专利名称：无线或无线电通信网络中由中继节点执行随机接入过程的方法、对应的中继节点和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域，并且更具体而言，涉及ー种用于在无线或无线电通信网络中由中继节点执行随机接入过程的方法。
背景技术：
基于中继的无线或无线电通信网络由于能够达到增强的覆盖并且同时将额外需要的能量保持在范围之内，而日益受到关注。更准确地说，通过在常规无线/无线电通信网络中引入中继能够极大地改善高数据速率的覆盖、组群移动性、临时网络部署小区边缘吞吐量和/或新区域中的覆盖。正在3GPP LTE (长期演进)或IEEE 802. 16i/m标准化工作的框架中专门研究这种基于中继的无线或无线电通信网络。图I显示基于中继的无线/无线电通信网络的总体架构，其中用户设备UE不再直接与基站eNB通信，而是在用户设备UE与基站eNB之间的路径中包括中继节点RN。因此，中继节点RN在回程链路(在3GPP LTE标准的上下文中也被称为Un接ロ)之上无线地连接到基站eNB，也被称为施主(donor)小区或施主eNB，并且中继节点在接入链路(在3GPPLTE标准的上下文中又被称为Uu接ロ)之上无线地连接到用户设备UE。在回程接口上存在不同类型的中继操作。一方面，带内操作在于回程链路与用于用户设备UE与基站eNB之间的直接通信的链路共享同一频带。另ー方面，带外操作在于回程链路在与用于用户设备和基站之间的直接链路的频带不同的频带中进行操作。在本发明的上下文中，我们将仅考虑带内中继操作，也被称为类型I中继。更准确地说，类型I中继节点控制在用户设备看来与施主小区不同的小区。中继节点因此具有它自己的物理小区ID，并且发送它自己的同步信道和參考符号，这样其对于用户设备看起来是基站eNB。由于对于带内中继而言回程链路和接入链路在同一频带中操作的事实，所以如果中继发射器和中继接收器同时是活动的，并且/或者如果没有提供进入信号与外出信号的足够的隔离，则中继发射器将在它的中继接收器上引起干扰。对于由中继节点执行的随机接入过程而言，该自干扰问题特别成问题。除了中继节点在初始通电之后从RRC-IDLE状态初始接入到网络之外，下文的情况可以触发在中继节点处的随机接入(RA)过程 I、DL或UL数据在RRC_C0NNECTED期间UL未同步时到达；2、UL数据到达，而没有专用PUCCH资源可用于D-SR传输；3、切換；4、对于D-SR传输达到最大传输次数；5、RRC连接重建过程。通常，随机接入过程在于在上行链路信道(随机接入信道RACH)中从用户设备/或中继节点向网络发送控制信息。RACH信道是基于竞争的信道，其中多个用户设备/中继可能接入相同资源。网络然后用随机接入响应来应答，该随机接入响应被包括在由基站配置的弾性时间窗中，并且该随机接入响应至少包括关于用户设备与基站之间的可用资源的上行链路许可，使得用户设备可以在许可的上行链路资源上调度传输。当中继节点已经在接入链路上操作时，发生情况I到5中的随机接入过程。不幸的是，回程链路上的普通随机接入过程将干扰接入链路上的操作，从而中继节点在执行回程链路上的随机接入过程时有必要停止接入链路接口上的所有通信。在图2中示出了当中继节点对已附着到该中继节点的用户设备UE进行服务时，当前可能进行的随机接入过程的流程图。步骤I在于在中继节点RN处检测应该触发随机接入过程的情况I)到5)中的一个。
步骤2在于停止在接入链路上与用户设备进行的所有上行链路和下行链路通信。步骤3在于在随机接入信道上发送随机接入前导码(preamble)。步骤4在于从基站接收随机接入响应，该随机接入响应被包括在由基站配置的弹性时间窗中，并且该随机接入响应至少包括关于用户设备与基站之间的可用资源的上行链路许可，使得用户设备可以在许可的上行链路资源上调度传输。步骤5在于在许可的上行链路资源上发送调度的传输消息。步骤6在于向中继节点发送资源配置消息，用于指示从此时开始，新的资源配置对于回程链路上的通信有效。即使随机接入过程(PRACH配置)明确定义了步骤3中的随机接入前导码传输的时间，中继节点应该在普通随机接入过程未进ー步精确地定义的任意时刻处期望接收消息4和6。而且中继节点应该在任意时刻处期望在许可的上行链路资源上发送消息3。这就是为什么要避免干扰接入链路上的消息4和6就必须停止接入链路上的通信。其缺点在于降低了在中继节点之上连接到网络的用户设备的終端用户体验。用户设备将经历突然的并且长时间的服务中断。该中断的持续时间将等于配置该接入链路的停止所必要的时间、配置该接入链路的恢复的时间、以及执行随机接入过程所必要的时间。本发明的具体的目的在于提供一种用于当中继节点要在回程链路上执行随机接入过程时降低接入链路上的中断时间的解决方案。本发明的另ー个目的在于提供ー种适用于支持这种机制的中继节点和基站。
发明内容
本发明致力于解决上述问题中的ー个或多个的影响。下文给出了本发明的简化的总结，以提供对于本发明的ー些方面的基本理解。该总结不是本发明的详尽概述。其并非旨在标识本发明的关键的或至关重要的元素或者界定本发明的范围。其唯一的目的在于以简化的形式给出ー些概念以作为稍后讨论的详细描述的序言。具体而言，通过根据权利要求I的一种用于由中继节点执行随机接入过程的方法、根据权利要求10的一种中继节点以及根据权利要求14的ー种基站，实现上文给出的这些目的和下文出现的其他目的。根据本发明，在随机接入过程开始之前执行用于回程链路以及用于接入链路的资源的配置，使得对它们进行时分复用。该资源配置确保在接入链路与回程链路之间不存在干扰。然后在针对基站与中继节点之间的回程链路所配置的资源上发送随机接入过程的消
息。
根据本发明，为了处理干扰问题，当预计要从施主小区接收随机接入响应时，中继节点不与用户设备通信。在第一实施方式中，这通过在接入链路中创建间隙来实现，在该间隙期间，预计用户设备不期望任何中继传输。可以通过配置仅由中继节点使用而不期望用户设备跟随其后的MBSFN子帧来创建这些间隙。在第二实施方式中，继续使用在随机接入过程之前由中继节点使用的回程链路接入链路配置，从而中继节点在回程接口上不与接入链路上的操作同时地接收随机接入过程消息。要么向已进入随机接入过程的唯一中继节点发送随机接入响应，要么向所有已开始随机接入过程的中继节点组群发送随机接入响应。根据本发明的方法所提供的优势在于确保中继节点可以继续在接入链路上进行 通信而不经历来自随机接入过程的自干扰，直到随机接入过程结束到达回程链路/接入链路资源的新配置时为止。本发明的另ー个优势在于中继节点存储在接入链路上从用户设备接收的任何数据，并且可以在成功地完成根据本发明的随机接入过程之后马上恢复该回程链路上的数据发送/接收。因此，由连接到中继节点的用户设备所看到的中断是可忽略的。在从属权利要求中定义了本发明的其他有利的特征。
在阅读以下通过非限制性说明的方式所给出的优选实施方式的描述之后并且根据附图，本发明的其他特征和优势将显现出来，其中图I显示了基于中继的无线无线电通信网络的简化架构；图2显示了现有技术中在中继节点处的随机接入过程；图3显示了根据本发明的第一实施方式的随机接入过程；图4显示了与本发明的第一实施方式组合在一起使用的MBSFN子帧的结构；图5显示了根据本发明的第二实施方式的随机接入过程；图6显示了根据本发明的第三实施方式的随机接入过程；图7显示了根据本发明的中继节点的实施方式；图8显示了根据本发明的基站的实施方式。
具体实施例方式可以通过使用专用硬件以及能够与合适的软件结合在一起执行软件的硬件来提供附图中所示的各种元件的功能，包括被标记为“处理器”的任意功能块。当由处理器来提供功能时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的、其中ー些可以共享的处理器来提供该功能。此外，不应该将术语“处理器”或“控制器”的明确使用解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)和非易失性存储器。也可以包括其他常规的和/或定制的硬件。类似地，附图中所示的任意方框仅仅是概念性的。可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制与专用逻辑的交互或者甚至手动地执行它们的功能，如从上下文更具体地理解的，具体技术可由实施者选择。已经结合现有技术描述了图I和图2。图3显示了根据本发明的第一实施方式的随机接入过程。步骤31在于由中继节点触发随机接入过程。优选地，通过在随机接入信道上在该随机接入信道的预定义子帧处发送单一地分配给中继节点的随机接入前导码来完成该触发，其中由如3GPP LTE版本8的随机接入过程中所定义的PRACH配置来定义该随机接入信道。
可选择地，步骤31在于由中继节点触发随机接入过程。优选地，通过在随机接入信道上在该随机接入信道的预定义子帧处发送分配给该中继节点所属的中继节点组群的随机接入前导码来完成该触发，其中由如3GPP LTE版本8的随机接入过程中所定义的PRACH配置来定义该随机接入信道。进ー步可选择地，步骤31在于由中继节点触发随机接入过程。优选地，通过在随机接入信道上在该随机接入信道的预定义子帧处发送来自分配给中继节点所属的中继节点组群的随机接入前导码组群的随机接入前导码来完成该触发，其中由如3GPP LTE版本8的随机接入过程中所定义的PRACH配置来定义该随机接入信道。由于中继节点具有对接入链路的控制，所以中继节点可以确保当意图在回程链路之上发送其随机接入前导码时，不在接入链路之上发送或接收数据。可选择地，为了发送随机接入前导码，可以设想中继节点使用先前配置的针对回程链路之上的通信预留的资源。该配置的资源可以由基站来控制，或者可选择地可以在操作和维护中心处集中地确定，然后优选地传送给中继节点和基站两者。其给出的优势在于进入随机接入过程的中继节点不需要对先前执行的接入链路配置执行任何改变。已预知了先前的资源配置，从而避免了接入链路通信与回程链路通信之间的任何冲突。在其他环境中，对于本领域的熟练技术人员而言，很显然可以在中继节点与基站之间的其他类型的信道上交换与随机接入前导码不同的其他类型的中继节点标识符以便触发随机接入过程。在触发消息的接收之后，基站优选地通过将接收的随机接入前导码与对应的中继节点映射，来识别已开始随机接入过程的中继节点。在触发消息的接收之后，基站优选地通过将接收的随机接入前导码与对应的中继节点组群映射，来识别已开始随机接入过程的中继节点所属的组群。步骤32在于从基站向中继节点发送随机接入响应。根据本发明的该实施方式，使用MBSFN子帧来传递随机接入响应。定义MBSFN子帧，以便包括广播组播信息。在3GPP LTE版本8的上下文中将ー些子帧预留为仅包括MBSFN，并且因此仅与回程链路有夫。这些类别的子帧并非去往用户设备。用户设备仅可以解码MBSFN子帧的前两个控制符号。因此，当在回程链路上交换MBSFN子帧时，控制接入链路配置的中继节点将不在接入链路上调度任何通信。MBSFN子帧是满足在接入链路和回程链路上没有同时进行的通信的条件的子帧的很好的示例。为了进行有效的随机接入过程，该实施方式利用已有的子帧。更准确地说，可以在下行链路同步信道(DL-SCH)上发送并且在针对中继节点操作所预留的MBSFN子帧上发送随机接入响应。该消息可以与步骤31的触发消息半同歩。随机接入响应可以被寻址到物理下行链路控制信道(PDCCH)上的RA-RNTI (随机接入无线网络临时标识)。RA-RNTI对应于在其上发送前导码的PRACH，因此可以由已在对应的PRACH上发送前导码的UE/RN组群接收该RA-RNTI。已在对应的PRACH上发送前导码的中继节点组群可以接收在MBSFN子帧上发送的随机接入响应。因此，该方法可用于向RN组群发送随机接入响应消息。该随机接入响应消息至少将传递-定时对齐信息，-随机接入前导码标识符，-中继节点的回程链路UL资源上的UL许可，-在ー个DL-SCH消息中用于ー个或多个中继节点。步骤33在于在先前在步骤32中接收的随机接入响应消息中所指示的上行链路资源上，在中继节点与基站之间发送第一调度的上行链路传输。更详细地说，UL-SCH上的第一调度的UL传输优选地使用HARQ，传输块的尺寸取决于步骤32中传递的UL许可。对于RRC连接重建过程-传递由RRC层生成并且经由CCCH发送的RRC连接重建请求；-RLC TM :无分段；-不包括任何NAS消息。对于其他情况，其包括有可能的上行链路缓冲区状态报告和/或中继节点的小区(专用)无线网络临时标识(C-RNTI)。图4显示了结合本发明的第一实施方式使用的MBSFN子帧的结构。更准确地说，其显示了连续的2个子帧41和42。每个子帧包括控制部分Ctrl和数据部分411、421。子帧41是在数据部分411中包括普通用户数据的普通子帧，而子帧42是在数据部分421中包括广播数据的MBSFN子帧。根据本发明，MBSFN子帧42的数据部分421用于在随机接入 过程期间从基站向中继节点传递随机接入响应消息。MBSFN子帧的数据部分的特征在于其在传输时不预定由任何用户设备接入。优选地，在一帧中预留这种MBSFN子帧。图5显示了根据本发明的第二实施方式的随机接入过程。该随机接入过程包括步骤51、52和53。步骤51和53与已经參照图3描述的步骤31和33相同。不同之处在于在步骤52中随机接入响应消息被寻址到中继节点小区标识(例如，C-RNTI小区(专用)无线网络临时标识)，并且在R-PDCCH上在先前被配置为用于进入随机接入过程的资源中被发送，如针对中继节点在回程链路上的通信所预留的资源。该配置的资源可能已经由基站控制，或者可选择地可能已经在操作和维护中心集中地被确定，并且随后优选地在进入随机接入过程之前被传送到中继节点和基站两者。随机接入响应的所有其他方面，例如所包括的信息，与结合步骤32已经给出的那些相似。在该实施方式中，向已经独立地进入随机接入过程的每个单独的中继节点単独地发送随机接入响应。图6显示了根据本发明的第三实施方式的随机接入过程。该随机接入过程包括步骤61、62和63。步骤61和63与已经參照图5描述的步骤51和53相同。第二实施方式和第三实施方式之间的不同之处在于随机接入响应消息被寻址到中继节点组群标识(例如，用于中继节点的R-RA-RNTI (中继随机接入无线网络临时标识)随机接入RN-RNTI (中继节点无线网络临时标识))，并且在R-PDCCH上在先前被配置为用于进入随机接入过程的资源中被发送，如针对中继节点组群在回程链路上的通信所预留的资源。该配置的资源可能已经 由基站控制，或者可选择地可能已经在操作和维护中心集中地被确定，并且随后优选地被传送到中继节点和基站两者。在该实施方式中，向已经进入随机接入过程的中继节点组群发送随机接入响应。其所给出的优势在于针对所有已开始随机接入过程的中继节点的整个组群生成单个消息。这节省了用于随机接入过程的资源。图7显示了根据本发明的中继节点的实施方式。该中继节点包括到回程链路以便与基站通信的接ロ 71b，以及到接入链路以便与用户设备通信的接ロ 71a。中继节点包括用于当在接入链路上处于连接模式中时检测需要触发随机接入的模块72。由模块72监视的事件例如I、在RRC_C0NNECTED期间DL或UL数据在UL未被同步时到达；2、UL数据到达，而没有专用PUCCH资源可用于D-SR传输；3、切換；4、对于D-SR传输达到最大传输次数；5、RRC连接重建过程。模块72进ー步适用于生成要在回程链路上发送的随机接入触发消息。该触发消息优选地包括专用随机接入前导码，并且在RACH上或在先前分配给中继节点用于回程链路上的通信的专用资源上发送该触发消息。模块72进ー步适用于生成要在回程链路上发送的随机接入触发消息。该触发消息优选地包括来自预分配的随机接入前导码组群的随机接入前导码，并且在RACH上或在先前分配给中继节点用于回程链路上的通信的专用资源上发送该触发消息。模块72被连接到模块74，模块74适用于控制接入接ロ。当模块72使用RACH来发送触发消息时，模块74仅受到本发明的影响。在该情况中，模块74应该配置接入链路，从而当在回程接口上发送随机接入触发消息时，在接入链路上没有任何活动。中继节点还包括用于在开始随机接入过程之前在针对回程链路所配置的资源上接收随机接入过程的消息的模块73。该配置的资源可能已经由基站控制，或者可选择地可能已经在操作和维护中心集中地被确定，并且随后优选地被传送到中继节点。特别地，由模块73接收随机接入过程的随机接入响应，以作为MBSFN子帧的一部分，或者作为被寻址到中继节点或中继节点组群的消息，如先前结合用于在中继节点处执行随机接入过程的方法的三个实施方式的详细描述所述的。中继节点还包括用于存储在活动接入链路上从用户设备接收的数据并且在回程链路上的随机接入过程期间保持这些数据的数据存储模块75。数据存储模块适用于在回程链路上的随机接入过程完成之后转发所存储的数据。
图8显示了根据本发明的基站的实施方式。基站包括用于配置用于基站与中继节点之间的回程链路的资源的模块81。该资源配置主要在中继节点在该回程链路上和在它的接入链路上处于连接模式时使用。基站还包括用于接收指示的模块82，该指示用于指示中继节点在开始随机接入过程的同时在它的接入链路上保持处于连接模式中。该指示可以是包括专用随机接入前导码的消息。可选择地，该指示可以是优选地包括来自预分配的随机接入前导码组群的随机接入前导码并且在RACH上或者在先前被分配给中继节点用于回程链路上的通信的专用资源上被发送的触发消息。继而，基站包括用于在由模块81针对中继节点的回程链路所配置的资源上发送所述随机接入过程的消息的模块83。通过如此操作，基站确保随机接入过程消息不会与在中继节点的接入链路上交換的消息冲突。模块83优选地将随机接入响应作为MBSFN子帧
的一部分来发送，或者在回程链路上的中继节点专用分配资源上发送该随机接入响应，该中继节点专用分配资源专门寻址到该中继节点或者寻址到中继节点组群，如已经结合用于在中继节点处执行随机接入过程的方法所述的。
权利要求
1.一种用于在无线或无线电通信网络中由操作在带内中继模式之中的中继节点执行随机接入过程的方法，所述通信网络包括适用于在回程链路之上与至少ー个中继节点通信的至少ー个基站，所述中继节点适用于在接入链路之上与至少ー个用户设备通信，所述方法包括以下步骤 针对将要在所述中继节点处时分复用的所述回程链路和所述接入链路配置资源； 在针对所述回程链路配置的资源上发送所述随机接入过程的消息。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括以下步骤当在所述回程链路上执行所述随机接入过程时，在所述中继节点与所述用户设备之间继续进行所述接入链路上的通信。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述回程链路上在MBSFN预留子帧中，从所述基站向所述中继节点发送所述随机接入过程的随机接入响应，所述中继节点配置将要与所述MBSFN预留子帧时分复用的所述接入链路上的资源。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，在由所述基站在先前操作中针对已经开始所述随机接入过程的所述中继节点的所述回程链路配置的资源上，仅向已经开始所述随机接入过程的所述中继节点发送所述随机接入过程的随机接入响应。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，在由所述基站在先前操作中针对包括已经开始所述随机接入过程的所述中继节点的中继节点组群的所述回程链路配置的资源上，向所述中继节点组群发送所述随机接入过程的随机接入响应。
6.根据权利要求I所述的方法，还包括以下步骤 向所述中继节点分配包括用于单一地标识所述中继节点的随机接入前导码的随机接入信道资源； 在随机接入信道上向所述基站发送用于标识开始所述随机接入过程的所述中继节点的所述随机接入前导码；以及 在所述基站处执行所述中继节点的识别。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，由随机接入前导码或随机接入前导码组群标识中继节点组群。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，由所述基站执行针对所述回程链路的资源配置。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，由操作和维护中心执行针对所述回程链路的资源配置。
10.ー种适用于在无线或无线电通信网络中使用的中继节点，所述中继节点适用于在回程链路上与至少ー个基站通信并且在接入链路上与至少ー个用户设备通信，所述中继节点操作在带内中继模式之中，所述中继节点包括 用于当在所述接入链路上处于连接模式通信时开始随机接入过程的装置； 用于当在所述接入链路上继续进行连接模式通信时，在针对所述回程链路配置的资源上接收所述随机接入过程的消息的装置。
11.根据权利要求10所述的中继节点，其中，用于在所述接入链路上的连接模式中开始随机接入过程的所述装置包括用于当在所述接入链路上继续进行连接模式通信时在回程链路上的随机接入信道中发送随机接入前导码的装置。
12.根据权利要求10所述的中继节点，其中，所述中继节点具有对用于连接到所述中继节点的所述用户设备的接入链路的控制。
13.根据权利要求10所述的中继节点，还包括用于当所述中继节点执行所述随机接入过程时存储在所述接入链路上从所述用户设备接收的数据的装置，以及用于在完成所述回程链路上的所述随机接入过程之后发送所存储的数据的装置。
14.ー种适用于在无线或无线电通信网络中使用的基站，所述通信网络还包括操作在带内中继模式之中的至少ー个中继节点和至少ー个用户设备，所述基站在回程链路上与所述中继节点通信，所述基站包括 用于针对所述回程链路配置资源的装置； 用于接收指示的装置，所述指示用于指示中继节点在处于连接模式时开始随机接入过程; 用于在针对所述回程链路配置的资源上向所述中继节点发送所述随机接入过程的消息的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在无线或无线电通信网络中由操作在带内中继模式之中的中继节点执行随机接入过程的方法，该通信网络包括适用于在回程链路之上与至少一个中继节点通信的至少一个基站，所述中继节点适用于在接入链路之上与至少一个用户设备通信。根据本发明，该方法包括以下步骤针对将要在所述中继节点处时分复用的所述回程链路和所述接入链路配置资源；在针对所述回程链路配置的资源上发送所述随机接入过程的消息。
文档编号H04W74/08GK102696275SQ201180005235
公开日2012年9月26日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月15日
发明者C·沃拉尔, S·S·利姆, S·帕拉特 申请人:阿尔卡特朗讯