CN102769906A - 一种家庭型基站的同步方法及家庭型基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭型基站的同步方法及家庭型基站，所述同步方法包括：家庭型基站(HeNB)在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值；所述HeNB利用得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正后，采用基于网络的同步方式进行同步。本发明在解决了HeNB同步问题的基础上，减少了空口同步对业务的影响，保证了1588V2的准确性，为室内环境部署HeNB提供了一种新的实施方案。

Description

一种家庭型基站的同步方法及家庭型基站

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种家庭型基站的同步方法及家庭型基站。 

背景技术

LTE(Long Time Evolution，长期演进项目)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)主导、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)为核心的通讯技术，在制式上分为TDD(Time Division Duplexing，时分双工)和FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)两种。 

同步技术包含时间同步和频率同步两种，对于LTE系统尤其是TDD系统来说，对时间同步和频率同步都有着很高的技术要求。由于收发处于同一频率，所以当基站与基站之间的收发处于时间异步状态时，邻区基站的下行信号会出现在小区接收上行信号的时间区间中，形成邻区基站下行信号对本小区终端信号进行带内阻塞，导致终端脱网或者业务质量下降；而当基站与基站之间的收发处于频率异步状态时，终端进行切换时就会出现较大的多普勒频偏，导致切换失败。 

对于宏基站，同步问题比较容易解决，原因有二：一是宏基站空间尺寸比较宽松，可选用昂贵的恒温晶振，保证了内部时钟的稳定；二是拥有独立的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)天馈，可准确的得到可靠的外部时钟，所以同步误差小，工作稳定。 

HeNB(Home eNB，家庭型基站)是一种放置在用户家或办公室中的微型基站。由于造价和尺寸的限制，所以HeNB无法选用与宏基站同级的晶振，内部时钟稳定性较差，在密闭的楼宇中也很难接收外部的GPS信号，以保证 外部时钟的准确，所以亟需一种方法解决HeNB间的同步问题。 

传统的HeNB同步解决方案有如下两种： 

(一)1588V2及SyncE同步方案 

1588V2和SyncE同步方案都是基于网络的方案，1588V2是通过同步指令完成频率和相位的同步，SyncE是通过网络物理层的传输特性来完成频率的同步。 

对于1588V2同步，需要在楼宇或社区中设置1588V2服务器，通过网线下发1588V2同步指令，与基站进行同步，如图1所示，流程如下： 

首先由主时钟在t1时刻下发同步报文，其中携带t1时刻的信息；在t2时刻，从时钟接收到了主时钟下发的同步报文，然后在t3时刻发送应答报文；主时钟在t4时刻接收到应答报文后，在t5时刻向从时钟返回t4的时刻信息，这样从时钟可得到4个时间信息，分别是t1、t2、t3及t4，根据以下公式得出延时和偏移量： 

频率偏移量： $\mathrm{Time\; Oiffset}=\frac{(t4-t3)-(t2-t1)}{2}$

延时量： $\mathrm{Time\; Delay}=\frac{(t4-t3)-(t2-t1)}{2}$

SyncE同步方案是一种利用以太网同步的方案。SyncE也需要设置一个服务器，由主时钟向从时钟所在的设备发送信息，如图2所示，这些信息在物理层由高低电平组成，而这些高低电平在时域上的长度是一个固定的值，也就是当从时钟接到这些信息时，通过在物理层测量主时钟高低电平的宽度，来校准自己时钟的频率准确性。其实质也就是利用以太网本身具有的同步性实现频率同步。 

(二)空口同步方案 

空口同步方案是一个针对HeNB的同步方案，要求HeNB具有类似于终端的功能，例如侦听周围是否存在基站，解析周围基站的PSS(Primary Synchronization Signal，主同步信号)/SSS(Secondary Synchronization Signal，辅同步信号)等。空口同步有2个方案，分别是通过 特殊子帧进行空口同步以及通过MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network，多播/组播单频网络)子帧同步。 

采用特殊子帧同步方式时，HeNB首先需要接收空口信息，发现邻区存在已建立的小区，通过PSS与SSS完成初步的同步，然后配置与邻区不同的特殊子帧配比来接收RS(Reference Signal，参考信号)信号，以完成精确的同步。如图3所示，主时钟所在基站(即宏基站)的特殊子帧配比是1，特殊子帧的下行符号数比较多；而HeNB的特殊子帧配比是0，特殊子帧的上行符号数比较多。这样当HeNB发完3个下行符号以后，使用1个符号作为上下行切换，在第4个符号开始，就可以开始侦听主时钟所在基站的下行CRS(Cell-specific RS，小区专用参考信号)的位置，然后进行同步。其中，图中R0/R1表示在端口0或端口1上的下行CRS。 

采用MBSFN子帧同步方式时，HeNB首先需要接收空口信息，发现邻区存在已建立的小区，通过PSS与SSS完成初步的同步。为避免中断终端业务，需要配置自己的一个子帧作为MBSFN子帧，在MBSFN子帧上不发送信息，只用于接收RS信号，以完成精确的同步，如图4所示，主时钟所在基站不用进行任何配置，HeNB1和HeNB2只需改变子帧为MBSFN子帧后就可以在子帧内接收基站发出的CRS信号，完成同步。 

下面用表1、表2及表3给出上述几种同步方式之间相比的优缺点。 

表11588V2与SyncE相比的优缺点对比表 

表2两种空口同步方式相比的优缺点对比表 

表3空口同步与1588V2及SyncE相比的优缺点对比表 

从上述分析可以看出，1588V2及SyncE同步方案具有不占用空口资源的优势，主要缺陷是会由于网络造成的延迟和噪声导致与其他基站存在时间上的延迟和频率上的误差，而由于这个技术本身无法判断校准误差，导致这个技术的应用场景有限。 

MBSFN同步方案适用的场景比较多，而且HeNB可以判断自己是否与周围基站同步成功，但是由于需要花费一个子帧去侦听周围基站的下行参考信号，因此浪费了不少无线的流量，违背了LTE作为一个提供高速无线解决方案的目的；而且HeNB需要反复来回切换子帧，这样大大的增加了对硬件的要求，同时也加大了软件的运算量。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种HeNB的同步方法及HeNB，以克服现有HeNB同步方案存在误差、浪费无线流量的问题。 

为解决上述问题，本发明提供了一种家庭型基站(HeNB)的同步方法，包括： 

所述HeNB在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值； 

所述HeNB利用得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正后，采用基于网络的同步方式进行同步。 

进一步地，所述方法还包括： 

将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值； 

对于首次同步后的同步过程，所述HeNB在判断出得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，得到所述同步参数的值，对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值重新进行校正。 

进一步地， 

所述重新校正条件包括：在连续的N次同步过程中，得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值超过预设的门限值的次数超过预设的百分比与N的乘积；其中，N为自然数。 

进一步地，所述方法还包括： 

在首次同步之后，所述HeNB周期性地采用空口方式或GPS方式对所述HeNB重新进行同步及同步参数的校正； 

其中，采用空口方式或GPS方式同步的周期的值大于基于网络的同步方式的周期值。 

进一步地， 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，所述基于网 络的同步方式为1588V2； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，所述基于网络的同步方式为1588V2或者SyncE； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，所述基于网络的同步方式为1588V2。 

相应地，本发明还提供了一种家庭型基站，包括： 

同步模块，用于在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值；还用于在首次同步之后，采用基于网络的同步方式进行同步； 

校正模块，利用所述同步模块得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正。 

进一步地， 

所述校正模块还用于将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值； 

所述同步模块还用于对于首次同步后的同步过程，在判断出得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，得到所述同步参数的值。 

进一步地， 

所述重新校正条件包括：在连续的N次同步过程中，得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值超过预设的门限值的次数超过预设的百分比与N的乘积；其中，N为自然数。 

进一步地， 

所述同步模块还用于在首次同步之后，周期性地采用空口方式或GPS方式对所述HeNB重新进行同步及同步参数的校正； 

其中，采用空口方式或GPS方式同步的周期的值大于基于网络的同步方 式的周期值。 

进一步地， 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2或者SyncE； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2。 

与现有技术相比，本发明一方面增强了1588V2及SyncE同步的可靠性，另一方面减少了由MBSFN空口同步所带来的频繁占用一个子帧而导致的数据量下降的问题。本发明结合了上述两个技术的优点，并弥补了各自的不足，在解决了HeNB同步问题的基础上，减少了空口同步对业务的影响，保证了1588V2的准确性，为室内环境部署HeNB提供了一种新的实施方案。 

附图说明

图1为现有技术中1588V2同步方式流程图； 

图2为现有技术中SyncE同步方式中主时钟所发送的电平信息示意图； 

图3为现有技术中特殊子帧同步方式主时钟所在基站与HeNB的子帧结构示意图； 

图4为现有技术中MBSFN子帧同步方式下主时钟所在基站与HeNB1、HeNB2的子帧结构示意图； 

图5为本发明实施例中HeNB的同步方法流程图； 

图6为本发明实施例中初始上电流程示意图； 

图7为本发明实施例中抖动补偿流程示意图； 

图8为本发明实施例中空口周期补偿流程示意图； 

图9为本发明实施例中GPS周期补偿流程示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。 

在本实施例中，一种HeNB的同步方法，包括： 

步骤10：首次同步时，HeNB采用空口方式或GPS方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：该HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值； 

步骤20：该HeNB利用上述得到的同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正后，采用基于网络的同步方式进行同步。 

其中，当同步参数为HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，基于网络的同步方式可采用1588V2；当同步参数为HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，基于网络的同步方式可采用1588V2或者SyncE；当同步参数为HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，基于网络的同步方式可采用1588V2。 

采用上述方法后，通过精度较高的空口方式或GPS方式对基于网络的同步方式所计算出的同步参数进行校准后，提高了在后续采用基于网络的同步方式的准确性。 

以基于网络的同步方式采用1588V2方式为例，HeNB的首次同步过程，如图6所示，包括： 

第一步：HeNB基站上电； 

第二步：开始1588V2和空口同步； 

第三步：利用1588V2同步方式获取的网络信息，计算出时偏值和频偏 值； 

第四步：空口获取周围基站的PSS及SSS完成初步同步； 

第五步：HeNB调制子帧，生成MBSFN子帧接收RS信号，完成同步；需要说明的是，上述第三步及第四步和第五步之间的顺序在时间上不分先后，以实际执行时的顺序为准； 

第六步：分别对比利用1588V2得到的时偏值和频偏值与采用空口方式得到的时偏值和频偏值，计算出采用1588V2方式需要补偿的差值； 

第七步：使用1588V2的时偏值和频偏值，并加入补偿值，保持同步状态，在后续采用1588V2方式对HeNB进行同步。 

由于HeNB同步流程一般都是周期性进行的，在上述步骤20之后，每隔一周期，HeNB均会采用基于网络的同步方式进行一次同步。将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值，对于首次同步后的同步过程，当HeNB判断出得到的同步参数的值与标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值重新进行校正。 

具体地，以基于网络的同步方式采用1588V2方式为例，如图7所示，包括： 

第一步：当采用1588V2同步方式计算出的同步参数的偏移量与标准值之差发生一定变化，超出预设的门限值时，开始进入累积阶段； 

第二步：当累积达到一定时间(即可以是超过累积阶段总时长的一预设百分比(如60％、80％等)时长)时，就开始进入重新进入校正阶段，执行第三步，如果达不到就返回原来的同步保持状态； 

第三步：重新执行上述首次同步过程中的第二步至第七步。 

此外，为保证同步的准确性，可周期性的执行空口同步过程，当然，该过程的周期应大于基于网络的同步方式的周期。 

空口周期补偿过程，如图8所示，包括： 

第一步：当达到预设的周期时间时，就开始重新进行一次空口补偿； 

第二步：重新执行上述首次同步过程中的第二步到第七步。 

在网络很稳定的环境中，也可只请维护人员进行周期性GPS补偿维护，如图9所示，以基于网络的同步方式采用1588V2方式为例，包括： 

第一步：维护人员周期性使用外置GPS连接HeNB； 

第二步：启动GPS周期性补偿机制； 

第三步：使用GPS捕捉卫星，完成同步； 

第四步：利用1588V2获取的网络信息，计算出时偏值和频偏值； 

第五步：分别对比利用1588V2得到的时偏值和频偏值与采用GPS方式得到的时偏值和频偏值，计算出采用1588V2方式需要补偿的差值； 

第六步：使用1588V2的时偏值和频偏值，并加入补偿值，保持同步状态，完成HeNB基站同步。 

此外，在本实施例中，一种家庭型基站，包括： 

同步模块，用于在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值；还用于在首次同步之后，采用基于网络的同步方式进行同步； 

校正模块，利用所述同步模块得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正。 

较佳地， 

所述校正模块还用于将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值； 

所述同步模块还用于对于首次同步后的同步过程，在判断出得到的同步 参数的值与所述标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，得到所述同步参数的值。 

较佳地， 

所述重新校正条件包括：在连续的N次同步过程中，得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值超过预设的门限值的次数超过预设的百分比与N的乘积；其中，N为自然数。 

较佳地， 

所述同步模块还用于在首次同步之后，周期性地采用空口方式或GPS方式对所述HeNB重新进行同步及同步参数的校正； 

其中，采用空口方式或GPS方式同步的周期的值大于基于网络的同步方式的周期值。 

较佳地， 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2或者SyncE； 

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2。 

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。根据本发明的发明内容，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，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 (10)

1.一种家庭型基站(HeNB)的同步方法，包括：

所述HeNB在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值；

所述HeNB利用得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正后，采用基于网络的同步方式进行同步。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值；

对于首次同步后的同步过程，所述HeNB在判断出得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，得到所述同步参数的值，对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值重新进行校正。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述重新校正条件包括：在连续的N次同步过程中，得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值超过预设的门限值的次数超过预设的百分比与N的乘积；其中，N为自然数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在首次同步之后，所述HeNB周期性地采用空口方式或GPS方式对所述HeNB重新进行同步及同步参数的校正；

其中，采用空口方式或GPS方式同步的周期的值大于基于网络的同步方式的周期值。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的方法，其特征在于：

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，所述基于网络的同步方式为1588V2；

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，所述基于网络的同步方式为1588V2或者SyncE；

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，所述基于网络的同步方式为1588V2。

6.一种家庭型基站，包括：

同步模块，用于在首次同步时，采用空口方式或全球定位系统(GPS)方式进行同步，得到同步参数的值；其中，同步参数包括：所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值和/或频偏值；还用于在首次同步之后，采用基于网络的同步方式进行同步；

校正模块，利用所述同步模块得到的所述同步参数的值对采用基于网络的同步方式计算出的同步参数的值进行校正。

7.如权利要求6所述的家庭型基站，其特征在于：

所述校正模块还用于将经过校正之后得到的同步参数的值作为标准值；

所述同步模块还用于对于首次同步后的同步过程，在判断出得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值满足重新校正条件时，采用空口方式或GPS方式，得到所述同步参数的值。

8.如权利要求7所述的家庭型基站，其特征在于：

所述重新校正条件包括：在连续的N次同步过程中，得到的同步参数的值与所述标准值之间的差值超过预设的门限值的次数超过预设的百分比与N的乘积；其中，N为自然数。

9.如权利要求6所述的家庭型基站，其特征在于：

所述同步模块还用于在首次同步之后，周期性地采用空口方式或GPS方式对所述HeNB重新进行同步及同步参数的校正；

其中，采用空口方式或GPS方式同步的周期的值大于基于网络的同步方式的周期值。

10.如权利要求6～9中任意一项所述的家庭型基站，其特征在于：

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2；

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2或者SyncE；

当同步参数为所述HeNB与主时钟所在基站间的频偏值和时偏值时，所述同步模块采用的基于网络的同步方式为1588V2。

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