JP2014519785A - 無線通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

基地局、複数の中継デバイス及び端末デバイスを備える無線通信システムが説明される。基地局は、ダウンリンク信号を端末デバイスへ無線で送信するように動作可能であり、当該ダウンリンク信号は、端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含む。端末デバイスは、端末制御信号によって識別される中継デバイスを経由して基地局へアップリンク信号を無線で送信するように動作可能である。このようにして、アップリンクデータをどこへ送信すべきかを端末デバイスに指示する制御信号を含めて、ダウンリンク通信は基地局から端末デバイスへ直接提供され得る。これは、基地局がアップリンク通信のスケジューリングを直接制御し、特に、端末デバイスから１つ以上の中継デバイスを経由した基地局へのアップリンクルートを定義することを可能にする。基地局がダウンリンク上で端末デバイスと直接通信することに問題は無い。なぜなら、基地局においては電力を節約する必要が無いためである。電力はアップリンク上で端末デバイスにおいて節約される。なぜなら、基地局へ到達するには不充分でも中継デバイスへ到達することは可能である、より低い出力での送信が用いられることができるためである。端末デバイスは、当該端末デバイス自体でアップリンクパスを判定することを必要とされず、それ故に、複雑で、高価な及び電力を消費する制御ロジックを必要としない。
【選択図】図１４

Description

本発明は、無線通信システム及び方法に関する。本発明のさらなる態様は、基地局、中継デバイス、端末デバイス及びコンピュータプログラムに関する。

マシンタイプ通信（ＭＴＣ：Machine Type Communication）は、人間のインタラクションを典型的に必要としない通信ネットワークアプリケーションの無線技術の新たなトレンドとして種々の無線通信標準化団体において議論されている。

ＭＴＣの広い定義は、マシンへの及びマシンからの自動通信ネットワークである。１つの主要なカテゴリのＭＴＣデバイスは、非常に低い電力消費、非常に小さいデータの送信及び非常に多数の端末という特徴を有することが期待される。このカテゴリに収まる例示的なＭＴＣアプリケーションは、例えば、スマートグリッドシステムについての家庭用電化製品のエネルギー消費モニタリングであり得る。

これらの要件を実現するために、ＺｉｇＢｅｅなどの無線ＰＡＮ（パーソナルエリアネットワーク：１０〜２０ｍのレンジ）標準は、アドホック／メッシュトポロジーを採用し、トラフィックフローを制御するための中央コーディネーションエンティティは存在せず、データ送信のスケジューリング／ルーティングは、分散された手法で管理される。メッシュの特徴は、情報を一連の隣接デバイスを経由してマルチホッピングさせることによって、データがＰＡＮレンジを超えて伝達されることを可能にする。各送信リンクは短く保たれるため、端末ごとの電力消費は低く抑えられる。

しかしながら、ソースから宛先へ情報を確実に伝達するためには、このトポロジーは幾つかの問題に直面する。

ルーティング／スケジューリングの複雑さ
メッシュトポロジーの１つの特徴は、ソースから宛先への複数のルートが存在し得ることである。図１は、メッシュネットワークトポロジーを概略的に図示する。７個の端末デバイスＡ〜Ｇが示される。情報を端末Ａから端末Ｇへ伝送するために、ルート１（直線の矢印）又はルート２（破線の矢印）がとられることができる。疑問符が添えられる矢印は、所与の端末からの送信について利用可能な代替的なルートを示す。具体的には、端末Ａは、そのデータをまず（直線の矢印を経由して）端末Ｂへ送信すべきか又は（破線の矢印を経由して）端末Ｃへ送信すべきかの決定を行う必要がある。端末Ｄは、同様の決定を行う必要がある。これは、メッシュトポロジーにおける各端末が現存する周囲の端末の知識を必要とし、及び所与の宛先への最適なルートを選択するケイパビリティを必要とすることを意味する。これは、かなりのインテリジェンスを直観的に必要とする。

さらに、エネルギー節約システムにおいて、幾つかの端末は、当該端末が送受信することを必要とされない場合、ハイバネーションモードへ切り替えることを必要とされ得る。そのようなシナリオにおいて、中央コーディネータが存在しないため、各端末は、隣接端末がいつ情報を受信することが可能であるかの知識を有することを必要とされ、これは、当該端末がどのように送信をスケジューリングするかに影響を及ぼすであろう。

隠れ（hidden）ノードの問題
上述のように、メッシュトポロジーにおいて、各端末は、いつデータを送信するかについて決定を行うことが必要とされる。図２は、隠れノードに起因して、このことがどのように問題となり得るかを概略的に図示する。図２において、４つの端末Ａ〜Ｄが示され、端末Ａ及びＣの無線送信レンジは、これらそれぞれの端末を囲む円によって示される。端末Ａは端末Ｂへ送信すべきデータを有し、及び端末Ｃは端末Ｄへ送信すべきデータを有する、図２で想定される配置シナリオにおいて、端末ＡはＣのレンジ内に存在せず、この逆もまた同様であるため、端末Ａ及びＣが送信を同時に開始し得る可能性がある。この状況において、端末Ａ及びＣからの混合された信号は、端末Ｂにおいて受信されることとなり、これは、端末Ｂにおける（端末Ａからの）所望の信号の復号を阻害し得る。送信元端末における（与干渉送信を観測するための）「リッスンビフォアセンド（listen before send）」メカニズムは、この場合機能しないであろう。なぜなら、これらの送信元端末は、互いにレンジ外に存在し、又は、換言すると、互いに隠されているためである。この隠れノードの問題を効果的に解決するためには、複雑なメカニズムが必要とされるであろう。

リソースの過剰な使用（媒体及びエネルギー）
メッシュトポロジーの特質は、同じデータが複数のホップを経由して複数回送信されることを必要とする。図３Ａ及び図３Ｂは、制御信号が端末Ａから端末Ｇへどのように通信されるか、及び、それに応答して、データ信号が端末Ｇから端末Ａへどのように通信されるかを概略的に図示する。具体的には、図３Ａは、シングルホップシナリオを図示する一方、図３Ｂは、マルチホップシナリオを図示する。図３Ａにおいて、端末Ａと端末Ｇとは、互いに直接通信する。隣接（中継）端末Ｂ、Ｄ及びＥは、当該通信において利用されない。より具体的には、端末Ａは、制御信号を端末Ｇへ直接送信して、データを要求し、端末Ｇは、それに応じて、要求されるデータを直接端末Ａへ送信する。端末Ａからの制御信号の送信と当該端末Ａにおけるデータの受信との間の期間は、送信時間と呼ばれる。対照的に、図３Ｂにおいて、端末Ａと端末Ｇとは、端末Ｂ、Ｄ及びＥを経由してマルチホップ手法で互いに通信する。より具体的には、端末Ａは、データを要求するための制御信号をまず端末Ｂへ送信する。端末Ｂは、制御信号を端末Ｄへ中継し、以下、当該制御信号が端末Ｅから端末Ｇにおいて最終的に受信されるまで、端末Ｅまで同様に中継される。端末Ｇは、それに応答して、要求されるデータをまず端末Ｅへ送信し、当該端末Ｅにおいて当該データは端末Ｄへ中継され、以下、当該データが端末Ａにおいて最終的に受信されるまで、同様に中継される。図３Ａと同様に、端末Ａからの制御信号の送信と当該端末Ａにおけるデータの受信との間の期間は、送信時間と呼ばれる。

図３Ａと図３Ｂとの比較から理解されることができるように、マルチホッピングは、情報をソースから宛先へ伝達するためのレイテンシを増加させるだけでなく、幾つかのさらなる副次的な効果も有する。１つの効果は、同じデータが複数回送信される必要があるためにシングルホップで送信される場合よりも多くの媒体時間を消費することである。ルーティング信号及びトラフィックフロー信号も複数回送信されて、当該効果をより深刻にし得る。この問題は、ＭＴＣにおいて特に顕著となる。ＭＴＣにおいては、多数の端末が存在し得る。そのため、シグナリング情報（制御信号）が、送信される実際の情報（データ）に影響を及ぼす可能性がある。

また、メッシュトポロジーにおいて、ルート内の端末（図３Ｂにおける端末Ｂ、Ｄ及びＥ）は、これらの端末自体によって発信されないデータ及びシグナリングを受信し及び送信する必要があるため、これらの端末は、これらの端末自体が発信するデータのみを送信するであろうシングルホップネットワークにおけるよりも多くのエネルギーを消費することが必要とされる。これらの同じ問題（媒体の過剰な使用）は、リレートポロジーにおいて又はゲートウェイが用いられる場合に観測され得る。

従って、ＭＴＣの主な特徴の一つは、端末が非常に低い電力消費を有するように期待されることであることが理解されるであろう。これを実現するための１つの効果的な手法は、ＭＴＣ端末の送信レンジを制限し、及びＭＴＣ端末から基地局への情報をマルチホップさせるためにリレートポロジー又はメッシュトポロジーを用いることである。

しかしながら、各リレー端末又はメッシュ端末がマルチホップの手法で情報を伝達するためには分散スケジューリング及びルーティングケイパビリティを必要とし、それがこれらの端末に複雑さをもたらす点において、リレートポロジー及びメッシュトポロジーがこれら自体の欠点を有することも上記の議論から理解されるであろう。さらに、スケジューリングメッセージもマルチホップされることを必要とし、これは、媒体の非効果的な使用をもたらす。

アップリンクのみのシングルホップリレーは、米国特許出願公開第２００８／０２８５４９９号明細書において説明される。この場合におけるモバイル端末は、リレーノードにはとらわれない（agnostic）。つまり、モバイル端末は、そのアップリンクデータがリレーノードによって転送されていることを認識していない。この透過的な動作の１つの特徴は、リレーノードが基地局（ｅＮＢ）のみに向けて送信し、モバイル端末（ＵＥ）へは送信しないことである。例えば、この構成は、３ＧＰＰにおいて標準化されつつあるタイプ１のリレーでは機能しないであろう。また、リンクごとのＡＲＱ（automatic repeat requests）を強化することはできない。２つ以上のホップによって引き起こされる付加的なアップリンク遅延を補償することはできない。さらに、個々のマルチホップリンク間のダウンリンクチャネル品質を測定することはできない。

本発明によれば、基地局と、複数の中継装置と、端末デバイスと、を備える無線通信システムであって、
基地局は、端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを識別する端末制御信号を含むダウンリンク信号を端末デバイスへ無線で送信するように動作可能であり、
端末デバイスは、端末制御信号によって識別される中継デバイスを経由して基地局へアップリンク信号を無線で送信するように動作可能である、無線通信システムが提供される。

このようにして、ダウンリンク通信は、アップリンクデータをどこへ送信すべきかを端末デバイスに指示する制御信号を含めて、基地局から端末デバイスへ直接提供される。これは、基地局が、アップリンク通信のスケジューリングを直接制御すること、及び、特に、端末デバイスから基地局への１つ以上の中継デバイスを経由したアップリンクルートを定義することを可能にする。好適には、基地局は、ダウンリンク信号を端末デバイスへ無線で直接送信するように動作可能である。基地局においては電力を節約する必要が無いため、基地局がダウンリンク上で端末デバイスと直接通信することに問題は無い。電力は、アップリンク上で端末デバイスにおいて節約される。なぜなら、基地局に到達するには不充分でも中継デバイスに到達することは可能であるより低い電力での送信が用いられることができるためである。端末デバイスは、当該端末デバイス自体でアップリンクパスを判定することは必要とされず、それ故に、複雑で、高価な及び電力を消費する制御ロジックを必要としない。

換言すれば、上記の背景において述べられた相反する要件を緩和するために、充分な送信電力が基地局において存在するダウンリンク送信においては従来のスター型トポロジーを用いる一方、アップリンク送信についてはリレー及び／又はメッシュトポロジーを用いて、ＭＴＣ端末における電力を節約する方法が提案される。

基地局は、アップリンク信号が経由してルーティングされるべき中継デバイスへ中継制御信号を無線で送信するように動作可能であり得る。当該中継制御信号は、複数の中継デバイスのうちの別の中継デバイス又は基地局を、上記中継デバイスがアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして示す。この場合において、中継デバイスは、中継制御信号によって識別される中継デバイス又は基地局へアップリンク信号を無線で送信するように動作可能である。このようにして、基地局は、端末デバイスと当該基地局との間のチェーンにおける無線リンクの全てを直接選択する。

基地局は、中継デバイスがアップリンク信号を受信することを必要とされるという標識を当該中継デバイスへ無線で送信するように動作可能であり得る。この標識は、端末デバイス又は別の中継デバイスによって中継デバイスへ送信されるべきアップリンク信号を当該中継デバイスが期待することができる無線リソースを特定し得る。これは、受信先の中継デバイスが（例えば、休眠モードから）「中継（relaying）」モードに切り替え及び正確な無線リソースから情報をデコードすることを可能とし得る。

アップリンク信号が１つよりも多くの中継デバイスを経由してルーティングされるべき場合、基地局は、アップリンク信号が経由してルーティングされるべき第１の中継デバイスへ中継制御信号を無線で送信するように動作可能であり得る。当該中継制御信号は、第１の中継デバイスがアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして第２の中継デバイスを示す。この場合において、第１の中継デバイスは、中継制御信号によって識別される第２の中継デバイスへアップリンク信号を無線で送信するように動作可能である。

端末制御信号は、１つよりも多くのアドレスフィールドを有するスケジューリング情報を含み得る。当該アドレスフィールドは、端末デバイスを識別する送信元アドレスフィールドと、アップリンク信号が経由して送信されるべき中継デバイスを識別する受信先アドレスフィールドと、を含む。中継制御信号も、１つよりも多くのアドレスフィールドを有するスケジューリング情報を含み得る。当該アドレスフィールドは、第１の中継デバイスを識別する送信元アドレスフィールドと、第２の中継デバイスを識別する受信先アドレスフィールドと、を含む。アドレスフィールドは、基地局によってブロードキャストされる物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）上で特定される無線ネットワーク一時識別子（ＲＮＴＩ（radio network temporary identifier））であり得る。基地局がアップリンク信号を直接受信する中継デバイスへのスケジューリング情報において２つのアドレスフィールドを提供することは、必要ではないことがあり得る。この理由は、第２のアドレスが存在しない場合には、アップリンクデータはスケジューリング情報を提供する基地局へ送信されるべきであることが黙示的であると見なされ得るためである。

複数の中継デバイスは、それぞれの所定のビーコン信号を生成するように動作可能であり得る。端末デバイスは、中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該端末デバイスと中継デバイスとの間の無線リンク品質の各測定値を生成し得る。端末デバイスは、無線リンク品質の測定値を、アップリンク信号内で基地局へ送信する。端末デバイスは、複数の中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該端末デバイスとビーコン信号の送信元である複数の中継デバイスのうちの１つとの間の各無線リンクについて無線リンク品質の各測定値を生成し得る。繰り返しになるが、端末デバイスは、無線リンク品質の各測定値を、アップリンク信号内で基地局へ送信する。基地局は、端末デバイスから中継デバイスのうちの１つ以上を経由した基地局への送信ルートを、受信された無線リンク品質の測定値に依存して判定し得る。

基地局、中継デバイス及び端末デバイスのうちの１つ以上は、各自の所定のビーコン信号を生成するように動作可能であり得る。基地局、中継デバイス及び端末デバイスのうちの別の１つ以上は、ビーコン信号を受信し、及び、受信されるビーコン信号を用いて、当該ビーコン信号が経由して送信された無線リンクに対応する無線リンク品質の各測定値を生成する。基地局、中継デバイス及び端末デバイスのうちの上記別の１つ以上は、無線リンク品質の測定値をアップリンク信号内で基地局へ送信し得る。そうすると、基地局は、端末デバイスから中継デバイスのうちの１つ以上を経由した当該基地局への送信ルートを、無線リンク品質の測定値に依存して判定することが可能である。

このようにして、ネットワーク内の種々のデバイスは、隣接デバイス及びそれらの隣接デバイスとの無線リンクの品質を知ることが可能である。基地局は、この情報の全てを受信して、アップリンクデータについての、ネットワークを通じた適切なルートを判定することが可能である。（幾つかの無線リンクが地理的に固定されている場合は特に）全てのデバイスがビーコン信号を送信することは必要ではないことがあり得ることが認識されるであろう。

制御信号は、スケジューリング情報を含み得る。当該スケジューリング情報は、アップリンク信号についての送信電力、データレート、送信周波数、送信タイムスロット及びリソースブロックの数のうちの１つ以上を特定する。スケジューリング情報は、各無線リンクについてレポートされる無線リンク品質の測定値に基づいて、各無線リンクについて基地局によって設定され得る。

基地局は、各ビーコン信号が送信される無線リソースの標識をブロードキャストし得る。

端末デバイスからのアップリンク信号は、当該端末デバイスと隣接デバイスとの間の無線リンク品質を示すアップリンク制御信号を含み得る。基地局は、端末デバイスから中継デバイスのうちの１つ以上を経由した基地局へのアップリンクルートと、当該アップリンクルートにおける各デバイスからのデータの送信を制御するための送信制御パラメータと、のうちの１つ以上を、受信されるアップリンク制御信号に依存して設定し得る。

一実施形態において、中継デバイスは、各自の所定のビーコン信号を生成する。端末デバイスは、中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該端末デバイスと中継デバイスとの間の無線リンク品質の各測定値を生成する。端末デバイスは、無線リンク品質の測定値を中継デバイスへ送信する。中継デバイスは、無線リンク品質の測定値を基地局へ中継し得る。

ある実施形態において、基地局は、端末デバイスから１つ以上の中継デバイスを経由してアップリンクデータ信号を受信することに応じて、第１の確認応答メッセージを当該アップリンクデータの直接の送信元である中継デバイスへ送信し、及び第２の確認応答メッセージを端末デバイスへ直接送信するように構成される。アップリンク信号の直接の送信元である中継デバイスは、第１の確認応答メッセージが当該中継デバイスにおいて受信されるまでアップリンク信号を保持し（retains）、端末デバイスは、第２の確認応答メッセージが当該端末デバイスにおいて受信されるまでアップリンク信号を保持する。

基地局は、端末デバイスから基地局へのアップリンクデータ送信が経由してルーティングされるべき中継デバイスの数に基づいて、アップリンクデータ送信についての遅延量（delay budget）を判定し得る。基地局は、判定された遅延量を用いて、端末デバイスから基地局へ送信されるアップリンク信号が失われたと見なされ得るタイムアウト期間を設定することができる。

中継デバイスは、専用の中継装置、他の端末デバイス、又はこれら２つの組み合わせであってもよい（即ち、中継装置のうちの幾つかは、専用の中継装置であってもよく、他の中継装置は、端末デバイスであってもよい）。アップリンク信号を基地局へ送信する端末デバイスは、幾つかの実施形態において、別の端末デバイスから基地局へのアップリンク通信に関する中継デバイスとして機能し得る。

端末デバイスは、マシンタイプ通信（ＭＴＣ）デバイスであり得る。ダウンリンク信号は、データ信号を含み得る。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内の複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由して端末デバイスへ及び端末デバイスからデータを無線で通信するための基地局であって、当該基地局は、
端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして複数の中継デバイスのうちの１つを示す制御信号を含むダウンリンク信号を端末デバイスへ無線で送信するように構成される送信器と、
制御信号によって示される中継デバイスを経由して端末デバイスから送信されるアップリンク信号を受信するように構成される受信器と、
を備える、基地局が提供される。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内の複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由して基地局へ及び基地局からデータを無線で通信するための端末デバイスであって、当該端末デバイスは、
当該端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むダウンリンク信号を基地局から無線で受信するように構成される受信器と、
端末制御信号によって示される中継デバイスを経由して基地局へアップリンク信号を無線で送信するように構成される送信器と、
を備える、端末デバイスが提供される。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内で基地局と端末デバイスとの間のデータを無線で中継するための中継デバイスであって、当該中継デバイスは、
当該中継デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして別の中継デバイス又は基地局を示す中継制御信号を基地局から無線で受信し、及び、
基地局を対象とした前記アップリンク信号を端末デバイス又は別の中継デバイスから無線で受信する、
ように構成される受信器と、
受信されるアップリンク信号を中継制御信号によって示される中継デバイス又は基地局へ無線で送信するように構成される送信器と、
を備える、中継デバイスが提供される。

本発明の別の態様によれば、基地局と端末デバイスとの間で複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信する方法であって、
基地局から端末デバイスへダウンリンク信号を無線で送信することと、当該ダウンリンク信号は、端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むことと、
端末制御信号によって示される中継デバイスを経由して端末デバイスから基地局へアップリンク信号を無線で送信することと、
を含む、方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内で基地局と端末デバイスとの間で複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信する方法であって、
基地局から端末デバイスへダウンリンク信号を無線で送信することと、当該ダウンリンク信号は、端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むことと、
端末制御信号によって示される中継デバイスを経由して端末デバイスから送信されるアップリンク信号を端末デバイスにおいて送信することと、
を含む、方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内で端末デバイスと基地局との間で複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信する方法であって、
基地局から端末デバイスにおいてダウンリンク信号を無線で受信することと、当該ダウンリンク信号は、端末デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むことと、
端末制御信号によって示される中継デバイスを経由して端末デバイスから基地局へアップリンク信号を無線で送信することと、
を含む、方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、無線通信システム内で基地局と端末デバイスとの間でデータを無線で中継する方法であって、
中継デバイスが基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして別の中継デバイス又は基地局を示す中継制御信号を基地局から中継デバイスにおいて無線で受信することと、
基地局を対象としたアップリンク信号を端末デバイス又は別の中継デバイスから中継デバイスにおいて無線で受信することと、
を含む、方法が提供される。

本発明を実装するためのコンピュータプログラム及び記録媒体も予期される（envisaged）。

本発明のまた別の態様によれば、
基地局と、
複数の端末デバイスと、
を備える無線通信システムであって、
基地局は、端末デバイスのうちの第１の端末デバイスへダウンリンク信号を無線で直接送信するように動作可能であり、
第１の端末デバイスは、アップリンク信号を端末デバイスのうちの第２の端末デバイスを経由して基地局へ無線で送信するように動作可能である、
無線通信システムが提供される。

このようにして、非対称的なアップリンク／ダウンリンクメッシュネットワークが提供されることができる。対応する基地局、端末デバイス及び方法も予期される。

本発明のさらなる態様及び特徴は、添付の特許請求の範囲において定義される。

ここで、本発明の例示的な実施形態は、同様の部分が同じ参照符号を有する添付の図面を参照しつつ、説明されるであろう。図面において：

複数の取り得る送信ルートを有するメッシュネットワークを概略的に図示する。 メッシュネットワークにおける「隠れノード」の問題を概略的に図示する。 シングルホップ送信とマルチホップ送信とにおけるリソース消費の比較を提供する。 シングルホップ送信とマルチホップ送信とにおけるリソース消費の比較を提供する。 対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの間の比較を提供する。 対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの間の比較を提供する。 それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示される２つのシナリオについてのリソース消費の比較を提供する。 それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示される２つのシナリオについてのリソース消費の比較を提供する。 リレーネットワークに適用される場合の対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの間の比較を提供する。 リレーネットワークに適用される場合の対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの間の比較を提供する。 ３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準に従って動作する通信システムを形成するモバイル通信ネットワーク及びモバイル通信デバイスの概略ブロック図である。 図７に示されるネットワークにおける使用のための例示的なダウンリンクデータ及び制御チャネル構造を概略的に図示する。 図７に示されるネットワークにおける使用のための例示的なアップリンクデータ及び制御チャネル構造を概略的に図示する。 ビーコン信号を送信し及び受信し、並びにその結果に依存してアップリンクリソースを割り当てるための例示的な信号フローを概略的に図示する。 ネットワーク上の種々のデバイスからのビーコン信号の送信を制御するためのダウンリンク制御チャネル及びダウンリンクデータチャネルの使用を概略的に図示する。 アップリンクデータ転送ルートを設定し、及びそれに応じてアップリンクデータを提供するための例示的な信号フローを概略的に図示する。 アップリンクリソースを割り当て、及び当該割り当てに応じてアップリンクデータを提供するための例示的な信号フローを概略的に図示する。 リレーネットワーク内で情報及びデータをルーティングするための例示的な信号フローを概略的に図示する。 マルチホップ確認応答（ＡＣＫ：acknowledgement）手続きについての例示的な信号フローを概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 マルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。 アップリンク／ダウンリンク上で非対称的にデータを通信することに関与するステップのうちの幾つかを図示する概略フロー図である。

まず、図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、これらは、対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの間の比較を提供する。図４Ａは、基地局１ａから中継デバイス２ａ及び３ａを経由した端末４ａまでのダウンリンク５ａと、端末デバイス４ａから中継デバイス２ａ及び３ａを経由した基地局１ａまでのアップリンク６ａと、の双方上で通信がマルチホップされる対称的なアップリンク／ダウンリンクの場合を図示する。図４Ｂは、通信が基地局１ｂから端末デバイス４ｂまでのダウンリンク５ｂ上では直接行われるが、端末デバイス４ｂから中継デバイス２ｂ及び３ｂを経由して基地局１ｂまでのアップリンク６ｂ上ではマルチホップされる非対称的なアップリンク／ダウンリンクの場合を図示する。

ここで、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、非対称的なアップリンク／ダウンリンクシナリオのリソース消費及び送信時間／媒体時間（無線リンクがシグナリング及び／又はデータを伝達するために使用される期間）への影響が明らかになる。前述されたように、マルチホッピングは、より低い電力送信が用いられることを可能にするが、送信時間及び媒体時間を増加させる。図５Ａは、（図４Ａにおいて行われるような）制御信号及びデータ信号の双方のマルチホッピングが、ルート内の各中継ステップにおける受信／再送信についての処理遅延に起因して、どのようにして伝達のために比較的長い時間を要するかを図示する。対照的に、図５Ｂは、制御信号をシングルホップで送信することによって、基地局（ＢＳ）から端末へ送信される制御信号に関して、どのようにして送信時間／媒体時間が低減されるかを示す。一見したところ、これはメッシュ／リレータイプのネットワークの低送信電力の目標に反するが、実際には、基地局は、ネットワーク内の端末デバイス及び中継装置と同じ送信電力の制約を受けないであろう。さらに、この構成は、ＭＴＣデバイスについて特に有利である。その理由は、このタイプのデバイスについて典型的に利用される、データシグナリングに対する制御シグナリングの相対的に多い量である。

次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、リレーネットワークに適用される場合における対称的なアップリンク／ダウンリンクマルチホップシグナリングシナリオと非対称的なアップリンク／ダウンリンクシグナリングシナリオとの比較が提供される。図６Ａは、基地局７ａから複数のリレーノード８ａを経由した複数の端末デバイス９ａへのダウンリンク１０ａと、複数の端末デバイス９ａから複数のリレーノード８ａを経由した基地局７ａへのアップリンク１１ａと、の双方上で通信がマルチホップされる対称的なアップリンク／ダウンリンクの場合を図示する。図６Ｂは、通信が基地局７ｂから端末デバイス９ｂへのダウンリンク１０ｂ上では直接行われるが、端末デバイス９ｂからリレーノード８ｂを経由した基地局７ｂへのアップリンク１１ｂ上ではマルチホップされる非対称的なアップリンク／ダウンリンクの場合を図示する。図６Ｂの非対称的なアップリンク／ダウンリンクリレー構成は図４Ｂの非対称的なアップリンク／ダウンリンクメッシュネットワーク構成と同様の利益を得ることが認識されるであろう。実際、メッシュネットワークの中継デバイスは、機能性の点において中継装置に対応する。これら２つの構成間の典型的な相違点は、中継装置がデータを発信しないであろう点、より高い送信電力ケイパビリティを有し得る点、及び静的（不動）又は半静的（例えば、列車上で位置が固定されている）であり得る点である。

ここで、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準に従って動作するモバイル通信ネットワークを用いる実装を参照しつつ、本発明のある実施形態が説明されるであろう。図７は、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準に従って動作する通信システムを形成するモバイル通信ネットワーク及びモバイル通信デバイスの概略ブロック図である。モバイルネットワークは、当技術分野においてエンハンストノードＢ１０１（ｅＮＢ）として知られる複数の基地局を含み、当該基地局の各々は、複数のモバイル通信デバイス１０５へ及び複数のモバイル通信デバイス１０５から無線インタフェースを経由してデータを通信することを可能にする送受信器ユニット１０３を備える。各モバイル通信デバイス１０５は、ｅＮＢへ及びｅＮＢからデータを通信するための送受信器と、当該モバイル通信デバイスを一意に識別するＵＳＩＭと、を備える。

各ｅＮｏｄｅＢ１０１は、カバレッジエリア（即ち、セル）を提供し、及び当該カバレッジエリア／セル内のモバイル通信デバイス１０２へ及びモバイル通信デバイスからデータを通信する。各ｅＮＢ１０１は、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）１０４へ接続され、当該Ｓ−ＧＷ１０４は、ｅＮＢ１０１へ及びｅＮＢ１０１からユーザデータをルーティングし、及び、当技術分野において既知であるように、モバイル通信デバイス１０５がｅＮＢ１０１間でハンドオーバする際にモビリティをサポートする。

モバイルネットワークは、典型的に、複数のトラッキングエリアに分けられ、当該トラッキングエリアの各々は、複数のｅＮＢを含む。複数のトラッキングエリアは共に、地理的なエリアにわたる公衆地上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ：Public Land Mobile Network）へのアクセスを提供するネットワークカバレッジエリアを形成する。Ｓ−ＧＷ１０４は、パケットデータネットワークゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）１０６へ接続され、当該Ｐ−ＧＷ１０６は、パケットデータがネットワーク内へ及びネットワーク外へルーティングされるネットワークエンティティである。モバイル通信ネットワークは、Ｓ−ＧＷ１０４及びｅＮＢ１０１に接続されるモビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）１０７も含む。ＭＭＥ１０７は、ネットワークへのアクセスを試行するモバイル通信デバイス１０５を、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ：Home Subscriber Server）１０８に記憶される加入者プロファイル情報を取得することによって認証することに関与する。ＭＭＥ１０７は、ネットワークへ加わった各モバイル通信デバイス１０５のロケーションもトラッキングする。グループ化された複数のｅＮＢは、ＰＬＭＮの無線ネットワーク部分及びＰＬＭＮのインフラストラクチャ機器を形成する。即ち、Ｓ−ＧＷ、ＭＭＥ及びＰ−ＧＷは、ＰＬＭＮのコアネットワーク部分を形成する。

図８は、図７のＬＴＥベースのネットワークにおける使用のための例示的なダウンリンクデータ及び制御チャネル構造を概略的に図示する。ＬＴＥ標準によれば、物理ダウンリンクフレームが用いられて、ダウンリンク（基地局から端末デバイス）上で制御シグナリング及びデータが通信される。図８は、当該フレームの幾らか簡略化された形態である。例えば、ＬＴＥフレームは、通常、１０個のサブフレームを含むが、６個のサブフレーム１３０のみが図８のダウンリンクフレーム１２０について表されている。図８中のＬＴＥフレーム１２０の図の下は、サブフレーム１３０のうちの１つの拡大されたバージョンである。各サブフレーム１３０において、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）１４０が示され、当該ＰＤＣＣＨ１４０は、（縦方向の）周波数帯域全体にわたって及び（水平方向の）時間軸における１〜３つのシンボルにわたって広がるリソースゾーン内の幾らかの時間リソース及び周波数リソースを占める。ここで、時間リソース及び周波数リソースは、通常、ランダムアルゴリズム又は疑似ランダムアルゴリズムに基づいて当該ゾーンにおいて分配される。対照的に、物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Down-link Shared CHannel）１５０は、ＰＤＣＣＨを経由して割り当てられる複数の時間リソース及び周波数リソースから成る。実際、ＰＤＣＣＨは、リソース割り当て及び対応するアドレッシング情報（例えば、無線ネットワーク一時識別子−ＲＮＴＩ）をモバイル通信デバイスに提供する。それ故に、モバイル通信デバイスは、ＲＮＴＩに基づいて、当該モバイル通信デバイスを対象とする（宛先アドレスとする）データを受信するためにどのリソース割り当てをデコードすべきかを知得することができる。データは、このモバイル通信デバイスのみについてのデータであっても、又はセル内の全てのモバイル通信デバイスについてのデータであってもよい。図８において、２つのリソースブロック１６２、１６４が強調されている。これらは、特定の端末デバイスのＲＮＴＩに関連付けられるＰＤＣＣＨ１４０において提供される制御情報によって当該特定の端末デバイスに割り当てられ得る。その結果、当該端末デバイスは、当該周波数／シンボル割り当てにおいて送信されるデータをデコードすべきことを知得するであろう。

同様に、図９は、図７に示されるネットワークにおける使用のための例示的なアップリンクデータ及び制御チャネル構造を概略的に図示する。アップリンク側と同様に、物理アップリンクフレーム２２０が用いられて、アップリンク（端末デバイスから基地局）上で制御シグナリング及びデータが通信される。繰り返しになるが、図８と同様に、図９は、当該フレームが幾らか簡略化された形態である。図９において、物理アップリンクフレーム２２０は、複数のサブフレーム２３０に分けられる。図９におけるＬＴＥフレーム２２０の図の下は、サブフレーム２３０のうちの１つの拡大されたバージョンである。各サブフレーム２３０において、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）２４０が示され、当該ＰＵＣＣＨ２４０は、（水平方向の）全時間（シンボル）帯域にわたり並びに（縦方向の）周波数帯域の上端及び下端の部分にわたり広がる２つのリソースゾーン内の幾らかの時間リソース及び周波数リソースを占める。対照的に、物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Up-link Shared CHannel）２５０は、（ダウンリンクフレームにおける）ＰＤＣＣＨを経由して割り当てられる複数の時間リソース及び周波数リソースから成る。それ故に、ＰＤＣＣＨは、制御シグナリング及びデータを送信し及び受信するためのリソース割り当て及び対応するアドレッシング情報（例えば、無線ネットワーク一時識別子−ＲＮＴＩ）をモバイル通信デバイスに提供する。それ故に、モバイル通信デバイスは、ＲＮＴＩに基づいて、どのリソース割り当て上でデータを送信すべきかを知得することができる。図９において、２つのリソースブロック２６２、２６４が強調されている。これらは、特定の端末デバイスのＲＮＴＩと関連付けられるＰＤＣＣＨ２４０において提供される制御情報によって特定の端末に割り当てられ得る。その結果、当該端末デバイスは、当該周波数／シンボル割り当てを用いてデータを送信すべきことを知得するであろう。

マルチホップネットワーク構成において、データを通信するための最良のルートを選択することが可能であることが望ましい。幾つかの場合において、最良のルートは、最もクリーンなチャネル条件（最も高い品質の無線リンク）を有するルートであってもよく、他の場合において、最良のルートは、適当なチャネル条件を有するが、より少ない数のホップを有するルートであってもよい。例えば、より大きな信頼度を必要とするデータ通信は、高品質なチャネル条件を選ぶ一方、低いレイテンシ（送信遅延）を必要とするデータ通信は、送信における中継段の数を制限することを選び得る。さらに、無線リンクの品質は、送信に割り当てられるべき時間／周波数リソース（例えば、ＰＵＳＣＨ内のリソースブロックの数）、又は用いられるべきエンコーディングタイプ／レート及び送信電力に影響を与え得る。これを達成するために、各無線リンクの品質が測定され及び基地局へレポートされる。

図１０は、ビーコン信号を送信し及び受信し、並びに、その結果に依存してアップリンクリソースを割り当てるための例示的な信号フローを概略的に図示する。図１０において、基地局（ｅＮＢ）の各々並びに第１及び第２のリレーノード（ＲＮ１、ＲＮ２）は、所定のビーコン（リファレンス）信号を送信する。ｅＮＢからのリファレンス信号は、第１のリレーノードＲＮ１によって受信され、測定され、及びチャネル品質情報（ＣＱＩ：channel quality information）がｅＮＢへフィードバックされる。第１のリレーノードＲＮ１からのリファレンス信号は、第２のリレーノードＲＮ２によって受信され、測定され、及びチャネル品質情報（ＣＱＩ）が第１のリレーノードＲＮ１を経由してｅＮＢへフィードバックされる。最後に、第２のリレーノードＲＮ２からのリファレンス信号は、端末デバイス（ＵＥ）によって受信され、測定され、及びチャネル品質情報（ＣＱＩ）が第２のリレーノード及び第１のリレーノードＲＮ１を経由してｅＮＢへフィードバックされる。チャネル品質情報は、ＰＵＣＣＨ内の制御シグナリングとして基地局へ送信され得る。基地局（ｅＮＢ）において受信されるチャネル品質情報は、それぞれの無線リンクについてアップリンクグラントを割り当てるために用いられる。図１０から分かるように、それぞれのアップリンクグラントは、それぞれのリレーノード及び端末デバイスへ（ＰＤＣＣＨ内の制御シグナリングとして）直接送信される。このようにして、ルートの各ホップについてのアップリンクグラントは、各ホップにおけるチャネル条件を補完するように調整されることができる。

同じ原理は少なくとも幾つかの端末デバイスが他の端末デバイスに関して中継装置としての機能を果たすメッシュネットワークに適用され得ることが認識されるであろう。

図１１は、ネットワーク上の種々のデバイスからのビーコン信号の送信を制御するためのダウンリンク制御チャネル及びダウンリンクデータチャネルの使用を概略的に図示する。特に、サブフレーム３３０のＰＤＣＣＨ３４０内で提供される制御シグナリングは、それぞれのビーコン信号が送信されるべき、ＰＤＳＣＨ３５０内の無線リソース（ビーコン送信リソースブロック（resource block））３６０を示す。このようにして、基地局は、ネットワークデバイスが当該ネットワークデバイスのビーコン信号をいつ送信すべきか、及び随意的に隣接デバイスからビーコン信号をいつ受信すべきかを知得するように、ビーコン送信をスケジューリングすることが可能である。受信デバイスは、所定の送信電力を有するビーコン信号に基づいて、各受信ビーコン信号の受信電力を計算し、及び計算結果をＰＵＣＣＨ上で搬送されるアップリンク制御信号の形式で基地局へ通信することが可能である。

基地局が端末デバイスからのアップリンクデータの適切なルーティングを決定すると、当該基地局は、ルーティング情報を当該端末デバイス及び決定されたルート上の任意の中継デバイスへ送信する。ルーティング情報は、基地局によってＰＤＣＣＨを用いてブロードキャストされ得る。図１２は、ルーティング情報を送信し、及び、それに応じて指定されたルートに沿ってアップリンクデータを受信するための例示的な信号フローを概略的に図示する。図１２から分かるように、３つのセットのルーティング情報が、第１のリレーノード（ＲＮ１）、第２のリレーノード（ＲＮ２）及び端末デバイス（ＵＥ）へＰＤＣＣＨを経由して潜在的に並行して送信される。ダウンリンク上のマルチホッピングは必要とされない。第１のセットのルーティング情報（ＲＮ１−＞ｅＮＢ）は、第１のリレーノードＲＮ１に向けられ、及び当該第１のリレーノードＲＮ１に通信をｅＮＢへ向けるように指示する。第２のセットのルーティング情報（ＲＮ２−＞ＲＮ１）は、第２のリレーノードＲＮ２に向けられ、及び当該第２のリレーノードＲＮ２に通信を第１のリレーノードＲＮ１へ向けるように指示する。第３のセットのルーティング情報（ＵＥ−＞ＲＮ２）は、モバイル端末（ＵＥ）へ向けられ、及び当該モバイル端末に通信を第２のリレーノードＲＮ２へ向けるように指示する。

その後、モバイル端末がデータを基地局へ送信する際、当該モバイル端末は、第３のセットのルーティング情報によって提供された指示に従い、及び当該データを第２のリレーノードＲＮ２へ向ける。第２のリレーノードＲＮ２は、第２のセットのルーティング情報によって提供された指示に従い、及び当該データを第１のリレーノードＲＮ１へ向ける。第１のリレーノードＲＮ１は、第１のセットのルーティング情報によって提供された指示に従い、及び当該データを基地局へ向ける。このようにして、基地局は、ネットワークを通じたアップリンクデータのルーティングを制御することが可能である。ルーティング情報は、２つのアドレス、即ち、（ルーティング情報の意図された受信先は当該送信元であることを当該送信元が認識するように）送信元のアドレスと、（送信元がデータをどこへ送信すべきかを知得するように）受信先のアドレスと、を利用し得る。ルーティング情報がＰＤＣＣＨ上でブロードキャストされる場合、受信先のアドレスは、送信元からの送信が期待されることを知得する点において受信先自体にも有益となり得る。アドレスは、無線ネットワーク一時識別子（ＲＮＴＩ）であってもよく、当該識別子は、ＬＴＥネットワーク環境内の（基地局、中継装置及び端末デバイスを含む）種々のデバイスを識別するために役立つ。

図１３は、選択された無線リンクに関してアップリンクグラントを設定し及びスケジューリングし、並びに当該割り当てに応じて、アップリンクデータを提供するための例示的な信号フローを概略的に図示する。アップリンクグラントは、第１のリレーノードＲＮ１、第２のリレーノードＲＮ２及びモバイル端末（ＵＥ）（及び実際にはレンジ内の任意の他のデバイス）のうちの各々へＰＤＣＣＨ上でブロードキャストされるが、これらのデバイスに個々にアドレス指定される。ダウンリンク上のマルチホッピングは、必要とされない。それに応じて、端末デバイス（ＵＥ）は、割り当てられた無線リソースを用いて、（図１２中の第３のルーティング情報によって要求されるように）アップリンクデータを第２のリレーノードＲＮ２へ送信する。第２のリレーノードＲＮ２は、受信すると、割り当てられた無線リソースを用いて、（図１２中の第２のルーティング情報によって要求されるように）受信データを第１のリレーノードへ中継する。第１のリレーノードＲＮ１は、受信すると、割り当てられた無線リソースを用いて（図１２中の第１のルーティング情報によって要求されるように）受信データを基地局へ中継する。このようにして、基地局は、無線リソースを無線リンクごとに割り当てることが可能である。基地局がルーティング情報及びアップリンクグラントを単一のステップで提供することにより、図１２及び図１３のシグナリングは組み合わせられ得ることが認識されるであろう。

図１４は、リレーネットワーク内で情報及びデータをルーティングするための例示的な信号フローを概略的に図示する。図１４は、図１２と共に参照されるべきである。図１４において、基地局（ｅＮＢ）４１０が提供される。基地局４１０は、第１のリレーノードＲＮ１ ４２０、第２のリレーノードＲＮ２ ４３０及びモバイル端末（ＵＥ）４４０の各々へルーティング情報をダウンリンク上で送信する。これらのデバイスは、図１２に関連して上述された基地局、第１のリレーノード、第２のリレーノード及び基地局に対応する。この場合において、基地局４１０は、モバイル端末から基地局への適当なルーティングは第２のリレーノード４３０及び第１のリレーノード４２０を順番に経由するものであると予め判定済みであると仮定される。図１４から分かるように、基地局は、モバイル端末４４０、第１のリレーノード４２０及び第２のリレーノード４３０の各々へルーティング情報をダウンリンク上で送信することによって、このルートを設定する。アップリンク側では、データは、モバイル端末４４０から第２のリレーノード４３０へ、第２のリレーノード４３０から第１のリレーノード４２０へ、及び第１のリレーノード４２０から基地局４１０へそれぞれのルーティング情報に従ってマルチホップの手法で送信される。

図１５は、マルチホップ確認応答（ＡＣＫ）手続きについての例示的な信号フローを概略的に図示する。図１５は、図１４と共に考慮されるべきである。送信元デバイスがデータを受信先デバイスへ送信する際、送信元デバイスは、送信データが到達したことを示す、受信先デバイスからの確認応答信号を予期し得る。この確認応答信号が受信されない場合、送信元デバイスは、データを再送信すること（自動再送要求−ＡＲＱ（automatic repeat request））を望み得る。マルチホップルーティングシナリオに関する問題は、無線リンクごとの確認応答が容易に強化されることはできないことである。図１５において、モバイル端末（ＵＥ）がアップリンクデータを第２のリレーノードＲＮ２へ送信する際、当該モバイル端末（ＵＥ）は、第２のリレーノードがリンクごとのＡＣＫにより応答することを予期し得る。しかしながら、これは、当該データが基地局におけるその最終的な宛先に到達することを保証しない。さらなるリンクごとのＡＣＫは各段においてアップリンクデータを提供するデバイスのみに送信されるため、ルート内の後続のホップは、モバイル端末には完全に不可視となり得る。これらのさらなるリンクごとのＡＣＫは、例えば当該ＡＣＫが受信されない場合には第１のリレーノード又は第２のリレーノードから再送信が行われることができる点において有益な機能を果たす。基地局がアップリンクデータを受信したことを端末デバイスが知得することができるように、基地局は、２つのＡＣＫメッセージを送信する。これらのうちの一方は、アップリンクデータの送信が成功したことを第１のリレーノードが認識するように第１のリレーノードへ送信される。その結果、第１のリレーノードは、アップリンクデータを再送信についての要求が無いものとして廃棄する（dispense）ことができる。もう一方のＡＣＫメッセージは、端末デバイスへ直接送信される。それ故に、端末デバイスは、アップリンクデータが基地局におけるその最終的な宛先へ到達したことを認識させられ、及び当該アップリンクデータを廃棄することができる。そのときまでは、たとえ第２のリレーノードＲＮ２からのＡＣＫメッセージが受信されたとしても、アップリンクデータが基地局へのさらなるルート上で失われるリスクがある。モバイル端末がリンクごとのＡＣＫ又は最終的なＡＣＫをそれぞれの指定された期間内に受信しない場合、当該モバイル端末は、アップリンクデータを再送信することを決定し得る。

換言すれば、自動再送要求に関する問題を軽減するために、基地局（ｅＮＢ）は、１つの受信データメッセージについて２つの確認応答メッセージ、即ち、このデータメッセージの送信元（リレーノード）へ向けてのリンクごとのＡＣＫと、当該データメッセージのソース（終端ＵＥ）へ向けてのさらなるＡＣＫと、を送信する。

基地局は端末デバイスから基地局へのアップリンクデータ送信が経由してルーティングされるべき中継装置の数に基づいてアップリンクデータ送信についての遅延量を判定し得ることも留意されるべきである。基地局は、判定された遅延量を用いて、端末デバイスから基地局へ送信されるアップリンク信号が失われたと見なされることができるタイムアウト期間を設定することができる。このタイムアウト期間は、制御シグナリングにおいて端末デバイスへ通信されることができ、及び端末デバイスがアップリンクデータを再送信する前にどのくらいＡＣＫメッセージを待つべきかを判定することを可能にする。

図１６Ａから図１６Ｉは、ビーコン信号を用いてマルチホップアップリンクを確立する例示的な方法を概略的に図示する。アップリンクマルチホップリンクを確立する１つの例示的な方法は、このセクションにおいてサンプルシナリオを通じて説明されるが、他の方法も実行可能であることが認識されるであろう。この方法は、メッシュネットワークに関して説明されるが、ＵＥデバイスのうちの幾つかが専用リレーデバイスと置換されるリレーネットワークにも適用可能であろう。

まず、図１６Ａを参照すると、端末デバイスＵＥ Ａ ５３０は、アップリンクにおいて、端末デバイスＵＥ Ｂ ５２０を経由して基地局ｅＮＢ５１０に接続される。端末デバイスＵＥ Ｂ ５２０は、基地局ｅＮＢ５１０に直接接続される。端末デバイスＵＥ Ａ ５３０は、円５３５によって示されるビーコン送信レンジを有する。新たな端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０が、ＵＥ Ａの無線（ビーコン）レンジ内に入る。

次に、図１６Ｂを参照すると、ネットワークへの接続を望む端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、少なくとも所定のビーコン間隔の間はリッスンして、すぐ近くに端末デバイスが存在するかを感知する（hear）。端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は端末デバイスＵＥ Ａ ５３０の無線レンジ５３５に入っているため、当該端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、端末デバイスＵＥ Ａ ５３０によって送信されるビーコンを感知するであろう。

端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０が１つよりも多くのビーコンを感知する場合、当該端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、これらの受信電力レベルを測定して、最も強い信号を判定し、及び最も強い送信端末デバイスを記憶するであろう。なぜなら、当該送信端末デバイスは、接続するのに適切な最も近い端末デバイスであると見なされることができるためである。

次に、図１６Ｃを参照すると、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０が端末デバイスＵＥ Ａ ５３０から送信されるビーコンを受信すると、当該端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、接続要求を端末デバイスＵＥ Ａ ５３０へ送信するであろう。端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０が１つより多くのビーコンを感知する場合、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、最も近いと見なされる端末デバイスへ接続要求を送信するであろう。端末デバイスＵＥ Ａ ５３０及びＢ ５４０は、この要求を基地局ｅＮＢ ５１０へ転送するであろう。当該基地局ｅＮＢ ５１０において、ルーティングが管理される。

次に、図１６Ｄを参照すると、基地局ｅＮＢ５１０は、この要求を受信すると、接続許可メッセージを端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０へ直接送信するであろう。当該接続許可は、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０に、送信すべきものを有する場合は端末デバイスＵＥ Ａ ５３０に接続するように指示するであろう。

図１６Ｅは、無線ビーコンレンジ５５５を有する別の端末デバイスＵＥ Ｄ ５５０が、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０のレンジ内にローミングすると仮定する。

図１６Ｆにおいて、全ての端末デバイスがビーコンをある間隔で送信していると仮定がなされる。最終的に、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、端末デバイスＵＥ Ｄ ５５０から送信されるビーコンを感知し、及び端末デバイスＵＥ Ｄ ５５０が端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０のレンジに入ったと気付くであろう。

図１６Ｇを参照すると、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０は、ビーコンを受信すると、この事実をレポートし及び当該信号の強度を既に確立されたアップリンクを通じて基地局ｅＮＢ ５１０に示すであろう。

図１６Ｈを参照すると、基地局ｅＮＢ ５１０は、ビーコンレポートの受信後、アップリンクルートにおける変更が必要であるかを判定するであろう。この決定は、モバイル端末間のレポートされた信号強度又はモバイル端末ＵＥ Ｃ ５４０と基地局ｅＮＢ ５１０との間のホップの数に基づいて為され得る。

図１６Ｉを参照すると、基地局ｅＮＢ５１０と端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０との間の現在のルートについてのホップの数は、３つのホップであり、端末デバイスＵＥ Ｄ ５５０を経由すると２つのホップであるため、基地局ｅＮＢ５１０は、端末デバイスＵＥ Ｃ ５４０に、端末デバイスＵＥ Ｄ ５５０に接続するようにルート変更して、ホップの数を低減するように指示する。ホップの数を低減することは、レイテンシ及びオーバーヘッドを減らすために有効である。

図１６Ａから図１６Ｉを参照しつつ説明された方法を通じた動作によって、ルーティングは基地局によって充分に管理されることができ、モバイル端末における複雑さの低減が可能になる。

図１７は、アップリンク／ダウンリンク上でデータを非対称的に通信することに関与するステップのうちの幾つかを図示する概略フロー図である。具体的には、ステップＳ１において、端末デバイスは、ネットワークへの接続を確立する。これは、例えば、図１６Ａから図１６Ｄに関して説明された方法を用いて達成され得る。次いで、ステップＳ２において、ネットワーク内のデバイス間で利用可能な無線リンクに関するチャネル品質情報が取得され及び基地局へ通信される。これは、例えば、図１６Ｅから図１６Ｇに関して説明された方法を用いて達成され得る。ステップＳ３において、基地局は、受信されたチャネル品質情報に基づいて、スケジューリング情報（例えば、ルーティング情報及びアップリンクグラント）を設定する。これは、例えば、図１６Ｈに関して説明された方法を用いて達成され得る。ステップＳ４において、基地局は、スケジューリング情報をネットワークデバイスへ直接送信する。これは、例えば、図１２から図１４、図１６Ｇ及び図１６Ｉに関して説明された方法を用いて達成され得る。ステップＳ５において、アップリンクデータは、スケジューリング情報に従って、マルチホップの手法で基地局へ送信される。これは、例えば、図１２から図１４に関して説明された方法を用いて達成され得る。ステップＳ６において、ツーパート確認応答（ＡＣＫ）手続きが実行されて、アップリンクデータが基地局において成功裏に受信されたことを端末デバイスに通知する。これは、例えば、図１５に関して説明された方法を用いて達成され得る。最後に、通信は、ステップＳ７において完了される。

Claims (40)

1. 基地局と、
   複数の中継デバイスと、
   端末デバイスと、
   を備える無線通信システムであって、
   前記基地局は、前記端末デバイスが前記基地局を対象とするアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの１つを識別する端末制御信号を含むダウンリンク信号を前記端末デバイスへ無線で送信するように動作可能であり、
   前記端末デバイスは、前記端末制御信号によって識別される前記中継デバイスを経由して前記基地局へ前記アップリンク信号を無線で送信するように動作可能である、
   無線通信システム。
2. 前記基地局は、前記アップリンク信号が経由してルーティングされるべき中継デバイスへ中継制御信号を無線で送信するように動作可能であり、当該中継制御信号は、当該中継デバイスが前記アップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの別の中継デバイス又は前記基地局を示し、
   前記中継デバイスは、前記中継制御信号によって識別される前記中継デバイス又は基地局へ前記アップリンク信号を無線で送信するように動作可能である、
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記基地局は、前記中継デバイスへ当該中継デバイスが前記アップリンク信号を受信することが必要とされることの標識を無線で送信するように動作可能である、
   請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記標識は、前記端末デバイス又は別の中継デバイスによって前記中継デバイスへ送信されるべき前記アップリンク信号を前記中継デバイスが期待することができる無線リソースを特定する、
   請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記アップリンク信号が１つよりも多くの中継デバイスを経由してルーティングされるべき場合、前記基地局は、前記アップリンク信号が経由してルーティングされるべき第１の中継デバイスへ中継制御信号を無線で送信するように動作可能であり、当該中継制御信号は、当該第１の中継デバイスが前記アップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして第２の中継デバイスを示し、
   前記第１の中継デバイスは、前記中継制御信号によって識別される前記第２の中継デバイスへ前記アップリンク信号を無線で送信するように動作可能である、
   請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記端末制御信号は、１つよりも多くのアドレスフィールドを有するスケジューリング情報を含み、当該アドレスフィールドは、前記端末デバイスを識別する送信元アドレスフィールドと、前記アップリンク信号が経由して送信されるべき前記中継デバイスを識別する受信先アドレスフィールドと、を含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
7. 前記中継制御信号は、１つよりも多くのアドレスフィールドを有するスケジューリング情報を含み、当該アドレスフィールドは、前記中継デバイスを識別する送信元アドレスフィールドと、前記中継デバイスが前記基地局を対象とするアップリンク信号を向けるべきデバイスを識別する受信先アドレスフィールドと、を含む、
   先行する請求項のいずれか１項に記載の無線通信システム。
8. 前記中継制御信号は、１つよりも多くのアドレスフィールドを有するスケジューリング情報を含み、当該アドレスフィールドは、前記第１の中継デバイスを識別する送信元アドレスフィールドと、前記第２の中継デバイスを識別する受信先アドレスフィールドと、を含む、
   請求項５に記載の無線通信システム。
9. 前記アドレスフィールドは、前記基地局によってブロードキャストされる物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）上で特定される無線ネットワーク一時識別子（ＲＮＴＩ）である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
10. 前記中継デバイスは、各自の所定のビーコン信号を生成するように動作可能であり、
    前記端末デバイスは、中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて当該端末デバイスと前記中継デバイスとの間の前記無線リンク品質の各測定値を生成するように動作可能であり、
    前記端末デバイスは、無線リンク品質の前記測定値を前記アップリンク信号内で前記基地局へ送信するように動作可能である、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
11. 前記端末デバイスは、複数の中継デバイスから前記ビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該端末デバイスとビーコン信号の送信元である前記複数の中継デバイスのうちの１つとの間の各無線リンクについて前記無線リンク品質の各測定値を生成するように動作可能であり、
    前記端末デバイスは、無線リンク品質の前記各測定値を前記アップリンク信号内で前記基地局へ送信するように動作可能である、
    請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記基地局は、前記端末デバイスから前記中継デバイスのうちの１つ以上を経由した当該基地局への送信ルートを、受信された無線リンク品質の前記測定値に依存して判定するように動作可能である、請求項１０又は１１に記載の無線通信システム。
13. 前記基地局、前記中継デバイス及び前記端末デバイスのうちの１つ以上は、各自の所定のビーコン信号を生成するように動作可能であり、
    前記基地局、前記中継デバイス及び前記端末デバイスのうちの別の１つ以上は、前記ビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該ビーコン信号が経由して送信された前記無線リンクに対応する前記無線リンク品質の各測定値を生成するように動作可能であり、
    前記基地局、前記中継デバイス及び前記端末デバイスのうちの前記別の１つ以上は、無線リンク品質の前記測定値を前記アップリンク信号内で前記基地局へ送信するように動作可能であり、
    前記基地局は、前記端末デバイスから前記中継デバイスのうちの１つ以上を経由した当該基地局への送信ルートを、無線リンク品質の前記測定値に依存して判定するように動作可能である、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の無線通信システム。
14. 前記制御信号は、スケジューリング情報を含み、当該スケジューリング情報は、前記アップリンク信号についての送信電力、データレート、送信周波数、送信タイムスロット及びリソースブロックの数のうちの１つ以上を特定する、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
    
15. 前記スケジューリング情報は、各無線リンクについてレポートされた前記無線リンク品質の測定値に基づいて、各無線リンクについて前記基地局によって設定される、請求項１４に記載の無線通信システム。
16. 前記基地局は、各ビーコン信号が送信される前記無線リソースの標識をブロードキャストする、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
17. 前記端末デバイスからの前記アップリンク信号は、当該端末デバイスと隣接デバイスとの間の無線リンク品質を示すアップリンク制御信号を含み、
    前記基地局は、前記端末デバイスから前記中継デバイスのうちの１つ以上を経由した前記基地局へのアップリンクルートと、当該アップリンクルートにおける各デバイスからのデータの送信を制御するための送信制御パラメータと、のうちの１つ以上を、受信される前記アップリンク制御信号に依存して設定する、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
18. 前記中継デバイスは、各自の所定のビーコン信号を生成するように動作可能であり、
    前記端末デバイスは、中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、前記端末デバイスと前記中継デバイスとの間の前記無線リンク品質の各測定値を生成するように動作可能であり、
    前記端末デバイスは、無線リンク品質の前記測定値を前記中継デバイスへ送信するように動作可能であり、
    前記中継デバイスは、無線リンク品質の前記測定値を前記基地局へ中継するように動作可能である、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
19. 前記基地局は、前記端末デバイスから１つ以上の中継デバイスを経由してアップリンク信号を受信することに応じて、当該アップリンク信号の直接の送信元である前記中継デバイスへ第１の確認応答を送信し、及び前記端末デバイスへ第２の確認応答メッセージを直接送信するように構成される、
    請求項１〜１８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
20. 前記アップリンク信号の直接の送信元である前記中継デバイスは、前記第１の確認応答メッセージが当該中継デバイスにおいて受信されるまで前記アップリンク信号を保持し、
    前記端末デバイスは、前記第２の確認応答メッセージが当該端末デバイスにおいて受信されるまで前記アップリンク信号を保持する、
    請求項１９に記載の無線通信システム。
21. 前記基地局は、前記端末デバイスから当該基地局へのアップリンクデータ送信が経由してルーティングされるべき中継デバイスの数に基づいて、アップリンクデータ送信についての遅延量を判定する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
22. 前記基地局は、前記端末デバイスから前記基地局へ送信されるアップリンク信号が失われたと見なされることができるタイムアウト期間を、判定された前記遅延量に依存して設定するように動作可能である、請求項２１に記載の無線通信システム。
23. 前記中継デバイスのうちの少なくとも１つは、中継装置である、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の無線通信システム。
24. 前記中継デバイスのうちの少なくとも１つは、別の端末デバイスである、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
25. 前記端末デバイスは、別の端末デバイスから前記基地局へのアップリンク通信に関して中継デバイスとしての機能を果たす、請求項１に記載の無線通信システム。
26. 前記端末デバイスは、マシンタイプ通信（ＭＴＣ）デバイスである、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
27. 前記ダウンリンク信号は、データ信号を含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
28. 無線通信システム内で端末デバイスへ及び端末デバイスから複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信するための基地局であって、当該基地局は、
    前記端末デバイスが前記基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むダウンリンク信号を前記端末デバイスへ無線で送信するように構成される送信器と、
    前記端末制御信号によって示される前記中継デバイスを経由して前記端末デバイスから送信されるアップリンク信号を受信するように構成される受信器と、
    を備える、基地局。
29. 基地局と端末デバイスとの間で複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信する方法であって、
    前記端末デバイスが前記基地局を対象としたアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むダウンリンク信号を前記基地局から前記端末デバイスへ無線で送信することと、
    前記端末制御信号によって示される前記中継デバイスを経由して前記端末デバイスから前記基地局へ前記アップリンク信号を無線で送信することと、
    を含む、方法。
30. 前記アップリンク信号が経由してルーティングされるべき中継デバイスへ前記基地局から中継制御信号を無線で送信することと、当該中継制御信号は、当該中継デバイスが前記アップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの別の中継デバイス又は前記基地局を示すことと、
    前記中継制御信号によって識別される前記中継デバイス又は基地局へ前記中継デバイスから前記アップリンク信号を無線で送信することと、
    を含む、請求項２９に記載のデータを無線で通信する方法。
31. 前記中継デバイスにおいて各自の所定のビーコン信号を生成することと、
    前記端末デバイスにおいて中継デバイスからビーコン信号を受信し、及び、受信される当該ビーコン信号を用いて、当該端末デバイスと前記中継デバイスとの間の前記無線リンク品質の各測定値を生成することと、
    無線リンク品質の前記測定値を前記端末デバイスから前記アップリンク信号内で前記基地局へ送信することと、
    を含む、請求項２９に記載のデータを無線で通信する方法。
32. 前記端末デバイスから前記中継デバイスのうちの１つ以上を経由した前記基地局への送信ルートを、受信された無線リンク品質の前記測定値に依存して前記基地局において判定すること、
    を含む、請求項３１に記載のデータを無線で通信する方法。
33. 前記端末デバイスから１つ以上の中継デバイスを経由してアップリンク信号を受信することに応じて、
    当該アップリンク信号の直接の送信元である前記中継デバイスへ前記基地局から第１の確認応答を送信することと、
    前記端末デバイスへ前記基地局から第２の確認応答メッセージを直接送信することと、
    を含む、請求項２９に記載のデータを無線で通信する方法。
34. 前記アップリンク信号の直接の送信元である前記中継デバイスにおいて、前記第１の確認応答メッセージが当該中継デバイスにおいて受信されるまで前記アップリンク信号を保持することと、
    前記端末デバイスにおいて、前記第２の確認応答メッセージが当該端末デバイスにおいて受信されるまで前記アップリンク信号を保持することと、
    を含む、請求項３３に記載のデータを無線で通信する方法。
35. 無線通信システム内で基地局と端末デバイスとの間で複数の中継デバイスのうちの１つ以上を経由してデータを無線で通信する方法であって、
    前記基地局から前記端末デバイスへダウンリンク信号を無線で送信することと、当該ダウンリンク信号は、前記端末デバイスが前記基地局を対象とするアップリンク信号を向けるべきターゲットデバイスとして前記中継デバイスのうちの１つを示す端末制御信号を含むことと、
    前記端末制御信号によって示される前記中継デバイスを経由して前記端末デバイスから送信されるアップリンク信号を前記端末デバイスにおいて受信することと、
    を含む、方法。
36. 添付の図面を参照しつつ本明細書において実質的に説明された無線通信システム。
37. 添付の図面を参照しつつ本明細書において実質的に説明された基地局。
38. 添付の図面を参照しつつ本明細書において実質的に説明された、基地局と端末デバイスとの間でデータを無線で通信する方法。
39. コンピュータ上で実行される場合に、当該コンピュータに請求項２９〜３５のいずれか１項に記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
40. 請求項３９に記載の前記コンピュータプログラムを格納する記録媒体。

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