CN103139809A

CN103139809A - 一种时钟同步方法及装置

Info

Publication number: CN103139809A
Application number: CN2012100373050A
Authority: CN
Inventors: 王雪松; 张波; 唐雄; 王喜瑜; 梁敏超
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: CN103139809B

Abstract

本发明公开了一种时钟同步方法及装置，应用于微微基站(HeNB)中，包括：从相邻基站中选取基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟，按照所述基准时钟调整系统时钟；获取相邻基站的时钟精度级别，并测量相邻基站的信号强度和路径时延，根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，根据加权运算结果调整所述系统时钟。本发明通过对系统时钟的粗调整和精调整两个方面，提高了微微基站的时钟同步精度，降低了现有技术中存在的相邻微微基站和微微基站与宏站间的上下行干扰，减少同步过程中误差累加。

Description

一种时钟同步方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种时钟同步方法及装置。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)是继第三代移动通信之后国际上主流的新一代移动通信标准，是在3GPP(3^rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织中作为第三代移动通信的长期演进技术进行可行性研究和标准化的，LTE及其增强版本LTE-Advanced的研究和标准化受到了全球运营商和设备商最为广泛的支持和参与。LTE系统以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMI)技术为基础，并在移动通信系统中全面采用和优化分组数据传输。

对应时分双工(Time division duplex，TDD)系统，由于在同一频段进行信号收发，如果小区间未保持同步，则会出现比较严重的收发互相干扰的问题，如图1所示。因此，TDD网络部署需要小区之间保持子帧边界的精确同步并在同一TDD同步区内配置成相同的上下行配比。

目前，无论是TD-SCDMA(Time Division Synchronized Code DivisionMultiple Access，时分同步码分多址接入)系统还是TD-LTE(Time DivisionLong Term Evolution，时分长期演进)系统都考虑并采纳的是基于全球定位系统(Global Positioning System，GPS)定时信号实现不同基站间的时间同步。

但随着LTE技术的发展和逐渐普及，LTE频谱高，信号穿透能力弱的缺点也逐渐暴露，同时随着的小区流量和用户数的增加，采用微小区和室内覆盖成为解决问题的手段之一，从而带来了微微基站(HeNB)的发展，由于HeNB通常是部署在室内环境，工程上不宜安装GPS天馈，因此不能很好地接收到GPS卫星信号。因此，在TDD制式下，HeNB如何保持与宏站间(eNB)以及HeNB之间的时钟同步，就成为网络部署成功与否的关键。

目前，去除GPS卫星时间同步方法外，解决室内HeNB的时间同步问题的方法有网络同步和基站间空中接口自同步等几种方法。其中，空中接口自同步方法的主要思想是基站可以与网络中其他已经同步的基站获得同步，包括两个方面：初始的同步建立以及周期性的同步保持机制。在初始同步建立阶段，假设基站A已经与绝对时间同步，基站A便可以成为同步区内其他基站获得同步的定时基准，其他基站模拟终端侧的行为搜索基站A的同步信号来调整各自的定时与基站A对齐，从而获得基站间同步。为防止时钟漂移，还需要周期性地进行同步信号的跟踪，执行与初始建立同步类似的过程。

然而，由于HeNB一般部署在室内，受建筑物影响很大，无线信号绕射、反射、折射现象普遍，同时往往处于宏基站eNB覆盖的边缘，加上HeNB间往往相邻很近，因此，各个HeNB到基准宏基站间的实际信号路径延时测量偏差较大，因此可能会导致相邻基站HeNB间发生严重的上行链路干扰或严重的下行链路干扰，如图1所示。同时，HeNB部署的位置随意，在现有空口同步过程中，HeNB有可能直接与eNB同步，也有可能需要多跳同步以实现与eNB或者其他HeNB同步。对于多跳空口同步，同步误差会随着跳数的增加而累加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种时钟同步方法及装置，能够提高微微基站的时钟同步精度。

为解决上述技术问题，本发明的一种时钟同步方法，应用于微微基站(HeNB)中，包括：

从相邻基站中选取基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟，按照所述基准时钟调整系统时钟；

获取相邻基站的时钟精度级别，并测量相邻基站的信号强度和路径时延，根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，根据加权运算结果调整所述系统时钟。

进一步地，根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，包括：

采用L＝k₁×l₁+k₂×l₂+.....k_n×l_n对路径时延进行加权运算，其中，L为加权运算结果，l₁～l_n为各相邻基站的路径时延，k₁～k_n为对应的各相邻基站的路径时延的加权系数，采用k＝α*T+β*P计算k₁～k_n，其中，T为相邻基站的时钟精度级别，P为相邻基站的信号强度，α和β为调整系数。

进一步地，还包括：确定所述α和β的取值使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大。

进一步地，根据加权运算结果调整系统时钟，包括：将所述系统时钟回调所述加权运算结果。

进一步地，还包括：

维持邻区列表，在所述邻区列表中包含所述相邻基站的时钟精度级别、信号强度和路径时延；

周期性地对所述邻区列表进行更新，并周期性地根据所述邻区列表中的相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，根据加权运算结果调整所述系统时钟。

进一步地，还包括：

根据加权运算结果调整所述系统时钟后，设定自身的时钟精度级别，保存到网络服务器中，并打开发射机进行工作。

进一步地，一种时钟同步装置，包括：时钟粗调整单元、信息获取单元和时钟精调整单元，其中：

所述时钟粗调整单元，用于从相邻基站中选取基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟，按照所述基准时钟调整系统时钟；

所述信息获取单元，用于获取相邻基站的时钟精度级别，并测量相邻基站的信号强度和路径时延；

所述时钟精调整单元，用于根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，根据加权运算结果调整所述系统时钟。

进一步地，所述时钟精调整单元，具体用于采用L＝k₁×l₁+k₂×l₂+.....k_n×l_n对路径时延进行加权运算，其中，L为加权运算结果，l₁～l_n为各相邻基站的路径时延，k₁～k_n为对应的各相邻基站的路径时延的加权系数，采用k＝α*T+β*P计算k₁～k_n，其中，T为相邻基站的时钟精度级别，P为相邻基站的信号强度，α和β为调整系数。

进一步地，所述α和β的取值使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大。

进一步地，所述时钟精调整单元，具体用于将所述系统时钟回调所述加权运算结果。

综上所述，本发明通过对系统时钟的粗调整和精调整两个方面，提高了微微基站的时钟同步精度，降低了现有技术中存在的相邻微微基站和微微基站与宏站间的上下行干扰，减少同步过程中误差累加。

附图说明

图1为TDD邻小区非同步干扰的示意图；

图2为本实施方式的HeNB、eNB及用户设备的部署示意图；

图3为本实施方式的时钟同步方法的流程图；

图4为本实施方式中基站判断系统时钟来源的示意图；

图5为本实施方式的时钟同步装置的架构图。

具体实施方式

图2所示为HeNB及用户设备的部署示意图，其中，eNB A所覆盖小区的半径较大，HeNB B～HeNB F所覆盖小区的半径较小，选取一些典型场景，其中，HeNB E不在eNB A的覆盖半径内，但与HeNB C和HeNB D有重叠。HeNB C和HeNB D均位于eNB A的覆盖半径内，HeNB C和HeNB D的覆盖半径也重叠。

为解决上下行干扰的问题，并提高时钟同步精度，如图3所示，本实施方式的空口时钟同步方法，包括：

步骤301：已完成时钟同步的基站确认自身的时钟精度级别，并进行标记；

已完成时钟同步的基站可以将自身的时钟精度级别保存到网络服务器，如网关(GW)服务器中。

在本实施方式中，已完成时钟同步的基站(HeNB和eNB)需要确认自身的时钟精度级别，在具体确认时可以有多种方法，本实施方式中，设置0为最高精度级别，1次之，并依此类推。

如图4所示，已完成时钟同步的基站判断系统时钟来源，其中，采用卫星GPS同步信号的基站的时钟精度级别为0；采用网络时钟同步源1588V2的基站的时钟精度级别为1；采用一级空口同步的基站的时钟精度级别为2；采用二级及二级以上空口同步的基站的时钟精度级别为3；未与任何外部标准时钟源同步而采用基站内部时钟源的基站的时钟精度级别为4。时钟精度级别可以根据实际进行设定。

步骤302：待同步基站(HeNB)搜索相邻基站的同步信号，选取信号最强或最先搜索到的基站作为基准基站，建立同步关系，将基准基站的时钟作为基准时钟，按照基准时钟调整自身的系统时钟，完成时钟粗同步；

本实施方式中，待同步HeNB开机后即搜索基站同步信号，获取同步信息，选取信号最强或最先搜索到的基站作为基准基站，对基准基站的同步信息进行CP头运算获得频率偏差信息，根据频率偏差信息调整自身的系统时钟，并进行上下行帧配比，来达到时钟粗同步的目的。

步骤303：待同步HeNB与相邻基站进行消息交互，获取相邻基站信息；

相邻基站信息可以是小区标识等信息。

步骤304：待同步HeNB根据相邻基站信息获取相邻基站的时钟精度级别，并测量相邻基站的信号强度和路径时延；

待同步HeNB可以从GW服务器获取相邻基站的时钟精度级别。

由于HeNB布置位置往往没有规律，且没有GPS地理信息，因已经获得了基准时钟，此时测量相邻基站的信号强度和链路时延可以较快完成，但仍然需要采用发射静默方式以避免对相邻基站产生干扰。

步骤305：待同步HeNB将根据相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算；

本实施方式中，还可以对加权运算后的结果进行归一化处理。

待同步HeNB对来自各个相邻基站的路径时延进行加权运算处理的公式如下：

L＝k₁×l₁+k₂×l₂+.....k_n×l_n

其中，l₁～l_n各个相邻基站到待同步HeNB的路径时延，k₁～k_n为对应的各个相邻基站的路径时延的加权系数，n为相邻基站的数量。

加权系数k的取值以相邻基站的时钟精度级别和信号强度相关，本实施方式中，确定时钟精度级别越高，则加权系数越大，反之越小；确定相邻基站的信号强度越大，则对应的加权系数也越大，反之越小。

确定加权系数k的计算方法为：k＝α*T+β*P，其中，T为相邻基站的时钟精度级别，P为相邻基站的信号强度，α和β为调整系数，调整系数可以后台配置，来根据实际情况选择最优值，α和β的取值需要使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大，变弱而变小。

步骤306：待同步HeNB根据加权运算结果调整基准时钟，完成系统时钟的精调。

待同步HeNB可以将系统时钟向前调整上述加权运算结果。

待同步HeNB完成系统时钟的精调后，可以打开发射机来进行正常的工作。待同步HeNB还需要设定自身的时钟精度级别。

为防止HeNB自身时钟的偏移所带来的累积误差，HeNB需要周期性地对路径时延进行加权运算，因此，需要维持邻区列表，并周期性地对邻区列表进行更新，在邻区列表中需包含相邻基站的时钟精度级别、信号强度和路径时延，并根据邻区列表周期性地进行时钟精调。

本实施方式中，当一个基站调整自身的系统时钟后，通过打开发射机，使相邻基站可以接收到该基站的信号，以测量出该基站的信号强度及路径时延，相邻基站也应该将该基站加入到自身的邻区列表中。如果相邻基站的系统时钟也来自空口同步，则也可以采纳同样的方法调整自身的系统时钟，直到网络平衡，如果相邻基站的系统时钟来自GPS信号或者网络1588同步信号，则不需要再调整。

如图5所示，本实施方式还提供了一种时钟同步装置，包括：时钟粗调整单元、信息获取单元和时钟精调整单元，其中：

时钟粗调整单元，用于从相邻基站中选取基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟，按照所述基准时钟调整自身的系统时钟；

信息获取单元，用于获取相邻基站的时钟精度级别，并测量相邻基站的信号强度和路径时延；

时钟精调整单元，用于根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，根据加权运算结果调整所述系统时钟。

所述时钟精调整单元，具体用于采用L＝k₁×l₁+k₂×l₂+.....k_n×l_n对路径时延进行加权运算，其中，L为加权运算结果，l₁～l_n为各相邻基站的路径时延，k₁～k_n为对应的各相邻基站的路径时延的加权系数，采用k＝α*T+β*P计算k₁～k_n，其中，T为相邻基站的时钟精度级别，P为相邻基站的信号强度，α和β为调整系数。α和β的取值使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大。

时钟精调整单元，具体用于将所述系统时钟回调所述加权运算结果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种时钟同步方法，其特征在于，应用于微微基站(HeNB)中，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述相邻基站的信号强度和时钟精度级别对路径时延进行加权运算，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述α和β的取值使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据加权运算结果调整系统时钟，包括：将所述系统时钟回调所述加权运算结果。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

7.一种时钟同步装置，其特征在于，包括：时钟粗调整单元、信息获取单元和时钟精调整单元，其中：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述时钟精调整单元，具体用于采用L＝k₁×l₁+k₂×l₂+.....k_n×l_n对路径时延进行加权运算，其中，L为加权运算结果，l₁～l_n为各相邻基站的路径时延，k₁～k_n为对应的各相邻基站的路径时延的加权系数，采用k＝α*T+β*P计算k₁～k_n，其中，T为相邻基站的时钟精度级别，P为相邻基站的信号强度，α和β为调整系数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述α和β的取值使k随时钟精度级别和信号强度的变高而变大。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述时钟精调整单元，具体用于将所述系统时钟回调所述加权运算结果。