CN101801121A - 一种实现基站间同步的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现基站间同步的方法，包括：基站控制器向与同步源基站存在覆盖交叠的待同步基站发送同步源基站的广播控制信道(BCCH)频点和同步源基站的基站识别码；同步源基站和待同步基站收到移动台在所述的BCCH频点上发送的信道申请消息，并对收到的信道申请消息进行处理，以分别获取同步源基站的基准时间信息和待同步基站的欲调整时间信息，并将所述的基准时间信息和欲调整时间信息发送给处理器；所述的处理器根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差，并将比特差发送给所述的待同步基站；待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作。本发明还公开了一种实现基站间同步的系统。

Description

一种实现基站间同步的方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域中的同步技术，尤其涉及全球移动通信系统(GSM)无线接入网络(GERAN)系统中实现基站间同步的方法及系统。
背景技术
对于时分多址(TDMA)方式的全球移动通信系统，为了进一步提高频谱利用率，将越来越多地采用全网动态频率规划等技术，这些技术要求系统中各基站能保持良好的同步，否则不同基站之间由于时隙偏差，相互之间会产生干扰，进而影响通信质量。
为实现基站间的同步，一个现有的方法是：在每一个基站中增加全球定位系统(GPS)接收器，所述的GPS接收器从GPS中获取稳定的全局时钟信号，接着每个基站将该全局时钟信号分发给各自覆盖的小区，然后所有小区根据相同的规则从全局时钟信号中提取帧时钟作为同步的基准，这样所有基站就可以拥有相同的绝对帧号(FN)，而且相位也可以保持严格的同步。
但是这种方法存在以下一些缺点：一方面，需要在每个基站中都增加GPS接收器，投入成本较高，而且很多现网老基站可能也不支持这些GPS接收器；另一方面，在某些地形特殊的地方，可能无法获取GPS信号，这样就无法实现所有基站间的同步。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种低成本的实现基站间同步的方法及系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种实现基站间同步的方法，包括：
基站控制器向与同步源基站存在覆盖交叠的待同步基站发送同步源基站的广播控制信道BCCH频点和同步源基站的基站识别码；
同步源基站和待同步基站收到移动台在所述的BCCH频点上发送的信道申请消息，并对收到的信道申请消息进行处理，以分别获取同步源基站的基准时间信息和待同步基站的欲调整时间信息，并将所述的基准时间信息和欲调整时间信息发送给处理器；
所述的处理器根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差，并将比特差发送给所述的待同步基站；
待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作。
其中，所述的处理器为基站控制器。
其中，所述的对收到的信道申请消息进行处理具体为：对携带信道申请消息的接入突发脉冲进行解调译码。
其中，所述的处理器根据以下公式计算基站之间的比特差：
BitOffset＝(FNy×1250+BOy)-(FNx×1250+TA)
这里，FNx与TA为同步源基站的基准时间信息，FNx为目前的绝对帧号，TA为时间提前量；
FNy与BOy为待同步基站的欲调整时间信息，FNy为目前的绝对帧号，BOy为相位偏移值。
其中，所述的待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作具体为：在任一绝对帧号FNy’的起始时刻将当前绝对帧号FNy’调整为FNy’-int(BitOffset/1250)，将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(-BitOffset)mod1250。
其中，所述的比特差为所述的处理器计算的多对对应的基准时间信息和欲调整时间信息的比特差的平均值。
其中，所述的待同步基站为n个基站；或者所述的待同步基站同步调整操作后，同样作为同步源基站，进行基站间同步操作。
一种实现基站间同步的系统，包括：
同步开始消息发送模块，用于向与同步源基站存在覆盖交叠的待同步基站发送同步源基站的BCCH频点和同步源基站的基站识别码；
信道申请消息接收模块，用于同步源基站和待同步基站在BCCH频点上分别接收移动台发送的信道申请消息；
信道申请消息处理模块，用于同步源基站和待同步基站对收到的信道申请消息处理以分别获取基准时间信息和欲调整时间信息；
时间信息发送模块，用于同步源基站和待同步基站分别将基准时间信息和欲调整时间信息发送给比特差计算模块；
比特差计算模块，用于根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差；
比特差发送模块，用于将比特差发送给待同步基站；及
同步调整模块，用于待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作。
其中，所述的比特差计算模块根据以下公式计算基站之间的比特差：
BitOffset＝(FNy×1250+BOy)-(FNx×1250+TA)
这里，FNx与TA为同步源基站的基准时间信息，FNx为目前的绝对帧号，TA为时间提前量；
FNy与BOy为待同步基站的欲调整时间信息，FNy为目前的绝对帧号，BOy为相位偏移值。
其中，所述的同步调整模块根据收到的比特差进行同步调整操作具体为：在任一绝对帧号FNy’的起始时刻将当前绝对帧号FNy’调整为FNy’-int(BitOffset/1250)，将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(-BitOffset)mod1250。
由以上技术方案可以看出，本发明是通过现有设备升级的方式实现了全网基站的同步，因此相对于在每个基站中增加GPS接收器以获取全局时钟信号作为基站同步的公共基准这种方法，能节省成本。本发明特别适用于以下应用场景：同步源基站SITEx与待同步基站SITEy紧密相邻，且覆盖上存在交集。在这种场景下，可以忽略移动台到SITEx和SITEy之间的距离差别，这样就可以认为移动台到这两个基站之间的距离相同，如此可提高本发明的测量精度。此外，本发明通过大量不同位置上对移动台的多个接入突发脉冲的比特差的测量统计，可以取比特差的平均值作为最终的调整比特数，这样可进一步提高本发明的测量精度。
附图说明
图1为本发明实现基站间同步的方法流程图；
图2为本发明SITEy需与SITEx进行同步的第一具体实施例；
图3为本发明SITEy需与SITEx进行同步的第二具体实施例；
图4为本发明实现基站间同步的系统的结构图。
具体实施方式
在详细介绍本发明之前，首先定义一下同步源基站及待同步基站：假设存在一个基站SITEx，其他相邻基站都准备以SITEx为基准进行同步，则基站SITEx称为同步源基站，其他基站称为待同步基站。如果其他基站要以SITEx作为同步源基站，则用户会通知基站控制器(BSC)这一消息，然后由BSC来启动同步操作。
以下对本发明的具体实现方式作详细说明。
在某个区域范围内，假设与SITEx存在覆盖交叠的基站SITEy准备与SITEx进行同步，则基站进行同步的方法如图1所示，包括以下步骤：
步骤101，BSC向SITEy发送SITEx的广播控制信道(BCCH)频点和SITEx的基站识别码(BSIC)，这里，BCCH频点假设为Cx；
SITEy收到该频点Cx后，将自身的接收器切换至该频点Cx，以能接收移动台(MS)在该频点Cx上发送的信道申请(CHAN REQ，Channel Request)消息。
在发送频点Cx的同时，BSC也向SITEy发送SITEx的BSIC的目的是：确保MS发送给SITEx的信道申请消息，SITEy也能正确解调、接收，其他非期望的信道申请消息将不能解调而被过滤，这样就保证了SITEy是与SITEx进行同步。
另外，为避免对其他基站产生影响，在这个频点Cx上，SITEy在TDMA帧范围内仅接收信号而不发送信号。
步骤102，SITEx作为同步源基站，一直处于正常工作状态，必然有MS能进行正常的呼叫流程，因此，可以有MS在频点Cx上向SITEx发送CHANREQ消息。
步骤103，SITEx在频点Cx上接收CHAN REQ消息，并对收到的CHANREQ消息进行处理以获取自身的基准时间信息，之后将该基准时间信息发送给BSC；
由上面的分析可知，在SITEx接收CHAN REQ消息的同时，SITEy也能在频点Cx上收到MS向SITEx发送的CHAN REQ消息，接着SITEy对收到的CHAN REQ消息进行处理以获取自身的欲调整时间信息，之后将该欲调整时间信息发送给BSC；
其中，SITEx对CHAN REQ消息进行处理的具体实现过程为：SITEx对携带该消息的接入突发(AB，Access Burst)脉冲进行解调译码，得到译码结果，包括时间提前量(TA，Timing Advance)及目前的绝对帧号FNx，这些译码结果即为SITEx的基准时间信息；
SITEy对CHAN REQ消息进行处理的具体实现过程为：SITEy对携带该消息的AB脉冲进行解调译码，得到译码结果，包括相位偏移值BOy及此时的绝对帧号FNy，这些译码结果即为SITEy的欲调整时间信息。
步骤104，BSC根据收到的SITEx的基准时间信息及SITEy的欲调整时间信息，计算这两个基站之间的比特差；
其中，根据公式(1)计算SITEy与SITEx之间的比特差：
BitOffset＝(FNy×1250+BOy)-(FNx×1250+TA)(1)
公式(1)中1250的推算过程如下：一个TDMA帧分为8个时隙，每个时隙包含156.25比特，因此，一个TDMA帧的比特数为156.25×8＝1250。
步骤105，BSC将比特差发送给SITEy。
其中，比特差并不局限于在BSC上进行处理，也可以由BSC将基准时间信息发送给SITEy由SITEy计算比特差，也可以将基准时间信息和欲调整时间信息发送给其他处理器，由其他处理器计算比特差后将其再发送给SITEy。
步骤106，SITEy根据收到的比特差进行同步调整操作；
这里，进行同步调整操作的具体实现过程为：SITEy在任一绝对帧号FNy’的起始时刻将当前绝对帧号FNy’调整为FNy’-int(BitOffset/1250)，将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(-BitOffset)mod 1250。
以上例子描述的是两个基站间的同步过程，但明显的是，待同步基站有n个，可采用本发明所述的方法逐片扩展到这些待同步基站后，即能实现全网小区间的同步。如采用类细胞分裂方式逐片扩展。所谓类细胞分裂方式是指：当待同步基站SITEy进行同步调整操作后，同样将其作为同步源基站，使与SITEy存在覆盖交叠的其他基站与SITEy进行同步操作，这样逐片扩展下去，就能实现所有基站的同步，也即实现全网小区间的同步。
为减小测量误差，在步骤104中BSC首先可以存储一段时间内来自SITEx与SITEy在频点Cx下对多个AB脉冲进行解调译码分别得到的基准时间信息和欲调整时间信息，接着根据译码结果中包含的随机接入参考值(RF，RandomReference)对同一AB脉冲的基准时间信息和欲调整时间信息进行配对，再根据公式(1)计算对应不同AB脉冲的比特差，然后取这些比特差的平均值作为最终的比特差发送给SITEy，这样SITEy就可以利用比特差的平均值来进行同步调整操作。
下面详细介绍一下SITEy调整绝对帧号及相对比特偏移数的过程：
根据公式(1)，如果BitOffset＜0，则表示SITEy当前的绝对比特数比SITEx小，要调整到与SITEx一样，SITEy需增加绝对比特数-BitOffset；
如果BitOffset＞0，则表示SITEy当前的绝对比特数比SITEx大，要调整到与SITEx一样，SITEy需减少绝对比特数BitOffset；
总结上述两种情况，可得出SITEy需调整的绝对比特数为-BitOffset。
据此，SITEy可在任一绝对帧号FNy’起始时刻将绝对比特偏移数设置为FNy’×1250-BitOffset，根据这个绝对比特偏移数，可计算得出：
应将当前绝对帧号FNy’调整为(FNy’×1250-BitOffset)/1250，即为FNy’-int(BitOffset/1250)，因为绝对帧号为整数，所以需要对BitOffset/1250取整；
应将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(FNy’×1250-BitOffset)mod1250，即为(-BitOffset)mod 1250。
下面结合图2、图3举两个具体实例对SITEy与SITEx进行同步作进一步说明。
例一，如图2所示，假设SITEx、SITEy在时刻T1同时收到来自MS的CHAN REQ消息，然后分别对承载该消息的AB脉冲进行解调译码得到：
FNy＝5，BOy＝805，FNx＝6，TA＝5；
BSC计算比特差BitOffset＝(5×1250+805)-(6×1250+5)＝-450。
计算结果表明SITEy当前的绝对比特数比SITEx小，因此要调整到与SITEx一样，需增加-BitOffset，即450。
取任一绝对帧号FNy’为5，在绝对帧号5的起始时刻T0，将当前绝对帧号5调整为：5-int(-450/1250)＝5；
将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为：(-(-450))mod 1250＝450。
这样就可以确保SITEy与SITEx在空口上是同步的。
例二，如图3所示，假设SITEx、SITEy在时刻T1同时收到来自MS的CHAN REQ消息，然后分别对承载该消息的AB脉冲进行解调译码得到：
FNy＝6，BOy＝805，FNx＝5，TA＝5；
BSC计算比特差BitOffset＝(6×1250+805)-(5×1250+5)＝2050，
计算结果表明SITEy当前的绝对比特数比SITEx大，因此要调整到与SITEx一样，需减少BitOffset，即2050。
取任一绝对帧号FNy’为6，在绝对帧号6的起始时刻T0，将当前绝对帧号6调整为：6-int(2050/1250)＝5；
将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为：(-2050)mod 1250＝450。
这样就能确保SITEy与SITEx在空口上是同步的。
为实现上述基站间同步的方法，本发明相应提供了一种实现基站间同步的系统，该系统包括：
同步开始(SYNC START)消息发送模块，用于向与SITEx存在覆盖交叠的SITEy发送SITEx的BCCH频点和SITEx的BSIC；
CHAN REQ消息接收模块，用于SITEx和SITEy在BCCH频点上分别接收MS发送的CHAN REQ消息；
CHAN REQ消息处理模块，用于SITEx和SITEy对收到的CHAN REQ消息处理以分别获取基准时间信息和欲调整时间信息；
时间信息发送模块，用于SITEx和SITEy分别将基准时间信息和欲调整时间信息发送给比特差计算模块；
比特差计算模块，用于根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差；及
比特差发送模块，用于将比特差发送给SITEy；及
同步调整模块，用于SITEy根据收到的比特差进行同步调整操作。
图4为实现基站间同步的系统的一个具体实现方式的结构图，如图4所示，该系统包括：
同步源基站SITEx 100，用于作为待同步基站SITEy 300的参照基准；
BSC 200，用于向待同步基站SITEy 300发送进行同步的控制命令；及
待同步基站SITEy 300，用于根据收到的控制命令进行同步调整操作。
其中，SITEx 100包括：
第一CHAN REQ消息接收单元101，用于在BCCH频点上接收MS向SITEx100发送的CHAN REQ消息；
第一CHAN REQ消息处理单元102，用于对收到的CHAN REQ消息进行处理以获取SITEx 100的基准时间信息；及
基准时间信息发送单元103，用于将SITEx 100的基准时间信息发送给BSC200。
BSC 200包括：
SYNC START消息发送单元201，用于向SITEy 300发送SITEx 100的BCCH频点和SITEx的BSIC；
时间信息接收单元202，用于接收SITEx 100的基准时间信息及SITEy 300的欲调整时间信息；
比特差计算单元203，用于根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算两个基站之间的比特差；及
比特差发送单元204，用于将比特差发送给SITEy 300。
SITEy 300包括：
SYNC START消息接收单元301，用于接收BSC 200发送的SYNC START消息；
第二CHAN REQ消息接收单元302，用于在BCCH频点上接收MS向SITEx100发送的CHAN REQ消息；
第二CHAN REQ消息处理单元303，用于对收到的CHAN REQ进行处理以获取SITEy 300的欲调整时间信息；
欲调整时间信息发送单元304，用于将SITEy 300的欲调整时间信息上报给BSC 200；
比特差接收单元305，用于接收BSC 200发送的比特差；及
同步调整单元306，用于根据收到的比特差进行同步调整操作。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现基站间同步的方法，其特征在于，该方法包括：
基站控制器向与同步源基站存在覆盖交叠的待同步基站发送同步源基站的广播控制信道BCCH频点和同步源基站的基站识别码；
同步源基站和待同步基站收到移动台在所述的BCCH频点上发送的信道申请消息，并对收到的信道申请消息进行处理，以分别获取同步源基站的基准时间信息和待同步基站的欲调整时间信息，并将所述的基准时间信息和欲调整时间信息发送给处理器；
所述的处理器根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差，并将比特差发送给所述的待同步基站；
待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作。
2.根据权利要求1所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的处理器为基站控制器。
3.根据权利要求1所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的对收到的信道申请消息进行处理具体为：对携带信道申请消息的接入突发脉冲进行解调译码。
4.根据权利要求1或2所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的处理器根据以下公式计算基站之间的比特差：
BitOffset＝(FNy×1250+BOy)-(FNx×1250+TA)
其中，FNx与TA为同步源基站的基准时间信息，FNx为目前的绝对帧号，TA为时间提前量；
FNy与BOy为待同步基站的欲调整时间信息，FNy为目前的绝对帧号，BOy为相位偏移值。
5.根据权利要求4所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作具体为：在任一绝对帧号FNy’的起始时刻将当前绝对帧号FNy’调整为FNy’-int(BitOffset/1250)，将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(-BitOffset)mod 1250。
6.根据权利要求1或2所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的比特差为所述的处理器计算的多对对应的基准时间信息和欲调整时间信息的比特差的平均值。
7.根据权利要求1所述的实现基站间同步的方法，其特征在于，所述的待同步基站为n个基站；或者所述的待同步基站同步调整操作后，同样作为同步源基站，进行基站间同步操作。
8.一种实现基站间同步的系统，其特征在于，该系统包括：
同步开始消息发送模块，用于向与同步源基站存在覆盖交叠的待同步基站发送同步源基站的BCCH频点和同步源基站的基站识别码；
信道申请消息接收模块，用于同步源基站和待同步基站在BCCH频点上分别接收移动台发送的信道申请消息；
信道申请消息处理模块，用于同步源基站和待同步基站对收到的信道申请消息处理以分别获取基准时间信息和欲调整时间信息；
时间信息发送模块，用于同步源基站和待同步基站分别将基准时间信息和欲调整时间信息发送给比特差计算模块；
比特差计算模块，用于根据收到的基准时间信息和欲调整时间信息，计算基站之间的比特差；
比特差发送模块，用于将比特差发送给待同步基站；及
同步调整模块，用于待同步基站根据收到的比特差进行同步调整操作。
9.根据权利要求8所述的实现基站间同步的系统，其特征在于，所述的比特差计算模块根据以下公式计算基站之间的比特差：
BitOffset＝(FNy×1250+BOy)-(FNx×1250+TA)
其中，FNx与TA为同步源基站的基准时间信息，FNx为目前的绝对帧号，TA为时间提前量；
FNy与BOy为待同步基站的欲调整时间信息，FNy为目前的绝对帧号，BOy为相位偏移值。
10.根据权利要求9所述的实现基站间同步的系统，其特征在于，所述的同步调整模块根据收到的比特差进行同步调整操作具体为：在任一绝对帧号FNy’的起始时刻将当前绝对帧号FNy’调整为FNy’-int(BitOffset/1250)，将当前相对于时隙零的比特偏移数调整为(-BitOffset)mod 1250。
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