CN101615949A - 实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的技术。本发明公开了一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法、系统及设备，用以实现毫微微蜂窝基站的精准时钟同步。所述方法包括：将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将所述数据包分别发送给多个毫微微蜂窝基站；以及毫微微蜂窝基站从接收到的所述数据包中提取所述标准时间信息，根据所述标准时间信息进行时钟同步。本发明同时公开了一种毫微微蜂窝基站。

Description

实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的技术。

背景技术

3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代移动通信标准化组织)定义第三代移动通信的目的是要为用户提供全方位的移动多媒体体验。但很多情况下，尤其是在边远地区或居民聚集区，这一目的并未实现。针对该问题，一个可行的解决方案是在室内环境中部署无需宏基站(例如Base Station、NodeB、eNodeB)即可提供最大移动数据传输速率的家庭基站。根据发射功率的大小可以将家庭基站称为Femtocell(毫微微蜂窝)基站，简称Femto(毫微微)基站。

Femto基站是面向室内场景的极低发射功率通信基站，以较低的代价延伸了移动信号的室内覆盖，满足了移动终端用户在室内场景下对高速数据业务的需求，并且可以综合提供各种传统的固网业务(例如宽带上网业务和固定语音业务)。随着各类室内综合业务在通信业务中占有的比重日渐提升，Femto基站凭借其上述特点，在支持室内综合业务上显示出非常显著的优势。

移动终端设备在进入室内环境后，将优选进入Femto基站的覆盖区。Femto基站用户侧提供Uu、Wi-Fi、RJ45/RJ11、USB等标准接口，移动终端设备可以通过Uu接口实现移动业务(包括语音和高速数据业务)的接入；室内其他终端设备可以通过Wi-Fi/RJ11实现宽带上网业务的接入，以及通过RJ45接口实现固定话音业务的接入。Femto基站网络侧基于标准接口通过运营商的最后一公里接入方式进入相应的核心网中，从而完成上述各类室内综合业务的完整通信流程。

Femto基站将通信基站的功能延伸到室内环境中，在实现现有通信基站的一些重要支撑功能方面，也面临了新的挑战，时钟同步问题即是其中的关键问题之一。现有移动通信系统，例如PHS(Personal Handy-phone System，个人手持式电话系统)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入系统)、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CDMA，时分同步码分多址接入系统)、CDMA2000、WiMAX(World Interoperability for MicrowaveAccess，全球微波接入互操作系统)等都有相应的时钟同步要求；其中PHS系统、CDMA2000系统、WiMAX系统和TD-SCDMA系统由于技术实现的原因，对时钟同步有着更加严苛的要求。

现有在相应的宏基站时钟同步解决方案中都采用了加设星基导航系统的接收天线和接收设备来实现时钟同步。具体实现方案是将接收设备设置在宏基站物理设备中，接收设备将从接收天线上获得的射频模拟信号转换为满足宏基站要求的标准时间信息，使宏基站实现时钟同步。其中，美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)、WAAS系统、LAAS系统、覆盖全球海岸线的DGPS系统，俄罗斯的CLONASS系统，欧盟的Galileo系统和中国的北斗系统均属于星基导航系统。但是，该解决方案对实现Femto基站的时钟同步并不可行，首先在室内环境中加设上述星基导航系统的接收天线和接收设备非常不便，并且由于Femto基站数量巨大(特别是在家庭场景中)，采用该方案将带来巨大的设备和工程建设成本。

现有技术中，提供了一种Femto基站通过侦听宏基站信号来实现时钟同步的方案，在Femto基站中嵌入移动终端设备上能够自动搜索频点的功能模块，实现Femto基站对附近宏基站信号的侦听，进而从宏基站信号中分析并提取出时钟同步信号。但该方案存在一个明显的弊端，即无法避免宏基站侦听盲区问题。由于时钟同步必需依靠宏基站信号，如果在Femto基站放置点上，没有宏基站信号或者宏基站信号强度较低，则将导致时钟同步失败，从而使Femto基站无法正常进行工作。

发明内容

本发明提供一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法、系统及设备，以及毫微微蜂窝基站，用以实现毫微微蜂窝基站的精准时钟同步。

本发明提供了一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法，包括：

将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将所述数据包分别发送给多个毫微微蜂窝基站；以及

毫微微蜂窝基站从接收到的所述数据包中提取所述标准时间信息，根据所述标准时间信息进行时钟同步。

本发明提供了一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的系统，包括：

星基时钟同步处理设备：用于将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将所述数据包分别发送给多个毫微微蜂窝基站；

毫微微蜂窝基站：用于从接收到的所述数据包中提取所述标准时间信息，根据所述标准时间信息进行时钟同步。

本发明提供了一种星基时钟同步处理设备，包括：

射频模拟信号处理模块：用于将从接收星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息；

物理层处理模块：用于基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包后发送。

本发明提供了一种毫微微蜂窝基站，包括：

接收模块：用于接收星基时钟同步处理设备发送的数据包，所述数据包是基于时间传输协议将标准时间信息封装而成的；

提取模块：用于从所述数据包中提取所述标准时间信息；

时钟同步处理模块：用于根据所述标准时间信息进行时钟同步。

本发明提供的实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法，将星基导航系统发射的射频模拟信号转换为标准时间信息，并基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包后，通过传输设备发送给多个毫微微蜂窝基站，使毫微微蜂窝基站从接收到的数据包中提取标准时间信息，从而实现精准时钟同步，该方法避免了在数量庞大的室内环境中逐一安装星基导航系统的接收天线和接收设备，从而大大节省了设备和工程建设成本；该方法无需依靠宏基站信号，解决了宏基站侦听盲区问题，提高了实现毫微微蜂窝基站时钟同步的灵活性和完备性。

本发明提供的毫微微蜂窝基站，支持时间传输协议，可以从接收到的数据包中提取标准时间信息，进行时钟同步，从而实现了整个通信系统的精准时钟同步。

附图说明

图1为本发明实施例中实现Femto基站时钟同步的系统框图；

图2为本发明实施例中星基时钟同步处理设备的结构框图；

图3为本发明实施例中Femto基站的结构框图；

图4为本发明实施例中实现Femto基站时钟同步的方法流程图；

图5为本发明实施例中基于PTP协议实现Femto基站时钟同步的方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种实现Femto基站时钟同步的方法、系统及设备，以星基导航系统发射的射频模拟信号为标准时钟源实现Femto基站的时钟同步，保证了Femto基站时钟同步的精确性和准确度；将射频模拟信号转换成标准时间信息，并基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包后传输该标准时间信息，从而有效避免了对每个Femto基站加设星基导航系统的接收天线和接收设备的弊端，大大节省了设备和工程建设成本；Femto基站从接收到的数据包中提取标准时间信息，进行时钟同步，由于无需依靠宏基站信号，该方案也解决了宏基站侦听盲区问题，提高了实现Femto基站时钟同步的灵活性和完备性。

如图1所示，为本发明实施例中实现Femto基站时钟同步的系统，包括一个新增的星基时钟同步处理设备101，以及传输设备102和传输设备102覆盖范围内的多个Femto基站103，传输设备102与相应的传输网相连，其中：

星基时钟同步处理设备101：用于将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备102将数据包分别发送给多个Femto基站103，其中射频模拟信号是从星基导航系统的接收天线上接收到的；

传输设备102：支持该时间传输协议，用于将数据包传送本传输设备覆盖范围内的所有Femto基站，传输设备102对数据包仅起到传递的作用而不作任何处理，对Femto基站103来说是透明的；

Femto基站103：用于从接收到的数据包中提取标准时间信息，根据标准时间信息进行时钟同步，可见，Femto基站也是需要支持该时间传输协议的。

较优的，为了实现整个通信系统的精准时钟同步，星基时钟同步处理设备101还用于根据标准时间信息进行本地晶振信号的时钟同步。

简单介绍将星基导航系统发射的射频模拟信号转换为标准时间信息的处理步骤。星基导航系统以GPS系统为例进行说明，对应的射频模拟信号为GPS射频模拟信号。从接收天线上接收到的GPS射频模拟信号通常需要经过射频放大和下变频处理得到中频信号，然后通过采样接收得到数字中频信号，通过数字锁相环去除载波后得到数字基带信号，最后通过解调得到卫星导航电文和1PPS(1Pulse per Second，秒脉冲)信息，并且根据卫星导航电文可以得到TOD(Time of Day，每日时间)信息。其中，1PPS信息不表示具体时刻，而是用脉冲上升沿标记每秒开始，其精度数量级高达100ns；TOD信息表示具体时刻，其精度数量级为1s。1PPS信息和TOD信息均可作为本发明实施例中的标准时间信息。

本发明实施例中，时间传输协议的基本功能是使分布式网络系统中的其它时钟与最精确时钟保持同步。时间传输协议一般是承载在IP(Internet Protocol，因特网协议)之上的，也可以说是基于IP网的。

基于IP网的时间传输协议具体可以包括PTP(Precise Time Protocol，准确时间协议)、IEEE 1588.V2协议，等等。由于时间传输协议一般是基于IP网的，故数据包具体是指IP数据包。对应的，支持时间传输协议的传输设备具体是指IP传输设备，例如可以包括GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络)设备、EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)设备等等。

本发明实施例提供的实现Femto基站时钟同步的系统，星基时钟同步处理设备通过支持时间传输协议的传输设备和传输网络实现与Femto基站的连接，向Femto基站发送标准时间信息，实现了Femto基站的精准时钟同步，从而实现了整个通信系统的精准时钟同步。

其中，星基时钟同步处理设备101的一种可能结构，如图2所示，包括：

射频模拟信号处理模块201：用于将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息；

物理层处理模块202：用于基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包后发送。

为了实现整个通信系统的精准时钟同步，较优的，星基时钟同步处理设备101还包括：

本地时钟模块203：用于根据标准时间信息进行本地晶振信号的时钟同步。

为了使Femto基站根据接收到的数据包实现精准时钟同步，Femto基站必需支持时间传输协议，能够对接收到的数据包进行解封装，从而提取出标准时间信息，所以需要对Femto基站进行相应改造，如图3所示，Femto基站的一种可能结构，包括：

接收模块301：用于接收星基时钟同步处理设备发送的数据包，其中数据包是基于时间传输协议将标准时间信息封装而成的；

提取模块302：用于从数据包中提取标准时间信息，具体的提取过程是基于时间传输协议，通过对数据包进行解封装实现；

时钟同步处理模块303：用于根据标准时间信息进行时钟同步。

通过对现有Femto基站的改造，使Femto基站支持采用的时间传输协议，可以从接收到的数据包中提取标准时间信息，进行时钟同步，从而实现了整个通信系统的精准时钟同步。

本发明实施例同时提供了一种实现Femto基站时钟同步的方法，如图4所示，包括：

S401、星基时钟同步处理设备将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将数据包分别发送给多个Femto基站；

S402、Femto基站从接收到的数据包中提取标准时间信息，根据标准时间信息进行时钟同步。

下面，以时间传输协议为基于IP网的PTP协议为例，对实现Femto基站时钟同步的方法进行详细说明，如图5所示，包括以下步骤：

S501、星基时钟同步处理设备从星基导航系统的接收天线上接收星基导航系统发射的射频模拟信号；

S502、星基时钟同步处理设备将射频模拟信号转换为标准时间信息；

S503、星基时钟同步处理设备根据标准时间信息进行本地晶振信号的时钟同步，以实现整个通信系统的精准时钟同步；

S504、星基时钟同步处理设备基于PTP协议将标准时间信息封装成IP数据包；

S505、星基时钟同步处理设备将IP数据包发送给支持PTP协议的IP传输设备；

S506、支持PTP协议的IP传输设备将IP数据包传送给其覆盖范围内的所有Femto基站；

S507、Femto基站对接收到的IP数据包进行解封装，提取标准时间信息；

S508、Femto基站根据标准时间信息进行时钟同步。

本实施例以基于IP网的PTP协议为例进行说明，相应要求星基时钟同步处理设备基于PTP协议将标准时间信息封装成IP数据包，同时要求传输设备为支持PTP协议的IP传输设备，可以将IP数据包转发给Femto基站，Femto基站也对应支持PTP协议，能够对接收到的IP数据包进行解封装。

如果基于其它的时间传输协议，类似的，相应要求星基时钟同步处理设备基于该时间传输协议将标准时间信息封装成对应类型的数据包，同时要求传输设备、Femto基站同样支持该时间传输协议，能够基于该时间传输协议进行数据包的转发、解封装，具体实现过程不再赘述。

本发明实施例提供的实现Femto基站时钟同步的方法，将星基导航系统发射的射频模拟信号转换为标准时间信息，并基于时间传输协议将标准时间信息封装成数据包后发送给Femto基站，使Femto基站从接收到的数据包中提取标准时间信息，根据标准时间信息进行时钟同步，从而实现了精准时钟同步；

本发明实施例提供的实现Femto基站时钟同步的方法，通过传输设备将数据包分别发送给多个Femto基站，避免了在数量庞大的室内环境中逐一安装星基导航系统的接收天线和接收设备，大大节省了设备和工程建设成本；

本发明实施例提供的实现Femto基站时钟同步的方法，将星基导航系统发射的射频模拟信号作为Femto基站进行时钟同步的标准时钟源，无需依靠宏基站信号，从而有效解决了宏基站监听盲区问题，提高了实现Femto基站时钟同步的灵活性和完备性。

本发明实施例独立于具体的Femto基站和终端设备之间的空中无线接口技术，使得适用范围非常广泛，可以适用于在现有以及未来各种无线制式下实现Femto基站的时钟同步，例如PHS系统、WCDMA系统、CDMA2000系统、WiMAX系统、TD-SCDMA系统、FDD-LTE(Frequency Division Duplex-LongTerm Evolution，频分双工长期演进)系统、TDD-LTE(Time DivisionDuplex-LTE，时分双工长期演进)系统、IMT-Advanced(4G，第四代移动通信系统)，等等。其中，提供射频模拟信号的星基导航系统包括但不限于美国的GPS系统、WAAS系统、LAAS系统、覆盖全球海岸线的DGPS系统，俄罗斯的CLONASS系统，欧盟的Galileo系统和中国的北斗系统。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1、一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的方法，其特征在于，包括：

将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将所述数据包分别发送给多个毫微微蜂窝基站；以及

毫微微蜂窝基站从接收到的所述数据包中提取所述标准时间信息，根据所述标准时间信息进行时钟同步。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包传送给所述传输设备覆盖范围内的所有毫微微蜂窝基站。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述时间传输协议包括准确时间协议PTP和IEEE 1588 V2协议。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据包为因特网协议IP数据包，以及所述传输设备为IP传输设备。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述IP传输设备包括以太网无源光网络EPON设备和吉比特无源光网络GPON设备。

6、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标准时间信息包括用脉冲上升沿标记每秒开始的秒脉冲1PPS信息和表示具体时刻的每日时间TOD信息。

7、一种实现毫微微蜂窝基站时钟同步的系统，其特征在于，包括：

星基时钟同步处理设备：用于将从星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息，基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包，并通过传输设备将所述数据包分别发送给多个毫微微蜂窝基站；

毫微微蜂窝基站：用于从接收到的所述数据包中提取所述标准时间信息，根据所述标准时间信息进行时钟同步。

8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传输设备用于将所述数据包传送给覆盖范围内的所有毫微微蜂窝基站。

9、如权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述星基时钟同步处理设备还用于根据所述标准时间信息进行本地晶振信号的时钟同步。

10、一种星基时钟同步处理设备，其特征在于，包括：

射频模拟信号处理模块：用于将从接收星基导航系统接收到的射频模拟信号转换为标准时间信息；

物理层处理模块：用于基于时间传输协议将所述标准时间信息封装成数据包后发送。

11、如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

本地时钟模块：用于根据所述标准时间信息进行本地晶振信号的时钟同步。

12、一种毫微微蜂窝基站，其特征在于，包括：

接收模块：用于接收星基时钟同步处理设备发送的数据包，所述数据包是基于时间传输协议将标准时间信息封装而成的；

提取模块：用于从所述数据包中提取所述标准时间信息；

时钟同步处理模块：用于根据所述标准时间信息进行时钟同步。

Images