中继设备及方法

中继设备及方法
【专利摘要】本发明描述了一种无线通信系统，其包括基站、中继设备及终端设备。终端设备可操作为发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从基站请求上行链路资源，并且若未从基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息。基站响应于从终端设备接收的第一类型的访问请求消息以将上行链路资源分配发射至终端设备。中继设备响应于从终端设备接收的第二类型的访问请求消息以将中继访问请求消息发射至基站来请求基站向终端设备分配上行链路资源。基站响应于来自中继设备的中继访问请求消息以将上行链路资源分配发射至终端设备。该修改后的仅上行链路中继系统的随机访问过程使中继设备能够容易地识别不能直接由基站服务的那些终端设备（因为它们已经尝试并且无法经由第一类型的访问请求消息到达基站）。
【专利说明】中继设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于无线通信系统的中继设备及中继的方法。本发明的其他方面涉及一种基站、终端设备及计算机程序。
【背景技术】
[0002]机器类通信(MTC)作为典型地无需人机交互的通信网络应用的无线技术的新趋势正被各种无线通信标准体系所讨论。
[0003]MTC的广义定义是至机器和来自机器的自动通信网络。期望一个主要类别的MTC设备具有非常低的功耗、非常小的数据发射和非常大的终端数目等特征。符合这一类别的MTC应用的示例例如可以是用于智能电网系统的家用电器的能耗监控。
[0004]仅上行链路中继是可用于当低成本机器类通信(MTC)设备部署在例如宏蜂窝长期演进(LTE)网络中时解决MTC设备中的发射功率限制问题的网络拓扑。通常，在下行链路(基站至终端设备)上有足够的系统增益，以支持在eNodeB (eNB)的宏小区的小区边缘处的MTC设备(或用户装置UE) (MTC-UE)，但是利用MTC设备的低输出功率，上行链路(终端设备至基站)系统增益与下行链路相比显著减少。单跳仅上行链路中继节点(MTC-RN)的使用可用于解决这一问题并弥补用于MTC-UE的链路预算。单跳可设定为，假如MTC-RN可被期望为具有与LTE UE类似的特征。在利用中继节点(本文也称之为中继设备)来将来自终端设备的上行链路数据中继至eNodeB的网络中，eNodeB可称为施主eNodeB (DeNB)0
[0005]在US2008/0285499中描述了仅上行链路单跳中继。

【发明内容】

[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信系统，包括:
[0007]基站；
[0008]中继设备；以及
[0009]终?而设备；其中，
[0010]终端设备可操作为
[0011]发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从基站请求上行链路资源，并且
[0012]如果未从基站收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息；
[0013]基站响应于从终端设备接收的第一类型的访问请求消息以发射上行链路资源分配至终端设备；
[0014]中继设备响应于从终端设备接收的第二类型的访问请求消息以将中继访问请求消息发射至基站以请求基站向终端设备分配上行链路资源；并且
[0015]基站响应于来自中继设备的中继访问请求消息以发射上行链路资源分配至终端设备。
[0016]该修改后的仅上行链路中继系统的随机访问过程使中继设备能够容易地识别不能直接由基站服务的那些终端设备(因为它们已经尝试但无法经由第一类型的访问请求消息到达基站)。仅上行链路中继网络使得不能保证访问请求消息(例如，UE RACH前导尝试)可由基站接收并且需要仅上行链路中继设备的辅助。换句话说，仅当终端设备需要时，该机制才允许终端设备与中继设备连接，如果终端设备可以与eNode B直接连接，则终端设备可以这样做。
[0017]在实施例中，终端设备可操作为在分配的上行链路资源上将上行链路数据发射至中继设备，中继设备可操作为向基站中继从终端设备接收的上行链路数据。
[0018]在实施例中，终端设备可操作为按逐渐增高的功率水平重复发射第一类型的访问请求消息，直至从基站收到响应为止或直至达到最大功率水平为止，并且如果未从基站收到对最大功率水平的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息。这样，如果用于发射第一类型的多个连续访问请求消息的功率抬升过程失败，则仅使用中继设备。第二类型的访问请求消息可以按与用于发射第一类型的最终访问请求消息相同的最大功率水平来发射。在可选实施例中，功率抬升过程可用于发射第二类型的访问请求消息中的连续消息。所使用的功率抬升配置文件可与用于发射第一类型的访问请求消息的功率抬升配置文件相同或不同。
[0019]用于发射第一类型的访问请求消息的最大功率水平可以小于终端设备的最大功率水平。当上行链路信号是很不可靠的时，这避免了使用基站与终端设备之间的直接无线电连接。
[0020]在实施例中，中继设备可操作以确定从中接收第二类型的访问请求消息的终端设备的标识符并包括发射至基站的中继访问请求消息中的标识符。基站使用标识符来发射上行链路资源分配至终端设备。访问请求消息在随机访问信道上发射，并且中继设备可操作以从用于发射第二类型的访问请求消息的随机访问信道内的时间和/或频率资源确定终端设备的标识符。
[0021]在实施例中，中继设备可操作以测量从终端设备接收的第二类型的访问请求消息的接收信号功率，并且以设置中继访问请求消息中的用于控制分配的上行链路资源上从终端设备至中继设备的后续发射的功率水平的功率控制信息。功率控制信息可以指定与第二类型的访问请求消息的接收信号功率的功率偏移。从基站发射至终端设备的上行链路资源分配可以包括用于控制从终端设备至中继设备的后续发射的发射功率的功率控制信息。
[0022]在实施例中，中继设备可操作为
[0023]测量第二类型的访问请求消息在终端设备与中继设备之间的传播时间延迟；
[0024]基于传播时间延迟确定从终端设备至中继设备的后续发射的所需定时提前偏移，使得后续发射在中继设备处的接收时间与来自其他终端设备的发射的接收时间同步；并且
[0025]在中继访问请求消息中指定所述定时提前偏移。
[0026]从基站发射至终端设备的上行链路资源分配可以包括用于控制从终端设备至中继设备的后续发射的定时的定时提前偏移。
[0027]中继访问请求消息可以包括发射消息的终端设备的标识。
[0028]在实施例中，中继设备响应于从终端设备接收的第二类型的访问请求消息请求基站向中继设备分配上行链路资源以发射中继访问请求消息；
[0029]基站响应于来自基站的请求向中继设备分配上行链路资源；并且[0030]中继设备可操作以使用由基站分配给中继设备的上行链路资源将中继访问请求消息发射至基站。
[0031]第一类型的访问请求消息可以是选自第一组随机访问信道前导的随机访问信道前导。第二类型的访问请求消息可以是选自第二组随机访问信道前导的随机访问信道前导。从基站发射至终端设备的上行链路资源分配可以是随机访问响应。在分配的上行链路资源上由终端设备发射的上行链路数据可以是消息3。
[0032]应理解，上行链路数据可以包括控制信息和数据中的一者或两者。
[0033]中继设备可操作为
[0034]测量从终端设备接收的上行链路数据的接收信号功率；并且
[0035]设置中继上行链路数据中的用于控制从终端设备至中继设备的后续发射的功率水平的功率控制信息。
[0036]中继设备可操作为
[0037]测量上行链路数据在终端设备与中继设备之间的传播时间延迟；
[0038]基于传播时间延迟确定从终端设备至中继设备的后续发射的所需定时提前偏移，使得后续发射在中继设备处的接收时间与来自其他终端设备的发射的接收时间同步；并且
[0039]在中继上行链路数据中指定所述定时提前偏移。
[0040]中继上行链路数据可以包括发射上行链路数据的终端设备的标识。
[0041]中继设备可以响应于从终端设备接收的上行链路数据请求基站向中继设备分配上行链路资源以发射中继上行链路数据。基站可以响应于来自基站的请求向中继设备分配上行链路资源。中继设备可操作以使用由基站分配给中继设备的上行链路资源将中继上行链路数据发射至基站。
[0042]基站可以响应于从复数个中继设备接收与第二类型的相同访问请求消息有关的中继访问请求消息以:
[0043]选择中继设备之一以服务终端设备；并且
[0044]告知所选的中继设备其要充当用于终端设备的中继设备。
[0045]中继访问请求消息可以包括第二类型的访问请求消息的接收功率水平的指示；并且
[0046]基站可操作以选择已经按最高功率水平收到第二类型的访问请求消息的中继设备作为服务中继设备。
[0047]如果复数个中继设备中的两个或两个以上基本上按相同的功率水平接收第二类型的访问请求消息，则基站可操作以选择已经按基本上相同的功率水平收到第二类型的访问请求消息的中继设备作为服务中继设备，该服务中继设备当前正服务最少终端设备。
[0048]基站可以将否定确认消息发射至复数个中继设备中未选择来服务终端设备的中继设备。
[0049]否定确认消息可以经由组标识符发射至所有复数个中继设备。在这种情况下，选择作为服务中继设备的中继设备响应于由基站告知其是服务中继设备以忽略否定确认消
肩、O
[0050]根据本发明的另一方面，提供了一种经由中继设备将数据从终端设备无线传输至基站的方法，包括:[0051]发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从基站请求上行链路资源，并且
[0052]如果未从基站收到所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则将第二类型的访问请求消息从终端设备发射至基站；
[0053]响应于在基站处从终端设备接收第一类型的访问请求消息，将上行链路资源分配从基站发射至终端设备；
[0054]响应于在中继设备处从终端设备接收第二类型的访问请求消息，将中继访问请求消息从中继设备发射至基站以请求基站向终端设备分配上行链路资源；以及
[0055]响应于在基站处从中继设备接收中继访问请求消息，将上行链路资源分配从基站发射至终端设备。
[0056]根据本发明的另一方面，提供了一种经由中继设备从终端设备接收无线通信的基站，所述基站包括:
[0057]接收器；以及
[0058]发射器，响应于在接收器处从终端设备接收第一类型的访问请求消息发射上行链路资源分配至终端设备；并且
[0059]响应于在接收器处接收来自中继设备的请求基站向终端设备分配上行链路资源的中继访问请求消息以传输上行链路资源分配至终端设备，中继访问请求消息响应于在中继设备处接收的第二类型的访问请求消息而从中继设备发射至基站；其中
[0060]如果未从基站收到所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则由终端设备发射第二类型的访问请求消息。
[0061]根据本发明的另一方面，提供了一种将数据从终端设备无线中继至基站的中继设备，所述中继设备包括:
[0062]接收器；以及
[0063]发射器，响应于在接收器处从终端设备接收第二类型的访问请求消息将中继访问请求消息发射至基站以请求基站向终端设备分配上行链路资源；其中，
[0064]如果未从基站收到所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则由终端设备发射第二类型的访问请求消息；并且
[0065]基站响应于从终端设备接收的第一类型的访问请求消息或来自中继设备的中继访问请求消息发射上行链路资源分配至终端设备。
[0066]根据本发明的另一方面，提供了一种经由中继设备将数据无线传输至基站的终端设备，所述终端设备包括:
[0067]发射器，可操作为
[0068]发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从基站请求上行链路资源，并且
[0069]如果未从基站收到所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息；以及
[0070]接收器，可操作以响应于第一类型的访问请求消息或响应于从终端设备接收的第二类型的访问请求消息由中继设备发射至基站的中继访问请求消息中的一个从基站接收基站处分配的上行链路资源分配，中继访问请求消息请求基站向终端设备分配上行链路资源。
[0071]本发明的其他方面和特征在所附权利要求中限定。【专利附图】

【附图说明】
[0072]现将参照附图描述本发明的示例实施例，其中，类似部件具有相同的指定的参考标记，以及其中:
[0073]图1A和图1B提供了用于中继网络的对称的上行链路/下行链路多跳信令场景与非对称的上行链路/下行链路信令场景的比较；
[0074]图2是移动通信网络和形成根据3GPP长期演进(LTE)标准操作的通信系统的移动通信设备的示意性框图；
[0075]图3示意性示出了用于图2中所示的网络中的示例下行链路数据和控制信道结构；
[0076]图4示意性示出了用于图2中所示的网络中的示例上行链路数据和控制信道结构；
[0077]图5示意性示出了用于连接到网络的移动终端的随机访问过程；
[0078]图6示意性示出了在中继设备处的UE PRACH功率抬升和随机访问前导的侦听；
[0079]图7示意性示出了用于使用随机访问过程来触发中继以服务于终端设备的技术；
[0080]图8示意性示出了用于中继随机访问请求至基站的新的MAC控制元素；
[0081]图9示意性示出了所修改的随机访问响应(RAR)消息；
[0082]图10示意性示出了用于在多个可能的服务中继之间进行仲裁的方法；
[0083]图11示意性示出了用于确定最合适的中继设备来服务于终端设备的方法；
[0084]图12示意性示出了用于指示哪个中继设备将服务于终端设备的MAC控制元素；
[0085]图13示意性示出了用于下行链路信号的终端设备、中继设备和基站的协议栈配置和信号流；
[0086]图14示意性示出了用于上行链路信号的终端设备、中继设备和基站的协议栈配置和信号流；
[0087]图15示意性示出了在中继设备处的MAC消息的封装和中继；
[0088]图16示意性示出了用于MAC中继头控制元素的示例格式；
[0089]图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经MAC中继的rou ；
[0090]图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经MAC中继的rou ；
[0091]图19示意性示出了用于经由用于上行链路通信的中继设备在终端设备和基站之间通信的示例过程；
[0092]图20示意性示出了用于中继设备变得知晓用于从终端设备接收消息并用于将所接收的消息中继到基站的上行链路资源的第一技术；
[0093]图21示意性示出了当未从终端设备接收到消息时，在第一技术中中继设备如何表现；
[0094]图22示意性示出了用于中继设备变得知晓用于从终端设备接收消息并用于将所接收的消息中继到基站的上行链路资源的第二技术；
[0095]图23示意性示出了用于中继设备变得知晓用于从终端设备接收消息并用于将所接收的消息中继到基站的上行链路资源的第三技术；
[0096]图24示意性示出了用于中继设备变得知晓用于从终端设备接收消息并用于将所接收的消息中继到基站的上行链路资源的第四技术；
[0097]图25示意性示出了经中继的调度请求(SR)的示例实施方式；
[0098]图26示意性示出了新的MAC控制元素的示例实施方式，该新的MAC控制元素用于向MTC-RN指示在哪些上行链路资源上期望来自MTC-UE的发射；以及
[0099]图27示意性示出了包括DeNB、MTC-RN和MTC-UE的无线通信系统。
【具体实施方式】
[0100]本申请要求2011年8月19日提交的英国专利申请GB1114342.7和2011年8月19日提交的英国专利申请GB1114345.0的巴黎公约优先权的权益。
[0101]首先参照图1A和图1B，提供了当对称的上行链路/下行链路单跳信令场景与非对称的上行链路/下行链路信令场景部署于中继网络时二者的比较。图1A示出了对称的上行链路/下行链路情况，在该情况下通信在下行链路IOa和上行链路I Ia两者上跳跃，其中下行链路IOa从基站7a经由中继设备8a到数个终端设备9a，上行链路Ila从终端设备9a经由中继设备8a到基站7a。图1B示出了非对称上行链路/下行链路情况，其中通信在下行链路IOb上直接从基站7b到终端％，但是在上行链路Ilb上经由中继设备Sb从终端设备％单跳到基站7b。为了控制中继设备Sb的操作，基站7b还可在下行链路12b(图1B中的虚线)上发射控制信令到中继设备Sb。尤其是，虽然不存在从中继设备Sb到终端设备9b的发射。应该理解，图1B的非对称上行链路/下行链路中继配置将具有大量的优点。首先，将能理解，跳跃允许使用较低的功率发射，但增加了发射时间。由于在路由中的中间步骤处接收/重发射的处理延迟，控制信号和数据信号两者的跳跃(如图1A所表现)要求相对长的时间来传达。相反，通过直接发射控制信号，与从基站(BS)发送到终端的控制信号相关的发射时间减少。然而从表面上看，这与中继类网络的低发射功率的目的相违背，实际上基站将不遭受与网络中的终端设备和中继相同的发射功率限制。此外，由于典型地用于这类设备的控制信令与数据信令相比的相对高的总量，这一安排对于MTC设备尤其有利。
[0102]现将参照使用根据3GPP长期演进(LTE)标准操作的移动通信网络的实施方式来描述本发明的某些实施例。图2是移动通信网络和形成根据3GPP长期演进(LTE)标准(规范的第8发行版)操作的通信系统的移动通信设备的示意性框图。移动网络包括多个基站，本领域称为增强的Node-BlOKeNB)，其每个包括使能经由无线接口传输数据到多个移动通信设备105和自多个移动通信设备105经由无线接口传输数据的收发器单元103。每个移动通信设备105包括用于传输数据到eNB和自eNB传输数据的收发器和唯一地识别移动通信设备的USM。
[0103]每个eNBlOl提供覆盖区域(B卩，小区)并传输数据到覆盖区域/小区内的移动通信设备102和自来自覆盖区域/小区内的移动通信设备102传输数据。每个eNBlOl连接到服务网关(S-GW) 104，如本领域所知，该网关104当移动通信设备105在eNBlOl之间切换时路由用户数据到eNBlOl并自eNBlOl路由用户数据并且支持移动性。
[0104]典型地，移动网络被划分为大量的跟踪区域，每个跟踪区域包括大量eNB。跟踪区域合起来形成网络覆盖区域，该覆盖区域提供在地理区域上对公共陆地移动网络(PLMN)的访问。S-GW104连接到分组数据网络网关106(P-GW)，该网关106是分组数据从其路由进网络和路由出网络的网络实体。移动电信网络还包括连接到S-GW104的移动性管理实体107(MME)0 MME107负责通过检索存储在归属用户服务器108 (HSS)中的用户配置文件信息对尝试访问网络的移动通信设备105进行认证。MME107还跟踪已经加入到网络中的每个移动通信设备105的位置。分组在一起的eNB形成PLMN的无线网络部分和PLMN的基础设施装置，即S-GW、MME和P-GW形成PLMN的核心网络部分。
[0105]图3示意性示出了示例下行链路数据和控制信道结构，其在图2的基于LTE的网络中的eNBlOl和通信设备105之间的空中(Uu)接口上使用。根据LTE标准，物理的下行链路帧用于在下行链路(基站到终端设备)上传输控制信令和数据。图3是这一形式的稍微简化的形式，例如LTE帧通常包括10个子帧，但仅6个子帧130表示图3的下行链路帧120。在图3中在LTE帧120的表示的下面是子帧130之一的扩展版本。在每个子帧130中，示出物理下行链路控制信道(PDCCH) 140，其占用跨越整个频带(垂直)和跨时间轴(水平)上I至3个符号延伸的时间和频率资源。相反，物理下行链路共享信道(PDSCH) 150由经HXXH分配的多个时间和频率资源组成。实际上，PDCCH为移动通信设备提供资源分配和对应的寻址信息(例如，无线网络临时标识符-RNTI )。因此，移动通信设备能够基于RNTI知道其应该解码哪些资源分配以接收目的在于其(寻址到其)的数据。该数据可以是仅用于该移动通信设备的数据或者是用于小区中的所有移动通信设备的数据。在图3中，突出了两个资源块162、164。可以通过与特定终端设备的RNTI相关联的H)CCH140中所提供的控制信息，将这些资源块分配给该特定终端设备。然后终端设备将知道解码以此频率/符号分配发射的数据。
[0106]以类似方式，图4示意性示出了示例上行链路数据和控制信道结构，其在图2中所示的网络中的eNBlOl和通信设备105之间的空中(Uu)接口上使用。如与下行链路一样，物理上行链路帧220用于在上行链路(终端设备到基站)上传输控制信令和数据。又如与图3 —样，图4是该形式的稍微简化的形式。在图4中，将物理上行链路帧220划分为子帧230。图4中LTE帧220的表示的下面是子帧230之一的扩展版本。在每个子帧230中，示出物理上行链路控制信道(PUCCH)240，其占用跨越整个时间(符号)带(水平)和跨频带的较高和较低端(垂直)延伸的一些时间和频率资源。相反，物理上行链路共享信道(PUSCH)250由经由HXXH (在下行链路帧中)分配的多个时间和频率资源组成。因此，PDCCH为移动通信设备提供资源分配和对应的寻址信息(例如，无线网络临时标识符-RNTI)以用于发射和接收控制信令和数据。移动通信设备因此能够基于RNTI知道其应该在哪些资源分配上发射数据。在图4中，突出两个资源块262、264。可以通过与特定终端设备的RNTI相关联的PDCCH240中所提供的控制信息将这些资源块分配给特定终端设备。然后终端设备将知道使用此频率/符号分配来发射数据。
[0107]应该理解在图1B所描述的非对称中继拓扑的情境中，基站、中继设备和终端设备中的每个将利用这些上行链路和下行链路控制和共享信道来在它们之间传输信息。特别是，基站使用roccH和roscH能够传输信息到终端设备和中继设备两者。典型地，基站将利用roccH来指示接收方设备在roscH上的哪里，以寻找目的在于该接收方设备的数据。用户设备能够传输信息到PUCCH或PUSCH上的基站(如果其在范围中)，并且也能够传输信息到PUCCH和PUSCH上的中继设备。中继设备能够传输信息到I3UCCH和PUSCH上的基站。在一些实施例中，中继设备要求请求PUSCH资源，以用于对PUSCH上的中继设备处接收的来自终端设备的数据进行中继。在一些实施例中，提供在PUCCH上所分配的(时间/频率)资源给终端设备和中继设备，它们能够利用(通过在那些资源上发射)该资源来请求基站分配PUSCH上的时间/频率资源。分配给终端设备和中继设备的I3UCCH资源可以预先确定。在一些实施例中，中继设备知晓分配给终端设备的PUCCH资源，因此它能够接收针对上行链路资源的请求并将请求中继到基站。由于分配的预先确定性质或通过来自于基站的直接告知，中继设备可以知晓分配给终端设备的PUCCH资源。在可选实施例中，终端设备可以在任意的PUCCH发射中标识其自身，使得中继设备能够监控PUCCH并挑选出由其所负责的终端设备所进行的任意PUCCH发射。
[0108]随机访问过程
[0109]一种用于识别终端设备是否需要由中继设备和用于该终端设备使用的合适中继设备服务的机制，将用于中继设备来观察随机访问过程。随机访问过程是终端设备获得对基站的访问的方法。随机访问过程的进行涉及数个事件，包括对网络的最初访问、连接的重建、在无线小区之间的切换、下行链路数据到达和上行链路数据到达。图5中示出LTE网络的随机访问过程的示意图。
[0110]在图5中，示出在终端设备(UE)和基站(BS)之间的信号流。示出四个阶段。第一阶段A，是从终端设备到基站的一个或多个随机访问前导的发射。终端设备从一组预先确定的随机访问前导中随机选择随机访问前导(代码序列)。在终端设备可用的下一个可用物理随机访问信道(PRACH)资源上发射前导。所发射的随机访问前导的时间和频率资源中的位置暗含地提供了用于发射终端设备的临时标识符(RA-RNTI)。
[0111]如果在基站接收了随机访问前导，在阶段B从基站发射随机访问响应到终端设备。在roscH上发射随机访问响应，并且由随机访问响应将在其上携载的下行链路资源的PDCCH告知终端设备。特别是，PDCCH指定了源自用于发射随机访问前导的时间和频率资源的临时标识符，并且还指示了将携载随机访问响应的roscH上的资源块指派(时间和频率资源)。通过临时标识符的方式，终端设备辩认出随机访问响应的目的在于它，并查看roscH中所指派的资源块。F1DSCH上的随机访问响应中的MAC头包括随机访问前导标识符,该标识符识别在阶段A中基站处接收的随机访问前导、用于识别终端设备的进一步的临时标识符(C-RNTI),PUSCH上的大量上行链路资源、以及用于根据终端设备和基站之间的距离在终端设备上调整发射时间的定时提前命令。
[0112]响应于随机访问响应，在阶段C，终端设备发射消息3(RRC连接请求消息)到基站。在由随机访问响应分配的PUSCH资源上发射消息3。
[0113]响应于消息3，在阶段D，为争用解决的目的，基站发送某信息到终端设备。在PDSCH上(再在由PDSCH所分配的资源上)发射该信息。该信息包括进一步的临时标识符(C-RNTI),如果争用解决成功，该临时标识符成为(非临时)C-RNTI。争用解决信息包含在UE争用解决识别控制元素中。如果在终端设备接收的来自基站的UE争用解决识别与在消息3中所发射的CCCH (通用控制信道)SDU (服务数据单元)相匹配，那么终端设备认为争用解决已经成功，并且已经成功完成随机访问过程。提供争用解决的原因在于多于一个的终端设备可能尝试使用相同的时间和频率资源上的相同的随机访问前导来访问网络。可以预期由争用的终端设备所发射的CCCH SDU是不同的，并且因此通过将UE所发射的CCH SDU与由基站发送回UE的在争用解决识别MAC控制元素中的一个相比较，UE能确定它们的随机访问响应是否成功。
[0114]往回参照阶段A，如果没有接收到随机访问响应，可以由终端设备在逐渐较高的功率水平(功率抬升)上发射随机访问前导序列。然而应该注意，每个连续的随机访问前导都将是不同的。
[0115]为了利用随机访问过程来识别尝试连接到基站的终端设备是否需要由中继设备服务，中继设备可以:
[0116].在新的MAC消息中向基站(DeNB)报告它所看到的所有随机访问尝试的RA-RNTI(随机访问无线网络临时标识符)。然后基站将确定是否存在MTC-RN所观察到但是基站没有接收到的任意随机访问过程；或者
[0117]?接收所有的PRACH (物理随机访问信道)前导尝试并且然后等待接收匹配的随机访问响应。仅将没有得到响应的那些尝试报告给基站。
[0118]然而，与PRACH前导中不包含UE上下文的事实的机制和与在PRACH前导上发生的功率抬升相关联的这些机制两者均存在显著问题。问题包括:
[0119]?由于功率抬升机制，PRACH前导没有响应并不必须意味着终端设备要求中继设备来访问网络。应该允许终端设备继续直至其RACH前导尝试的最大数目(或者当达到前导上的最大功率时)并且仅在此后才应该考虑终端设备应由中继设备服务；
[0120].由于后续的前导重发射使用完全新的随机绘制的RACH前导，所以确定两个随机访问前导是否来源于相同的终端设备是困难的或不可能的；以及
[0121].没有方法知道RACH前导是否已经由MTC-UE或非MTC UE发射。
[0122]图6示出了这些问题。在图6`中，终端设备发射随机访问(RACH)前导序列PpP2、己14和P5。每次失败后这些连续的发射表示全新的随机选择的RACH前导，并且采用功率抬升。？1、？243和？4中的每个均由中继设备接收，但不由基站接收。通过注意所接收的RACH前导没有使用RA-RNTI的对应的RACH响应，中继设备能够识别失败，但它无法知道RACH前导是来源于相同的终端设备。在本情况中，P5由基站接收，意味着在与基站通信中，终端设备不要求中继设备。RACH响应由基站发射并且可以由中继设备检测，告知中继设备对于发起P5的终端设备不需要它。然而，中继设备不能将成功的RACH前导P5与失败的前导P1至P4以及发起终端设备相关联来识别对于那些失败前导不需要它。
[0123]为缓解这些问题，当终端设备达到其随机访问前导的功率抬升中的最大功率时，使用RACH前导的特别组代替常规组。将RACH前导空间分区，并且当前使用组A和B，如3GPPTS36.321中第5.1.2节所定义。为支持本技术，可指定附加的新组、最大功率组。当终端设备达到随机访问前导的发射中的最大功率，例如当PRACH前导重发射以和先前的PRACH前导发射相同的功率发射时，那么终端设备从新的最大功率组中选择前导。从最大功率组中所取的前导的发射有效地告知中继设备:发起终端设备直接连接到基站已经失败。这在图7中示出。
[0124]如与图6 —样，在图7中如通常所定义的终端设备选择RACH前导R1' R2和R3。随着这些RACH前导被使用和失败，终端设备抬升发射功率。在每种情况下，使用来自于前导的常规组的新的随机选择的RACH前导。这些RACH前导被中继设备忽略。
[0125]在前导R3的情况下，终端设备达到最大RACH前导功率。注意(如下面所讨论)该最大值可修改自当前规范，该规范允许终端设备使用用于前导发射的所有可用功率。当达到新的最大RACH前导功率时，系统信息将定义新的前导组来使用。终端设备从新的最大PRACH功率组选择前导R4并发射RACH前导R4。优选地，从最大功率组所选择的前导在全功率下发射(与来自于常规前导组中的最后前导相同的功率或者终端设备的最大发射功率)。考虑到由于对于常规前导的功率抬升从而已经存在延迟的事实，并考虑到使用中继设备而不直接发射将自身引起进一步的延迟的事实，这使得能够更快速地建立连接。可选地，功率抬升也可与中继特定的前导(与和常规前导相同的配置文件或与所修改的功率抬升)一起使用。在这种情况下，“最大功率组”将代替为“经中继的前导组”。
[0126]先前，常规前导的功率抬升继续直至终端设备的最大发射功率。然而，可能的是，这可能导致这样的场景:前导被成功地在基站处接收但是由于在PRACH (用于发射随机访问前导)和PUSCH (物理上行链路共享信道)发射之间的可能的灵敏度的不同从而在UL-SCH(上行链路共享信道)上的消息可能失败。
[0127]为缓解这一问题，PRACH前导功率控制算法能够经修改以将用于终端设备的PRACH前导的功率限制于低于终端设备的最大发射功率很多分贝。
[0128]中继设备检测最大PRACH功率组中的RACH前导R4的使用，并确定以下内容:
[0129].RA-RRNTI，基于在子帧中的PRACH索引的第一子帧(换句话，用于发射RACH前导的时间/频率资源)；
[0130].RAPID,即 RACH 前导 ID ；
[0131].用于终端设备的所需的定时提前，从而它能正确地排列后续消息3的发射，该消息3将在UL-SCH上发送(这能够在中继设备处根据从终端设备到中继设备的RACH前导发射的传播时延来确定)；并且可选地，
[0132].终端设备对于在中继设备处以合适的接收功率水平接收的消息3所需的功率偏移(这是可选的，并且可以不要求例如如果对中继前导采用功率抬升)。可以在中继设备处根据RACH前导发射的接收信号功率确定功率偏移。
[0133]中继设备以和常规终端设备相同的方式从基站请求时间和频率资源(注意，中继设备具有不同的RNTI，其独立于它正中继的终端设备的RNTI)。随后，中继设备将经由PDCCH (物理下行链路控制信道)消息接收上行链路许可。
[0134]新的MAC控制元素(‘经中继的前导’控制元素)用于经由通过上行链路许可分配给中继设备的资源传送RA-RNT1、RAPID、定时提前和功率偏移到基站。
[0135]基站使用包含在经中继的前导消息中的RA-RNTI在PDCCH上响应，该经中继的前导消息分配DSCH资源用于输送(潜在地经修改的)MACRAR (随机访问响应)消息。注意，如上介绍，对于将RAR消息修改为包括功率控制元素是有益的，该功率控制元素提供与终端设备用于被用于消息3的发射的最后所发射的RACH前导发射的功率的偏移。对此的原因在于，因为最大功率组的随机访问前导的发射功率可能比到达中继设备所需的功率高很多或者可选地可能仅是充足的，所以当前的机制是不适用的，根据该当前的机制，用于消息3的终端设备发射功率是基于与成功的前导功率所使用的功率的固定偏移(在系统信息中发射)。因为功率抬升导致在接近所需的功率水平上发射的成功的前导，因此固定的偏移常规地起作用。在本情况中，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，随机访问响应与当前所定义的相同，然而，它从经中继的前导消息的内容填充，而非基于RACH前导的直接接收而填充。
[0136]终端设备接收RAR并按与当前所指定的相同的方式(如果在消息中包括功率控制信息，则除了该功率控制信息外)起作用。因此，它在所分配的上行链路资源中发送消息3响应。同时，中继设备也可接收RACH响应的HXXH组分，并且为获得上行链路许可信息，随后将设置以接收(潜在地所修改的)包含在所分配的I3DSCH资源中的MAC RAR,以及也设置它的接收器从而它能接收后续的消息3。注意，可以认为对于中继设备来说必须监控最终目的不在于它的消息是不希望的。在这种情况下，独立的新形式的上行链路许可可被信号发送到中继设备。该新形式的上行链路许可将实际上不分配上行链路资源，但它将向中继设备指示已经向将由该中继设备进行中继的特定终端设备分配了该中继设备需要接收的上行链路资源。这个机制的示例进一步如下所述。
[0137]中继设备从终端设备接收消息3 (这将应该被正确地定时提前并可选地正确地功率控制)。消息3将不会由DeNB接收，该DeNB超出了发射范围。
[0138]MTC中继设备将从终端设备接收的消息3封装到MAC中的‘经中继的UL消息’内。该消息的头将包含TPC (发射功率控制)和TA (定时提前)指示。为发送所封装的消息，中继设备从基站请求上行链路资源。
[0139]经中继的UL消息由基站接收，该基站提取所封装的消息3，并继续完成上述的争用解决。
[0140]为基于随机访问前导从基站请求用于终端设备的资源，提供新的MAC控制元素:经中继的前导消息，具有图8中所示的建议的格式。如可从图8中所见，经中继的前导消息包括预留部分(R)、定时提前部分(TA命令)、RACH前导ID部分(RAPID)、功率偏移(功率控制信息)、随机访问临时标识符(RA-RNTI)和可选填充(PAD)。除了填充之外，这些元素以上均有描述，该填充用于将消息填充到要求的大小。
[0141]图9中示意性示出了所修改的RAR消息。特别是，所修改的RAR消息包括预留部分(R)、定时提前部分(TA命令)、上行链路时间和频率资源的分配(UL许可)、进一步的临时标识符(C-RNTI)、功率偏移(功率控制信息)和可选填充(PAD)。这与先前用于RAR的格式相同，但增加了功率控制信息字段。
[0142]此外，可以存在对RRC IE ‘RACH-ConfigCommon’进行改变的需要以包括前导的新的组C集合。注意，当前定义的信令使得该改变将向后兼容第8发行版LTE。
[0143]中继仲裁
[0144]可存在接收由终端设备发射的最大PRACH功率组中的随机访问前导的多个中继设备。因此，基站可以接收来自不同中继设备的用于相同终端设备的多个经中继的前导MAC消息。为解决这一问题，要求机制来确定哪个中继设备将成为用于该终端设备的服务中继设备。
[0145]图10示意性示出了这一情况。在图10中，第一中继设备发射经中继的前导MAC消息到基站。第二中继设备也发射经中继的前导MAC消息到基站。基站确定哪个中继设备用于服务终端设备，并发射服务中继指示MAC消息，该中继指示MAC消息指示接收方中继设备将是用于被指示的终端设备的服务中继设备。在一个示例中，基站检查在经中继的前导MAC消息中的功率控制信息，并确定哪个中继从终端设备最强地接收前导发射。然后最强地接收前导发射的中继被选择为用于那个终端设备的服务中继设备。应该理解，还要考虑其他因素，例如中继设备之间的相对流量负载。
[0146]图11中示出了描绘在多个中继设备之间仲裁的示例方法的示意流程图。首先，在步骤Al中，基站(DeNB)开始从中继设备(MTC-RN)收集经中继的前导MAC消息。大量MTC-RN看到在最大PRACH功率组中发射的相同的PRACH前导，并且因此由DeNB接收多个经中继的前导MAC消息。这些消息将指示相同的RA-RNTI和RAPID，但可能指示不同的功率控制信息字段。在步骤A2中，在所定义的时间间隔(Tralleet)后，DeNB停止从MTC-RN收集经中继的前导MAC消息。典型的所定义的时间间隔期望为大约I秒。一旦该时间间隔到期，可基于在所接收的经中继前导消息中的功率控制信息对关于哪个MTC-RN将是服务节点作出决定。具体地，在步骤A3中，DeNB比较用于经中继的前导MAC消息的所有所接收的功率控制信息字段，并在步骤A4中选择具有最佳信号水平的MTC-RN为用于考虑中的MTC-UE的服务器。
[0147]如果来自不同MTC-RN的多个功率控制信息字段指示最佳信号水平(在预先确定的分贝范围内)，那么在步骤A5中基站通过考虑针对每个中继设备的相关联的终端设备的数目来在这些MTC-RN之间进行选择。具体地，然后基站优先选择具有较低数目的相关联的MTC-UE (负荷均衡)的(那些具有最佳信号水平的)中继设备。最后，在步骤A6中，DeNB利用有效载荷ACK发送服务中继指示给所选择的MTC-RN，并且发送有效载荷NACK给所有其他NTC-RN。这可通过新消息‘服务中继指示’ MAC控制元素的方式完成，新消息‘服务中继指示’ MAC控制元素将指示对应于当前RA-RNTI (和RAPID)的UE将由那个消息的接收方MTC-RN控制。NACK指示将发送到所有其他MTC-RN。用于发送NACK指示的可能的实现是经由分组RN-RNTI机制。这意味着，以某方式NACK指示可能以发起涉及包括相同RA-RNTI的经中继的前导MAC消息的所有MTC-RN为目标。因此，用于指示NACK到所有相关联的MTC-RN的可能的实现是使用由RA-RNTI扰码的I3DSCH分配。可理解，所选择的MTC-RN将接收ACK和NACK两者，因此逻辑上在这种情况下，MTC-RN将解释这种情况为意味着ACK。还应该理解，使用分组RNTI机制来解决多个MTC-RN可以有更普遍的适应性，且不是简单地限制NACK消息的发射。
[0148]图12示出了用于‘服务中继指示’MAC控制元素的可能的格式。MAC控制元素包括如包含在经中继的前导MAC控制元素中的随机访问临时标识符(RA-RNTI)、为I比特字段的中继设备指示字段(S)(其中‘I’指示中继设备为服务节点而‘0’指示其不是服务节点)、如包含在经中继前导MAC控制元素中的RACH前导ID部分(RAPID)、以及保留部分(R)。
[0149]一旦MTC-RN已经选择作为用于给定MTC-UE的服务MTC-RN (因为它是中继随机访问前导的唯一的MTC-RN或者因为DeNB仲裁从两个或更多个候选中选择它为服务中继节点)，那么用于此MTC-UE的条目将被列入存储在MTC-RN上的所服务的MTC-UE的列表中。列表将包括MTC-UE的C-RNTI (用于识别和访问DeNB和MTC-UE之间的通信)以及某形式的功率控制上下文信息。该功率控制上下文信息可包括MTC-RN和MTC-UE之间的目标信道干扰，从而可生成TPC (发射功率控制)命令。
[0150]对于MTC情况，有理由假设UE将具有低的移动性，且因此一旦UE经由MTC-RN连接，它将停留在与相同的MTC-RN相关联。对于移动性情况，当DeNB向MTC-RN告知它已经被选择时，可将UE (例如，非MTC )添加到列表中。当UE断开RRC连接时，可从列表移除UE。
[0151]MAC 中继[0152]作为仅上行链路中继操作的部分，中继设备从终端设备接收MAC (媒体访问控制)协议数据单元(PDU)，并添加术语为‘MAC中继头’的新的头到MAC PDU0
[0153]图13和图14分别提供了用于仅上行链路中继的下行链路和上行链路端到端协议找的不意图。
[0154]图13示出了下行链路(基站到终端)端到端协议栈。在终端设备(MTC-UE)、中继设备(MTC-RN)和基站(DeNB)处示出协议栈。MTC-RN示出具有两个协议栈，如示出用于MTC-RN的发射和接收功能。MTC-RN可能仅与一个DeNB通信，但可以与多个MTC-UE通信。为反映这一情况，DeNB协议栈和MTC-RN的右边协议栈(也就是，用于与DeNB通信的协议栈)示出为单个栈(单个实例)，而多个并行的协议栈被示出为用于MTC-UE和MTC-RN的左边协议栈(也就是，用于与MTC-UE通信的协议栈)。用于MTC-UE、DeNB和MTC-RN的右边栈的协议栈具有以下层(从最高层到最低层):
[0155].RRC (无线资源控制)；
[0156].HXP (分组数据汇聚协议)；
[0157].RLC (无线链路控制)；
[0158].MAC (媒体访问控制)；以及
[0159].LI (物理层)
[0160]用于从发射设备到接收设备的发射的控制和数据信令开始于高层(例如RRC层)，通过各种较低层重复变换或处理到达物理层，并且然后被发射到物理层处的接收设备。在接收设备处，在物理层接收控制信令，并且然后典型地通过协议栈向上传播到达在发射设备中发起该控制信令的层，例如RRC层。
[0161]在图13中示出了两个信号流。这些流中的第一个是从DeNB到MTC-UE的MTC-UE数据和控制信号流。这通过在DeNB处的协议栈向下传播，并直接发射到物理层(LI)处的MTC-UE。如所理解的，从DeNB到MTC-UE的下行链路发射直接被进行，并不经由MTC-RN。MTC-UE数据和控制信号流，当在MTC-UE处被接收时，通过在MTC-UE处的协议栈向后传播。第二信号流是从DeNB到MTC-RN的MTC-RN控制信号流。这通过在DeNB处的协议栈向下传播，并直接发射到物理层(LI)处的MTC-RN。MTC-RN控制信号流，当在MTC-RN处接收时，通过在MTC-RN处的协议栈向后传播。对于下行链路的情况，因为MTC-RN不用于与下行链路上的MTC-UE通信，所以没有使用MTC-RN处的左边协议栈(用于与MTC-UE通信)。
[0162]图14示出了上行链路(终端设备到基站)端到端协议栈。在MTC-UE、MTC-RN和DeNB处示出的协议栈与图13中的配置相同。因此在这里不再重复层结构的示例。如图13，在MTC-RN和潜在的多个MTC-UE之间提供多个MAC实例。
[0163]图14中示出了两个信号流。这些的第一个是从MTC-UE到DeNB的MTC-UE数据和控制信号流。这通过在MTC-UE处的协议栈向下传播，并发射到物理层处的MTC-RN。然后控制信号流向上传播到MTC-RN中的MAC层，在此在MTC-RN处对其进行处理(以上述的方式)，并且然后传播回到物理层和重发射到物理层处的DeNB。在DeNB处，通过协议栈MTC-UE数据和控制信令向上传播回来。从此处应该理解，MTC-UE数据和控制信令在MAC层在MTC-RN处进行处理。由于这一原因，用于从MTC-UE接收数据的协议栈的较高部分可被忽略，允许MTC-RN的简化。第二信号流是从MTC-RN到DeNB的MTC-RN控制信号流。这通过在MTC-RN处的协议栈向下传播，并且直接发射到物理层(LI)处的DeNB。MTC-RN控制信号流，当在DeNB处被接收时，通过在DeNB处的协议栈向上传播回来。因此应该理解，在MTC-RN处要求的全协议栈用于控制在MTC-RN和DeNB之间的通信链路。
[0164]从图13和图14应该理解，在MAC层进行处理。在MAC层，在DL-SCH或UL-SCH上，数据在MAC协议数据单元(PDU)中进行通信。每个MAC PDU包括MAC头、零个或多个MAC服务数据单元(SDU)、零个或多个MAC控制元素和可选的填充。MAC头可包括多个子头，每个子头对应于MAC控制元素、MAC SDU或填充之一。子头包含描述相应的MAC控制元素、MACSDU或填充的内容和大小的特定信息。头和子头可包括LCID (逻辑信道标识符)字段，其指示用于对应的MAC SDU的逻辑信道或对应的MAC控制元素的类型。在图13和图14中，(各种不同类型的)MAC PDU在上行链路上从MTC-UE和MTC-RN，在上行链路和下行链路上的MTC-RN和DeNB之间，以及在下行链路上的DeNB和MTC-UE之间发射。
[0165]当MAC PDU从MTC-UE被发射到MTC-RN时，MTC-RN添加新的“MAC中继头”到MACrou(由于其用作到MAC层处理的输入，所以在此阶段其可以被认为是SDU)并且发射所得到的经MAC中继的PDU到DeNB。这在图15中示意性地示出。在图15中，MTC-UE310发射MACPDU315到MTC-RN320。在MTC-RN320，所接收的未分段MAC PDU315被提供有中继头323，其识别MTC UE310 (UE标识符-例如C-RNTI)并且提供定时提前(TA)和功率控制信息(通常为TPC决定)。定时提前信息由MTC-RN基于从MTC-UE到MTC-RN的发射的传播时延来导出。类似地，功率控制信息由MTC-RN基于从MTC-UE到MTC-RN的发射的接收功率水平来导出。定时提前和功率控制信息为MTC-UE在设置到MTC-RN的后续发射的发射时间和发射功率中所要求。由于MTC-RN在下行链路上(仅上行链路中继)不与MTC-UE通信，该信息不能够从MTC-RN直接提供到MTC-UE。为了最终能够为MTC-UE提供该信息，MTC-UE在中继头323中被指定。常规R/R/E/LCID/F/L和R/R/E/LCID元素(参见TS36.321的第6.1.2节)可用于指示MAC中继头控制元素的存在和来自MTC-UE的相关联的封装的MAC PDU的大小。此外，如TS36.321中所定义的，可添加常规MAC控制元素322，诸如BSR (缓冲器状态报告)。应该注意，还可以要求用于MAC中继头的新的LCID值。还应该注意，来自MTC-UE的所接收的MAC PDU变为MTC-RN中的MAC SDU (封装)，并且来自多个MTC-UE的多个MAC PDU能够在单个MAC PDU中从MTC-RN发射。这样，级联是可能的；但是，来自MTC UE的MAC PDU的分段可以是不可能的。
[0166]为了解释在MTC-RN处提供分段的困难，应该理解，在MTC-UE处，分配物理资源用于发射上行链路数据，并且这些物理资源表示可被输送的某数目的数据位。
[0167]在MTC-UE处，MAC层确定，一旦已经考虑了头，则数据的数量可被置于所分配的资源中并且其向上层(作为RLC)询问该大小的分组(这可以称为MAC SDU或RLC PDU, SDU是层的输入而PDU是层的输出XRLC负责将所缓冲的分组分割到将通过空中接口发射的通常较小(但不必须如此)的分组。如果大的分组被分割到较小的分组，则这被称为分段。如从上面所解释的，这常规地由RLC进行。一旦该数据已经到达MAC层，其将(在大小上)匹配分配并且能够在上行链路上发射。
[0168]对于在MAC级的MTC-RN的问题在于在MAC层无法执行分段(并且我们没有RLC层来为我们完成该工作)，并且因此将在下面的简单示例中示出将发生什么:
[0169]MTC-RN从UE接收要被中继到DeNB上的2个MAC PDU0 MAC PDU的每个在大小上是100比特，并且它们来自独立的UE。MTC-RN告知DeNB其缓冲占用-200比特。DeNB没有义务许可将传送所有该数据的分配，因此例如可以进行190比特的分配。我们无法在MAC层分段，因此，MTC-RN仅有的选项是发送需要中继的MAC PDU之一并且浪费分配的剩余部分。如果DeNB许可小于100比特的分配，情况可能更糟，这是由于MTC-RN随后不能发射任何数据。
[0170]如果这将是主要问题，则可以提供MAC中的新的功能性尤其用于提供分段功能的中继节点。但是，这将导致复杂性的不希望的增加，并且与在RLC级中继相比不具有优点。
[0171]但是，在MTC-RN处的分段功能性的缺乏可能存在不适当问题，因为:
[0172](I) MTC-RN和DeNB之间的无线链路可能非常优于MTC-RN和MTC-UE之间的无线链路。因此MTC-RN能够发送比MTC-UE已经发送到中继DeNB的数据少的数据的场景的发生是相对不可能的；以及
[0173](2)DeNB中的调度器知晓MTC-RN是中继节点并且其能够合理了解将由MTC-RN中继的PDU的大小(因为其先前分配用于这些PDU的资源给由MTC-RN服务的MTC-UE)。因此，调度器能够分配MTC-RN高优先权并且分配上行链路资源给MTC-RN，使得上面讨论的低效率不发生或者至少减轻。
[0174]MTC-RN将总是发送MAC中继头控制元素，即使其从MTC-UE接收MAC PDU失败。该机制提供隐式ACK/NACK给DeNB。将理解，因为MTC-RN知晓上行链路资源已经被分配给MTC-UE,所以其将知晓来自MTC-UE的MAC PDU没有到达，并且因此能够预期来自MTC-UE的在特定时间和频率资源的上行链路发射。
[0175]来自UE的MAC PDU315、中继头323和常规MAC控制元素322 —起组成经MAC中继的 PDU325，经 MAC 中继的 PDU325 从 MTC-RN320 发射到 DeNB330。
[0176]在DeNB330处，发生下述处理:
[0177]DeNB330接收经中继的MAC TOU325并且表现为好像这是从常规UE正常接收的。具体地，在MAC处理器332，获得涉及MTC-RN320的ACK/NACK指示，生成涉及MTC-RN320的TPC命令，且在MAC层，作用于MAC控制元素322。将理解，在MTC-RN320处针对这些参数和动作。
[0178]在DeNB330处，中继信号分离器334则使用MAC中继头323的内容来控制对MTCUE310的定时提前控制。还基于包含在头323中的功率信息生成功率控制TPC命令。ACK/NACK指示是基于在经MAC中继的TOU325内来自MTC UE310的MAC H)U315的存在或缺失。如以下解释的，这可以直接或根据在MAC中继头内的P字段的内容来确定。
[0179]中继信号分离器334还从经MAC中继的TOU325提取由MTC-UE310原始发射的MACPDU315并且将其返回到MAC处理器332用于处理。包含在MAC中继头控制元素内的C-RNTI用于识别MAC中的UE内容以用于处理MAC PDU315。随后发生MAC TOU315的规则的处理并且最终对应于源自MTC-UE310的数据的MAC SDU338被发送到协议栈的较高层。
[0180]在图16中显示用于MAC中继头控制元素的建议格式。在图16中，C-RNTI是经中继的UE的C-RNTI，TPC是在中继设备做出的用于MTC UE的TPC决定，TA信息是在中继设备获得的用于MTC UE的定时提前信息，并且P指示相关联的MAC PDU的存在或缺失。如果相关联的MAC PDU被正确接收，则该比特将被设置为“1”，并且MAC PDU将存在于经MAC中继的I3DU的有效载荷中(B卩，存在ACK)。如果设置为“0”，则没有MAC PDU存在(B卩，存在NACK)ο[0181]在图17中示意性地示出了对于所有来自MTC-UE的经调度的发射由MTC-RN正确接收的情况的新的经MAD中继的rou结构的示例。
[0182]PDU的MAC头410包括许多子头412、414和416。子头412对应于MAC有效载荷中相应的控制元素420、430。子头414对应于MAC有效载荷中的SDU440，子头416对应于MAC有效载荷中的可选填充450。通常，MAC头410正如当前在LTE规范中所定义的那样，除了新的LCID值是有效的以用于R/R/E/LCID子头412中使得相关联的MAC中继头控制元素430可以被信号告知之外。MAC控制元素应优选为按以下顺序:
[0183]指定常规MAC控制元素420为第一。注意，在图17中提供了 m个常规控制元素420。
[0184]MAC中继头控制元素430应置于常规MAC控制元素420之后。将存在用于每个待中继的MAC PDU的MAC中继控制元素430，并且MAC中继头控制元素430的顺序将与待中继的MAC PDU的顺序相同(对于所有P字段被设置为“I”的情况)。注意，在图17中，存在η个MAC中继头控制元素430和η个待中继的MAC PDU0
[0185]如果单个经MAC中继的PDU包含多个来自相同的MTC-UE的所接收的MAC PDU,则首先接收的将是全部构建的经MAC中继的rou中的第一个，第二个为第二个，等等。
[0186]图17中的MAC SDU440实际上是已经由MTC-RN接收的MAC H)U，并且将被中继(它们包含MAC头、MAC控制元素和已经从MTC-UE310发射的MAC SDU)。注意，在图17中，存在η 个 MAC SDU440。
[0187]如从图17中能够看出的，在所构建的经MAC中继的TOU中存在多个MAC SDU440。如以上讨论的，这些MAC SDU440中的每一个实际上是从MTC-UE发射的并由MTC-RN接收的MAC PDU0这些能够来自单个UE(所接收的MAC PDU已经以多个发射时间间隔(TTI)存储在那里)或来自多个不同UE。因此，级联形式的来自MTC-UE的多个MAC PDU形成单个经MAC中继的PDU是可能的。但是，应该注意，从MTC-UE接收的MAC PDU的分段可以是不可行的。
[0188]在图18中示意性地示出了对于来自MTC-UE的经调度的发射中的一些没有被MTC-RN正确接收的情况的新的经MAC中继的PDU结构的示例。如果经调度的发射根本没有被接收或如果其被不正确地接收(损坏的或不完全的)，则其可以被认为没有被正确接收。
[0189]在图18中，由于MTC-RN在相同数目的经调度的MTC-UE发射上报告，所以在MAC头510中仍存在η个MAC中继头。如与图17 —样，存在常规MAC控制元素520的集合，就像MAC中继头530、MAC SDU540和可选填充550的集合。在图18中，MAC中继头控制元素530中的一些将其P字段设置为“O”来指示对于相关联的UL许可没有正确接收MAC-PDU。假设存在P个这些情况。对于P字段设置为“O”的MAC中继头控制元素530，不存在相关联的MAC SDU。因此，MAC SDU540 (实际从MTC-UE接收的MAC PDU)的总数目为η-p。使P设置为“I”的MAC中继头530的顺序应该正确对应于包含在经MAC中继的TOU中的MACSDU540。再次，如果单个经MAC中继的PDU在来自单个MTC-UE的多个MAC PDU上报告，则MAC中继控制元素和相关联的MAC SDU (虽然其可能根本不存在)的顺序应该按照它们被调度以被接收的顺序。
[0190]在下面的表I中突出地示出了用于MAC中继头控制元素的所建议的新LCID(非突出值是在LTE规范中当前定义的值)。
[0191]
【权利要求】
1.一种用于将数据从终端设备无线中继至基站的中继设备，所述中继设备包括: 接收器；以及 发射器，响应于在所述接收器处从所述终端设备接收第二类型的访问请求消息来将中继访问请求消息发射至所述基站以请求所述基站向所述终端设备分配上行链路资源；其中， 若未从所述基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则由所述终端设备发射所述第二类型的访问请求消息；并且 所述基站响应于从所述终端设备接收的所述第一类型的访问请求消息或来自所述中继设备的所述中继访问请求消息，将上行链路资源分配发射至所述终端设备。
2.根据权利要求1所述的中继设备，其中， 所述终端设备可操作为在所分配的上行链路资源上将上行链路数据发射至所述中继设备；并且 所述中继设备可操作为向所述基站中继从所述终端设备接收的所述上行链路数据。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的中继设备，其中， 所述中继设备可操作为确定从中接收所述第二类型的访问请求消息的所述终端设备的标识符并在发射至所述基站的所述中继访问请求消息中包括所述标识符；并且所述基站使用所述标识符来将上行链路资源分配发射至所述终端设备。
4.根据权利要求3所述的中继设备，其中， 所述访问请求消息在随机访问信道上被发射；并且 所述中继设备可操作为从用于发射所述第二类型的访问请求消息的所述随机访问信道内的时间和/或频率资源确定用于所述终端设备的标识符。
5.根据任一前述权利要求所述的中继设备，其中， 所述中继设备可操作为 测量从所述终端设备接收的所述第二类型的访问请求消息的接收信号功率；并且设置所述中继访问请求消息中的用于控制所分配的上行链路资源上从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的功率水平的功率控制信息。
6.根据权利要求5所述的中继设备，其中，所述功率控制信息指定与所述第二类型的访问请求消息的接收信号功率的功率偏移。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的中继设备，其中，从所述基站发射至所述终端设备的所述上行链路资源分配包括用于控制从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的发射功率的所述功率控制信息。
8.根据任一前述权利要求所述的中继设备，其中， 所述中继设备可操作为 测量所述第二类型的访问请求消息在所述终端设备与所述中继设备之间的传播时间延迟； 基于所述传播时间延迟确定从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的所需定时提前偏移，使得所述后续发射在所述中继设备处的接收时间与来自其他终端设备的发射的接收时间同步；并且 在所述中继访问请求消息中指定所述定时提前偏移。
9.根据权利要求8所述的中继设备，其中，从所述基站发射至所述终端设备的所述上行链路资源分配包括用于控制从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的定时的所述定时提前偏移。
10.根据任一前述权利要求所述的中继设备，其中，所述中继访问请求消息包括发射消息的所述终端设备的标识。
11.根据任一前述权利要求所述的中继设备，其中， 所述中继设备响应于从所述终端设备接收的所述第二类型的访问请求消息来请求所述基站向所述中继设备分配上行链路资源以发射所述中继访问请求消息； 所述基站响应于来自所述基站的请求向所述中继设备分配上行链路资源；并且所述中继设备可操作为使用由所述基站分配给所述中继设备的所述上行链路资源将所述中继访问请求消息发射至所述基站。
12.根据权利要求2所述的中继设备，其中， 所述第一类型的访问请求消息是选自第一组随机访问信道前导的随机访问信道前导； 所述第二类型的访问请求消息是选自第二组随机访问信道前导的随机访问信道前导； 从所述基站发射至所述终端设备的所述上行链路资源分配是随机访问响应；并且 在所分配的上行链路资源上由所述终端设备发射的所述上行链路数据是消息3。
13.根据权利要求2所述的中继设备，其中，所述上行链路数据包括控制信息和数据中的一个或两者。`
14.根据权利要求2所述的中继设备，其中， 所述中继设备可操作为 测量从所述终端设备接收的所述上行链路数据的接收信号功率；并且设置中继上行链路数据中的用于控制从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的功率水平的功率控制信息。
15.根据权利要求2所述的中继设备，其中， 所述中继设备可操作为 测量所述上行链路数据在所述终端设备与所述中继设备之间的传播时间延迟； 基于所述传播时间延迟确定从所述终端设备至所述中继设备的后续发射的所需定时提前偏移，使得所述后续发射在所述中继设备处的接收时间与来自其他终端设备的发射的接收时间同步；并且 在所述中继上行链路数据中指定所述定时提前偏移。
16.根据权利要求2所述的中继设备，其中，所述中继上行链路数据包括发射所述上行链路数据的所述终端设备的标识。
17.根据任一前述权利要求所述的中继设备，其中， 所述中继设备响应于从所述终端设备接收的所述上行链路数据来请求所述基站向所述中继设备分配上行链路资源以发射所述中继上行链路数据； 所述基站响应于来自所述基站的请求向所述中继设备分配上行链路资源；并且 所述中继设备可操作为使用由所述基站分配给所述中继设备的所述上行链路资源将所述中继上行链路数据发射至所述基站。
18.一种用于经由中继设备将数据无线传输至基站的终端设备，所述终端设备包括: 发射器，可操作为 发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从所述基站请求上行链路资源，并且若未从所述基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息；以及 接收器，可操作为响应于所述第一类型的访问请求消息或者由所述中继设备响应于从所述终端设备接收的所述第二类型的访问请求消息发射至所述基站的中继访问请求消息中的一个从所述基站接收在所述基站处分配的上行链路资源分配，所述中继访问请求消息请求所述基站向所述终端设备分配上行链路资源。
19.根据权利要求18所述的终端设备，其中， 所述终端设备可操作为在所分配的上行链路资源上将上行链路数据发射至所述中继设备；并且 所述中继设备可操作为向所述基站中继从所述终端设备接收的所述上行链路数据。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的终端设备，其中，所述终端设备可操作为 按逐渐增高的功率水平重复发射所述第一类型的访问请求消息，直至从所述基站接收到响应为止或直至达到最大功率水平为止；并且 若未从所述基站接收到对所述最大功率水平的所述第一类型的访问请求消息的响应，则发射所述第二类型的访问请求消息。
21.根据权利要求20所`述的终端设备，其中，所述第二类型的访问请求消息以所述最大功率水平被发射。
22.根据权利要求20所述的终端设备，其中，用于发射所述第一类型的访问请求消息的所述最大功率水平小于所述终端设备的最大发射功率。
23.根据权利要求19所述的终端设备，其中， 所述第一类型的访问请求消息是选自第一组随机访问信道前导的随机访问信道前导； 所述第二类型的访问请求消息是选自第二组随机访问信道前导的随机访问信道前导； 从所述基站发射至所述终端设备的所述上行链路资源分配是随机访问响应；并且 在所分配的上行链路资源上由所述终端设备发射的所述上行链路数据是消息3。
24.根据权利要求19所述的终端设备，其中，所述上行链路数据包括控制信息和数据中的一个或两者。
25.根据权利要求19所述的终端设备，其中， 从所述基站发射至所述终端设备的所接收的上行链路资源分配包括从在所述中继设备处接收的所述第二类型的访问请求消息的接收信号功率确定的功率控制信息；并且所述终端设备以由所述功率控制信息指定的功率水平发射所述上行链路数据。
26.根据权利要求25所述的终端设备，其中，所述功率控制信息指定与在所述中继设备处接收的所述第二类型的访问请求消息的接收信号功率的功率偏移。
27.根据权利要求19所述的终端设备，其中，从所述基站发射至所述终端设备的所接收的上行链路资源分配包括所述终端设备发射至所述中继设备的所需的定时提前偏移，使得所述发射在所述中继设备处的接收时间与来自其他终端设备的发射的接收时间同步，所述定时提前偏移在所述中继设备处从所述第二类型的访问请求消息在所述终端设备与所述中继设备之间的传播时间延迟来确定。
28.一种将数据从终端设备无线中继至基站的方法，包括: 响应于从所述终端设备接收第二类型的访问请求消息，将中继访问请求消息发射至所述基站以请求所述基站向所述终端设备分配上行链路资源；其中， 若未从所述基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则由所述终端设备发射所述第二类型的访问请求消息；并且 所述基站响应于从所述终端设备接收的所述第一类型的访问请求消息或来自所述中继设备的所述中继访问请求消息以将上行链路资源分配发射至所述终端设备。
29.—种经由中继设备将数据无线传输至基站的方法，包括: 发射第一类型的一个或多个访问请求消息以从所述基站请求上行链路资源，并且 若未从所述基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则发射第二类型的访问请求消息；以及 响应于所述第一类型的访问请求消息或者由所述中继设备响应于从所述终端设备接收的所述第二类型的访问请求消息发射至所述基站的中继访问请求消息中的一个，从所述基站接收在所述基站处分配的上行链路资源分配，所述中继访问请求消息请求所述基站向所述终端设备分配上行 链路资源。
30.一种大致如此前参照附图所述的中继设备。
31.一种大致如此前参照附图所述的终端设备。
32.—种大致如此前参照附图所述的在基站与终端设备之间无线传输数据的方法。
33.一种当在计算机上执行时使所述计算机实现根据权利要求28或29所述的方法的计算机程序。
34.一种存储根据权利要求33所述的计算机程序的记录介质。
35.一种用于将数据从终端设备无线中继至基站的装置，包括: 用于响应于从所述终端设备接收第二类型的访问请求消息来将中继访问请求消息发射至所述基站以请求所述基站向所述终端设备分配上行链路资源的装置；其中， 若未从所述基站接收到对所发射的第一类型的访问请求消息的响应，则由所述终端设备发射所述第二类型的访问请求消息；以及 用于响应于从所述基站接收从所述终端设备接收的所述第一类型的访问请求消息或所述中继访问请求消息来将上行链路资源分配发射至所述终端设备的装置。
【文档编号】H04W84/04GK103733719SQ201280040334
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年8月19日
【发明者】蒂莫西·詹姆斯·斯佩特, 保罗·威廉·皮格金 申请人:Sca艾普拉控股有限公司