JP2019512990A

JP2019512990A - モバイル通信システムにおけるデバイスツーデバイス中継サービスに基づく通信を提供する装置

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Publication number: JP2019512990A
Application number: JP2018565241A
Authority: JP
Inventors: シャーマ，ビベック; エイデンアワド，ヤシン
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: GB2548374A; JP6733746B2; US11337271B2; WO2017159451A1; US20200288535A1; CN108886827A; EP3430860A1; GB201604445D0

Abstract

ＰｒｏＳｅ中継ＵＥが、遠隔ＵＥが中継ＵＥを介して基地局及びコアネットワークと接続することを可能にする通信システムが開示される。基地局は、ＰｒｏＳｅ中継ＵＥをサポートすることが可能であることをブロードキャストする。悪いカバレッジエリアに存在するＵＥは、基地局がＰｒｏＳｅ中継をサポートすることを識別することができ、基地局と直接的な接続を確立することを試行する前に、接続する中継ＵＥを探索することができる。中継ＵＥ及び基地局は、メッセージがネットワーク及び中継ＵＥを介して適切にルーティングされるように、中継されたＵＥのためのコンテキスト情報を維持する。【選択図】図５

Description

本発明は、通信システム及びその部品及びその方法に関する。本発明は、３ＧＰＰ規格、又はその等価物、又はその派生物に従って動作する無線通信システム及びその装置に特に関連するが、排他的ではない。

無線通信システムは、ユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）のユーザが多数の基地局のうちの１つを介して、及び１又は複数のコアネットワークを介して、他のそのようなユーザと通信することを可能にする。典型的には、ＵＥという用語は、ラップトップコンピュータ、ウェブブラウザ、マシンタイプ通信（ＭＴＣ：Machine Type Communication）デバイス等の、一般に静止する通信デバイスも指すこともできるが、典型的には、ＵＥは、携帯（セルラ）電話等のモバイル端末である。

ネットワークが、ＵＥがどの基地局（又はそのセル）に属しているかを知り、ＵＥとの間においてデータを送受信することが出来るように、アクティブ状態又は接続状態では、ＵＥはネットワークに登録され、基地局との無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）コネクションを有する。エンハンストパケットコア（ＥＰＣ：Enhanced Packet Core）ネットワーク又は略してコアネットワークでは、各ＵＥはまた、ＵＥから基地局をこえたエンドポイント、典型的には、（パケットデータネットワークゲートウェイ‘ＰＤＮ−ＧＷ’又は‘Ｐ−ＧＷ’等の）ゲートウェイへのデフォルトエボルブドパケットシステム（ＥＰＳ：Evolved Packet System）ベアラ（つまり、エンドツーエンド専用通信パス）を確立する。ＵＥに固有のＥＰＳベアラは、ネットワークを介した伝送パスを規定し、ＩＰアドレスをＵＥに割り当て、他のＵＥ等の他の通信デバイスにより到達することが出来る。データが、このようなＥＰＳベアラ又は他の専用ベアラを介してモバイル通信デバイスに送信される場合、これはユニキャスト送信と呼ばれる。

Ｅ−ＵＴＲＡＮとして呼ばれるＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク）のロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）の一部として、近接ベースのサービス（ＰｒｏＳｅ：proximity-based services）がリリース１２で導入され、リリース１３で強化された。３ＧＰＰ文書TS 36.300 v13.2.0は、ＰｒｏＳｅサービスの動作を定義する最新の技術仕様であり、その内容はここに参照として取り込まれる。この技術文書において説明されているように、これらのＰｒｏＳｅサービスは、１つのＵＥから基地局及びコアネットワークを介して別のＵＥに提供される間接ベアラ（例えば、ＥＰＳベアラのペア、及び／又はブロードキャスト／マルチキャストベアラ）ではなく、互換性のあるＵＥ間で直接のデバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ：device-to-device）通信ベアラを使用する。したがって、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが別のＰｒｏＳｅ対応ＵＥの伝送範囲内に存在する（又は同一基地局によってサービスされる）場合、それらはコアネットワークリソースを使用することを要すること無くユーザデータを通信することが出来る。そのようなサービスは、（他のタイプの通信に使用され得る）デフォルト又は他の従来のＥＰＳベアラを使用する代わりに、直接通信するＵＥ間に特別な‘Ｄ２Ｄ’ベアラを確立することによって達成することが出来る。これらの直接的又は局所的にルーティングされた通信は、利用可能なリソースのより良い利用をもたらすことが出来る。

ＰｒｏＳｅサービスから利益を得るために、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥは、（ネットワークアシスタンス／カバレッジの有無に関わらず実行することが出来る）いわゆるディスカバリ手順を実行する。このディスカバリ手順の一部として、各ＰｒｏＳｅ対応ＵＥは、その近傍にある他のそのようなＵＥに自身を知らせるためのビーコンを（例えば、周期的に）送信し、また、他のデバイスによるビーコン送信を待ち受ける。２つ（又はそれ以上）のＵＥがお互いを発見した後（例えば、それらが他のモバイル通信デバイスのビーコンを受信する等）、ＵＥは、互いにＰｒｏＳｅ通信セッションを開始することが出来る。

より最近では、他のＵＥがネットワークカバレッジ内に位置していない場合であっても、１つのＵＥ（中継ＵＥとして称する）が別のＵＥのためのデータをネットワークに中継し、別のＵＥのためのデータをネットワークから中継することを可能にするために、ＰｒｏＳｅ機能を用いて、ＵＥの中継機能を提供することが提案されている。この場合、中継されるＵＥは、中継ＵＥを介してネットワークと通信することができ、したがって、中継されるＵＥがネットワークの基地局によりサービスされているかのように同一のサービスにアクセスすることが出来る。

この種のＰｒｏＳｅ中継は、（ＵＥであってもよい）中継ノードが中継されるＵＥに関する限り、基地局として動作し、自身の中継セルを動作させる、従来の中継システムとは全く異なっている。

このＰｒｏＳｅ中継は、（建物内、及び地下等の）基地局からの信号強度が比較的弱いエリアに位置し得るマシンタイプ通信（ＭＴＣ）ＵＥに対してカバレッジを提供するのに有利であることが認識されている。これらのＭＴＣデバイスの多くは、低コスト、低電力、及び低帯域幅のデバイス、及び物のインターネット（ＩｏＴ：Internet of Things）の主要なイネーブラーを目的としている。そのようなＭＴＣデバイスが基地局の信号強度が弱いエリアに位置している場合、ＭＴＣデバイスは、遠隔基地局との直接接続を確立及び維持しようとすると多くの電力を消費することになる。しかし、ＭＴＣデバイスがＰｒｏＳｅ対応であり、他のＰｒｏＳｅ対応ＵＥが近くに位置する場合、ＭＴＣデバイスは、基地局と直接ではなく、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥを介して通信することにより、その電力消費をかなり低減することができる。

しかしながら、本発明者らは、ＰｒｏＳｅの提案に対してさらなる強化をすることができ、既に行われた提案のいくつかは、いくつかの使用シナリオにおいて問題を引き起こし得ることを認識した。

１つの例示的な態様によれば、本発明は、他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作するように構成される基地局を提供し、前記基地局は、複数の通信リソースを用いて通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成し、前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用するための通信リソースをスケジューリングし、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングし、前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを前記中継ユーザ装置から受信し、前記中継ユーザ装置を介して前記基地局と通信する前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすることを可能とし、前記他のユーザ装置のための前記コアネットワークを介して受信される通信が、前記サイドリンクを介し、前記中継ユーザ装置を介して前記他のユーザ装置に送信されることを可能とするための通信コンテキスト情報を維持するように構成されるコントローラと、を含む。

前記通信コンテキスト情報は、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置を処理するために、前記中継ユーザ装置により使用される識別子等の前記他のユーザ装置のための識別情報、又は前記他のユーザ装置を前記基地局及び前記コアネットワーク内のノードに識別させる一時的なモバイル加入者識別子を含んでもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、前記コントローラは、前記中継ユーザ装置から受信されたメッセージが、前記中継ユーザ装置により送信された前記メッセージを運ぶために使用される前記通信リソース又は前記メッセージに含まれる情報のいずれかから、前記他のユーザ装置からのメッセージを含むと判定するように構成される。

前記コントローラはまた、復号化されたメッセージを生成するために、前記中継ユーザ装置に関連する鍵を用いて前記中継ユーザ装置から受信された前記メッセージの第１の復号化を実行し、前記他のユーザ装置に関連する鍵を用いて前記復号化されたメッセージのコンテンツに関する第２の復号化を実行してもよい。

本発明はまた、他のユーザ装置のために中継通信サービスを提供するように構成される中継ユーザ装置を提供し、前記中継ユーザ装置は、複数の通信リソースを用いて通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、基地局からのダウンリンク通信の受信及び基地局へのアップリンク通信の送信を可能にし、サイドリンクを介して他のユーザ装置との通信を可能にするために、前記基地局から通信リソースの割り当てを受信し、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置から、前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを受信し、前記アップリンク通信のために前記中継ユーザ装置に割り当てられた通信リソースを用いて前記基地局への送信のために前記他のユーザ装置により生成された前記通信制御メッセージを含む新しいメッセージを生成するように構成されるコントローラと、を含み、前記新しいメッセージは、前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置から通信をルーティングし、前記他のユーザ装置のためのメッセージを含む前記基地局からのダウンリンク通信を受信し、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置に前記他のユーザ装置のための前記メッセージを送信することを可能にする通信コンテキスト情報を含む。

前記コントローラは、前記メッセージを送信するために、前記基地局が前記他のユーザ装置に関連する通信リソースを使用するか、又は前記送信されたメッセージの前記基地局に前記他のユーザ装置を識別させる情報を含むように構成されてもよい。

本発明はまた、中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するように構成されるユーザ装置を提供し、前記ユーザ装置は、複数の通信リソースを用いて通信サイドリンクを介して前記中継ユーザ装置と通信するように構成されるトランシーバ回路と、前記遠隔基地局に対する通信制御メッセージを生成し、前記通信サイドリンクを介して前記生成された通信制御メッセージを前記中継ユーザ装置に送信し、前記基地局からのメッセージを含み、前記中継ユーザ装置からの通信を受信するように構成されるコントローラと、を含む。

前記コントローラは、前記生成された通信制御メッセージを前記中継ユーザ装置に送信する前に、前記基地局及び前記ユーザ装置に固有の暗号化鍵を用いて前記通信制御メッセージを暗号化するように構成されてもよい。前記コントローラは、前記中継ユーザ装置に前記ユーザ装置を識別させる情報、及び前記中継ユーザ装置により前記基地局に送信される前記通信制御メッセージを識別する情報のうちの１つ又は両方を前記中継ユーザ装置に提供してもよい。典型的に、前記通信制御メッセージは、RRC Connection Requestメッセージ等の無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）メッセージを含む。

本発明はまた、中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するように構成されるユーザ装置を提供し、前記ユーザ装置は、複数の通信リソースを用いて通信するように構成されるトランシーバ回路と、前記基地局が前記中継ユーザ装置で動作することができることを示す情報を含むブロードキャスト情報を前記遠隔基地局から受信し、前記ブロードキャスト情報を受信することに応じて、前記ユーザ装置を直接的に前記遠隔基地局に接続するために使用されるランダムアクセス手順を実行する前に、前記中継ユーザ装置と接続を確立するために、前記ユーザ装置に中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを実行させるように構成されるコントローラと、を備える。

前記コントローラは、前記遠隔基地局から受信された信号の強度を決定し、前記決定された強度が閾値を下回る場合、前記ユーザ装置に前記中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを実行させてもよい。

前記コントローラは、前記ユーザ装置に、前記中継ユーザ装置を発見する第１のディスカバリプロセス、又は前記遠隔基地局によりブロードキャストされた前記ブロードキャスト情報のコンテンツに応じて前記中継ユーザ装置を発見する第２のディスカバリプロセスを実行させてもよい。

本発明はまた、他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作するように構成される基地局を提供し、前記基地局は、複数の通信リソースを用いて通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、前記基地局が前記他のユーザ装置に前記中継サービスを提供することができる前記中継ユーザ装置で動作可能であることをユーザ装置に通知する情報を、ブロードキャストチャネルを介してブロードキャストし、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成し、前記基地局から前記中継ユーザへのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用される通信リソースをスケジューリングし、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するための前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングするように構成されるコントローラと、を含む。

前記コントローラは、システムインフォメーションブロック又はページングリクエストでケーパビリティ情報をブロードキャストしてもよい。

中継ユーザ装置が前記基地局に登録された場合、前記コントローラは、前記基地局に登録された既存の中継ユーザ装置が存在することのインジケーションをブロードキャストしてもよく、いくつかの場合、前記登録された既存の中継ユーザ装置のための識別情報をブロードキャストしてもよい。

本発明はまた、他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作する基地局により実施される方法を提供し、前記方法は、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置との中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成することと、前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用され、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングするための通信リソースをスケジューリングすることと、前記他のユーザ装置により生成される通信制御メッセージを含むメッセージを前記中継ユーザ装置から受信することと、前記中継ユーザ装置を介して前記基地局と通信する前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすることを可能にし、前記他のユーザ装置のための前記コアネットワークを介して受信される通信が、前記サイドリンクを介し、前記中継ユーザ装置を介して前記他のユーザ装置に送信されることを可能とするための通信コンテキスト情報を維持することと、を含む。

本発明はまた、他のユーザ装置に対して中継通信サービスを提供する中継ユーザ装置により実行される方法を提供し、前記方法は、基地局からのダウンリンク通信の受信及び前記基地局へのアップリンク通信の送信を可能とし、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置との通信を可能とするために前記基地局からの通信リソースの割り当てを受信することと、前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置から受信することと、前記アップリンク通信のために前記中継ユーザ装置により割り当てられた通信リソースを用いて、前記基地局への送信のために前記他のユーザ装置により生成された前記通信制御メッセージを含む新しいメッセージを生成することと、を含み、前記新しいメッセージは前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすること、前記他のユーザ装置のためのメッセージを含む前記基地局からのダウンリンク通信を受信し、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置に前記他のユーザ装置のための前記メッセージを送信する通信コンテキスト情報を含む。

本発明はまた、中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するユーザ装置において実行される方法を提供し、前記方法は、前記遠隔基地局のための通信制御メッセージを生成することと、前記中継ユーザ装置にサイドリンクを介して前記生成された通信制御メッセージを送信することと、前記遠隔基地局からのメッセージを含む前記サイドリンクを介して前記中継ユーザ装置からの通信を受信することと、を含む。

本発明はまた、中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するユーザ装置において実行される方法を提供し、前記方法は、前記遠隔基地局が前記中継ユーザ装置で動作することが出来ることを示す情報を含むブロードキャスト情報を前記遠隔基地局から受信することと、前記ブロードキャスト情報を受信することに応じて、前記ユーザ装置を前記遠隔基地局と直接的に接続するために使用されるランダムアクセス手順を実行する前に、前記ユーザ装置に前記中継ユーザ装置との接続を確立するための中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを実行させることと、を含む。

本発明はまた、他のユーザ装置に中継サービスを提供する中継ユーザ装置で動作する基地局において実行される方法を提供し、前記方法は、前記基地局が前記他のユーザ装置に前記中継サービスを提供することができる前記中継ユーザ装置で動作することが可能であることをユーザ装置に通知する情報を、ブロードキャストチャネルを介してブロードキャストすることと、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するために前記中継ユーザ装置を構成することと、前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記ユーザ装置に提供する際に使用し、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングするための通信リソースをスケジューリングすることと、を含む。

本発明の態様は、上述した態様及び可能性において説明され、又は特許請求の範囲において記載された方法を実行するためにプログラム可能なプロセッサをプログラムするように、及び／又は、特許請求の範囲のいずれかに記載された装置を低虚数ルために、適切に適合された通信デバイスをプログラムするように動作可能であって、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体等のコンピュータプログラム製品にまで及ぶ。

（特許請求の範囲を含む）本明細書に開示された、及び／又は図面に示された各特徴は、任意の他の開示された、及び／又は図示された特徴と独立して（又は組み合わされて）本発明に組み込まれてもよい。特に限定されないが、特定の独立請求項に従属する請求項のいずれかの特徴は、任意の組み合わせにより、又は独立して、その独立請求項に導入することができる。

本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照して例として以下に説明する。

図１は、本発明の例示的な実施形態が適用され得るセルラ通信システムを概略的に示す。図２は、基地局により動作されるセル内でブロードキャストする情報を決定するために、図１に示す基地局内で実行されるステップを示すフローチャートである。図３は、基地局によりブロードキャストされる情報の受信に応じて、図１に示すシステムの一部を形成するＭＴＣＵＥにより実行されるステップを示すフローチャートである。図４は、互いに発見し、互いの間でサイドリンクを確立するために使用される、図１に示すＭＴＣＵＥ及び中継ＵＥにより実行されるディスカバリプロセスを示すフローチャートである。図５は、メッセージがＭＴＣＵＥから中継ＵＥを解して基地局にルーティングされる方法を示し、サイドリンクを介して送信される通信を保護するための第１のオプションを示すタイミング図である。図６は、図１に示すＭＴＣＵＥ及び中継ＵＥとの間で確立されるサイドリンクを介して送信されるＰＣ５メッセージを示す。図７は、サイドリンクを介して送信されるメッセージを保護するための２つの代替オプションを示す。図８は、図１に示すシステムの一部を形成するＭＴＣＵＥの機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図９は、図１に示すシステムの一部を形成する中継ＵＥの機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図１０は、図１に示すシステムの一部を形成する基地局の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。

概要
図１は、ユーザ装置（ＵＥ）３（この例ではモバイル通信デバイス３−１及びＭＴＣＵＥデバイス３−２）が互いに通信することができ、Ｅ−ＵＴＲＡＮ基地局５及びコアネットワーク７を介して他のユーザと通信することができる、通信ネットワーク１を概略的に示す。当業者であれば分かるように、説明を目的として図１には２つのＵＥ３及び１つの基地局５が示されているが、追加のユーザ装置、及び／又は基地局が、配置されたシステムに存在してもよい。

基地局５は、コアネットワーク７に接続され、コアネットワーク７は、１又は複数のゲートウェイを介して他のネットワーク１０（例えば、インターネット）に接続されている。基地局５とコアネットワーク７のエレメントとの間のインタフェースは、光ファイバリンク等の、例えば、高速で高帯域の通信リンクを利用してもよい。コアネットワーク７は、とりわけ、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ：Mobility Management Entity）１１、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ：Serving Gateway）１３、及びパケットデータネットワークゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ： Packet Data Network(PDN)-Gateway）１４を含む。

ＭＭＥ１１は、モバイル通信デバイス３−１の一般的なモビリティの側面を管理し、通信システムによりカバーされる地理的なエリア内で移動するとき（及び／又は通信システムの基地局間でハンドオーバするとき）接続がモバイルＵＥ３−１と維持されることを保証する。

Ｓ−ＧＷ１３は、ユニキャストベアラ（例えば、ＥＰＳベアラ）がユーザデータを通信するために使用される場合、基地局５をコアネットワーク７に接続する。したがって、Ｓ−ＧＷ１３は、ＵＥ３をコアネットワーク７に接続する。この場合、外部ベアラがＰ−ＧＷ１４と、コアネットワーク７の外部の通信エンドポイント（例えば、インターネット）と、の間で提供され得るが、ユニキャストベアラは、通常、Ｐ−ＧＷ１４で終端する。別個のエンティティとして示されているが、Ｓ−ＧＷ１３及びＰ−ＧＷ１４の機能は、単一のゲートウェイエレメントにより実装することも出来ることは理解されよう。

図１に示すＵＥ３は、それぞれＰｒｏＳｅ機能を備えており、（ＵＥ３が互いの範囲内に存在し、お互いを見つけ、接続するために適切なディスカバリ／接続手順を実行すると仮定すると）互いの範囲内で、相互に、直接の通信ベアラ、又は略してＤ２Ｄベアラを互いに確立し、サイドリンク９を作成することが可能である。サイドリンク９は、無線リンクであり、ＬＴＥ規格ではＰＣ５インタフェースとして定義されている。完全性のために、図１はまた、中継ＵＥ３−１が基地局５にデータを送信する、中継ＵＥ３−１と基地局５との間のアップリンク、及び、中継ＵＥ３−１が基地局５からデータを受信する、中継ＵＥ３−１と基地局５との間のダウンリンクを示している。アップリンク及びダウンリンクも無線リンクであり、ＬＴＥではＵｕインタフェースを形成する。当業者により理解されるように、基地局５は、アップリンクデータ及びダウンリンクデータを運ぶために使用されるリソース（時間、及び／又は周波数リソース）を中継ＵＥ３−１に割り当てる。

この例示的な実施形態では、中継ＵＥ３−１は、（基地局５を介して）他のＵＥとネットワーク７との間でデータが中継されることを可能にする中継機能も提供される。サービング基地局５がＰｒｏＳｅ中継をサポートする場合にのみ、中継ＵＥ３−１は、ＰｒｏＳｅ中継を実行することができる。そして、基地局５がＰｒｏＳｅ中継をサポートしていない場合、これを決定すると、中継ＵＥ３−１は、中継ＵＥになることを要求する基地局５に要求を送信することが出来る。これは、基地局５が、サイドリンク９のために中継ＵＥ３−１及びＭＴＣＵＥ３−２により使用される、（ダウンリンクリソースがアップリンクリソースの代わりに使用されてもよく、アップリンクリソースに加えて使用されてもよいが）通常アップリンクのために使用されるリソースを割り当てることを可能にする。基地局５はまた、リソースがサイドリンク９を介した通信のために割り当てられたのと同時に、中継ＵＥ３−１がアップリンクでデータを送信するようにスケジューリングされないことを確認する。

この例では、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５の（図１の６で示される）セル内に位置するが、受信される信号強度は比較的弱く、ＭＴＣデバイス３−２は、（サイドリンク９を用いて）中継ＵＥ３−１及び基地局５を介してコアネットワーク７に接続される。

以下でより詳細に説明するように、この例示的な実施形態では、セル６内のＵＥがＰｒｏＳｅ中継ＵＥ３−１と動作できることを知るために、基地局５は、ＰｒｏＳｅ中継ＵＥ３−１をサポートする能力をブロードキャストする。この例示的な実施形態では、ＭＴＣＵＥ３−２が基地局５に接続したい場合、ＭＴＣＵＥ３−２が、基地局５がＰｒｏＳｅ中継ＵＥ３−１をサポートする能力を有すると判定することに応じて、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５と直接接続を開始するために使用される通常の“Random Access（ランダムアクセス）”手順を開始するのではなく、（中継ＵＥ３−１等の）中継ＵＥを見つけようとするために、まずＰｒｏＳｅディスカバリ手順を実行する。このディスカバリプロセスが中継ＵＥ３−１を識別しない場合、次に、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５と直接接続を確立しようと試みるために、Random Access手順を開始する。ディスカバリプロセスが中継ＵＥ３−１を識別する場合、基地局５が、ＭＴＣＵＥ３−２のためのデータを他のＵＥ又は外部ネットワーク１０における任意のアプリケーションサーバであり得る所望の宛先に配信することができる、コアネットワーク７を介したＥＰＳベアラを確立することができるように、次に、ＭＴＣＵＥ３−２は、ＲＲＣシグナリングメッセージを、中継ＵＥ３−１を介して基地局５に送信する。

基地局ブロードキャスト
図２は、セル６内のＵＥに能力を知らせるために、どのＰｒｏＳｅ関連情報をセル６内にブロードキャストすべきかを決定する際の基地局５の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、ステップｓ１において、基地局５は、（ＵＥ３−１等の）中継ＵＥがＰｒｏＳｅ中継を実行するために基地局に既に登録されているかを確認する。ＵＥがＰｒｏＳｅ中継ＵＥとして登録されていない場合、ステップｓ３において、基地局５は、基地局５がＰｒｏＳｅ中継をサポートすることを示す情報をブロードキャストする。しかし、１又は複数のＵＥ３がＰｒｏＳｅ中継ＵＥのために登録されている場合、次に、ステップｓ５において、基地局５はまた、セル６において現在動作している動作中の中継ＵＥが存在することを示す情報をブロードキャストする。いくつかの例示的な実施形態では、基地局５はまた、その（又は各）登録された中継ＵＥ３−１を識別する情報をブロードキャストしてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、基地局５は、ステップｓ１において、上記チェックを実行しなくてもよい。その代わりに、基地局５は、ケーパビリティ情報を単純にブロードキャストしてもよい。いずれの場合でも、基地局５は、システム情報ブロック（ＳＩＢ：System Information Block）内で、又は基地局５がブロードキャストチャネルにおいてブロードキャストするページングメッセージ内で、関連情報をブロードキャストしてもよい。

ＭＴＣＵＥ
図３は、ＭＴＣＵＥ３−２の動作を示すフローチャートである。ＭＴＣＵＥ３−２がブロードキャスト情報を受信すると、ステップｓ１１において、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５がＰｒｏＳｅ中継ＵＥで動作することが可能であるかをチェック又は確認し、もしそうである場合、処理はステップｓ１３に進む。示しているように、ステップｓ１３において、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５から受信した信号の強度が閾値の値（Ｔｈ）を下回っているかを確認する。そうではない場合、ステップｓ１５において、ＭＴＣＵＥ３−２は、（Random Access手順を用いて）通常の方法により基地局５と直接的に接続を確立しようと試みる。しかし、受信した信号レベルが閾値を下回っている場合、ＭＴＣＵＥ３−２は、ステップｓ１７において、基地局５から受信したＰｒｏＳｅ情報が、基地局５に既に登録された動作中の（中継ＵＥ３−１等の）ＰｒｏＳｅ中継ＵＥが存在しているかを示しているかを確認する。存在しない場合、ステップｓ１９において、ＭＴＣＵＥ３−２は、ＰｒｏＳｅ中継を実行することが出来る近接するＵＥを識別しようとするために、数回（例えば、３又は４回）、一般的なディスカバリプロセスを実行する。図４は、この一般的なディスカバリプロセスを示す。ステップｓ２７において示す様に、ＭＴＣＵＥ３−２は、この場合に、ステップｓ２５に続いて、基地局５と既にＲＲＣ接続（RRC connected）状態にある中継ＵＥ３−１により受信されるSidelink Discoveryメッセージを送信する。このDiscoveryメッセージを受信するのに応答して、中継ＵＥ３−１は、ステップｓ２９において、中継ＵＥ３−１がＰｒｏＳｅ中継ＵＥとして機能することを基地局５に通知するSidelink UE informationメッセージを基地局５に送信する。ステップｓ３１において、基地局５及び中継ＵＥ３−１は、サイドリンク９のために、使用されるリソースを確立するための情報及び設定等を交換する。そして、ステップｓ３３において、中継ＵＥ３−１及びＭＴＣＵＥ３−２は、サイドリンク９を介して通信のために必要なパラメータを確立する。

図３に戻り、ステップｓ１７において、ＭＴＣＵＥ３−２が、基地局のセル６において動作する既に動作中の中継ＵＥ３−１が存在すると判定した場合、ステップｓ２１において、ＭＴＣＵＥ３−２は、動作中の中継ＵＥ３−１とサイドリンク９を確立しようと試みるために、数回、簡略化されたディスカバリプロセスを実行する。本ディスカバリプロセスは、ステップｓ３３においてＭＴＣＵＥ３−２とのサイドリンク９の確立を完了する前に、発見された中継ＵＥ３−１が自身を基地局５に登録する必要が無いので、つまり、この登録は既に完了しているので、簡略化される。基地局５が登録された中継ＵＥ３−１の識別情報をブロードキャストする場合、次に、ステップｓ２７において、ＭＴＣＵＥ３−２は、この識別情報を使用して、特定の中継ＵＥ３−１を探索することが出来る。

ステップｓ２３において、ＭＴＣＵＥ３−２が、ステップｓ１９又はｓ２１のディスカバリプロセスが失敗したと判定する場合、ＭＴＣＵＥ３−２が通常のRandom Access手順を使用して基地局５と直接的な接続を確立しようと試みるステップｓ１５に処理は戻る。そうではなく、ステップｓ１９又はｓ２１のディスカバリプロセスが成功した場合、処理は終了する。以下でより詳細を説明するように、ＭＴＣＵＥ３−２が中継ＵＥ３−１と接続する方が良い理由の１つは、ＭＴＣＵＥ３−２が（受信信号レベルがとても弱い）“ディープカバレッジ（deep coverage）”モードで基地局５と接続しない場合、基地局５及びＭＴＣＵＥ３−２は、通信が成功する（successful communication）可能性を高めるために、送信信号の繰り返し（反復）を使用して復号利得を提供するようにプログラムされることである。しかしながら、送信されるメッセージのこのような繰り返しは、システムの容量及びＭＴＣＵＥのバッテリ寿命に重大な影響を及ぼし得る。

より具体的には、ＬＴＥでは、ＭＴＣＵＥに対して定義された４つのカバレッジレベルがあり、それぞれは、適用されるカバレッジエンハンスメント（coverage enhancement）の量により定義される。例えば、レベル０は最大６ｄＢのエンハンスメント、レベル１は最大９ｄＢのエンハンスメント、レベル２は最大１２ｄＢのエンハンスメント、及びレベル３は最大１６ｄＢのエンハンスメントである。（もちろん、各レベルのエンハンスメントに対するこれらのｄＢ値は、一例としてのみ与えられており、変更されてもよい。）例えば、レベル０からレベル１等の、あるレベルから他のレベルに移動するために、繰り返し数は、例えば、１６から３２等に増加させなければならない。ＬＴＥ規格はまた、カバレッジエンハンスメントモードＡ及びＢを定義し、モードＡはレベル０及び１をカバーし、モードＢはレベル２及び３をカバーする。これは、いくつかのＵＥは、モードＡのエンハンスメントのみが可能であり、他のいくつかはモードＡ及びモードＢの両方のエンハンスメントを可能とすることを意味する。ＭＴＣＵＥ３−２は、受信した基地局信号の強度に基づいて、どのカバレッジレベルを自身に対して設定するかを決定し、そこから基地局との信頼できる通信を達成するために必要なエンハンスメントを決定することができる。

上記のプロセスにより、低電力のＭＴＣＵＥ３−２が（建物内、又は地下等の）弱い信号エリアにいる場合、低電力のＭＴＣＵＥ３−２は、通常のRandom Access接続手順を介することなく、最初に、より近いＰｒｏＳｅ中継ＵＥ３−１を介して基地局５と接続することを試みることが出来る。ディープカバレッジにいるＭＴＣＵＥのためのRandom Access手順は、ＭＴＣＵＥ３−２が指定された試行回数（カバレッジに基づく試行回数）が失敗するまで最大送信電力で基地局５への接続を繰り返し試みるべきであることを指定するので、これは、ＭＴＣＵＥ３−２の電力要件を大幅に低減することができる。ＭＴＣＵＥ３−２が（建物の地下等の）難しい位置にある場合、ＭＴＣＵＥ３−２は、データを送信するために起動する毎に、ネットワーク７と直接的なＲＲＣ接続を確立しようとして、かなりの量のその蓄積されたバッテリ電力を使い切る可能性がある。

本発明者は、カバレッジモードＢ（つまり、カバレッジレベル３及び４）にいるＭＴＣＵＥがステップｓ１３からステップｓ１７に進み、したがって、中継ＵＥ３−１との接続を確立しようとし、一方、カバレッジレベル１又はカバレッジレベル２にいるＭＴＣＵＥが、基地局５との直接接続を確立しようとする、ステップｓ１５に直接的に進むようなレベルに、ステップｓ１３で使用される閾値を設定することを提案する。

代替案として、ＭＴＣＵＥ３−２が、基地局信号及び中継ＵＥの受信信号強度を計算するように構成されてもよく、２つの受信信号強度をそれぞれの閾値と比較した結果に基づいて、最初にどちらと接続しようとすべきかを決定する（ＭＴＣＵＥ３−２は、まず中継ＵＥと接続することを推奨するため、基地局の閾値は、中継ＵＥの閾値よりも高く設定されてもよい）。

中継ＵＥの存在下におけるRandom Access（ランダムアクセス）
もちろん、この好ましい方法でプログラムされていない、いくつかのレガシーＭＴＣＵＥが存在してもよく、そのため、それらが実際よりも高いカバレッジレベルにあると決定した場合、それらのＭＴＣＵＥは、依然として、動作中の中継ＵＥ３−１が近くに位置していたとしても、通常のRandom Access手順を使用して基地局５と直接的に接続しようと試みる。そのようなＭＴＣＵＥ３−２がRandom Access手順を開始する場合、誤って決定されたカバレッジレベルに基づいて決定された送信電力レベルを使用する。そのため、当該ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５が検出することができる電力レベルよりも十分に低い電力レベルで送信し、基地局５が検出することができる電力レベルでＭＴＣＵＥ３−２が送信する前に、Random Access手順の多くの繰り返しが必要となり得る。これは、ＭＴＣＵＥ３−２内で非常に無駄な電力である。

この問題を軽減するために、本発明者らは、中継ＵＥ３−１が、Random Access手順を実行する際にＭＴＣＵＥ３−２を支援することを提案する。これは、以下を含む多くの方法で行うことができる。
１）中継ＵＥ３−１がＭＴＣＵＥのRandom Accessシグナリングを繰り返す。正しく動作するために、基地局５は、Random Accessシグナリングが中継ＵＥ３−１により繰り返されたことを知る必要がある。これは、中継ＵＥ３−１がRandom Accessプリアンブルを繰り返すことを識別するために、Random Accessプリアンブルに新しい識別子を追加することにより達成されてもよい。又は、中継ＵＥ３−１が、その中継ＵＥ３−１からのRandom Accessシグナリングの再送信のために、基地局５により予め予約されたリソースのセットにおいてRandom Accessシグナリングを再送信することにより達成されてもよい。
２）中継ＵＥ３−１が（適切にフォーマットされた新しいＭＡＣＰＤＵを使用して）コントロールプレーンシグナリング又はユーザプレーンシグナリングを介して、基地局５にRandom Accessプリアンブルを送信し、基地局５がアップリンク通信のために中継ＵＥ３−１に割り当てたリソースを使用して送信される。
３）中継ＵＥ３−１がＭＴＣＵＥ３−２のRandom Access手順を助けることができるさらなる方法は、ＭＴＣＵＥ３−１がサイドリンク９を確立することであり、そして、基地局５への後続送信（onward transmission）のために、ＭＴＣＵＥ３−２により送信されたRandom Accessプリアンブルを中継ＵＥ３−１にサイドリンク９を介して送信することである。この場合、中継ＵＥ３−１は、中継ＵＥ３−１がアップリンクを介して基地局５に送信する、適切にフォーマットされたメッセージで受信されたRandom Accessプリアンブルをカプセル化する。中継ＵＥ３−１はまた、サイドリンク９を介して、基地局のRandom Access Response（ＲＡＲ）をＭＴＣＵＥ３−２に転送する。

第１のオプションでは、中継ＵＥ３−１は、パッシブリピータとして動作し、基地局ランダムアクセスリソースが送信のために利用可能であるサブフレームでRandom Accessシグナリングを繰り返す。一方、第２のオプションは、ＭＴＣＵＥ３−２からのRAプリアンブルを含むメッセージを識別するために処理される、基地局５に送信される新しいメッセージを、中継ＵＥ３−１が受信し、生成することを要求する。

通常、ＭＴＣＵＥ３−２は、必要な回数（例えば、１００回）、Random Access Preambleを送信し、そして、ＭＴＣＵＥ３−２は、応答として、基地局により送信されるRARを待ち受ける。しかし、中継ＵＥ３−１の介入により、基地局５は、ＭＴＣＵＥ３−２がＲＡプリアンブルの必要な回数の繰り返しの送信が完了する前に、Random Accessプリアンブルメッセージを正常に受信し得る。例えば、ＭＴＣＵＥ３−２がRandom Accessプリアンブルを１００回の繰り返しを実行することが要求され、中継ＵＥ３−１が５番目の送信後に、送信されたＲＡプリアンブルをピックアップし、次のＴＴＩにおいて基地局５にそれを送信する場合、基地局５は、ＲＡプリアンブルが６番目のＲＡプリアンブル送信時間で正常に受信したとみなし、その時点からＲＡＲを送信し始める。したがって、ＭＴＣＵＥ３−２がＲＡプリアンブルを繰り返し送信する時間の間に少なくとも１度ＲＡＲウィンドウを開始するように構成される場合、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局のＲＡＲを正常に受信することができ、そのため、ＲＡプリアンブルの送信を止めることが出来る。例えば、上記の例では、基地局がＲＡＲメッセージを送信し、これが中継ＵＥ３−１により拾われ（ピックアップされ）、１０番目のＴＴＩでＭＴＣＵＥ３−２に繰り返された場合、ＭＴＣＵＥ３−２は、ＲＡプリアンブルメッセージの送信を止めることができ、例えば９０回の送信を節約することが出来る。

中継ＵＥ３−１がプリアンブルを復号してメッセージを基地局５に送信する時間と、基地局５がメッセージ自体を処理する時間と、を考慮するために、基地局５は同期タイミングを評価する必要があるが、基地局５により送信されるRandom Access Response（ＲＡＲ）メッセージは、ＭＴＣＵＥ３−２が（通常の様に）基地局５と同期することを要求してもよい。あるいは、基地局５は、ＲＡＲ内でＭＴＣＵＥ３−２に、基地局５への直接アクセスすることを停止すべきこと、及び中継ＵＥ３−１とＰＣ５サイドリンク９を確立し、そのように通信することを求めるべきことを通知してもよい。

ＭＴＣＵＥデータ通信
（TS 36.300で定義されている様に）現在定義されているＰｒｏＳｅ状態では、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥは、コアネットワーク７に接続された予めプログラムされたＰｒｏＳｅサーバの制御下において、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥ間にサイドリンク９を確立するように構成される。そして、基地局５は、遠隔ＵＥに関するコンテキスト情報を有しない。このＰｒｏＳｅサーバは、ＰＣ５インタフェースを用いてサイドリンクのセキュリティパラメータを定義した。ＰｒｏＳｅサーバはまた、ＰＣ５インタフェースを介して、ＵＥ間に送信される通信を処理するために使用されるＬ２アドレス情報を定義した。しかし、本出願では、異なるＭＴＣＵＥは、コアネットワーク７に接続される異なるアプリケーションサーバに接続することを望んでもよい。そのため、本出願では、これらのセキュリティパラメータを定義するための、又はＰＣ５インタフェースを用いてサイドリンク９のために使用されるＬ２アドレスを定義するためのＰｒｏＳｅサーバは存在しない。

したがって、本発明者らは、中継ＵＥ３−１がサイドリンク９を介して送信されたパケットを処理するために使用されるＬ２アドレスを割り当てるように構成されることを提案する。これらは、中継ＵＥ３−１により維持される、そのようなアドレスのプールから割り当てられてもよいし、又は中継ＵＥ３−１として基地局と登録している場合、基地局５により中継ＵＥ３−１に提供されてもよい。このＬ２アドレス情報は、サイドリンク９を確立するディスカバリプロセスの間に、ＭＴＣＵＥ３−２と交換されてもよい。サイドリンク９を介して送信されるパケットヘッダのサイズを最小化するために、これらのＬ２アドレスはグローバルに一意ではないが、他の隣接ＵＥ間で確立されたサイドリンク間の競合の可能性を最小限にするように設定することができる。

ＰＣ５サイドリンク９を介した送信のセキュリティに関して、これを達成するためにいくつかのオプションがある：
１）基地局５とＭＴＣＵＥ３−２との間で提供されるＬＴＥセキュリティに依存する代わりに、ＰＣ５通信に特定のセキュリティを適用しない。
２）基地局５とＭＴＣＵＥ３−２との間にＰＣ５セキュリティ及びＬＴＥセキュリティの両方を提供する。
３）基地局５と中継ＵＥ３−１との間にＰＣ５セキュリティ及びＬＴＥセキュリティの両方を提供する。

データルーティング及びセキュリティ
第１のセキュリティオプションでは、サイドリンク９を介して送信される通信に提供される特定の（追加の）セキュリティはない。代わりに、システムは、送信側により既に暗号化されたデータに依存する。そのため、基地局５がＭＴＣＵＥ３−２にメッセージを送信する場合、又はＭＴＣＵＥ３−２が基地局５にメッセージを送信する場合、メッセージは、ＰＣ５サイドリンク９を介して送信される前に、送信側によりＬＴＥ暗号化される。（これらの送信はＭＴＣＵＥ３−２に固有の暗号鍵を使用するため）中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥ３−２を目的とする、基地局５により送信されるメッセージを復号することも、基地局５への後続送信（onward transmission）を目的とする、ＭＴＣＵＥ３−２により送信されるメッセージを復号することもできない。したがって、ＰＣ５サイドリンク９を介して、ＭＴＣＵＥ３−２により中継ＵＥ３−１に送信されるメッセージは、中継ＵＥ３−１が受信したメッセージをどのように処理するのかを知ることを可能とする情報を含む必要がある。同様に、Ｕｕリンクを介して、基地局５により中継ＵＥ３−１に送信され、遠隔ＭＴＣ３−２を目的とするメッセージも、そのメッセージが遠隔ＭＴＣＵＥ３−２のためのものであることを識別する必要がある。

共通制御チャネル（ＣＣＣＨ：common control channel）を介して通常送信される制御メッセージ（ＲＲＣメッセージ）の場合、メッセージ自体は、メッセージが関連するＵＥを識別するＵＥ識別子を含む。したがって、基地局５及びＭＴＣＵＥ３−２は、追加の情報無しで、そのような制御メッセージを受信し、処理することが出来る。しかし、専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：dedicated control channel）を介して通常送信されるＲＲＣメッセージの場合、受信デバイスは、メッセージを送信するために使用された専用リソースから、メッセージが関係するＵＥを識別することが通常できるので、メッセージ自体はＵＥ識別子を含まない。しかしながら、本中継シナリオでは、使用される専用リソースは、ＭＴＣＵＥ３−２に対してではなく、中継ＵＥ３−１に対して専用である。そのため、再度、メッセージが、どのＵＥに関連するのかを受信デバイスに知らせるためのメカニズムが必要である。

ここで、このデータルーティング問題が、基地局５とRRC Connectionを確立するために、中継ＵＥ３−１とサイドリンク９を確立するＭＴＣＵＥ３−２の例示的なシナリオを対処することができる方法を説明する。他のＲＲＣメッセージを処理するための同様のアプローチを取ることが出来る。

図５は、ＰＣ５サイドリンク９が確立され、遠隔ＭＴＣＵＥ３−２が中継ＵＥ３−１を介して基地局５にRRC Connection Requestメッセージを送信することを可能にするために使用される方法を示すタイミング図であり、上記セキュリティオプション１を使用する。

図示するように、ステップｓ４１において、ＭＴＣＵＥ３−２及び中継ＵＥ３−１は、ＰＣ５サイドリンク９が確立できるように、お互いを発見する上述したディスカバリプロセスを実行する。２つのＵＥがお互いを発見すると、ステップｓ４３において、ＭＴＣＵＥ３−２は、ＰＣ５サイドリンク９を介して、Random Accessメッセージを中継ＵＥ３−１に送信する。そして、ステップｓ４５において、中継ＵＥ３−１は、Random Access Response（ＲＡＲ）メッセージを返す。このRandom Access手順は、ＭＴＣＵＥ３−２が自装置と中継ＵＥ３−１と同期することを可能にし、中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥ３−２に一時的識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）を割り当てる。この一時的識別子は、中継ＵＥ３−１により生成された識別子であってもよく、又は中継目的のために基地局５に登録された時点で中継ＵＥ３−１に提供される、このような識別子のセットから選択された識別子であってもよい。

上述したように、ＭＴＣＵＥ３−２がＰＣ５サイドリンク９を中継ＵＥ３−１と確立する目的は、ＭＴＣＵＥ３−２が基地局５にRRC Connection Requestを送信できるようにすることである。したがって、ステップｓ４７において、ＭＴＣＵＥ３−２は、データフィールド２１及びヘッダフィールド２３を有するＰＣ５データメッセージ（図６に示す２０）を生成する。ＭＴＣＵＥ３−２は、ＰＣ５メッセージ２０のデータフィールド２１に通常のRRC Connection Requestメッセージを配置する。そして、ヘッダフィールド２３において、ＭＴＣＵＥ３−２は、ＰＣ５メッセージが基地局５に対するRRC Connection Requestメッセージと、ＭＴＣＵＥ３−２を識別する一時的ＵＥ識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）とを含むことを識別するデータを含める。ステップｓ４９において、ＭＴＣＵＥ３−２は、生成されたＰＣ５メッセージ２０を中継ＵＥ３−１に暗号化せずに送信する。ステップｓ５１において、中継ＵＥ３−１は、送信されたＰＣ５メッセージ２０を受信し、ヘッダフィールド２３から、データフィールド２１が、基地局５に対するRRC Connection Requestメッセージを含むことと、そのメッセージがＭＴＣＵＥ３−２から送信されたこととを判定する。もちろん、RRC Connection Requestメッセージが暗号化されていないので、中継ＵＥ３−１は、メッセージそれ自体から、それが（ユーザプレーンデータではなく）RRC Connection Requestメッセージであることと、ＭＴＣＵＥ３−２から発信されたこととを判定することができる。しかし、ＬＴＥ暗号化がＭＴＣＵＥ３−２と基地局５との間で確立された後に送信される他のメッセージに対して、これはできない。

ステップｓ５３において、（既に基地局５とＲＲＣ接続状態にある）中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥ３−２に代わって基地局にRRC Connection Requestを送信する。中継ＵＥ３−１は、中継ＵＥ３−１と基地局５との間の通信のために確立された、データ無線ベアラ（Data Radio Bearer）又はシグナリング無線ベアラ（Signalling Radio Bearer）を介してこのメッセージを送信する。これらの無線ベアラ（Radio Bearers）を介して送信された通信は、中継ＵＥ３−１に固有の暗号鍵を使用して暗号化される。そのため、基地局５は通常、メッセージが中継ＵＥ３−１からのものであると仮定する。したがって、ステップｓ５３において送信されたメッセージは、ステップｓ５５において、基地局５が実際には遠隔ＭＴＣＵＥ３−２からのものであることを判定できるように送信される。これは、いくつかの異なる方法で達成されてもよい。例えば、追加の情報要素（Information Element）が、（中継ＵＥ３−１ではなく）遠隔ＵＥがRRC Connection Requestの発信元であることを示すメッセージに含まれてもよい。又は、好ましい実施形態において、中継ＵＥ３−１は、通常使用されるものとは異なる無線ベアラ（ＲＢ：Radio Bearer）においてRRC Connection Requestメッセージを送信することにより、他のＵＥが発信元であることを単に示してもよい。具体的には、現在の要件は、ＵＥがＳＲＢ０においてRRC Connection Requestメッセージを基地局５に送信することである。したがって、中継ＵＥ３−１が異なる無線ベアラ（データ無線ベアラ（ＤＲＢ）又は他のシグナリング無線ベアラ‐ＳＲＢ１又はＳＲＢ２又はＭＴＣＵＥ３−２のシグナリングを運ぶ専用の他のＳＲＢ）においてRRC Connection Requestを送信する場合、基地局５は、これから、RRC Connection Requestが実際には中継ＵＥ３−１から来ているのではなく、他の遠隔ＵＥ（この例ではＭＴＣＵＥ３−２）から発信されていることを判定するようにプログラムすることが出来る。

さらに、当業者であれば分かるように、RRC Connection Requestメッセージは共通制御チャネル（Common Control Channel）を介して送信されるメッセージであり、そのため、本メッセージは、ＳＡＥ一時的モバイル加入者識別子（Ｓ−ＴＭＳＩ：SAE Temporary Mobile Subscriber Identity）の形式でメッセージを送信したＵＥの識別子を含む。このメッセージは、ステップｓ４５において、ＭＴＣＵＥ３−２が中継ＵＥ３−１により割り当てられたＣ−ＲＮＴＩＩＤも含む。しかし、中継ＵＥ３−１を介してＭＴＣＵＥ３−２により送信される他の制御メッセージについては、メッセージ自体は、ＭＴＣＵＥ３−２のためのＩＤを含まないので、（通常、専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedicated Control Channel）を介して送信される）これらのメッセージについては、中継ＵＥ３−１は、基地局５が、メッセージを送信しているＵＥを認識することを補償するためのステップを踏まなければならない。

ステップｓ５５において、RRC Connection Requestが他のＵＥから来ていることを検出することに応じて、基地局５は、コアネットワーク７を介して適切なシグナリング及びデータベアラを確立し、これらの無線ベアラが中継ＵＥ３−１を介してルーティングされることを示す情報を格納する。次に、ステップｓ５７において、基地局５は、ＭＴＣＵＥ３−２への後続送信（onward transmission）のためにRRC Connection Setupメッセージを返送する。このメッセージは、中継ＵＥ３−１に固有の暗号鍵を用いて再び暗号化される。基地局５は、中継ＵＥ３−１がステップｓ５９において、メッセージがそれ自体ではなく、ＭＴＣＵＥ３‐２に対してであると判定できるようにメッセージを送信する必要がある。前と同様に、これは、メッセージがＭＴＣＵＥ３−２のためのものであることを識別する新しい情報要素（Information Element）を含むことにより達成することが出来る。又は、基地局５は、RRC Connection Setup requestsを運ぶために通常使用されないデータ無線ベアラ又はシグナリング無線ベアラ（つまり、ＤＲＢ、ＳＲＢ１又はＳＲＢ２又はＳＲＢ０ではなくＭＴＣＵＥ３−２のためのメッセージを運ぶために専用である新しいＳＲＢ）を介してRRC Connection Setupメッセージを送信することにより、これを単に示すことが出来る。基地局５及び中継ＵＥ３−１の両方は、ＭＴＣＵＥ３−２の一意のＵＥ−ＩＤを割り当て、認識しなければならない。上述したように、この例示的な実施形態では、中継ＵＥ３−１は、ＰＣ５サイドリンク９のためのＣ−ＲＮＴＩをＭＴＣＵＥ３−２に割り当て、これをRRC Connection Requestメッセージに含める。そして、この例では、基地局５は同一のＣ−ＲＮＴＩＩＤを通常使用し、RRC Connection Setupメッセージにこれを含めるだろう。再び、このRRC Connection Setupメッセージは暗号化されず、ＭＴＣＵＥ３−２に固有の暗号化を伴わないので、中継ＵＥ３−１は、メッセージ自体から、どのメッセージに関連し、誰のためのものであるかを判定することが出来る。

ステップｓ６１において、中継ＵＥ３−１は、RRC Connection Setupメッセージを含む適切なＰＣ５メッセージを生成し、ＰＣ５サイドリンク９を介して、それをＭＴＣＵＥ３−２に送信する。

RRC Connection Setupメッセージ内に含まれるＭＴＣＵＥ３−２のＣ−ＲＮＴＩＩＤは、通常、RRC Connection Requestメッセージに含まれるＣ−ＲＮＴＩＩＤと同じであり、ステップｓ４５において中継ＵＥによりＭＴＣＵＥ３−２に割り当てられたものと同一である。しかし、基地局５がこのＣ−ＲＮＴＩＩＤを変更する必要がある場合があってもよい。この場合、RRC Connection Setupメッセージは、ＭＴＣＵＥ３−２のための新しいＣ−ＲＮＴＩＩＤを含む。この場合、中継ＵＥ３−１は、中継ＵＥ３−１がＰＣ５サイドリンク９を介してＭＴＣＵＥ３−２を識別するために使用するＣ−ＲＮＴＩＩＤと、基地局５がＭＴＣＵＥ３−２を識別するために使用するＣ−ＲＮＴＩＩＤとの間のマッピングを維持する必要があるか、又は、基地局５により使用される識別子と同じであるように、中継ＩＤは、ＭＴＣＵＥ３−２を識別するために使用されるＣ−ＲＮＴＩＩＤを変更する必要がある。後者のオプションは、メッセージングの観点から見て最も簡単な形式である。

ステップｓ６３において、中継ＵＥ３−１及びＭＴＣＵＥ３−２は、ＭＴＣＵＥ３−２を識別するために、ＰＣ５サイドリンク９を介して使用されるＵＥＩＤを確認する。そして、ステップｓ６４において、中継ＵＥ３−１及び基地局５は、メッセージのヘッダに識別子を追加することによるのか、又はＭＴＣＵＥ３−２のためのメッセージを運ぶのに専用の新しい無線ベアラを介してメッセージを送信することによるのか等、ＭＴＣＵＥ３−２のためのメッセージがどのように処理されるのかをお互いに確認する。これにより、ステップｓ６５及びｓ６７において、ＭＴＣＵＥ３−２及び中継ＵＥ３−１は、基地局５とのＵｕリンクを介し、ＰＣ５サイドリンク９を介して送信されるメッセージを正しく識別するために正しい識別子を使用することが出来る。

ステップｓ６９において、ＭＴＣＵＥ３−２及び基地局５は、既存のＬＴＥセキュリティ手順に従って、それら自身の間の通信を保護するために使用される暗号鍵を導出する。したがって、この時点の後、ＭＴＣＵＥ３−２が基地局５のためにメッセージを生成する場合、メッセージを暗号化し、ステップｓ７１において中継ＵＥ３−１に送られるＰＣ５メッセージ２０のデータフィールド２１に暗号化されたメッセージを含める。ステップｓ７３において、中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥの暗号化鍵にアクセスすることが出来ないので、データフィールド２１においてメッセージを暗号化することが出来ない。したがって、中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥ３−２が送信したＲＲＣメッセージをもはや開くことが出来ず、メッセージが何に関係するのか、そして誰から送信されたメッセージであるのかを知ることが出来ない。そのため、ステップｓ７３において、中継ＵＥ３−１は、メッセージを送信した基地局に通知することが出来るように、ＰＣ５ヘッダフィールド２３に含まれるＭＴＣＵＥ３−２のためのＵＥＩＤを検索する。ステップｓ７５において、中継ＵＥ３−１は、ＭＴＣＵＥ暗号化メッセージを含む新しいメッセージを生成する。新しいメッセージは、送信者として中継ＵＥ３−１を識別し、中継ＵＥの暗号化鍵で暗号化され、ステップｓ７７において基地局に送信される。このように、Ｕｕインタフェースを介して基地局５に送信される内部メッセージは、２回暗号化される。中継ＵＥ３−１の暗号化鍵で１回、ＭＴＣＵＥ３−２の暗号化鍵で１回暗号化される。次に、ステップｓ７７において、メッセージは基地局５に送信される。したがって、ステップｓ７９において、基地局５は、メッセージが中継ＵＥ３−１から送信されたことを判定し、中継ＵＥ３−１に関連する鍵を用いて第１の復号化を実行し、中継ＵＥ３−１からメッセージを運ぶために使用されたリソース、又は第１の復号化の後、メッセージのヘッダのいずれかからＭＴＣＵＥ３−２がメッセージの実際の送信者であることを判定する。次に、基地局５は、ＭＴＣＵＥ３−２により送信されたメッセージを回復するために、ＭＴＣＵＥ３−２に関連する鍵を用いて内部メッセージを復号化する。

同様に、基地局５がＭＴＣＵＥ３−２にメッセージを送信したい場合、基地局５はまずＭＴＣＵＥ３−２に関連する鍵を用いてメッセージを暗号化する。次に、宛先としてＭＴＣＵＥ３−２を識別するヘッダを追加する。そして、中継ＵＥ３−１に関連する鍵を用いて新しいヘッダを有するメッセージを暗号化し、次に、中継ＵＥ３−１に暗号化されたメッセージを送信する。そのため、中継ＵＥ３−１が自身の鍵を用いてメッセージを復号化する場合、ＭＴＣＵＥ３−２のためのＵＥＩＤを有するヘッダを見つける。そして、中継ＵＥ３−１は、受信したメッセージを、ＰＣ５サイドリンク９を介してＭＴＣＵＥ３−２に送信することを知る。アップリンク送信と同様に、ＭＴＣＵＥ３−２のためのＵＥＩＤを有するヘッダを伴うメッセージを送信する代わりに、基地局５は、ＭＴＣＵＥ３−２を目的とするメッセージを運ぶ際に使用する、予め定義されたリソース又は無線ベアラを使用して中継ＵＥ３−１にメッセージを送信してもよい。

セキュリティオプション２及び３
図７は、セキュリティがオプション２及び３で確立される方法を示すタイミング図である。図示されているように、オプション２の場合、基地局５は、ステップｓ９１において、ＰＣ５サイドリンク９を介して送信される通信を保護する際に使用するための暗号化鍵（ＳＫｅＮＢ又は同様のもの）を生成する。ステップｓ９３において、基地局５は、これらの鍵を中継ＵＥ３−１のためのメッセージで送信する。このメッセージにある鍵は、中継ＵＥ３−１に関連する暗号化鍵を用いて暗号化されるので、オープンな手法によりブロードキャスとされない。ステップｓ９５において、基地局５は、中継ＵＥ３−１を介してＭＴＣＵＥ３−２に送信されるメッセージで同一の鍵を送信する。ステップｓ９５において送信される鍵は、ＭＴＣＵＥ３−２に関連する鍵で最初に暗号化され、次に中継ＵＥ３−１に関連する鍵で暗号化される。そのため、再度、それらはオープンに送信されない。メッセージを受信すると、中継ＵＥ３−１は、第２の暗号化を解除し（remove）、ＭＴＣＵＥ鍵によってのみ暗号化された鍵がＭＴＣＵＥ３−２に送信される。ステップｓ９７において、中継ＵＥ３−１及びＭＴＣＵＥ３−２は、受信された暗号化鍵を使用して、ＰＣ５サイドリンク９を介してその後に送信される全ての通信に対して、暗号化（ciphering）及び完全性保護（integrity protection）を実行する。最後に、上記オプション１の通り、ステップｓ９９において、ＭＴＣＵＥ３−２及び基地局５の間で送信される通信に対して、ＬＴＥ暗号化及び完全性保護がＭＴＣＵＥ３−２及び基地局５の間で実行される。あるいは、暗号化鍵は、インターネットサーバを介して共有することが出来る。例えば、ＭＴＣＵＥ３−２が中継ＵＥ３−１として動作するユーザの携帯電話により認証されるスマートウォッチである場合、両方のデバイスは、インターネットサーバに登録し、相互認証のための安全な鍵をダウンロードすることが出来る。これらの鍵は、ＰＣ５サイドリンク９を保護するために使用され、ＬＴＥセキュリティは、中継ＵＥ３−１及び基地局５の間で送信される通信を保護するために使用される。

オプション３はより簡単である−ステップｓ１０１において、中継ＵＥ３−１及びＭＴＣＵＥ３−２が、それらの間で、どの暗号鍵がＰＣ５サイドリンク９を保護すべきかを決定する。このオプションでは、ＭＴＣＵＥ３−２は、任意のＬＴＥセキュリティを用いてメッセージを暗号化しない。代わりに、ＭＴＣＵＥ３−２は、ステップｓ１０３において、中継ＵＥ３−１に関連するＬＴＥセキュリティパラメータを使用して、Ｕｕインタフェースを介して送信される送信を保護する、中継ＵＥ３−１及び基地局５に依存する。

ＰＣ５通信のためのリソース
上述したように、ＰＣ５サイドリンク９のために使用される通信リソース（時間及び周波数リソース）は、基地局５により要求されるように割り当てられてもよく、又はそれらは、サイドリンク９のために中継ＵＥ３−１が使用するための、基地局５により確保されたリソースのプールから、中継ＵＥ３−１により割り当てられてもよい。通常のように、サイドリンク９のために使用されるリソースは、サイドリンク９を介して送信されるデータの量が増加又は減少するにつれて変更される必要があり得る。基地局５がサイドリンク９に提供されるリソースを積極的に管理する場合、ＭＴＣＵＥ３−２は、基地局５への後続送信（onward transmission）のために、中継ＵＥ３−１にStatus Reports及びbuffer Status Reportsを送信する必要がある。そして、基地局５は、サイドリンク９のために利用可能なリソースを変更することが出来る。同様に、中継ＵＥ３−１は、自身（中継されていないトラフィック）及びサイドリンクトラフィックのために、基地局５にStatus Reports及びBuffer Status Reportsを提供しなければならない。そして、基地局５は、サイドリンク９のために割り当てられたリソース、及びＵｕリンクを介して自身の通信のために中継ＵＥ３−１により必要とされるリソースを変更することが出来る。

中継ＵＥ３−１がサイドリンク９に割り当てられたリソースのプールからリソースを使用する場合、中継ＵＥ３−１は、任意の時点でサイドリンク９のために必要なリソースを管理する。したがって、中継ＵＥ３−１が利用可能なリソースのプールからサイドリンクに使用されるリソースの選択を管理することが出来るように、ＭＴＣＵＥ３−２は、依然として、中継ＵＥ３−１にStatus reports及びBuffer Status Reportsを送信する必要がある。中継ＵＥ３−１がサイドリンク９に関するStatus Report又はBuffer Status Reportを基地局５に送信する必要がある唯一の時間は、サイドリンク９の通信要件がリソースの利用可能なプールを超えて拡大する場合である。

中継ＵＥのカバレッジエンハンスメント
現在のＬＴＥ規格は、基地局５と、悪いカバレッジエリア（レベル１又はレベル２）にあるＭＴＣＵＥ３−２との間で送信されるメッセージの繰り返しを可能にする。送信されるメッセージの繰り返しは、復号利得の向上を可能にし、したがって、低いカバレッジレベルにあるときに送信されたメッセージを回復する改善された能力を可能にする。ＭＴＣＵＥが中継ＵＥ３−１を介して送信される場合、同じカバレッジエンハンスメントをサイドリンク９に提供することが出来る。したがって、中継ＵＥ３−１は、上述した複合利得を提供するために、利用可能なリソースのプールを使用して、送信されるメッセージの繰り返しを提供してもよい。

このようなカバレッジエンハンスメントの提供は、当初のバッテリで長時間動作するように設計された狭帯域ＭＴＣＵＥに対して最も重要である。このようなＵＥは、使用することができる各コンポーネントキャリアに対して２０ＭＨｚの帯域幅を有し得る標準ＵＥとは対照的に、わずか１．４ＭＨｚの動作帯域（operating band）である可能性がある。ＭＴＣＵＥの帯域幅は、ＰＣ５サイドリンク９が確立される場合に実行されるセットアップ手順の一部として確立され、中継ＵＥ３−１は、サイドリンクのために割り当てられるリソースがＭＴＣＵＥ３−２の動作帯域幅内でリソースのプールから割り当てられることを保証しなければならない。

ＭＴＣＵＥ
図８は、上述したＭＴＣＵＥ３−２の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示のように、ＭＴＣＵＥ３−２は、１又は複数のアンテナ３３を介して基地局５及び／又は他のＵＥ３に信号を送信し、基地局５及び／又は他のＵＥ３から信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路３１を有する。ＭＴＣＵＥ３−２は、ＭＴＣＵＥ３−２の動作を制御するコントローラ３７を有する。図示のように、コントローラ３７は、メモリ３９と関連し、トランシーバ回路３１に結合される。図８に必ずしも示されていないが、ＭＴＣＵＥ３−２は、（ユーザインタフェース３５等の）従来のＵＥの全ての通常の機能を備えてもよく、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアのいずれか１つ又は任意の組み合わせにより提供されてもよい。ソフトウェアは、メモリ３９に予めインストールされていてもよく、及び／又は通信ネットワークを介して又は例えばリムーバルデータストレージデバイス（ＲＭＤ：removable data storage device）からダウンロードされてもよい。

コントローラ３７は、この例では、メモリ３９内に格納されたプログラム命令又はソフトウェア命令によりＭＴＣＵＥ３−２の全体的な動作を制御するように構成される。図示するように、これらのソフトウェア命令は、とりわけ、オペレーティングシステム４１、通信制御モジュール４３、アプリケーションモジュール４５及びＰＣ５通信モジュール４８を含む。

通信制御モジュール４３は、モバイル通信デバイス３及び基地局５、又はコアネットワークエンティティとの間の通信を制御するための制御信号を処理（例えば、生成、送信及び受信）する。通信制御モジュール４３はまた、基地局５、及びコアネットワークエンティティに送信される／基地局５、及びコアネットワークエンティティから送信されるアップリンク／ダウンリンクデータ及びシグナリングの別々のフローを制御する。

アプリケーションモジュール４５は、アプリケーションレイヤシグナリングを用いて、遠隔アプリケーションサーバと通信する。アプリケーションモジュール４５は、ＭＴＣＵＥ３−２により行われる通信の理由を効率的に定義する。例えば、ＭＴＣＵＥ３−２は、温度センサから間欠的な読み取りを行い、これらの読み取り値を遠隔監視ステーションに送信するように設計されてもよい。この場合、アプリケーションモジュール４５は、関連するセンサ（不図示）からの読み取り値を取得し、それらを遠隔監視ステーションに送信する役割を果たす。アプリケーションモジュール４５はまた、例えば、報告された読み取り値の間の期間を変更する等、遠隔監視ステーションから受信する要求に応答してもよい。

ＰＣ５通信モジュール４８は、中継ＵＥ３−１とのＰＣ５サイドリンク９の確立及びセットアップを制御するためのものである。また、上記で説明したＰｒｏＳｅディスカバリプロセスを実行し、ＰＣ５サイドリンク９を介して通信（メッセージの送受信）を実行することも担当する。ＰＣ５通信モジュール４８はまた、ＰＣ５サイドリンク９を介して送信されるメッセージの繰り返しを制御し、カバレッジエンハンスメントが実行される必要がある場合、中継ＵＥ３−１により繰り返された受信メッセージの組み合わせを制御することも担当する。

中継ＵＥ
図９は、本例示的な実施例において使用される中継ＵＥ３−１の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示するように、中継ＵＥ３−１は、１又は複数のアンテナ３３を介して、基地局５及び／又は他のＰｒｏＳｅ対応ＵＥに信号を送信し、基地局５及び／又は他のＰｒｏＳｅ対応ＵＥから信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路５１を有する。中継ＵＥ３−１はまた、中継ＵＥ３−１の動作を制御するコントローラ５７を有する。コントローラ５７はメモリ５９と関連し、トランシーバ回路５１に結合される。図９に必ずしも示されていないが、中継ＵＥ３−１は、（ユーザインタフェース５５等の）従来のモバイル通信デバイス３の全ての通常の機能を有し、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアのいずれか１つ又は任意の組み合わせにより提供されてもよい。ソフトウェアは、メモリ５９に予めインストールされていてもよく、及び／又は通信ネットワークを介して、又は例えばリムーバルデータストレージデバイス（ＲＭＤ）からダウンロードされてもよい。

コントローラ５７は、例えば、メモリ５９内に格納されたプログラム命令及びソフトウェア命令により中継ＵＥ３−１の全体的な動作を制御するように構成される。図示するように、これらのソフトウェア命令は、とりわけ、オペレーティングシステム６１、通信制御モジュール６３、ＰＣ５通信モジュール６８、マッピングモジュール６９、及びサイドリンク９を介して使用されるリソースを管理するリソース管理モジュール７１を含む。

通信制御モジュール６３は、中継ＵＥ３−１及び基地局５、又はコアネットワークエンティティとの間の通信を制御する制御信号を処理（例えば、生成、送信及び受信）する。通信制御モジュール４３はまた、この目的のために基地局５によりスケジューリングされた通信リソースを用いて、基地局５及びコアネットワークエンティティから送信される／基地局５及びコアネットワークエンティティに送信されるアップリンク／ダウンリンクデータ及びシグナリングの別々のフローを制御する。

ＰＣ５通信モジュール６８は、ＭＴＣＵＥ３−２とのＰＣ５サイドリンク９の確立及びセットアップを制御するためのものである。また、上記で説明したＰｒｏＳｅディスカバリプロセスを実行し、ＰＣ５サイドリンク９を介して通信（メッセージの送受信）を実行することも担当する。ＰＣ５通信モジュール６８はまた、ＰＣ５サイドリンク９を介して送信されるメッセージの繰り返しを制御し、カバレッジエンハンスメントが実行される必要がある場合、ＭＴＣＵＥ３−２により繰り返された受信メッセージの組み合わせを制御することも担当する。

マッピングモジュール６９は、ＰＣ５サイドリンク９を介して使用されるＵＥ識別子を、基地局５とＵｕリンクを介して使用される対応する識別子にマッピングすることを担当する。

リソース管理モジュール７１は、ＰＣ５サイドリンク９のための利用可能なリソースのプールから使用されるリソースを管理することを担当する。リソース管理モジュール７１は、ＭＴＣＵＥ３−２からStatus Reportsを受信し、それに従って使用される時間及び周波数リソースを制御する。リソース管理モジュール７１はまた、リソースの利用可能なプールがＰＣ５サイドリンク９を介してバッファされたデータを通信するのに不十分である場合、基地局５にステータス情報を報告する。

基地局
図１０は、図１に示すシステム１の一部を形成する基地局５の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示するように、基地局５は、１又は複数のアンテナ８３を介して遠隔ＵＥ３に信号を送信し、遠隔ＵＥ３から信号を受信するように動作可能であり、ネットワークインタフェース８５を介してコアネットワーク７に信号を送信し、コアネットワーク７から信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路８１を有する。基地局５は、基地局５の動作を制御するコントローラ８７を有する。コントローラ８７は、メモリ８９に関連し、トランシーバ回路８１に結合される。ソフトウェアは、メモリ８９に予めインストールされていてもよく、及び／又は通信ネットワークを介して、又は例えばリムーバルデータストレージデバイス（ＲＭＤ）からダウンロードされてもよい。

コントローラ８７は、この例では、メモリ８９内に格納されたプログラム命令又はソフトウェア命令により基地局５の全体的な動作を制御するように構成される。図示するように、これらのソフトウェア命令は、とりわけ、オペレーティングシステム９１、通信制御モジュール９３、中継されるＭＴＣＵＥコンテキスト制御モジュール９７、中継ＵＥ構成モジュール９９及びスケジューラ１０１を含む。

通信制御モジュール９３は、遠隔ＵＥに送信される通信、及び遠隔ＵＥから送信される通信、及びコアネットワーク７への信号の送信を制御する。

中継されるＭＴＣＵＥコンテキスト制御モジュール９７は、中継ＵＥ３−１を介して中継されるＭＴＣＵＥ３−２のためのコンテキスト情報を維持する。このモジュールは、ＭＴＣＵＥが通信しようとする適切な遠隔サーバにコアネットワーク７を介してＥＰＳベアラを確立することを担当する。それはまた、ＭＴＣＵＥ３−２を識別し、基地局と接続している中継ＵＥ３−１を識別する情報を維持することを担当する。そして、ＭＴＣＵＥ３−２に送信されるメッセージが正しい識別子で中継ＵＥ３−１に送信され、メッセージが中継ＵＥ３−１により正しいＭＴＣＵＥ３−２に確実に転送されるようにする。

中継ＵＥ構成モジュール９９は、中継ＵＥ３−１の構成をＰｒｏＳｅ中継ＵＥとして支援する。このモジュール９９は、中継ＵＥ３−１がＰＣ５サイドリンク９に使用できる通信リソースのプールを割り当て、必要であれば、中継ＵＥ３−１により中継されるＭＴＣＵＥ３−２に使用するＣ−ＲＮＴＩ番号のプールを割り当てる。

スケジューラ１０１は、中継ＵＥ３−１がアップリンクにおいてデータを基地局５に送信し、ダウンリンクにおいて基地局５からデータを受信し、サイドリンク９を介してＭＴＣＵＥ３−２と通信することを可能とする通信リソースを有する中継ＵＥ３−１をスケジューリングすることを担当する。

変更及び代替
詳細な例示的な実施形態を上記で説明した。当業者であれば理解するように、上述した実施形態は、多くの変更及び代替がされてもよく、そこに具体化される発明についても同様の利点がある。説明のために、多くの代替及び変更を説明する。

中継ＵＥは、任意の数の他のＵＥと同時に複数の接続を有してもよいことは理解される。１つの中継ＵＥ３−１と１つの中継されるＵＥ３−２が存在する上記状況は単に一例である。

上記の例では、中継される経路は、ＬＴＥ技術を用いて説明された（つまり、基地局と中継移動通信デバイスとの間で使用される通信技術が同じである）。しかしながら、例えば、（基地局と中継ＵＥとの間で使用される通信技術に関係無く）ＷＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦｌａｓｈＬｉｎＱ、ＷｉＭＡＸ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、ＺｉｇＢｅｅ等の任意の通信技術を用いて中継されてもよいことは理解される。

上記例では、ＵＥは、互いにＰＣ５サイドリンクを確立するために、ディスカバリ手順を実行する。ＵＥは、例えば、システムインフォメーションブロードキャスト（ＳＩＢ：system information broadcast）メッセージ、マスターインフォメーションブロック（ＭＩＢ：master information block）メッセージ、情報交換メッセージ、要求／応答ベースのメカニズムの一部を形成するメッセージ等を通信することによる等、互いに任意の適切なメッセージを通信することにより、そのようなディスカバリ手順を実現してもよいことは理解される。

上記の例では、２つのＵＥは、お互いに直接的なＰＣ５サイドリンクを確立することを可能とした。当業者であれば分かるように、例えば、ＵＥのユーザは、会議通話設定で共に接続されてもよい等、このような接続は３つ又は複数のＵＥ間で確立されてもよい。

さらに、（例えば、ＭＴＣＵＥ３−２がカバレッジ外に移動したか、もしくは他の中継ＵＥ又は他の基地局にハンドオーバが実施された等）中継ＵＥが中継されたＵＥがもはや接続されていないと判断した場合、中継ＵＥは、中継ＵＥにもはや接続していない中継されたＵＥのためのマッピングモジュールを更新するようにしてもよいことは理解される。

上記の例示的な実施形態では、いくつかのソフトウェアモジュールが説明された。当業者であれば理解するように、ソフトウェアモジュールは、コンパイルされた形態又はコンパイルされていない形態で提供されてもよく、コンピュータネットワークを介した信号として、又は記録媒体として中継ＵＥ、ＭＴＣＵＥ及び基地局に供給されてもよい。さらに、このソフトウェアの一部又は全部により実行される機能は、１又は複数の専用のハードウェア回路を用いて実行されてもよい。しかし、これらの装置の更新を容易にするため、ソフトウェアモジュールの使用が好ましい。

様々な他の修正が当業者には明らかであり、ここではさらに詳細には説明しない。

３ＧＰＰ用語の用語集：

本発明を例示的な実施形態を参照して具体的に示し説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更を行うことができることを理解するであろう。

本出願は、２０１６年３月１６日に提出された英国特許出願第１６０４４４５．５号に基づく優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作するように構成される基地局であって、前記基地局は、
複数の通信リソースを用いて通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、
サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成し、
前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用するための通信リソースをスケジューリングし、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングし、
前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを前記中継ユーザ装置から受信し、
前記中継ユーザ装置を介して前記基地局と通信する前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすることを可能とし、前記他のユーザ装置のための前記コアネットワークを介して受信される通信が、前記サイドリンクを介し、前記中継ユーザ装置を介して前記他のユーザ装置に送信されることを可能とするための通信コンテキスト情報を維持するように構成されるコントローラと、を含む基地局。
前記通信コンテキスト情報は、前記他のユーザ装置のための識別情報を含む、請求項１に記載の基地局。
前記通信コンテキスト情報は、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置を処理するために前記中継ユーザ装置により使用される識別子を含む、請求項２に記載の基地局。
前記通信コンテキスト情報は、前記基地局及び前記コアネットワーク内のノードに前記他のユーザ装置を識別させる一時的モバイル加入者識別子を含む、請求項２又は３に記載の基地局。
前記コントローラは、前記中継ユーザ装置から受信された前記メッセージが、前記中継ユーザ装置により送信される前記メッセージを運ぶために使用される前記通信リソース、又は前記メッセージに含まれる情報のいずれかから前記他のユーザ装置からのメッセージを含むことを判定するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基地局。
前記コントローラは、復号化されたメッセージを生成するために、前記中継ユーザ装置に関連する鍵を用いて、前記中継ユーザ装置から受信されたメッセージに第１の復号化を実行し、前記他のユーザ装置に関連する鍵を用いて、前記復号化されたメッセージの内容に第２の復号化を実行するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基地局。
他のユーザ装置に対して中継通信サービスを提供するように構成される中継ユーザ装置であって、前記中継ユーザ装置は、
複数の通信リソースを用いて、通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、
基地局からのダウンリンク通信の受信及び前記基地局へのアップリンク通信の送信を可能とし、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信を可能にするために、前記基地局からの通信リソースの割り当てを受信し、
前記サイドリンクを介して、前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを前記他のユーザ装置から受信し、
前記アップリンク通信のために前記中継ユーザ装置に割り当てられた通信リソースを用いて、前記基地局への送信のために前記他のユーザ装置により生成された前記通信制御メッセージを含む新しいメッセージを生成するように構成されるコントローラと、を含み、
前記新しいメッセージは、前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局が、コアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすること、前記他のユーザ装置のためのメッセージを含む前記基地局からのダウンリンク通信を受信すること、及び前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置へ前記他のユーザ装置のための前記メッセージを送信することを可能にする通信コンテキスト情報を含む、中継ユーザ装置。
前記通信コンテキスト情報は、前記他のユーザ装置のための識別情報を含む、請求項７に記載の中継ユーザ装置。
前記通信コンテキスト情報は、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置を処理するために前記中継ユーザ装置により使用される識別子を含む、請求項８に記載の中継ユーザ装置。
前記通信コンテキスト情報は、前記基地局及び前記コアネットワーク内のノードに前記他のユーザ装置を識別させる一時的なモバイル加入者識別子を含む、請求項８又は９に記載の中継ユーザ装置。
前記コントローラは、前記メッセージを送信するために前記基地局が前記他のユーザ装置に関連する通信リソースを使用するか、又は前記送信されたメッセージにおいて前記基地局に前記他のユーザ装置を識別させる情報を含むように構成される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の中継ユーザ装置。
中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するように構成されるユーザ装置であって、前記ユーザ装置は、
複数の通信リソースを用いて、通信サイドリンクを介して前記中継ユーザ装置と通信するように構成されるトランシーバ回路と、
前記遠隔基地局に対する通信制御メッセージを生成し、
前記中継ユーザ装置に前記通信サイドリンクを介して前記生成された通信制御メッセージを送信し、
前記基地局からのメッセージを含み、前記通信サイドリンクを介して前記中継ユーザ装置からの通信を受信するように構成されるコントローラと、を含むユーザ装置。
前記コントローラは、前記生成された通信制御メッセージを前記中継ユーザ装置に送信する前に、前記基地局及び前記ユーザ装置に固有の暗号化鍵を用いて、前記通信制御メッセージを暗号化するように構成される、請求項１２に記載のユーザ装置。
前記コントローラは、前記中継ユーザ装置に前記ユーザ装置を識別させる情報、及び前記中継ユーザ装置により前記基地局に送信される前記通信制御メッセージを識別する情報のうちの１つ又は両方を前記中継ユーザ装置に提供するように構成される、請求項１３に記載のユーザ装置。
前記通信制御メッセージは、無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）メッセージを含む、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のユーザ装置。
前記ＲＲＣ制御メッセージは、RRC Connection Requestメッセージを含む、請求項１５に記載のユーザ装置。
中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するように構成されるユーザ装置であって、前記ユーザ装置は、
複数の通信リソースを用いて通信するように構成されるトランシーバ回路と、
前記基地局が前記中継ユーザ装置で動作することができることを示す情報を含むブロードキャスト情報を前記遠隔基地局から受信し、
前記ブロードキャスト情報を受信することに応じて、前記ユーザ装置を前記遠隔基地局に直接的に接続するために使用されるランダムアクセス手順を実行する前に、前記中継ユーザ装置と接続を確立するために中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを前記ユーザ装置に実行させるように構成される、コントローラと、を含むユーザ装置。
前記コントローラは、前記遠隔基地局から受信された信号の強度を決定するように動作可能であり、前記決定された強度が閾値を下回る場合、前記ユーザ装置に前記中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを実行させるように構成される、請求項１７に記載のユーザ装置。
前記コントローラは、前記中継ユーザ装置を発見するために前記ユーザ装置に第１のディスカバリプロセスを実行させるように動作可能であるか、又は前記遠隔基地局によりブロードキャストされる前記ブロードキャスト情報の内容に応じて前記中継ユーザ装置を発見するために前記ユーザ装置に第２のディスカバリプロセスを実行させるように動作可能である、請求項１７又は１８に記載のユーザ装置。
他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作するように構成される基地局であって、前記基地局は、
複数の通信リソースを用いて通信リンクを介して通信するように構成されるトランシーバ回路と、
前記基地局が、前記他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる前記中継ユーザ装置で動作することが可能であることをユーザ装置に通知する、ブロードキャストチャネルを介した情報をブロードキャストし、
サイドリンクを介して前記他のユーザ装置との中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成し、
前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用するための通信リソースをスケジューリングし、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングするように構成されるコントローラと、を含む基地局。
前記コントローラは、システムインフォメーションブロック（System Information Block）又はページング要求においてケーパビリティ情報をブロードキャストするように構成される、請求項２０に記載の基地局。
中継ユーザ装置が前記基地局に登録されている場合、前記コントローラは前記基地局に登録された既存の中継ユーザ装置が存在するインジケーションをブロードキャストするように構成される、請求項２０又は２１に記載の基地局。
前記コントローラは、前記既存の登録された中継ユーザ装置のための識別情報をブロードキャストするように構成される、請求項２２に記載の基地局。
他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作する基地局により実行される方法であって、前記方法は、
サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成することと、
前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用され、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングするための通信リソースをスケジューリングすることと、
前記他のユーザ装置により生成される通信制御メッセージを含むメッセージを前記中継ユーザ装置から受信することと、
前記中継ユーザ装置を介して前記基地局と通信する前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすることを可能とし、前記他のユーザ装置のための前記コアネットワークを介して受信される通信が、前記サイドリンクを介し、前記中継ユーザ装置を介して前記他のユーザ装置に送信されることを可能とするための通信コンテキスト情報を維持することと、を含む方法。
他のユーザ装置のための中継通信サービスを提供する中継ユーザ装置により実行される方法であって、前記方法は、
基地局からのダウンリンク通信の受信及び前記基地局へのアップリンク通信の送信を可能にし、サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信を可能にするために前記基地局から通信リソースの割り当てを受信することと、
前記他のユーザ装置により生成された通信制御メッセージを含むメッセージを、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置から受信することと、
前記アップリンク通信のために前記中継ユーザ装置により割り当てられた通信リソースを用いて前記基地局への送信のために前記他のユーザ装置により生成された前記通信制御メッセージを含む新しいメッセージを生成することと、を含み、
前記新しいメッセージは、前記他のユーザ装置のための通信コンテキスト情報であって、前記基地局がコアネットワークを介して前記他のユーザ装置からの通信をルーティングすることを可能とし、前記他のユーザ装置のためのメッセージを含む前記基地局からのダウンリンク通信を受信し、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置に、前記他のユーザ装置のためのメッセージを送信する通信コンテキスト情報を含む、方法。
中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するユーザ装置において実行される方法であって、前記方法は、
前記遠隔基地局のための通信制御メッセージを生成することと、
サイドリンクを介して、前記生成された通信制御メッセージを前記中継ユーザ装置に送信することと、
前記遠隔基地局からのメッセージを含み、前記サイドリンクを介した前記中継ユーザ装置からの通信を受信することと、を含む方法。
中継ユーザ装置を介して遠隔基地局と通信するユーザ装置において実行される方法であって、前記方法は、
前記遠隔基地局が前記中継ユーザ装置で動作することができることを示す情報を含むブロードキャスト情報を前記遠隔基地局から受信することと、
前記ブロードキャスト情報を受信することに応じて、前記ユーザ装置に前記遠隔基地局と直接的に接続するために使用されるランダムアクセス手順を実行する前に、前記中継ユーザ装置との接続を確立するために前記ユーザ装置に中継ユーザ装置ディスカバリプロセスを実行させることと、を含む方法。
他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置で動作する基地局において実行される方法であって、前記方法は、
前記基地局が前記他のユーザ装置に前記中継サービスを提供することができる前記中継ユーザ装置で動作することが可能であることをユーザ装置に通知する情報を、ブロードキャストチャネルを介してブロードキャストすることと、
サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と中継通信するように前記中継ユーザ装置を構成することと、
前記基地局から前記中継ユーザ装置へのダウンリンク通信及び前記中継ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク通信を前記中継ユーザ装置に提供する際に使用され、前記サイドリンクを介して前記他のユーザ装置と通信するために前記中継ユーザ装置により使用される通信リソースをスケジューリングする通信リソースをスケジューリングすることと、を含む方法。
プログラム可能な通信デバイスに、請求項１〜６又は請求項２０〜２３のいずれか１項の基地局として構成されるようにするか、又は請求項７〜１９のいずれか１項のユーザ装置として構成されるようにするコンピュータ実装可能命令を含むコンピュータ実装可能命令。