上行鏈路資源，并且
[0069]如果未從基站收到所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息；以及
[0070]接收器，可操作以響應于第一類型的訪問請求消息或響應于從終端設備接收的第二類型的訪問請求消息由中繼設備發射至基站的中繼訪問請求消息中的一個從基站接收基站處分配的上行鏈路資源分配，中繼訪問請求消息請求基站向終端設備分配上行鏈路資源。
[0071]本發明的其他方面和特征在所附權利要求中限定。【專利附圖】

【附圖說明】
[0072]現將參照附圖描述本發明的示例實施例，其中，類似部件具有相同的指定的參考標記，以及其中:
[0073]圖1A和圖1B提供了用于中繼網絡的對稱的上行鏈路/下行鏈路多跳信令場景與非對稱的上行鏈路/下行鏈路信令場景的比較；
[0074]圖2是移動通信網絡和形成根據3GPP長期演進(LTE)標準操作的通信系統的移動通信設備的示意性框圖；
[0075]圖3示意性示出了用于圖2中所示的網絡中的示例下行鏈路數據和控制信道結構；
[0076]圖4示意性示出了用于圖2中所示的網絡中的示例上行鏈路數據和控制信道結構；
[0077]圖5示意性示出了用于連接到網絡的移動終端的隨機訪問過程；
[0078]圖6示意性示出了在中繼設備處的UE PRACH功率抬升和隨機訪問前導的偵聽；
[0079]圖7示意性示出了用于使用隨機訪問過程來觸發中繼以服務于終端設備的技術；
[0080]圖8示意性示出了用于中繼隨機訪問請求至基站的新的MAC控制元素；
[0081]圖9示意性示出了所修改的隨機訪問響應(RAR)消息；
[0082]圖10示意性示出了用于在多個可能的服務中繼之間進行仲裁的方法；
[0083]圖11示意性示出了用于確定最合適的中繼設備來服務于終端設備的方法；
[0084]圖12示意性示出了用于指示哪個中繼設備將服務于終端設備的MAC控制元素；
[0085]圖13示意性示出了用于下行鏈路信號的終端設備、中繼設備和基站的協議棧配置和信號流；
[0086]圖14示意性示出了用于上行鏈路信號的終端設備、中繼設備和基站的協議棧配置和信號流；
[0087]圖15示意性示出了在中繼設備處的MAC消息的封裝和中繼；
[0088]圖16示意性示出了用于MAC中繼頭控制元素的示例格式；
[0089]圖17示意性示出了所有所指示的MTC-UE MAC PDU均存在于其中的示例經MAC中繼的rou ；
[0090]圖18示意性示出了一些所指示的MTC-UE MAC PDU均存在于其中的示例經MAC中繼的rou ；
[0091]圖19示意性示出了用于經由用于上行鏈路通信的中繼設備在終端設備和基站之間通信的示例過程；
[0092]圖20示意性示出了用于中繼設備變得知曉用于從終端設備接收消息并用于將所接收的消息中繼到基站的上行鏈路資源的第一技術；
[0093]圖21示意性示出了當未從終端設備接收到消息時，在第一技術中中繼設備如何表現；
[0094]圖22示意性示出了用于中繼設備變得知曉用于從終端設備接收消息并用于將所接收的消息中繼到基站的上行鏈路資源的第二技術；
[0095]圖23示意性示出了用于中繼設備變得知曉用于從終端設備接收消息并用于將所接收的消息中繼到基站的上行鏈路資源的第三技術；
[0096]圖24示意性示出了用于中繼設備變得知曉用于從終端設備接收消息并用于將所接收的消息中繼到基站的上行鏈路資源的第四技術；
[0097]圖25示意性示出了經中繼的調度請求(SR)的示例實施方式；
[0098]圖26示意性示出了新的MAC控制元素的示例實施方式，該新的MAC控制元素用于向MTC-RN指示在哪些上行鏈路資源上期望來自MTC-UE的發射；以及
[0099]圖27示意性示出了包括DeNB、MTC-RN和MTC-UE的無線通信系統。
【具體實施方式】
[0100]本申請要求2011年8月19日提交的英國專利申請GB1114342.7和2011年8月19日提交的英國專利申請GB1114345.0的巴黎公約優先權的權益。
[0101]首先參照圖1A和圖1B，提供了當對稱的上行鏈路/下行鏈路單跳信令場景與非對稱的上行鏈路/下行鏈路信令場景部署于中繼網絡時二者的比較。圖1A示出了對稱的上行鏈路/下行鏈路情況，在該情況下通信在下行鏈路IOa和上行鏈路I Ia兩者上跳躍，其中下行鏈路IOa從基站7a經由中繼設備8a到數個終端設備9a，上行鏈路Ila從終端設備9a經由中繼設備8a到基站7a。圖1B示出了非對稱上行鏈路/下行鏈路情況，其中通信在下行鏈路IOb上直接從基站7b到終端％，但是在上行鏈路Ilb上經由中繼設備Sb從終端設備％單跳到基站7b。為了控制中繼設備Sb的操作，基站7b還可在下行鏈路12b(圖1B中的虛線)上發射控制信令到中繼設備Sb。尤其是，雖然不存在從中繼設備Sb到終端設備9b的發射。應該理解，圖1B的非對稱上行鏈路/下行鏈路中繼配置將具有大量的優點。首先，將能理解，跳躍允許使用較低的功率發射，但增加了發射時間。由于在路由中的中間步驟處接收/重發射的處理延遲，控制信號和數據信號兩者的跳躍(如圖1A所表現)要求相對長的時間來傳達。相反，通過直接發射控制信號，與從基站(BS)發送到終端的控制信號相關的發射時間減少。然而從表面上看，這與中繼類網絡的低發射功率的目的相違背，實際上基站將不遭受與網絡中的終端設備和中繼相同的發射功率限制。此外，由于典型地用于這類設備的控制信令與數據信令相比的相對高的總量，這一安排對于MTC設備尤其有利。
[0102]現將參照使用根據3GPP長期演進(LTE)標準操作的移動通信網絡的實施方式來描述本發明的某些實施例。圖2是移動通信網絡和形成根據3GPP長期演進(LTE)標準(規范的第8發行版)操作的通信系統的移動通信設備的示意性框圖。移動網絡包括多個基站，本領域稱為增強的Node-BlOKeNB)，其每個包括使能經由無線接口傳輸數據到多個移動通信設備105和自多個移動通信設備105經由無線接口傳輸數據的收發器單元103。每個移動通信設備105包括用于傳輸數據到eNB和自eNB傳輸數據的收發器和唯一地識別移動通信設備的USM。
[0103]每個eNBlOl提供覆蓋區域(B卩，小區)并傳輸數據到覆蓋區域/小區內的移動通信設備102和自來自覆蓋區域/小區內的移動通信設備102傳輸數據。每個eNBlOl連接到服務網關(S-GW) 104，如本領域所知，該網關104當移動通信設備105在eNBlOl之間切換時路由用戶數據到eNBlOl并自eNBlOl路由用戶數據并且支持移動性。
[0104]典型地，移動網絡被劃分為大量的跟蹤區域，每個跟蹤區域包括大量eNB。跟蹤區域合起來形成網絡覆蓋區域，該覆蓋區域提供在地理區域上對公共陸地移動網絡(PLMN)的訪問。S-GW104連接到分組數據網絡網關106(P-GW)，該網關106是分組數據從其路由進網絡和路由出網絡的網絡實體。移動電信網絡還包括連接到S-GW104的移動性管理實體107(MME)0 MME107負責通過檢索存儲在歸屬用戶服務器108 (HSS)中的用戶配置文件信息對嘗試訪問網絡的移動通信設備105進行認證。MME107還跟蹤已經加入到網絡中的每個移動通信設備105的位置。分組在一起的eNB形成PLMN的無線網絡部分和PLMN的基礎設施裝置，即S-GW、MME和P-GW形成PLMN的核心網絡部分。
[0105]圖3示意性示出了示例下行鏈路數據和控制信道結構，其在圖2的基于LTE的網絡中的eNBlOl和通信設備105之間的空中(Uu)接口上使用。根據LTE標準，物理的下行鏈路幀用于在下行鏈路(基站到終端設備)上傳輸控制信令和數據。圖3是這一形式的稍微簡化的形式，例如LTE幀通常包括10個子幀，但僅6個子幀130表示圖3的下行鏈路幀120。在圖3中在LTE幀120的表示的下面是子幀130之一的擴展版本。在每個子幀130中，示出物理下行鏈路控制信道(PDCCH) 140，其占用跨越整個頻帶(垂直)和跨時間軸(水平)上I至3個符號延伸的時間和頻率資源。相反，物理下行鏈路共享信道(PDSCH) 150由經HXXH分配的多個時間和頻率資源組成。實際上，PDCCH為移動通信設備提供資源分配和對應的尋址信息(例如，無線網絡臨時標識符-RNTI )。因此，移動通信設備能夠基于RNTI知道其應該解碼哪些資源分配以接收目的在于其(尋址到其)的數據。該數據可以是僅用于該移動通信設備的數據或者是用于小區中的所有移動通信設備的數據。在圖3中，突出了兩個資源塊162、164。可以通過與特定終端設備的RNTI相關聯的H)CCH140中所提供的控制信息，將這些資源塊分配給該特定終端設備。然后終端設備將知道解碼以此頻率/符號分配發射的數據。
[0106]以類似方式，圖4示意性示出了示例上行鏈路數據和控制信道結構，其在圖2中所示的網絡中的eNBlOl和通信設備105之間的空中(Uu)接口上使用。如與下行鏈路一樣，物理上行鏈路幀220用于在上行鏈路(終端設備到基站)上傳輸控制信令和數據。又如與圖3 —樣，圖4是該形式的稍微簡化的形式。在圖4中，將物理上行鏈路幀220劃分為子幀230。圖4中LTE幀220的表示的下面是子幀230之一的擴展版本。在每個子幀230中，示出物理上行鏈路控制信道(PUCCH)240，其占用跨越整個時間(符號)帶(水平)和跨頻帶的較高和較低端(垂直)延伸的一些時間和頻率資源。相反，物理上行鏈路共享信道(PUSCH)250由經由HXXH (在下行鏈路幀中)分配的多個時間和頻率資源組成。因此，PDCCH為移動通信設備提供資源分配和對應的尋址信息(例如，無線網絡臨時標識符-RNTI)以用于發射和接收控制信令和數據。移動通信設備因此能夠基于RNTI知道其應該在哪些資源分配上發射數據。在圖4中，突出兩個資源塊262、264。可以通過與特定終端設備的RNTI相關聯的PDCCH240中所提供的控制信息將這些資源塊分配給特定終端設備。然后終端設備將知道使用此頻率/符號分配來發射數據。
[0107]應該理解在圖1B所描述的非對稱中繼拓撲的情境中，基站、中繼設備和終端設備中的每個將利用這些上行鏈路和下行鏈路控制和共享信道來在它們之間傳輸信息。特別是，基站使用roccH和roscH能夠傳輸信息到終端設備和中繼設備兩者。典型地，基站將利用roccH來指示接收方設備在roscH上的哪里，以尋找目的在于該接收方設備的數據。用戶設備能夠傳輸信息到PUCCH或PUSCH上的基站(如果其在范圍中)，并且也能夠傳輸信息到PUCCH和PUSCH上的中繼設備。中繼設備能夠傳輸信息到I3UCCH和PUSCH上的基站。在一些實施例中，中繼設備要求請求PUSCH資源，以用于對PUSCH上的中繼設備處接收的來自終端設備的數據進行中繼。在一些實施例中，提供在PUCCH上所分配的(時間/頻率)資源給終端設備和中繼設備，它們能夠利用(通過在那些資源上發射)該資源來請求基站分配PUSCH上的時間/頻率資源。分配給終端設備和中繼設備的I3UCCH資源可以預先確定。在一些實施例中，中繼設備知曉分配給終端設備的PUCCH資源，因此它能夠接收針對上行鏈路資源的請求并將請求中繼到基站。由于分配的預先確定性質或通過來自于基站的直接告知，中繼設備可以知曉分配給終端設備的PUCCH資源。在可選實施例中，終端設備可以在任意的PUCCH發射中標識其自身，使得中繼設備能夠監控PUCCH并挑選出由其所負責的終端設備所進行的任意PUCCH發射。
[0108]隨機訪問過程
[0109]一種用于識別終端設備是否需要由中繼設備和用于該終端設備使用的合適中繼設備服務的機制，將用于中繼設備來觀察隨機訪問過程。隨機訪問過程是終端設備獲得對基站的訪問的方法。隨機訪問過程的進行涉及數個事件，包括對網絡的最初訪問、連接的重建、在無線小區之間的切換、下行鏈路數據到達和上行鏈路數據到達。圖5中示出LTE網絡的隨機訪問過程的示意圖。
[0110]在圖5中，示出在終端設備(UE)和基站(BS)之間的信號流。示出四個階段。第一階段A，是從終端設備到基站的一個或多個隨機訪問前導的發射。終端設備從一組預先確定的隨機訪問前導中隨機選擇隨機訪問前導(代碼序列)。在終端設備可用的下一個可用物理隨機訪問信道(PRACH)資源上發射前導。所發射的隨機訪問前導的時間和頻率資源中的位置暗含地提供了用于發射終端設備的臨時標識符(RA-RNTI)。
[0111]如果在基站接收了隨機訪問前導，在階段B從基站發射隨機訪問響應到終端設備。在roscH上發射隨機訪問響應，并且由隨機訪問響應將在其上攜載的下行鏈路資源的PDCCH告知終端設備。特別是，PDCCH指定了源自用于發射隨機訪問前導的時間和頻率資源的臨時標識符，并且還指示了將攜載隨機訪問響應的roscH上的資源塊指派(時間和頻率資源)。通過臨時標識符的方式，終端設備辯認出隨機訪問響應的目的在于它，并查看roscH中所指派的資源塊。F1DSCH上的隨機訪問響應中的MAC頭包括隨機訪問前導標識符,該標識符識別在階段A中基站處接收的隨機訪問前導、用于識別終端設備的進一步的臨時標識符(C-RNTI),PUSCH上的大量上行鏈路資源、以及用于根據終端設備和基站之間的距離在終端設備上調整發射時間的定時提前命令。
[0112]響應于隨機訪問響應，在階段C，終端設備發射消息3(RRC連接請求消息)到基站。在由隨機訪問響應分配的PUSCH資源上發射消息3。
[0113]響應于消息3，在階段D，為爭用解決的目的，基站發送某信息到終端設備。在PDSCH上(再在由PDSCH所分配的資源上)發射該信息。該信息包括進一步的臨時標識符(C-RNTI),如果爭用解決成功，該臨時標識符成為(非臨時)C-RNTI。爭用解決信息包含在UE爭用解決識別控制元素中。如果在終端設備接收的來自基站的UE爭用解決識別與在消息3中所發射的CCCH (通用控制信道)SDU (服務數據單元)相匹配，那么終端設備認為爭用解決已經成功，并且已經成功完成隨機訪問過程。提供爭用解決的原因在于多于一個的終端設備可能嘗試使用相同的時間和頻率資源上的相同的隨機訪問前導來訪問網絡。可以預期由爭用的終端設備所發射的CCCH SDU是不同的，并且因此通過將UE所發射的CCH SDU與由基站發送回UE的在爭用解決識別MAC控制元素中的一個相比較，UE能確定它們的隨機訪問響應是否成功。
[0114]往回參照階段A，如果沒有接收到隨機訪問響應，可以由終端設備在逐漸較高的功率水平(功率抬升)上發射隨機訪問前導序列。然而應該注意，每個連續的隨機訪問前導都將是不同的。
[0115]為了利用隨機訪問過程來識別嘗試連接到基站的終端設備是否需要由中繼設備服務，中繼設備可以:
[0116].在新的MAC消息中向基站(DeNB)報告它所看到的所有隨機訪問嘗試的RA-RNTI(隨機訪問無線網絡臨時標識符)。然后基站將確定是否存在MTC-RN所觀察到但是基站沒有接收到的任意隨機訪問過程；或者
[0117]?接收所有的PRACH (物理隨機訪問信道)前導嘗試并且然后等待接收匹配的隨機訪問響應。僅將沒有得到響應的那些嘗試報告給基站。
[0118]然而，與PRACH前導中不包含UE上下文的事實的機制和與在PRACH前導上發生的功率抬升相關聯的這些機制兩者均存在顯著問題。問題包括:
[0119]?由于功率抬升機制，PRACH前導沒有響應并不必須意味著終端設備要求中繼設備來訪問網絡。應該允許終端設備繼續直至其RACH前導嘗試的最大數目(或者當達到前導上的最大功率時)并且僅在此后才應該考慮終端設備應由中繼設備服務；
[0120].由于后續的前導重發射使用完全新的隨機繪制的RACH前導，所以確定兩個隨機訪問前導是否來源于相同的終端設備是困難的或不可能的；以及
[0121].沒有方法知道RACH前導是否已經由MTC-UE或非MTC UE發射。
[0122]圖6示出了這些問題。在圖6`中，終端設備發射隨機訪問(RACH)前導序列PpP2、己14和P5。每次失敗后這些連續的發射表示全新的隨機選擇的RACH前導，并且采用功率抬升。？1、？243和？4中的每個均由中繼設備接收，但不由基站接收。通過注意所接收的RACH前導沒有使用RA-RNTI的對應的RACH響應，中繼設備能夠識別失敗，但它無法知道RACH前導是來源于相同的終端設備。在本情況中，P5由基站接收，意味著在與基站通信中，終端設備不要求中繼設備。RACH響應由基站發射并且可以由中繼設備檢測，告知中繼設備對于發起P5的終端設備不需要它。然而，中繼設備不能將成功的RACH前導P5與失敗的前導P1至P4以及發起終端設備相關聯來識別對于那些失敗前導不需要它。
[0123]為緩解這些問題，當終端設備達到其隨機訪問前導的功率抬升中的最大功率時，使用RACH前導的特別組代替常規組。將RACH前導空間分區，并且當前使用組A和B，如3GPPTS36.321中第5.1.2節所定義。為支持本技術，可指定附加的新組、最大功率組。當終端設備達到隨機訪問前導的發射中的最大功率，例如當PRACH前導重發射以和先前的PRACH前導發射相同的功率發射時，那么終端設備從新的最大功率組中選擇前導。從最大功率組中所取的前導的發射有效地告知中繼設備:發起終端設備直接連接到基站已經失敗。這在圖7中示出。
[0124]如與圖6 —樣，在圖7中如通常所定義的終端設備選擇RACH前導R1' R2和R3。隨著這些RACH前導被使用和失敗，終端設備抬升發射功率。在每種情況下，使用來自于前導的常規組的新的隨機選擇的RACH前導。這些RACH前導被中繼設備忽略。
[0125]在前導R3的情況下，終端設備達到最大RACH前導功率。注意(如下面所討論)該最大值可修改自當前規范，該規范允許終端設備使用用于前導發射的所有可用功率。當達到新的最大RACH前導功率時，系統信息將定義新的前導組來使用。終端設備從新的最大PRACH功率組選擇前導R4并發射RACH前導R4。優選地，從最大功率組所選擇的前導在全功率下發射(與來自于常規前導組中的最后前導相同的功率或者終端設備的最大發射功率)。考慮到由于對于常規前導的功率抬升從而已經存在延遲的事實，并考慮到使用中繼設備而不直接發射將自身引起進一步的延遲的事實，這使得能夠更快速地建立連接。可選地，功率抬升也可與中繼特定的前導(與和常規前導相同的配置文件或與所修改的功率抬升)一起使用。在這種情況下，“最大功率組”將代替為“經中繼的前導組”。
[0126]先前，常規前導的功率抬升繼續直至終端設備的最大發射功率。然而，可能的是，這可能導致這樣的場景:前導被成功地在基站處接收但是由于在PRACH (用于發射隨機訪問前導)和PUSCH (物理上行鏈路共享信道)發射之間的可能的靈敏度的不同從而在UL-SCH(上行鏈路共享信道)上的消息可能失敗。
[0127]為緩解這一問題，PRACH前導功率控制算法能夠經修改以將用于終端設備的PRACH前導的功率限制于低于終端設備的最大發射功率很多分貝。
[0128]中繼設備檢測最大PRACH功率組中的RACH前導R4的使用，并確定以下內容:
[0129].RA-RRNTI，基于在子幀中的PRACH索引的第一子幀(換句話，用于發射RACH前導的時間/頻率資源)；
[0130].RAPID,即 RACH 前導 ID ；
[0131].用于終端設備的所需的定時提前，從而它能正確地排列后續消息3的發射，該消息3將在UL-SCH上發送(這能夠在中繼設備處根據從終端設備到中繼設備的RACH前導發射的傳播時延來確定)；并且可選地，
[0132].終端設備對于在中繼設備處以合適的接收功率水平接收的消息3所需的功率偏移(這是可選的，并且可以不要求例如如果對中繼前導采用功率抬升)。可以在中繼設備處根據RACH前導發射的接收信號功率確定功率偏移。
[0133]中繼設備以和常規終端設備相同的方式從基站請求時間和頻率資源(注意，中繼設備具有不同的RNTI，其獨立于它正中繼的終端設備的RNTI)。隨后，中繼設備將經由PDCCH (物理下行鏈路控制信道)消息接收上行鏈路許可。
[0134]新的MAC控制元素(‘經中繼的前導’控制元素)用于經由通過上行鏈路許可分配給中繼設備的資源傳送RA-RNT1、RAPID、定時提前和功率偏移到基站。
[0135]基站使用包含在經中繼的前導消息中的RA-RNTI在PDCCH上響應，該經中繼的前導消息分配DSCH資源用于輸送(潛在地經修改的)MACRAR (隨機訪問響應)消息。注意，如上介紹，對于將RAR消息修改為包括功率控制元素是有益的，該功率控制元素提供與終端設備用于被用于消息3的發射的最后所發射的RACH前導發射的功率的偏移。對此的原因在于，因為最大功率組的隨機訪問前導的發射功率可能比到達中繼設備所需的功率高很多或者可選地可能僅是充足的，所以當前的機制是不適用的，根據該當前的機制，用于消息3的終端設備發射功率是基于與成功的前導功率所使用的功率的固定偏移(在系統信息中發射)。因為功率抬升導致在接近所需的功率水平上發射的成功的前導，因此固定的偏移常規地起作用。在本情況中，偏移是基于在新的MAC消息中所指定的功率偏移。在其他方面，隨機訪問響應與當前所定義的相同，然而，它從經中繼的前導消息的內容填充，而非基于RACH前導的直接接收而填充。
[0136]終端設備接收RAR并按與當前所指定的相同的方式(如果在消息中包括功率控制信息，則除了該功率控制信息外)起作用。因此，它在所分配的上行鏈路資源中發送消息3響應。同時，中繼設備也可接收RACH響應的HXXH組分，并且為獲得上行鏈路許可信息，隨后將設置以接收(潛在地所修改的)包含在所分配的I3DSCH資源中的MAC RAR,以及也設置它的接收器從而它能接收后續的消息3。注意，可以認為對于中繼設備來說必須監控最終目的不在于它的消息是不希望的。在這種情況下，獨立的新形式的上行鏈路許可可被信號發送到中繼設備。該新形式的上行鏈路許可將實際上不分配上行鏈路資源，但它將向中繼設備指示已經向將由該中繼設備進行中繼的特定終端設備分配了該中繼設備需要接收的上行鏈路資源。這個機制的示例進一步如下所述。
[0137]中繼設備從終端設備接收消息3 (這將應該被正確地定時提前并可選地正確地功率控制)。消息3將不會由DeNB接收，該DeNB超出了發射范圍。
[0138]MTC中繼設備將從終端設備接收的消息3封裝到MAC中的‘經中繼的UL消息’內。該消息的頭將包含TPC (發射功率控制)和TA (定時提前)指示。為發送所封裝的消息，中繼設備從基站請求上行鏈路資源。
[0139]經中繼的UL消息由基站接收，該基站提取所封裝的消息3，并繼續完成上述的爭用解決。
[0140]為基于隨機訪問前導從基站請求用于終端設備的資源，提供新的MAC控制元素:經中繼的前導消息，具有圖8中所示的建議的格式。如可從圖8中所見，經中繼的前導消息包括預留部分(R)、定時提前部分(TA命令)、RACH前導ID部分(RAPID)、功率偏移(功率控制信息)、隨機訪問臨時標識符(RA-RNTI)和可選填充(PAD)。除了填充之外，這些元素以上均有描述，該填充用于將消息填充到要求的大小。
[0141]圖9中示意性示出了所修改的RAR消息。特別是，所修改的RAR消息包括預留部分(R)、定時提前部分(TA命令)、上行鏈路時間和頻率資源的分配(UL許可)、進一步的臨時標識符(C-RNTI)、功率偏移(功率控制信息)和可選填充(PAD)。這與先前用于RAR的格式相同，但增加了功率控制信息字段。
[0142]此外，可以存在對RRC IE ‘RACH-ConfigCommon’進行改變的需要以包括前導的新的組C集合。注意，當前定義的信令使得該改變將向后兼容第8發行版LTE。
[0143]中繼仲裁
[0144]可存在接收由終端設備發射的最大PRACH功率組中的隨機訪問前導的多個中繼設備。因此，基站可以接收來自不同中繼設備的用于相同終端設備的多個經中繼的前導MAC消息。為解決這一問題，要求機制來確定哪個中繼設備將成為用于該終端設備的服務中繼設備。
[0145]圖10示意性示出了這一情況。在圖10中，第一中繼設備發射經中繼的前導MAC消息到基站。第二中繼設備也發射經中繼的前導MAC消息到基站。基站確定哪個中繼設備用于服務終端設備，并發射服務中繼指示MAC消息，該中繼指示MAC消息指示接收方中繼設備將是用于被指示的終端設備的服務中繼設備。在一個示例中，基站檢查在經中繼的前導MAC消息中的功率控制信息，并確定哪個中繼從終端設備最強地接收前導發射。然后最強地接收前導發射的中繼被選擇為用于那個終端設備的服務中繼設備。應該理解，還要考慮其他因素，例如中繼設備之間的相對流量負載。
[0146]圖11中示出了描繪在多個中繼設備之間仲裁的示例方法的示意流程圖。首先，在步驟Al中，基站(DeNB)開始從中繼設備(MTC-RN)收集經中繼的前導MAC消息。大量MTC-RN看到在最大PRACH功率組中發射的相同的PRACH前導，并且因此由DeNB接收多個經中繼的前導MAC消息。這些消息將指示相同的RA-RNTI和RAPID，但可能指示不同的功率控制信息字段。在步驟A2中，在所定義的時間間隔(Tralleet)后，DeNB停止從MTC-RN收集經中繼的前導MAC消息。典型的所定義的時間間隔期望為大約I秒。一旦該時間間隔到期，可基于在所接收的經中繼前導消息中的功率控制信息對關于哪個MTC-RN將是服務節點作出決定。具體地，在步驟A3中，DeNB比較用于經中繼的前導MAC消息的所有所接收的功率控制信息字段，并在步驟A4中選擇具有最佳信號水平的MTC-RN為用于考慮中的MTC-UE的服務器。
[0147]如果來自不同MTC-RN的多個功率控制信息字段指示最佳信號水平(在預先確定的分貝范圍內)，那么在步驟A5中基站通過考慮針對每個中繼設備的相關聯的終端設備的數目來在這些MTC-RN之間進行選擇。具體地，然后基站優先選擇具有較低數目的相關聯的MTC-UE (負荷均衡)的(那些具有最佳信號水平的)中繼設備。最后，在步驟A6中，DeNB利用有效載荷ACK發送服務中繼指示給所選擇的MTC-RN，并且發送有效載荷NACK給所有其他NTC-RN。這可通過新消息‘服務中繼指示’ MAC控制元素的方式完成，新消息‘服務中繼指示’ MAC控制元素將指示對應于當前RA-RNTI (和RAPID)的UE將由那個消息的接收方MTC-RN控制。NACK指示將發送到所有其他MTC-RN。用于發送NACK指示的可能的實現是經由分組RN-RNTI機制。這意味著，以某方式NACK指示可能以發起涉及包括相同RA-RNTI的經中繼的前導MAC消息的所有MTC-RN為目標。因此，用于指示NACK到所有相關聯的MTC-RN的可能的實現是使用由RA-RNTI擾碼的I3DSCH分配。可理解，所選擇的MTC-RN將接收ACK和NACK兩者，因此邏輯上在這種情況下，MTC-RN將解釋這種情況為意味著ACK。還應該理解，使用分組RNTI機制來解決多個MTC-RN可以有更普遍的適應性，且不是簡單地限制NACK消息的發射。
[0148]圖12示出了用于‘服務中繼指示’MAC控制元素的可能的格式。MAC控制元素包括如包含在經中繼的前導MAC控制元素中的隨機訪問臨時標識符(RA-RNTI)、為I比特字段的中繼設備指示字段(S)(其中‘I’指示中繼設備為服務節點而‘0’指示其不是服務節點)、如包含在經中繼前導MAC控制元素中的RACH前導ID部分(RAPID)、以及保留部分(R)。
[0149]一旦MTC-RN已經選擇作為用于給定MTC-UE的服務MTC-RN (因為它是中繼隨機訪問前導的唯一的MTC-RN或者因為DeNB仲裁從兩個或更多個候選中選擇它為服務中繼節點)，那么用于此MTC-UE的條目將被列入存儲在MTC-RN上的所服務的MTC-UE的列表中。列表將包括MTC-UE的C-RNTI (用于識別和訪問DeNB和MTC-UE之間的通信)以及某形式的功率控制上下文信息。該功率控制上下文信息可包括MTC-RN和MTC-UE之間的目標信道干擾，從而可生成TPC (發射功率控制)命令。
[0150]對于MTC情況，有理由假設UE將具有低的移動性，且因此一旦UE經由MTC-RN連接，它將停留在與相同的MTC-RN相關聯。對于移動性情況，當DeNB向MTC-RN告知它已經被選擇時，可將UE (例如，非MTC )添加到列表中。當UE斷開RRC連接時，可從列表移除UE。
[0151]MAC 中繼[0152]作為僅上行鏈路中繼操作的部分，中繼設備從終端設備接收MAC (媒體訪問控制)協議數據單元(PDU)，并添加術語為‘MAC中繼頭’的新的頭到MAC PDU0
[0153]圖13和圖14分別提供了用于僅上行鏈路中繼的下行鏈路和上行鏈路端到端協議找的不意圖。
[0154]圖13示出了下行鏈路(基站到終端)端到端協議棧。在終端設備(MTC-UE)、中繼設備(MTC-RN)和基站(DeNB)處示出協議棧。MTC-RN示出具有兩個協議棧，如示出用于MTC-RN的發射和接收功能。MTC-RN可能僅與一個DeNB通信，但可以與多個MTC-UE通信。為反映這一情況，DeNB協議棧和MTC-RN的右邊協議棧(也就是，用于與DeNB通信的協議棧)示出為單個棧(單個實例)，而多個并行的協議棧被示出為用于MTC-UE和MTC-RN的左邊協議棧(也就是，用于與MTC-UE通信的協議棧)。用于MTC-UE、DeNB和MTC-RN的右邊棧的協議棧具有以下層(從最高層到最低層):
[0155].RRC (無線資源控制)；
[0156].HXP (分組數據匯聚協議)；
[0157].RLC (無線鏈路控制)；
[0158].MAC (媒體訪問控制)；以及
[0159].LI (物理層)
[0160]用于從發射設備到接收設備的發射的控制和數據信令開始于高層(例如RRC層)，通過各種較低層重復變換或處理到達物理層，并且然后被發射到物理層處的接收設備。在接收設備處，在物理層接收控制信令，并且然后典型地通過協議棧向上傳播到達在發射設備中發起該控制信令的層，例如RRC層。
[0161]在圖13中示出了兩個信號流。這些流中的第一個是從DeNB到MTC-UE的MTC-UE數據和控制信號流。這通過在DeNB處的協議棧向下傳播，并直接發射到物理層(LI)處的MTC-UE。如所理解的，從DeNB到MTC-UE的下行鏈路發射直接被進行，并不經由MTC-RN。MTC-UE數據和控制信號流，當在MTC-UE處被接收時，通過在MTC-UE處的協議棧向后傳播。第二信號流是從DeNB到MTC-RN的MTC-RN控制信號流。這通過在DeNB處的協議棧向下傳播，并直接發射到物理層(LI)處的MTC-RN。MTC-RN控制信號流，當在MTC-RN處接收時，通過在MTC-RN處的協議棧向后傳播。對于下行鏈路的情況，因為MTC-RN不用于與下行鏈路上的MTC-UE通信，所以沒有使用MTC-RN處的左邊協議棧(用于與MTC-UE通信)。
[0162]圖14示出了上行鏈路(終端設備到基站)端到端協議棧。在MTC-UE、MTC-RN和DeNB處示出的協議棧與圖13中的配置相同。因此在這里不再重復層結構的示例。如圖13，在MTC-RN和潛在的多個MTC-UE之間提供多個MAC實例。
[0163]圖14中示出了兩個信號流。這些的第一個是從MTC-UE到DeNB的MTC-UE數據和控制信號流。這通過在MTC-UE處的協議棧向下傳播，并發射到物理層處的MTC-RN。然后控制信號流向上傳播到MTC-RN中的MAC層，在此在MTC-RN處對其進行處理(以上述的方式)，并且然后傳播回到物理層和重發射到物理層處的DeNB。在DeNB處，通過協議棧MTC-UE數據和控制信令向上傳播回來。從此處應該理解，MTC-UE數據和控制信令在MAC層在MTC-RN處進行處理。由于這一原因，用于從MTC-UE接收數據的協議棧的較高部分可被忽略，允許MTC-RN的簡化。第二信號流是從MTC-RN到DeNB的MTC-RN控制信號流。這通過在MTC-RN處的協議棧向下傳播，并且直接發射到物理層(LI)處的DeNB。MTC-RN控制信號流，當在DeNB處被接收時，通過在DeNB處的協議棧向上傳播回來。因此應該理解，在MTC-RN處要求的全協議棧用于控制在MTC-RN和DeNB之間的通信鏈路。
[0164]從圖13和圖14應該理解，在MAC層進行處理。在MAC層，在DL-SCH或UL-SCH上，數據在MAC協議數據單元(PDU)中進行通信。每個MAC PDU包括MAC頭、零個或多個MAC服務數據單元(SDU)、零個或多個MAC控制元素和可選的填充。MAC頭可包括多個子頭，每個子頭對應于MAC控制元素、MAC SDU或填充之一。子頭包含描述相應的MAC控制元素、MACSDU或填充的內容和大小的特定信息。頭和子頭可包括LCID (邏輯信道標識符)字段，其指示用于對應的MAC SDU的邏輯信道或對應的MAC控制元素的類型。在圖13和圖14中，(各種不同類型的)MAC PDU在上行鏈路上從MTC-UE和MTC-RN，在上行鏈路和下行鏈路上的MTC-RN和DeNB之間，以及在下行鏈路上的DeNB和MTC-UE之間發射。
[0165]當MAC PDU從MTC-UE被發射到MTC-RN時，MTC-RN添加新的“MAC中繼頭”到MACrou(由于其用作到MAC層處理的輸入，所以在此階段其可以被認為是SDU)并且發射所得到的經MAC中繼的PDU到DeNB。這在圖15中示意性地示出。在圖15中，MTC-UE310發射MACPDU315到MTC-RN320。在MTC-RN320，所接收的未分段MAC PDU315被提供有中繼頭323，其識別MTC UE310 (UE標識符-例如C-RNTI)并且提供定時提前(TA)和功率控制信息(通常為TPC決定)。定時提前信息由MTC-RN基于從MTC-UE到MTC-RN的發射的傳播時延來導出。類似地，功率控制信息由MTC-RN基于從MTC-UE到MTC-RN的發射的接收功率水平來導出。定時提前和功率控制信息為MTC-UE在設置到MTC-RN的后續發射的發射時間和發射功率中所要求。由于MTC-RN在下行鏈路上(僅上行鏈路中繼)不與MTC-UE通信，該信息不能夠從MTC-RN直接提供到MTC-UE。為了最終能夠為MTC-UE提供該信息，MTC-UE在中繼頭323中被指定。常規R/R/E/LCID/F/L和R/R/E/LCID元素(參見TS36.321的第6.1.2節)可用于指示MAC中繼頭控制元素的存在和來自MTC-UE的相關聯的封裝的MAC PDU的大小。此外，如TS36.321中所定義的，可添加常規MAC控制元素322，諸如BSR (緩沖器狀態報告)。應該注意，還可以要求用于MAC中繼頭的新的LCID值。還應該注意，來自MTC-UE的所接收的MAC PDU變為MTC-RN中的MAC SDU (封裝)，并且來自多個MTC-UE的多個MAC PDU能夠在單個MAC PDU中從MTC-RN發射。這樣，級聯是可能的；但是，來自MTC UE的MAC PDU的分段可以是不可能的。
[0166]為了解釋在MTC-RN處提供分段的困難，應該理解，在MTC-UE處，分配物理資源用于發射上行鏈路數據，并且這些物理資源表示可被輸送的某數目的數據位。
[0167]在MTC-UE處，MAC層確定，一旦已經考慮了頭，則數據的數量可被置于所分配的資源中并且其向上層(作為RLC)詢問該大小的分組(這可以稱為MAC SDU或RLC PDU, SDU是層的輸入而PDU是層的輸出XRLC負責將所緩沖的分組分割到將通過空中接口發射的通常較小(但不必須如此)的分組。如果大的分組被分割到較小的分組，則這被稱為分段。如從上面所解釋的，這常規地由RLC進行。一旦該數據已經到達MAC層，其將(在大小上)匹配分配并且能夠在上行鏈路上發射。
[0168]對于在MAC級的MTC-RN的問題在于在MAC層無法執行分段(并且我們沒有RLC層來為我們完成該工作)，并且因此將在下面的簡單示例中示出將發生什么:
[0169]MTC-RN從UE接收要被中繼到DeNB上的2個MAC PDU0 MAC PDU的每個在大小上是100比特，并且它們來自獨立的UE。MTC-RN告知DeNB其緩沖占用-200比特。DeNB沒有義務許可將傳送所有該數據的分配，因此例如可以進行190比特的分配。我們無法在MAC層分段，因此，MTC-RN僅有的選項是發送需要中繼的MAC PDU之一并且浪費分配的剩余部分。如果DeNB許可小于100比特的分配，情況可能更糟，這是由于MTC-RN隨后不能發射任何數據。
[0170]如果這將是主要問題，則可以提供MAC中的新的功能性尤其用于提供分段功能的中繼節點。但是，這將導致復雜性的不希望的增加，并且與在RLC級中繼相比不具有優點。
[0171]但是，在MTC-RN處的分段功能性的缺乏可能存在不適當問題，因為:
[0172](I) MTC-RN和DeNB之間的無線鏈路可能非常優于MTC-RN和MTC-UE之間的無線鏈路。因此MTC-RN能夠發送比MTC-UE已經發送到中繼DeNB的數據少的數據的場景的發生是相對不可能的；以及
[0173](2)DeNB中的調度器知曉MTC-RN是中繼節點并且其能夠合理了解將由MTC-RN中繼的PDU的大小(因為其先前分配用于這些PDU的資源給由MTC-RN服務的MTC-UE)。因此，調度器能夠分配MTC-RN高優先權并且分配上行鏈路資源給MTC-RN，使得上面討論的低效率不發生或者至少減輕。
[0174]MTC-RN將總是發送MAC中繼頭控制元素，即使其從MTC-UE接收MAC PDU失敗。該機制提供隱式ACK/NACK給DeNB。將理解，因為MTC-RN知曉上行鏈路資源已經被分配給MTC-UE,所以其將知曉來自MTC-UE的MAC PDU沒有到達，并且因此能夠預期來自MTC-UE的在特定時間和頻率資源的上行鏈路發射。
[0175]來自UE的MAC PDU315、中繼頭323和常規MAC控制元素322 —起組成經MAC中繼的 PDU325，經 MAC 中繼的 PDU325 從 MTC-RN320 發射到 DeNB330。
[0176]在DeNB330處，發生下述處理:
[0177]DeNB330接收經中繼的MAC TOU325并且表現為好像這是從常規UE正常接收的。具體地，在MAC處理器332，獲得涉及MTC-RN320的ACK/NACK指示，生成涉及MTC-RN320的TPC命令，且在MAC層，作用于MAC控制元素322。將理解，在MTC-RN320處針對這些參數和動作。
[0178]在DeNB330處，中繼信號分離器334則使用MAC中繼頭323的內容來控制對MTCUE310的定時提前控制。還基于包含在頭323中的功率信息生成功率控制TPC命令。ACK/NACK指示是基于在經MAC中繼的TOU325內來自MTC UE310的MAC H)U315的存在或缺失。如以下解釋的，這可以直接或根據在MAC中繼頭內的P字段的內容來確定。
[0179]中繼信號分離器334還從經MAC中繼的TOU325提取由MTC-UE310原始發射的MACPDU315并且將其返回到MAC處理器332用于處理。包含在MAC中繼頭控制元素內的C-RNTI用于識別MAC中的UE內容以用于處理MAC PDU315。隨后發生MAC TOU315的規則的處理并且最終對應于源自MTC-UE310的數據的MAC SDU338被發送到協議棧的較高層。
[0180]在圖16中顯示用于MAC中繼頭控制元素的建議格式。在圖16中，C-RNTI是經中繼的UE的C-RNTI，TPC是在中繼設備做出的用于MTC UE的TPC決定，TA信息是在中繼設備獲得的用于MTC UE的定時提前信息，并且P指示相關聯的MAC PDU的存在或缺失。如果相關聯的MAC PDU被正確接收，則該比特將被設置為“1”，并且MAC PDU將存在于經MAC中繼的I3DU的有效載荷中(B卩，存在ACK)。如果設置為“0”，則沒有MAC PDU存在(B卩，存在NACK)ο[0181]在圖17中示意性地示出了對于所有來自MTC-UE的經調度的發射由MTC-RN正確接收的情況的新的經MAD中繼的rou結構的示例。
[0182]PDU的MAC頭410包括許多子頭412、414和416。子頭412對應于MAC有效載荷中相應的控制元素420、430。子頭414對應于MAC有效載荷中的SDU440，子頭416對應于MAC有效載荷中的可選填充450。通常，MAC頭410正如當前在LTE規范中所定義的那樣，除了新的LCID值是有效的以用于R/R/E/LCID子頭412中使得相關聯的MAC中繼頭控制元素430可以被信號告知之外。MAC控制元素應優選為按以下順序:
[0183]指定常規MAC控制元素420為第一。注意，在圖17中提供了 m個常規控制元素420。
[0184]MAC中繼頭控制元素430應置于常規MAC控制元素420之后。將存在用于每個待中繼的MAC PDU的MAC中繼控制元素430，并且MAC中繼頭控制元素430的順序將與待中繼的MAC PDU的順序相同(對于所有P字段被設置為“I”的情況)。注意，在圖17中，存在η個MAC中繼頭控制元素430和η個待中繼的MAC PDU0
[0185]如果單個經MAC中繼的PDU包含多個來自相同的MTC-UE的所接收的MAC PDU,則首先接收的將是全部構建的經MAC中繼的rou中的第一個，第二個為第二個，等等。
[0186]圖17中的MAC SDU440實際上是已經由MTC-RN接收的MAC H)U，并且將被中繼(它們包含MAC頭、MAC控制元素和已經從MTC-UE310發射的MAC SDU)。注意，在圖17中，存在η 個 MAC SDU440。
[0187]如從圖17中能夠看出的，在所構建的經MAC中繼的TOU中存在多個MAC SDU440。如以上討論的，這些MAC SDU440中的每一個實際上是從MTC-UE發射的并由MTC-RN接收的MAC PDU0這些能夠來自單個UE(所接收的MAC PDU已經以多個發射時間間隔(TTI)存儲在那里)或來自多個不同UE。因此，級聯形式的來自MTC-UE的多個MAC PDU形成單個經MAC中繼的PDU是可能的。但是，應該注意，從MTC-UE接收的MAC PDU的分段可以是不可行的。
[0188]在圖18中示意性地示出了對于來自MTC-UE的經調度的發射中的一些沒有被MTC-RN正確接收的情況的新的經MAC中繼的PDU結構的示例。如果經調度的發射根本沒有被接收或如果其被不正確地接收(損壞的或不完全的)，則其可以被認為沒有被正確接收。
[0189]在圖18中，由于MTC-RN在相同數目的經調度的MTC-UE發射上報告，所以在MAC頭510中仍存在η個MAC中繼頭。如與圖17 —樣，存在常規MAC控制元素520的集合，就像MAC中繼頭530、MAC SDU540和可選填充550的集合。在圖18中，MAC中繼頭控制元素530中的一些將其P字段設置為“O”來指示對于相關聯的UL許可沒有正確接收MAC-PDU。假設存在P個這些情況。對于P字段設置為“O”的MAC中繼頭控制元素530，不存在相關聯的MAC SDU。因此，MAC SDU540 (實際從MTC-UE接收的MAC PDU)的總數目為η-p。使P設置為“I”的MAC中繼頭530的順序應該正確對應于包含在經MAC中繼的TOU中的MACSDU540。再次，如果單個經MAC中繼的PDU在來自單個MTC-UE的多個MAC PDU上報告，則MAC中繼控制元素和相關聯的MAC SDU (雖然其可能根本不存在)的順序應該按照它們被調度以被接收的順序。
[0190]在下面的表I中突出地示出了用于MAC中繼頭控制元素的所建議的新LCID(非突出值是在LTE規范中當前定義的值)。
[0191]
【權利要求】
1.一種用于將數據從終端設備無線中繼至基站的中繼設備，所述中繼設備包括: 接收器；以及 發射器，響應于在所述接收器處從所述終端設備接收第二類型的訪問請求消息來將中繼訪問請求消息發射至所述基站以請求所述基站向所述終端設備分配上行鏈路資源；其中， 若未從所述基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則由所述終端設備發射所述第二類型的訪問請求消息；并且 所述基站響應于從所述終端設備接收的所述第一類型的訪問請求消息或來自所述中繼設備的所述中繼訪問請求消息，將上行鏈路資源分配發射至所述終端設備。
2.根據權利要求1所述的中繼設備，其中， 所述終端設備可操作為在所分配的上行鏈路資源上將上行鏈路數據發射至所述中繼設備；并且 所述中繼設備可操作為向所述基站中繼從所述終端設備接收的所述上行鏈路數據。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備可操作為確定從中接收所述第二類型的訪問請求消息的所述終端設備的標識符并在發射至所述基站的所述中繼訪問請求消息中包括所述標識符；并且所述基站使用所述標識符來將上行鏈路資源分配發射至所述終端設備。
4.根據權利要求3所述的中繼設備，其中， 所述訪問請求消息在隨機訪問信道上被發射；并且 所述中繼設備可操作為從用于發射所述第二類型的訪問請求消息的所述隨機訪問信道內的時間和/或頻率資源確定用于所述終端設備的標識符。
5.根據任一前述權利要求所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備可操作為 測量從所述終端設備接收的所述第二類型的訪問請求消息的接收信號功率；并且設置所述中繼訪問請求消息中的用于控制所分配的上行鏈路資源上從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的功率水平的功率控制信息。
6.根據權利要求5所述的中繼設備，其中，所述功率控制信息指定與所述第二類型的訪問請求消息的接收信號功率的功率偏移。
7.根據權利要求5或權利要求6所述的中繼設備，其中，從所述基站發射至所述終端設備的所述上行鏈路資源分配包括用于控制從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的發射功率的所述功率控制信息。
8.根據任一前述權利要求所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備可操作為 測量所述第二類型的訪問請求消息在所述終端設備與所述中繼設備之間的傳播時間延遲； 基于所述傳播時間延遲確定從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的所需定時提前偏移，使得所述后續發射在所述中繼設備處的接收時間與來自其他終端設備的發射的接收時間同步；并且 在所述中繼訪問請求消息中指定所述定時提前偏移。
9.根據權利要求8所述的中繼設備，其中，從所述基站發射至所述終端設備的所述上行鏈路資源分配包括用于控制從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的定時的所述定時提前偏移。
10.根據任一前述權利要求所述的中繼設備，其中，所述中繼訪問請求消息包括發射消息的所述終端設備的標識。
11.根據任一前述權利要求所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備響應于從所述終端設備接收的所述第二類型的訪問請求消息來請求所述基站向所述中繼設備分配上行鏈路資源以發射所述中繼訪問請求消息； 所述基站響應于來自所述基站的請求向所述中繼設備分配上行鏈路資源；并且所述中繼設備可操作為使用由所述基站分配給所述中繼設備的所述上行鏈路資源將所述中繼訪問請求消息發射至所述基站。
12.根據權利要求2所述的中繼設備，其中， 所述第一類型的訪問請求消息是選自第一組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導； 所述第二類型的訪問請求消息是選自第二組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導； 從所述基站發射至所述終端設備的所述上行鏈路資源分配是隨機訪問響應；并且 在所分配的上行鏈路資源上由所述終端設備發射的所述上行鏈路數據是消息3。
13.根據權利要求2所述的中繼設備，其中，所述上行鏈路數據包括控制信息和數據中的一個或兩者。`
14.根據權利要求2所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備可操作為 測量從所述終端設備接收的所述上行鏈路數據的接收信號功率；并且設置中繼上行鏈路數據中的用于控制從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的功率水平的功率控制信息。
15.根據權利要求2所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備可操作為 測量所述上行鏈路數據在所述終端設備與所述中繼設備之間的傳播時間延遲； 基于所述傳播時間延遲確定從所述終端設備至所述中繼設備的后續發射的所需定時提前偏移，使得所述后續發射在所述中繼設備處的接收時間與來自其他終端設備的發射的接收時間同步；并且 在所述中繼上行鏈路數據中指定所述定時提前偏移。
16.根據權利要求2所述的中繼設備，其中，所述中繼上行鏈路數據包括發射所述上行鏈路數據的所述終端設備的標識。
17.根據任一前述權利要求所述的中繼設備，其中， 所述中繼設備響應于從所述終端設備接收的所述上行鏈路數據來請求所述基站向所述中繼設備分配上行鏈路資源以發射所述中繼上行鏈路數據； 所述基站響應于來自所述基站的請求向所述中繼設備分配上行鏈路資源；并且 所述中繼設備可操作為使用由所述基站分配給所述中繼設備的所述上行鏈路資源將所述中繼上行鏈路數據發射至所述基站。
18.一種用于經由中繼設備將數據無線傳輸至基站的終端設備，所述終端設備包括: 發射器，可操作為 發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從所述基站請求上行鏈路資源，并且若未從所述基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息；以及 接收器，可操作為響應于所述第一類型的訪問請求消息或者由所述中繼設備響應于從所述終端設備接收的所述第二類型的訪問請求消息發射至所述基站的中繼訪問請求消息中的一個從所述基站接收在所述基站處分配的上行鏈路資源分配，所述中繼訪問請求消息請求所述基站向所述終端設備分配上行鏈路資源。
19.根據權利要求18所述的終端設備，其中， 所述終端設備可操作為在所分配的上行鏈路資源上將上行鏈路數據發射至所述中繼設備；并且 所述中繼設備可操作為向所述基站中繼從所述終端設備接收的所述上行鏈路數據。
20.根據權利要求18或權利要求19所述的終端設備，其中，所述終端設備可操作為 按逐漸增高的功率水平重復發射所述第一類型的訪問請求消息，直至從所述基站接收到響應為止或直至達到最大功率水平為止；并且 若未從所述基站接收到對所述最大功率水平的所述第一類型的訪問請求消息的響應，則發射所述第二類型的訪問請求消息。
21.根據權利要求20所`述的終端設備，其中，所述第二類型的訪問請求消息以所述最大功率水平被發射。
22.根據權利要求20所述的終端設備，其中，用于發射所述第一類型的訪問請求消息的所述最大功率水平小于所述終端設備的最大發射功率。
23.根據權利要求19所述的終端設備，其中， 所述第一類型的訪問請求消息是選自第一組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導； 所述第二類型的訪問請求消息是選自第二組隨機訪問信道前導的隨機訪問信道前導； 從所述基站發射至所述終端設備的所述上行鏈路資源分配是隨機訪問響應；并且 在所分配的上行鏈路資源上由所述終端設備發射的所述上行鏈路數據是消息3。
24.根據權利要求19所述的終端設備，其中，所述上行鏈路數據包括控制信息和數據中的一個或兩者。
25.根據權利要求19所述的終端設備，其中， 從所述基站發射至所述終端設備的所接收的上行鏈路資源分配包括從在所述中繼設備處接收的所述第二類型的訪問請求消息的接收信號功率確定的功率控制信息；并且所述終端設備以由所述功率控制信息指定的功率水平發射所述上行鏈路數據。
26.根據權利要求25所述的終端設備，其中，所述功率控制信息指定與在所述中繼設備處接收的所述第二類型的訪問請求消息的接收信號功率的功率偏移。
27.根據權利要求19所述的終端設備，其中，從所述基站發射至所述終端設備的所接收的上行鏈路資源分配包括所述終端設備發射至所述中繼設備的所需的定時提前偏移，使得所述發射在所述中繼設備處的接收時間與來自其他終端設備的發射的接收時間同步，所述定時提前偏移在所述中繼設備處從所述第二類型的訪問請求消息在所述終端設備與所述中繼設備之間的傳播時間延遲來確定。
28.一種將數據從終端設備無線中繼至基站的方法，包括: 響應于從所述終端設備接收第二類型的訪問請求消息，將中繼訪問請求消息發射至所述基站以請求所述基站向所述終端設備分配上行鏈路資源；其中， 若未從所述基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則由所述終端設備發射所述第二類型的訪問請求消息；并且 所述基站響應于從所述終端設備接收的所述第一類型的訪問請求消息或來自所述中繼設備的所述中繼訪問請求消息以將上行鏈路資源分配發射至所述終端設備。
29.—種經由中繼設備將數據無線傳輸至基站的方法，包括: 發射第一類型的一個或多個訪問請求消息以從所述基站請求上行鏈路資源，并且 若未從所述基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則發射第二類型的訪問請求消息；以及 響應于所述第一類型的訪問請求消息或者由所述中繼設備響應于從所述終端設備接收的所述第二類型的訪問請求消息發射至所述基站的中繼訪問請求消息中的一個，從所述基站接收在所述基站處分配的上行鏈路資源分配，所述中繼訪問請求消息請求所述基站向所述終端設備分配上行 鏈路資源。
30.一種大致如此前參照附圖所述的中繼設備。
31.一種大致如此前參照附圖所述的終端設備。
32.—種大致如此前參照附圖所述的在基站與終端設備之間無線傳輸數據的方法。
33.一種當在計算機上執行時使所述計算機實現根據權利要求28或29所述的方法的計算機程序。
34.一種存儲根據權利要求33所述的計算機程序的記錄介質。
35.一種用于將數據從終端設備無線中繼至基站的裝置，包括: 用于響應于從所述終端設備接收第二類型的訪問請求消息來將中繼訪問請求消息發射至所述基站以請求所述基站向所述終端設備分配上行鏈路資源的裝置；其中， 若未從所述基站接收到對所發射的第一類型的訪問請求消息的響應，則由所述終端設備發射所述第二類型的訪問請求消息；以及 用于響應于從所述基站接收從所述終端設備接收的所述第一類型的訪問請求消息或所述中繼訪問請求消息來將上行鏈路資源分配發射至所述終端設備的裝置。
【文檔編號】H04W84/04GK103733719SQ201280040334
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月9日 優先權日:2011年8月19日
【發明者】蒂莫西·詹姆斯·斯佩特, 保羅·威廉·皮格金 申請人:Sca艾普拉控股有限公司