CN101183898A - 一种实现微微蜂窝基站同步的系统、方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种实现微微蜂窝基站同步的系统，用于GSM的同步，该系统包括：BTS、BSC以及Pico；其中，BTS之间采用主从同步方式实现同步；Pico通过BTS的空口Um实现Pico之间的同步，即Um口的接收通道作为终端工作在同步接收状态，接收搜索BTS的广播信道BCH频点，并解析其中的频率校正信道FCCH信息，以获得BCH载波定时信息，根据定时信息计算及校正本地参考时钟的频率偏移，从而实现Pico之间的同步。本发明利用终端套片能使Pico工作在终端频段或基站频段两种状态，故在实现Pico同步时不影响其基站功能，因而有效地提高了系统集成度，降低了系统的制造及维护成本。

Description

一种实现微微蜂窝基站同步的系统、方法及其装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域基站同步技术，尤其涉及全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile communication)中微微蜂窝基站间的同步技术。

背景技术

在同步的无线通信系统中，基站处于移动通信系统的空中接口部分，是无线通信链路中一个重要的控制设备。基站间的同步问题直接影响到无线通信业务的质量，即基站间保持同步对于保证系统最大容量以及提供高质量的业务起到了重要的作用。

目前GSM基站中实现同步的方式有两种：采用全球定位系统(GPS，Global Positioning System)方式，或采用主从同步系统方式。

采用GPS方式实现GSM基站同步的原理框图如图1所示，每一个基站(BTS，Base Transceiver Station)101中的GPS接收器102从GPS卫星103获取稳定的全局时钟信号，然后将信号分发给位于这个区域的所有的BTS，所有小区根据相同的规则从这个GPS全局时钟信号中提取帧时钟信号，这样所有同步基站就会有相同的TDMA帧序列和计数了。

采用主从同步系统方式实现GSM基站同步的原理框图如图2所示，GSM基站BTS 202从与基站控制器(BSC，Base Station Controller)201之间的接口203获得同步信号，即BTS 202通过恢复由Abis接口203传输的同步信号频率，用其作为基站收发信机的主时钟基准信号，通过BSC 201的控制实现所有BTS之间的同步。

以上同步实现方案存在以下缺点：(1)采用GPS方式实现同步，需要增加GPS接收电路，增加了系统的复杂度和成本，且增大了电路面积；(2)采用主从同步系统方式实现同步，需要通过专用线路传输同步信号，使传输成本增大，且应用不灵活；(3)现有的这两种同步实现方案在宏蜂窝基站系统中是可行的，在微微蜂窝基站系统中由于上述的缺点而不适用，特别是在基于IP Abis的微微蜂窝基站中主从同步系统根本无法实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现微微蜂窝基站同步的系统、方法及其装置，不仅能够灵活地实现微微蜂窝基站系统之间的同步，而且也能够有效地提高系统的集成度，降低系统的成本，且降低运行维护成本。

了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现微微蜂窝基站同步的系统，用于全球移动通信系统GSM的同步，本发明所述系统包括：宏蜂窝基站BTS、基站控制器BSC以及微微蜂窝基站Pico；其中，BTS之间采用主从同步方式实现同步；

Pico通过BTS的空口Um实现Pico之间的同步，即Um口的接收通道作为终端工作在同步接收状态，接收搜索BTS的广播信道BCH频点，并解析其中的频率校正信道FCCH信息，以获得BCH载波定时信息，根据定时信息计算及校正本地参考时钟的频率偏移，从而实现Pico之间的同步。

进一步地，该系统还包括带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC以及Internet网络；Pico根据iBSC所配置的频率搜索范围进行扫描，自动搜索附近的BCH频点，通过FCCH信息确定BCH载波的“0时隙”，由此继续解析出同步信道，以获得BCH载波定时信息。

进一步地，在Pico中还通过控制Um口的频段选择，使接收通道还工作在基站接收状态；在下行方向，Pico通过IPAbis口接收由iBSC送来的控制信令，对各无线信道进行控制与管理；并将iBSC送来的业务数据进行处理后通过Um口发送给无线终端MS；在上行方向，Pico将MS通过Um口传输的信息上报给iBSC，并把业务数据进行处理后通过IPAbis口发送给iBSC。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现微微蜂窝基站同步的方法，用于全球移动通信系统GSM的同步，该方法包括如下步骤：

(a)微微蜂窝基站Pico上电启动后，使Pico与宏蜂窝基站BTS的空口Um的接收通道工作在终端接收频段，接收搜索BTS的广播信道BCH频点；

(b)按照BCH的信号强度排队，锁定最强频点，并解析出频率校正信道FCCH，由此获得BCH载波定时信息，根据定时信息计算本地参考时钟的频率偏移；

(c)根据频率偏移，调整本地参考时钟的控制电压，以此校正频率偏移，从而实现Pico之间的同步。

进一步地，步骤(a)Pico根据带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC所配置的频率搜索范围进行扫描，自动搜索附近的BCH频点；步骤(b)由解析出的FCCH确定所述BCH载波的“0时隙”，由此继续解析同步信道，以获得BCH载波定时信息。

进一步地，该方法还包括步骤：

(d)在Pico完成所述同步的操作后，将接收通道切换至基站工作频段，从而使Pico处于正常基站工作状态。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现微微蜂窝基站同步的射频信号接收装置，该接收装置包括依次耦合的信号放大单元、频段选择单元、信号解调滤波单元以及模拟基带处理ABB单元，其中：

信号放大单元，用于将接收的射频RF信号进行低噪声放大处理；

频段选择单元，用于经频段选择开关的选择，使将RF信号的接收通道工作在终端工作频段，以接收宏蜂窝基站BTS发射的RF信号；

信号解调滤波单元，用于将频段选择单元所选频段的RF信号进行低噪声放大、正交IQ信号解调以及分别对解调的I、Q信号进行滤波放大处理后输出；并根据工作频段配置本振信号；

ABB单元，用于对信号解调滤波单元输出的I、Q信号转换成数字的I、Q信号输出。

进一步地，频段选择单元还用于经频段选择开关的选择，使将RF信号的接收通道工作在基站工作频段，以接收无线终端MS发射的信号。

进一步地，频段选择单元通过单极双置开关SPDT分别选择终端工作频段或基站工作频段的声表面滤波器，并通过相应的声表面滤波器滤除工作频段信号的带外干扰信号。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现微微蜂窝基站同步的装置，该装置包括依次耦合的射频信号接收单元以及数字基带处理单元，其中：

射频信号接收单元，用于在数字基带处理单元的控制下，使宏蜂窝基站BTS的空口Um的接收通道工作在终端频道，接收搜索BTS的广播信道BCH频点的射频信号，对射频信号进行正交IQ信号解调，并将解调的I、Q信号转换成数字I、Q信号输出；

数字基带处理单元，用于对数字I、Q信号解析其中的频率校正信道FCCH信息，以获得BCH载波定时信息，并根据定时信息计算及校正本地参考时钟的频率偏移，从而实现微微蜂窝基站之间的同步。

进一步地，数字基带处理单元根据带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC所配置的频率搜索范围，控制信号接收单元进行扫描，自动搜索附近的BCH频点；数字基带处理单元由解析出的FCCH确定BCH载波的“0时隙”，并由此继续解析同步信道，从而获得BCH载波定时信息。

进一步地，该装置还包括与数字基带处理单元连接的射频信号发射单元；其中：

射频信号接收单元，还用于在数字基带处理单元的控制下，使Um口的接收通道工作在基站频道，接收来自无线终端MS发射的信息和业务数据；

数字基带处理单元，还用于在上行方向将MS发射的信息和业务数据通过IPAbis口上报给iBSC；在下行方向通过IPAbis口接收iBSC发送的控制信令，对各无线信道进行控制与管理；并将iBSC发送的业务数据进行处理转换成数字基带信号后，通过射频信号发射单元的数模转换及正交混频处理后发射给MS。

本发明利用终端套片使得微微蜂窝基站Pico可以工作在终端频段或基站频段两种状态，故在实现Pico同步的同时不影响其基站功能，因而能有效地提高系统的集成度，降低系统的制造成本和运行维护成本；同时，本发明可以定期地自动对采用低价格晶体的Pico进行同步调整，由此避免了基站晶振随时间产生的时钟信号出现过大的频率偏移，而造成用户通话质量下降、甚至出现单通及掉话等故障的问题。再有，Pico多应用于宏蜂窝基站所无法覆盖到的区域内的室内覆盖，其布局比宏基站复杂得多，如果采用宏基站架设时选择频点的手动方式来对Pico进行操作，其网规、网优的工作量非常大。而采用本发明能自动搜索出合适的频点使用，省去巨大的工作量，从而进一步达到降低运行维护成本、节省人力及物力的目的。

附图说明

图1为现有的采用GPS方式实现基站同步的系统结构框图；

图2为现有的采用主从同步系统方式实现基站同步的系统结构框图；

图3为本发明实现微微蜂窝基站同步的系统结构框图；

图4为本发明实现微微蜂窝基站同步的射频接收电路实施例原理框图；

图5为本发明实现微微蜂窝基站同步的装置应用实例的结构框图。

具体实施方式

本发明提出的实现微微蜂窝基站同步的系统，包括宏蜂窝基站BTS、基站控制器BSC、带有IP接口的基站控制器iBSC、Internet网络以及微微蜂窝基站Pico；其中，BTS之间采用主从同步方式实现同步；而Pico通过BTS的空口接收搜索BCH频点并成功解析其中的FCCH信息，确定BCH载波的“0时隙”，由此继续解析同步信道SCH，以获得BCH载波定时信息，并根据该定时信息计算校正本地26M时钟的频率偏移，从而实现Pico之间的同步。下行方向，Pico通过IPAbis口接收由iBSC送来的控制信令，对各无线信道进行控制与管理；同时，将iBSC送来的业务数据处理后通过Um口发送给无线终端MS。上行方向，Pico将MS通过Um口传输的信息上报给iBSC，并把业务数据进行处理后通过IPAbis口发送给iBSC。本发明在Pico基站中利用终端套片，通过控制空口的频段选择，使Pico既可以作为终端工作在同步调整状态，亦可以作为基站工作在接收或发送终端MS信号的基站运行状态，两种工作状态通过同一硬件通道实现，因而使基站的集成度高、性价比亦高，且能将基站运行维护的成本降至最低。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细地说明。

本发明提出的实现微微蜂窝基站同步的系统结构如图3所示，宏蜂窝基站BTS 301、303与基站控制器BSC 302通过Abis口连接，BTS 301受BSC302控制与BTS 303采用现有的主从同步方式实现同步。

微微蜂窝基站Pico 304一方面与IP化的基站控制器iBSC(具有IP口)305通过IPAbis口(即IP化的Abis口)采用公共Internet网进行连接通信；另一方面，Pico 304还通过Um口可以分别与BTS 301、303或终端MS 306连接通信；当Pico 304选择终端频段时，用于接收BTS 301、303发射的同步信号；当Pico 304将频段选择为基站频段时，用于接收终端MS 306的上行信号或发送终端MS 306的下行信号。下行方向，Pico 304通过网络接口(IPAbis口)接收由iBSC 305送来的控制信令，对各无线信道进行控制与管理。同时，把iBSC 305送来的业务数据处理后通过Um口发送到无线终端用户MS 306；上行方向，Pico 304把无线终端用户MS 306通过Um口传输的信息上报给iBSC 305，并把业务数据进行处理后通过IPAbis口发送给iBSC 305。Pico 304可以作为终端与BTS 301或303之间通过空口(即Um口)接收搜索BCH频点并成功解析FCCH信息实现同步，其它的Pico 307也通过这样的方式与BTS 301或303同步，最终实现Pico 304与Pico 307之间的同步。

图4给出本发明实现微微蜂窝基站同步的射频接收电路一实施例的原理框图。射频接收RF信号经过低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)401放大后经单极双置开关(SPDT，Single Pole Double Throw)402、405选择不同的声表面滤波器403、404，使接收通道工作在不同频段，滤除所选频段信号的带外干扰信号，输出到终端射频(RX RF)芯片406进行低噪声放大、IQ解调以及分别对解调的I、Q信号进行滤波放大，并根据不同的工作频段配置芯片内部产生不同的本振信号407，I、Q信号再经过终端模拟基带(ABB，Analog Base Band)芯片408A/D转换及滤波处理成数字信号，然后提供给数字基带处理部分。

图5给出了本发明实现微微蜂窝基站同步的装置应用实例的结构框图。其中，接收机(RX)部分501完成射频信号的接收、放大、频段选择及滤波，将经过解调后的模拟I、Q信号再经过滤波放大及A/D转换成数字信号，传送到数字基带处理模块504进行基带处理和数字IQ信号解调，提供以太网接口用于Abis接口传输，实现IP网络接口功能，并完成IP数据包到时隙的映射，同时对整个基站系统进行监测、控制和维护；发射机(TX)部分502将数字基带信号经过D/A转换成模拟的I、Q信号，模拟I、Q信号经模拟低通滤波器滤波后，分别与正交的两路射频载波信号调制混频后转换为模拟射频调制信号，再经过功率放大器(PA，Power Amplifier)放大后由天线发射出去。参考时钟(VCTCXO)部分503主要是为发射机TX和接收机RX的本振源提供参考信号，并且为基带板提供参考时钟信号。

通过本实施例可以方便灵活地实现Pico之间的同步以及Pico作为基站的功能，使Pico收发信机的设计更加集成化，同时也降低了系统的成本。

本发明的实现微微蜂窝基站的同步方法是在现有的BTS与BSC采用主从同步实现BTS之间同步基础上，又基于宏蜂窝基站的Um口实现微微基站Pico之间的同步。本发明利用终端套片(即将所有射频相关电路都集成在一个芯片上)在Pico中通过开关选择实现终端频段和基站频段的信号接收，因而使Pico可以工作在两种状态，即两种工作状态通过同一硬件通道实现。

本发明的实现微微蜂窝基站同步的方法，包括以下步骤：

步骤1：微微蜂窝基站Pico上电启动后，使接收通道工作在终端接收频段，根据iBSC所配置的频率搜索范围进行扫描，自动搜索附近的BCH频点；

步骤2：按照广播信道(BCH，Broadcast CHannel)的信号强度排队，并锁定最强频点，由基带处理部分解析出频率校正信道(FCCH，FrequencyCorrection CHannel)；

步骤3：由解析出的FCCH确定BCH载波的“0时隙”，由此继续解析同步信道(SCH，Synchronization CHannel)，以获得BCH载波定时信息，并根据该定时信息计算出本地26M时钟的频率偏移；

频率偏移的计算请参考中兴公司的专利申请CN02157789。

步骤4：根据计算出的频率偏移，通过FPGA调整本地26M参考时钟的控制电压，以此校正该频率偏移，从而使本地时钟实现同步；

步骤5：Pico完成同步后，将其接收通道切换到基站工作频段，从而使Pico处于正常基站工作状态。

在进行Pico同步时，其接收通道工作在终端的接收状态；同步完成后接收通道恢复基站工作状态，并且在实现两种电路功能的同时能保证Pico对电路面积和成本的要求，这是本发明的关键点。同时，本发明可以定期地自动对Pico进行同步调整，由此避免了其时钟信号随时间漂移而造成用户通话质量下降、出现单通及掉话等故障。再有，采用本发明能自动搜索出合适的频点使用，省去大量的网规、网优的工作，从而进一步达到降低运行维护成本、节省人力及物力的目的。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种实现微微蜂窝基站同步的系统，用于全球移动通信系统GSM的同步，所述实现微微蜂窝基站同步的系统包括：宏蜂窝基站BTS、基站控制器BSC以及微微蜂窝基站Pico；其中，所述BTS之间采用主从同步方式实现所述同步；其特征在于，

所述Pico通过所述BTS的空口Um实现所述Pico之间的同步，即所述Um口的接收通道作为终端工作在同步接收状态，接收搜索所述BTS的广播信道BCH频点，并解析其中的频率校正信道FCCH信息，以获得所述BCH载波定时信息，根据所述定时信息计算及校正本地参考时钟的频率偏移，从而实现所述Pico之间的同步。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC以及Internet网络；所述Pico根据所述iBSC所配置的频率搜索范围进行扫描，自动搜索附近的所述BCH频点，通过所述FCCH信息确定所述BCH载波的“0时隙”，由此继续解析出同步信道，以获得所述BCH载波定时信息。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在所述Pico中还通过控制所述Um口的频段选择，使所述接收通道还工作在基站接收状态；在下行方向，所述Pico通过所述IPAbis口接收由所述iBSC送来的控制信令，对各无线信道进行控制与管理；并将所述iBSC送来的业务数据进行处理后通过所述Um口发送给无线终端MS；在上行方向，所述Pico将所述MS通过所述Um口传输的信息上报给所述iBSC，并把业务数据进行处理后通过所述IPAbis口发送给所述iBSC。

4.一种实现微微蜂窝基站同步的方法，用于全球移动通信系统GSM的同步，所述方法包括如下步骤：

(a)所述微微蜂窝基站Pico上电启动后，使所述Pico与宏蜂窝基站BTS的空口Um的接收通道工作在终端接收频段，接收搜索所述BTS的广播信道BCH频点；

(b)按照所述BCH的信号强度排队，锁定最强频点，并解析出频率校正信道FCCH，由此获得所述BCH载波定时信息，根据所述定时信息计算本地参考时钟的频率偏移；

(c)根据所述频率偏移，调整所述本地参考时钟的控制电压，以此校正所述频率偏移，从而实现所述Pico之间的同步。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述Pico根据带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC所配置的频率搜索范围进行扫描，自动搜索附近的所述BCH频点；步骤(b)由解析出的所述FCCH确定所述BCH载波的“0时隙”，由此继续解析同步信道，以获得所述BCH载波定时信息。

6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

(d)在所述Pico完成所述同步的操作后，将所述接收通道切换至基站工作频段，从而使所述Pico处于正常基站工作状态。

7.一种实现微微蜂窝基站同步的射频信号接收装置，其特征在于，所述装置包括依次耦合的信号放大单元、频段选择单元、信号解调滤波单元以及模拟基带处理ABB单元，其中：

所述信号放大单元，用于将接收的射频RF信号进行低噪声放大处理；

所述频段选择单元，用于经频段选择开关的选择，使将所述RF信号的接收通道工作在终端工作频段，以接收宏蜂窝基站BTS发射的所述RF信号；

所述信号解调滤波单元，用于将所述频段选择单元所选频段的所述RF信号进行低噪声放大、正交IQ信号解调以及分别对解调的I、Q信号进行滤波放大处理后输出；并根据所述工作频段配置本振信号；

所述ABB单元，用于对所述信号解调滤波单元输出的所述I、Q信号转换成数字的I、Q信号输出。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述频段选择单元还用于经频段选择开关的选择，使将所述RF信号的接收通道工作在基站工作频段，以接收无线终端MS发射的信号。

9.按照权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述频段选择单元通过单极双置开关SPDT分别选择所述终端工作频段或所述基站工作频段的声表面滤波器，并通过相应的所述声表面滤波器滤除所述工作频段信号的带外干扰信号。

10.一种实现微微蜂窝基站同步的装置，其特征在于，所述装置包括依次耦合的射频信号接收单元以及数字基带处理单元，其中：

所述射频信号接收单元，用于在所述数字基带处理单元的控制下，使宏蜂窝基站BTS的空口Um的接收通道工作在终端频道，接收搜索所述BTS的广播信道BCH频点的射频信号，对所述射频信号进行正交IQ信号解调，并将解调的I、Q信号转换成数字I、Q信号输出；

所述数字基带处理单元，用于对所述数字I、Q信号解析其中的频率校正信道FCCH信息，以获得所述BCH载波定时信息，并根据所述定时信息计算及校正本地参考时钟的频率偏移，从而实现所述微微蜂窝基站之间的同步。

11.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述数字基带处理单元根据带有IP接口IPAbis的基站控制器iBSC所配置的频率搜索范围，控制所述信号接收单元进行扫描，自动搜索附近的所述BCH频点；所述数字基带处理单元由解析出的所述FCCH确定所述BCH载波的“0时隙”，并由此继续解析同步信道，从而获得所述BCH载波定时信息。

12.按照权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与数字基带处理单元连接的射频信号发射单元；其中：

所述射频信号接收单元，还用于在所述数字基带处理单元的控制下，使所述Um口的所述接收通道工作在基站频道，接收来自无线终端MS发射的信息和业务数据；

所述数字基带处理单元，还用于在上行方向将所述MS发射的所述信息和所述业务数据通过所述IPAbis口上报给所述iBSC；在下行方向通过所述IPAbis口接收所述iBSC发送的控制信令，对各无线信道进行控制与管理；并将所述iBSC发送的业务数据进行处理转换成数字基带信号后，通过所述射频信号发射单元的数模转换及正交混频处理后发射给所述MS。

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