CN103200665B - Tdd系统基站小区间同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了TDD系统基站小区间同步方法及装置。该方法包括：移动终端与时钟参考基站保持同步，并测量其与从基站之间的同步误差；所述移动终端将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。采用本发明可在不引入新增硬件成本的前提下，解决传统空口同步方案在异频组网时无法实现小区间同步的问题。

Description

TDD系统基站小区间同步方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及TDD系统基站小区间同步方法及装置。

背景技术

TDD(TimeDivisionDuplexing，时分双工)系统在同一频段进行信号收发，如果小区间未保持同步，会出现比较严重的收发时隙互相干扰的问题。因此，在TDD网络部署时需要小区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时隙配比。

现有的小区间同步方案主要有以下三种：

(1)卫星同步，利用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)或北斗系统

利用卫星接收机通过卫星授时，获得高精度的频率和时间同步参考信号，并利用此参考同步信号周期性调整基站本地频率和时间。

(2)网络同步

通常指利用IEEE1588协议进行同步，该协议是一种精确时间同步协议，通过固定传输网络经由1588v2高精度时间同步协议为基站提供频率和时间同步信息。它是专门针对分组网络设计的一种定时传送机制，采用时间分布机制和时间调度概念，纠正本地时间信息，和同步网络中的同步源保持同步。

(3)空口同步

其主要思想是从基站通过周期性空口侦听已经实现绝对时间同步的参考基站的同步信号，并通过随机接入请求测量传播延迟，实现与参考基站的频率和时间同步。该方案通常用于Femto基站等微型蜂窝基站。

上述卫星同步方案是一种绝对时间同步方案，同步精度最高，也不受组网方式和传输网络影响，但需要在基站部署卫星接收机和卫星接收天线，引入了额外的硬件成本；另一方面，该方案在应用于室内基站时，会受到室内环境卫星信号遮挡或屏蔽的影响，在卫星信号较弱时无法获取同步信号。

上述网络同步方案要求整个传输链路和基站都支持IEEE1588协议，传输网方面，现有传输网络对IEEE1588协议支持程度不高，如要求支持会增加传输网络建设和维护成本；基站方面需要IEEE1588专用协议处理芯片或占用基站基带处理芯片的处理资源。受到来自于传输网络和基站的两方面制约。

上述空口同步方案既不需要基站侧引入类似卫星接收机或IEEE1588协议处理芯片等硬件成本，也无需传输网络配合。但该方案要求同步源基站(主基站)和空口侦听基站(从基站)工作于相同的频段，否则无法侦听到空口同步信号。

而实际TDD网络中很可能存在大量不同工作频段的基站(即异频组网，例如TD-LTE室外频段2.6GHz，室内2.3GHz)，如果基站不支持多频段接收机则无法通过传统的空口同步方案实现不同基站的小区间同步；如果要求不同频段基站实现小区间同步，则要求所有基站都支持多频段接收或采用卫星同步或网络同步方案，此时会引入额外的硬件成本。

发明内容

本发明实施例提供了TDD系统基站小区间同步方法及装置，用以在不引入新增硬件成本的前提下，解决传统空口同步方案在异频组网时无法实现小区间同步的问题。

本发明实施例提供的TDD系统基站小区间同步方法，包括：

移动终端与时钟参考基站保持同步，并测量其与从基站之间的同步误差；

所述移动终端将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。

本分明实施例提供的另一种TDD系统基站小区间同步方法，包括：

从基站接收移动终端测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步；

所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。

本发明实施例提供的移动终端，包括：

同步模块，用于与时钟参考基站保持同步；

测量模块，用于测量本移动终端与从基站之间的同步误差；

上报模块，用于将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。

本发明实施例提供的基站设备，包括：

接收模块，用于接收移动终端测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步；

同步模块，用于根据所述同步误差进行同步处理。

本发明的上述实施例，通过多模终端与主基站保持同步，同时多模终端测量与从基站之间的同步误差并将其上报给从基站，以使从基站与该多频段终端保持同步，由于该多频段终端与主基站保持同步，且多频段终端可以测量到与不同频段的从基站间的同步误差，因此实现了不同频段的从基站与主基站的同步。

附图说明

图1为本发明实施例中的异频组网架构示意图；

图2为本发明实施例中移动终端搜索主基站小区的流程示意图；

图3为本发明实施例中移动终端搜索从基站小区的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的基站设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例基于传统空口同步的实现原理，借助不同频段小区重叠覆盖区域内的多频段终端对不同频段小区进行测量，实现了异频组网时小区间同步。

通常，移动终端在硬件设计时都考虑了支持多频段(即可工作于不同的频段)，因此无需基站和移动终端引入额外的硬件成本。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

参见图1，为本发明实施例提供的异频组网架构示意图。其中，主基站和从基站工作于不同工作频段，移动终端支持多频段。处于主基站小区和从基站小区的重叠覆盖区域内的移动终端(该移动终端支持多频段)可以与主基站通信，也可以与从基站通信。所述主基站为时钟参考基站，通常将能够接收到GPS信号或者得到了足够同步源的基站作为时钟参考基站，从而能够与GPS或同步源保持同步。所述主基站包括但不限于宏基站，所述从基站包括但不限于家庭基站或Femto基站等微型蜂窝基站。

本发明实施例中的移动终端周期与主基站保持同步，即，终端通过测量与已经实现绝对时间同步的主基站建立同步并进行周期性同步保持，其实现过程可采用现有技术。

具体的，移动终端在初始接入或小区切换时，通过获取三个物理信号进行小区搜索，完成小区搜索后移动终端可实现与主基站同步。这三个信号是主同步信号、辅同步信号和下行导频信号。如图2所示，移动终端的小区搜索过程通常可包括：

步骤201，移动终端在可能存在主基站小区的中心频点上接收信号，以信号接收强度来判断这个频段周围是否可能存在基站小区。

步骤202，移动终端在该中心频段周围接收主同步信号，据此得到小区ID，确定5ms的时隙边界，获得CP(循环前缀)长度。

步骤203，5ms时隙同步后，移动终端在主同步信号基础上向前搜索辅同步信号，并在接收到辅同步信号后确定10ms边界，达到帧同步目的，并与主同步信号一起确定出小区物理层ID(cellID)。

步骤204，移动终端读取PBCH(PhysicalBroadcastChannel，物理广播信道)，解调得到下行导频信号，根据下行导频信号进行更精确的时间/频率同步。

为了进一步提高同步精度，移动终端可通过随机接入过程测量其与主基站的传输时延。如根据发送随机接入请求的时间和从主基站接收到随机接入响应的时间，计算其与主基站的传输时延。在与主基站进行同步时，根据该传输时延修正其与基站的同步误差，并根据修正后的同步误差进行同步处理，实现与主基站的时间/频率同步。

此后，移动终端可周期性测量主同步信号、辅同步信号和下行导频信号，并根据测量到的信号中携带的时间/频率同步信息，与主基站保持时间/频率同步。进一步的，在周期保持与主基站的同步过程中，可考虑其与主基站之间的传输时延(该传输时延是通过随机接入过程测量到的)，即根据测量到的信号中携带的时间/频率同步信息以及该传输时延，确定其与主基站之间的同步误差，并以此进行时间/频率同步。

基于上述网络架构，借助与主基站小区和从基站小区的重叠覆盖区域内的移动终端实现的TDD系统基站小区间同步流程，可如图3所示。当移动终端进入主基站小区和从基站小区的重叠覆盖区域时，其小区搜索和同步过程可如图3所示，包括：

步骤301，移动终端在可能存在从基站小区的中心频点上搜索主同步信号、辅同步信号、下行导频信号，并根据搜索到的信号获得其中携带的时间/频率同步信息，并根据这些信息计算该从基站与本移动终端本地时钟间的时间/频率的同步误差。

步骤302，移动终端将测量到的同步误差上报给该从基站。

具体的，移动终端可通过规定的信道或规定的消息，将测量到的时间/频率同步误差上报给从基站。例如，移动终端可通过PUCCH(PhysicalUplinkControlChannel，物理上行链路控制信道)或PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel，物理上行共享信道)发送测量报告给从基站，其中携带有测量到的时间/频率同步误差。

步骤303，该从基站根据移动终端上报的同步误差进行同步处理，以消除本基站与该移动终端之间的同步误差。

具体的，从基站可通过修正本地时钟的频率和相位，以消除该同步时间/频率误差。

为了进一步提高同步精度，移动终端在初始接入从基站的过程中，可根据随机接入过程测量其与该从基站的传输时延，在计算其与从基站的时间同步误差时，可在根据接收到的信号计算得到时间同步误差后，使用该传输时延对该时间同步误差进行修正，然后将修正后的同步误差上报给从基站。

在初始接入从基站后，移动终端周期测量其与从基站间的同步误差(其具体实现过程与初始接入从基站时的测量过程类似)，并将测量到的同步误差上报给从基站，以使该从基站根据该同步误差进行时间/频率同步。优选的，移动终端周期上报给从基站的时间同步误差是根据该移动终端与该从基站间的传输时延修正后的同步误差。

处于主基站和从基站重叠区域的移动终端可能有多个，这些移动终端在测量到其与从基站的同步误差后，均会将测量到的同步误差上报给从基站。为了提高从基站的同步精度，从基站可对各移动终端上报的同步误差进行平均，然后根据平均运算得到的同步误差，调整本从基站的本地时钟，以消除该同步误差，从而实现与主基站间的时间/频率同步。

其中，从基站对各移动终端上报的同步误差进行平均时所使用的算法可以有多种，比如：取算术平均值，加权平均等。采用加权平均算法时，其加权系数可根据各移动终端与从基站间的信道质量或信号强度或距离来确定，或综合以上因素来确定，比如，信道质量越差、信号强度越弱或距离越远的移动终端，其对应的加权系数越小。其中，信道质量可用SINR(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，信号与干扰加噪声比)衡量，信号强度可用RSRP(ReferenceSignalReceivingPower，参考信号接收功率)衡量，距离可用TA(TimingAdvance，时间提前量)衡量。

通过以上描述可以看出，本发明实施例无需对主基站、从基站和移动终端进行硬件改造或升级，利用移动终端支持多频段的特性即可实现异频组网情况下的基站小区间同步。本发明实施例相比传统空口同步方案可以解决异频组网时无法实现小区间同步的问题；相比卫星同步方案，无需增加卫星接收机和天线等硬件设备，不增加基站硬件成本；相比网络同步方案，无需传输网设备支持网络同步协议，对传输设备没有要求。

需要说明的是，上述实施例是以移动终端周期与主基站保持同步，以及移动终端周期测量和发送其与从基站间的同步误差为例描述的，本领域技术人员应能理解，如果单次执行相关同步、测量和发送同步误差的操作，也可一定程度上实现本发明的发明目的。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种可应用于上述流程的移动终端和基站设备。

参见图4，为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图。如图所示，该移动终端可包括：

同步模块401，用于与时钟参考基站保持同步；优选的，该模块可周期与时钟参考基站保持同步；

测量模块402，用于测量本移动终端与从基站之间的同步误差；优选的，该模块可周期测量本移动终端与从基站之间的同步误差；

上报模块403，用于将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。优选的，该模块可周期将测量到的同步误差发送给所述从基站。

上报模块403发送给所述从基站的同步误差中包括时间同步误差，所述移动终端还包括：修正模块404，用于在测量模块402测量到本移动终端与所述从基站之间的时间同步误差后，根据本移动终端与所述从基站之间的传输时延修正所述时间同步误差。相应的，上报模块403发送给所述从基站的时间同步误差是修正后的时间同步误差。

具体的，同步模块401测量本移动终端与所述时钟参考基站之间的同步误差，并在测量到本移动终端与所述时钟参考基站之间的同步误差后，根据本移动终端与所述时钟参考基站之间的传输时延修正所述同步误差，根据修正后的同步误差与所述时钟参考基站进行同步。

参见图5，为本发明实施例提供的基站设备的结构示意图，该基站为上述流程中的从基站。如图所示，该基站设备可包括：

接收模块501，用于接收移动终端测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步；

同步模块502，用于根据所述同步误差进行同步处理。

在所述接收模块501接收到至少2个移动终端发送的同步误差的情况下，所述基站设备还包括：修正模块503，用于对所述至少2个移动终端发送的同步误差进行平均处理，所采用的平均算法可同前所述。相应的，同步模块502可根据平均处理后的同步误差进行同步处理。

在接收模块501接收到的同步误差中包括时间同步误差，所述时间同步误差是所述移动终端根据自己与所述从基站之间的传输时延修正后的时间同步误差。

优选的，接收模块501可接收移动终端周期测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，移动终端周期与时钟参考基站保持同步。

应该认识到，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种时分双工TDD系统基站小区间同步方法，其特征在于，该方法包括：

移动终端与时钟参考基站保持同步，并测量其与从基站之间的同步误差；

所述移动终端将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理；

其中，所述移动终端位于不同频段小区重叠覆盖区域内；所述时钟参考基站和所述从基站工作于不同工作频段上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端发送给所述从基站的同步误差中包括时间同步误差；

所述移动终端测量到其与所述从基站之间的时间同步误差后，还包括：根据所述移动终端与所述从基站之间的传输时延修正所述时间同步误差；

所述移动终端发送给所述从基站的时间同步误差是修正后的时间同步误差。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述移动终端与时钟参考基站保持同步，包括：

所述移动终端测量其与所述时钟参考基站之间的同步误差，并在测量到其与所述时钟参考基站之间的同步误差后，根据其与所述时钟参考基站之间的传输时延修正所述同步误差，根据修正后的同步误差与所述时钟参考基站进行同步。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述移动终端周期与时钟参考基站保持同步，并周期测量其与从基站之间的同步误差；

所述移动终端周期将测量到的同步误差发送给所述从基站。

5.一种TDD系统基站小区间同步方法，其特征在于，该方法包括：

从基站接收移动终端测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步；

所述从基站根据所述同步误差进行同步处理；

其中，所述移动终端位于不同频段小区重叠覆盖区域内；所述时钟参考基站和所述从基站工作于不同工作频段上。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述从基站接收到至少2个移动终端发送的同步误差的情况下，该方法还包括：所述从基站对所述至少2个移动终端发送的同步误差进行平均处理；

所述从基站根据平均处理后的同步误差进行同步处理。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述移动终端发送给所述从基站的同步误差中包括时间同步误差；

所述移动终端发送给所述从基站的时间同步误差，是所述移动终端根据其与所述从基站之间的传输时延修正后的时间同步误差。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述从基站接收移动终端周期测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步。

9.一种移动终端，其特征在于，包括：

同步模块，用于与时钟参考基站保持同步；

测量模块，用于测量本移动终端与从基站之间的同步误差；

上报模块，用于将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理；

其中，所述移动终端位于不同频段小区重叠覆盖区域内；所述时钟参考基站和所述从基站工作于不同工作频段上。

10.如权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述上报模块发送给所述从基站的同步误差中包括时间同步误差，所述移动终端还包括：

修正模块，用于在所述测量模块测量到本移动终端与所述从基站之间的时间同步误差后，根据本移动终端与所述从基站之间的传输时延修正所述时间同步误差；

所述上报模块发送给所述从基站的时间同步误差是修正后的时间同步误差。

11.如权利要求9或10所述的移动终端，其特征在于，所述同步模块具体用于，测量本移动终端与所述时钟参考基站之间的同步误差，并在测量到本移动终端与所述时钟参考基站之间的同步误差后，根据本移动终端与所述时钟参考基站之间的传输时延修正所述同步误差，根据修正后的同步误差与所述时钟参考基站进行同步。

12.如权利要求9或10所述的移动终端，其特征在于，所述同步模块具体用于，周期与时钟参考基站保持同步；

所述测量模块具体用于，周期测量本移动终端与从基站之间的同步误差；

所述上报模块具体用于，周期将测量到的同步误差发送给所述从基站，以使所述从基站根据所述同步误差进行同步处理。

13.一种基站设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收移动终端测量并发送的所述移动终端与从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端与时钟参考基站保持同步；

同步模块，用于根据所述同步误差进行同步处理；

其中，所述移动终端位于不同频段小区重叠覆盖区域内；所述时钟参考基站和所述从基站工作于不同工作频段上。

14.如权利要求13所述的基站设备，其特征在于，在所述接收模块接收到至少2个移动终端发送的同步误差的情况下，所述基站设备还包括：

修正模块，用于对所述至少2个移动终端发送的同步误差进行平均处理；

所述同步模块具体用于，根据平均处理后的同步误差进行同步处理。

15.如权利要求13或14所述的基站设备，其特征在于，所述接收模块接收到的同步误差中包括时间同步误差，所述时间同步误差是所述移动终端根据自己与所述从基站之间的传输时延修正后的时间同步误差。

16.如权利要求13或14所述的基站设备，其特征在于，所述接收模块具体用于，接收移动终端周期测量并发送的所述移动终端与所述从基站之间的同步误差；其中，所述移动终端周期与时钟参考基站保持同步。