CN103476105B

CN103476105B - 空中接口同步方法

Info

Publication number: CN103476105B
Application number: CN201310367720.7A
Authority: CN
Inventors: 崔琪楣; 曾亮; 陶小峰; 张映霓; 陈宁宇
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: US20150055645A1; US9301271B2; CN103476105A

Abstract

本发明涉及LTE-A技术领域，公开了一种基站间的空中接口同步方法。待同步基站在同时监听到多个相邻基站的情况下，能够依次按照是否需要进行CoMP、授时跳数多少、授时延时大小以及CQI高低等不同标准来选择一个相邻基站进行授时同步，即，按照一定的优先级顺序来确定一个最合适的同步源。该方法既适用于基站间空中接口自同步的初始同步建立阶段，同时适用于周期性的同步保持阶段。另外，在Small？Cell布置密集的情况下，该方法的效果尤为突出。

Description

空中接口同步方法

技术领域

本发明涉及LTE-A技术领域，特别涉及一种基站间的空中接口同步方法。

背景技术

LTE（LongTermEvolution，长期演进)是由3GPP组织制定的通用移动通信系统（UMTS）技术标准的长期演进。LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。在LTER12中，引入了SmallCell，即小小区基站。SmallCell是低功率的无线接入节点，工作在授权的、非授权的频谱。SmallCell可以用于室内或室外，可以覆盖10米的室内空间或野外2公里的范围；相比之下，宏基站的覆盖范围可以达到数公里。SmallCell融合了femtocell、picocell、microcell和分布式无线技术。SmallCell的特点是布置密集，覆盖范围互相交叉。

无线通信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互相干扰问题。尤其是在TDD网络中，需要小区间保持子帧边界的精确同步（微秒级），并在同一TDD同步区内配置成相同的上下行配比。因此，无线通信网络中的小区基站同步及授时是非常关键的问题。目前采取的授时方式主要有GPS同步、网络同步、终端测量辅助同步以及基站间空中接口自同步。基站间空中接口自同步方法的主要思想是基站可以与网络中其他已经同步的基站获得同步，包括两个方面：初始的同步建立以及周期性的同步保持。在初始同步建立阶段，假设基站A已与绝对时间同步，基站A便可以成为同步区内其他基站获得同步的定时基准，其他基站模拟终端侧的行为搜索基站A的同步信号来调整各自的定时与基站A对齐，从而获得基站间的同步。为防止时钟漂移，还需要周期性的进行同步信号跟踪，执行与初始建立同步类似的过程。自同步小区周期跟踪的时间间隔可以是秒级或更长的时间。基站间的空中接口自同步方法需要基站之间可以互相监听到对方。

在SmallCell场景下，基站更多的应用在室内场景，GPS授时同步因为室内穿透性的问题，受到很大局限，因此，基站之间的通信主要依靠空中接口通信，空中接口自同步是最常采用的同步方法。而由于SmallCell布置密集，一个小小区基站可能同时监听到多个相邻基站，因此存在授时冲突以及授时选择的问题。也就是说，若一个SmallCell可同时监听到多个相邻的SmallCell，该SmallCell需要对多个相邻的SmallCell做出选择，从中选出一个同步源。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基站间的空中接口同步方法，从而使待同步基站从自身能够监听到的所有相邻基站中确定一个同步源。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种空中接口同步方法，所述方法包括：

S1、待同步基站搜索自身能够监听到的所有相邻基站，并将所有相邻基站的个数记为N₀，若N₀为1，则所述待同步基站与该相邻基站进行同步，若N₀大于1，则进入步骤S2；

S2、所述待同步基站判断自身是否需要与所述N₀个相邻基站中的某一个相邻基站完成协同多点传输，若是，则所述待同步基站与该需要与其完成协同多点传输的相邻基站进行同步，否则进入步骤S3；

S3、所述待同步基站探测得到所述N₀个相邻基站的授时跳数，并将其中授时跳数最少的相邻基站的个数记为N₁，若N₁为1，则所述待同步基站与该授时跳数最少的相邻基站进行同步，否则进入步骤S4；

S4、所述待同步基站探测得到所述N₁个相邻基站的授时延时，并将其中授时延时最小的相邻基站的个数记为N₂，若N₂为1，则所述待同步基站与该授时延时最小的相邻基站进行同步，否则进入步骤S5；

S5、所述待同步基站探测得到所述N₂个相邻基站的信道质量指示符，并与其中信道质量指示符的值最大的相邻基站进行同步。

可选的，步骤S5进一步包括：

若其中信道质量指示符的值最大的相邻基站的个数为N₃，且N₃大于1，则所述待同步基站从所述N₃个相邻基站中随机选择一个相邻基站进行同步。

可选的，所述信道质量指示符根据信道延时、信噪比、信号与干扰加噪声比以及信号与噪声失真比计算得到。

可选的，步骤S5之后进一步包括：

S6、所述待同步基站每隔预设时间间隔，重复一次步骤S1-S5。

可选的，所述预设时间间隔为1秒。

可选的，步骤S3中，所述待同步基站探测得到所述N₀个相邻基站的授时跳数具体包括：

所述待同步基站令计数值JUMP=0，并将计数值JUMP分别发送给所述N₀个相邻基站中的每一个相邻基站C_i，1≤i≤N₀；

相邻基站C_i将计数值JUMP加1，并判断自身是否为标准授时基站，若是，则将计数值JUMP返回给所述待同步基站，否则，将计数值JUMP发送给自身的标准授时基站，且相邻基站C_i到其标准授时基站间的每一个基站均将计数值JUMP加1，相邻基站C_i的标准授时基站将计数值JUMP加1后，将得到的最终计数值JUMP返回给所述待同步基站；

所述待同步基站收到的返回的计数值JUMP即为相邻基站C_i的授时跳数。

可选的，所述待同步基站为小小区基站。

（三）有益效果

采用本发明提出的技术方案，待同步基站在同时监听到多个相邻基站的情况下，能够依次按照是否需要进行CoMP（协同多点传输）、授时跳数多少、授时延时大小以及CQI（信道质量指示符）高低等不同标准来选择一个相邻基站进行授时同步，即，按照一定的优先级顺序来确定一个最合适的同步源。该方案既适用于基站间空中接口自同步的初始同步建立阶段，同时适用于周期性的同步保持阶段。另外，在SmallCell布置密集的情况下，该方案的效果尤为突出。

附图说明

图1是本发明一个实施例中空中接口同步方法的流程图。

图2是本发明一个实施例中同步信号跳数计算的流程图。

图3是本发明实施例1的系统示意图。

图4是本发明实施例2的系统示意图。

图5是本发明实施例3的初始系统示意图。

图6是本发明实施例3的最终系统示意图。

图7是本发明实施例4的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明主要针对基站在复杂条件下通过空中接口自同步方法获得同步时，如何确定同步源的问题。所谓的复杂条件包括：（1）基站自身无法通过GPS或者其他方式获得标准同步时间；（2）相邻基站的情况在不断变化，例如相邻基站会动态关闭（switchon/off）；（3）基站同步的业务需求在不断变化，例如有UE对于CoMP（协同多点传输）的需求；（4）授时冲突，即相邻基站存在多个，且授时不统一时的选择问题等等。

基站与相邻基站的同步需考虑以下几个方面：

1、相邻基站关闭的影响：由于绝大部分用户的日夜习惯（白天工作、晚上休息），将导致蜂窝网局部地区在某时段的业务锐减。所以当某些小区业务量很低甚至完全为零时，可以通过关闭小区基站以减少能耗。如果基站发现其原先获得同步的相邻基站关闭，则该基站需要重新选择其他相邻基站进行暂时性授时。

2、CoMP业务需求：CoMP技术指将边缘用户置于几个基站的同频率上，几个基站同时为该用户服务，以提高边缘用户的覆盖性能。采用CoMP可以降低小区间干扰，提升小区边缘用户的频谱效率。因此，CoMP技术对于协同基站的同步要求很高。

3、授时冲突选择：在基站高密度布置的场景下（尤其是SmallCell场景下），一个基站会同时监听到多个相邻基站，且相邻基站的授时不同，基站应对冲突的多个授时源做出选择。

4、授时跳数选择：在基站高密度布置的场景下，相邻基站很可能是通过其他基站的同步获得同步，即存在多跳（multiplehop）。多跳会带来延时，随着跳数的增加同步信号的不准确性随之增加。因此，基站在选择授时源时应优先选择跳数较少的相邻基站。

5、信道状况选择：相邻基站的授时信号因信道状况的不同会有不同的延时，基站应根据信道延时状况做出选择，选择延时较小的相邻基站信号作为同步信号。

基于以上对各种情况的分析，本发明提出了一种空中接口同步方法，如图1所示，所述方法包括：

采用本发明提出的技术方案，待同步基站在同时监听到多个相邻基站的情况下，能够依次按照是否需要进行CoMP、授时跳数多少、授时延时大小以及CQI（信道质量指示符）高低等不同标准来选择一个相邻基站进行授时同步，即，按照一定的优先级顺序来确定一个最合适的同步源。该方案既适用于基站间空中接口自同步的初始同步建立阶段，同时适用于周期性的同步保持阶段。另外，在SmallCell布置密集的情况下，该方案的效果尤为突出。

优选的，步骤S5进一步包括：

优选的，步骤S5之后进一步包括：

S6、所述待同步基站每隔预设时间间隔，重复一次步骤S1-S5。

其中，所述预设时间间隔优选为1秒。

假设基站A为待同步基站，初始时基站A已通过空中接口自同步的方式与相邻基站B进行授时同步。基站A需要周期性地查找并选择一个最合适的同步源。

在搜索相邻基站前，基站A首先判断现有同步连接是否断开。若与相邻基站B的同步连接未断开，则基站A在保持现有同步连接的情况下继续搜索其他可以监听到的相邻基站，这里假设还可以监听到相邻基站C、D，则基站A对相邻基站B、C、D的同步信号进行对比；若是与相邻基站B的连接已断开，则基站A对相邻基站C、D的同步信号进行对比。若基站A执行完步骤S1-S5之后，发现最合适的同步源仍然是相邻基站B，则保持现有同步连接；否则，切换为与相邻基站C或D进行同步授时。

若待同步基站只能监听到一个相邻基站，则直接与该相邻基站进行同步；若待同步基站能够同时监听到多个相邻基站，则首先判断自身是否需要与某一相邻基站做CoMP，由于要满足CoMP较高的同步要求，待同步基站应优先与该需要与其完成CoMP的相邻基站进行同步；若是不需要做CoMP，则待同步基站判断所有相邻基站的授时跳数，并与其中授时跳数最少的相邻基站进行同步，相邻基站授时跳数，是指待同步基站从该相邻基站获得绝对时间同步经过的跳数；若授时跳数最少的相邻基站有多个，则进一步判断这些相邻基站的授时延时，并与其中授时延时最小的相邻基站进行同步；若其中授时延时最小的相邻基站有多个，则进一步判断这些相邻基站的信道质量，信道质量主要考虑信道延时、信噪比（SNR）、信号与干扰加噪声比（SINR）、信号与噪声失真比（SNDR）等，可通过CQI值的大小来衡量，通常，一个高值的CQI表示一个信道有高的质量，反之亦然；若CQI值相等且最大的相邻基站有多个，则待同步基站可以从中随机选择一个相邻基站进行同步。

上述过程可以保证待同步基站能够总是与一个最合适的相邻基站进行同步连接。

其中，上述步骤S3中，待同步基站探测得到所述N₀个相邻基站的授时跳数的过程如图2所示，具体包括：

所述待同步基站令计数值JUMP=0，并将计数值JUMP随跳数探测信号分别发送给所述N₀个相邻基站中的每一个相邻基站C_i，1≤i≤N₀；

相邻基站C_i接收到跳数探测信号后，将计数值JUMP加1，并判断自身是否为标准授时基站，若是，则将计数值JUMP直接返回给所述待同步基站，否则，将计数值JUMP发送给自身的标准授时基站，且相邻基站C_i到其标准授时基站间的每一个基站均将计数值JUMP加1，相邻基站C_i的标准授时基站将计数值JUMP加1后，将得到的最终计数值JUMP原路返回给所述待同步基站；

所述待同步基站将其收到的返回的计数值JUMP记为相邻基站C_i的授时跳数。

下面通过实施例，对所述方法在SmallCell（小小区基站）场景下的应用进行具体说明。

实施例1：

如图3所示，现有两个宏小区基站：MacroCell1和MacroCell2，以及三个小小区基站：SmallCell1、SmallCell2和SmallCell3。宏小区基站为标准授时基站，通过GPS实现与绝对时间的同步；小小区基站通过空中接口自同步的方式实现同步。其中，SmallCell2设为待同步基站，其可以同时搜索到相邻基站SmallCell1和SmallCell3的同步信号。

1、初始状态，SmallCell2通过SmallCell1多跳与MacroCell1同步。

2、如图3所示，某一时刻，SmallCell1关闭，SmallCell2在周期搜索后失去同步源，于是开始搜索新的同步源。

3、SmallCell1只能搜索到SmallCell3的同步信号，于是与SmallCell3同步。

实施例2：

如图4所示，现有两个宏小区基站：MacroCell1和MacroCell2，以及三个小小区基站：SmallCell1、SmallCell2和SmallCell3。宏小区基站为标准授时基站，通过GPS实现与绝对时间的同步；小小区基站通过空中接口自同步的方式实现同步。其中，SmallCell2设为待同步基站，其可以同时搜索到相邻基站SmallCell1和SmallCell3的同步信号。

1、初始状态，SmallCell2通过SmallCell1多跳与MacroCell1同步。SmallCell2可同时收到SmallCell1和SmallCell3的同步信号。

2、如图4所示，某一时刻，在SmallCell2和SmallCell3之间出现UE，发出CoMP请求。

3、SmallCell2切换为与SmallCell3同步，断开与SmallCell1的同步连接。

实施例3：

如图5所示，现有两个宏小区基站：MacroCell1和MacroCell2，以及三个小小区基站：SmallCell1、SmallCell2和SmallCell3。宏小区基站为标准授时基站，通过GPS实现与绝对时间的同步；小小区基站通过空中接口自同步的方式实现同步。其中，SmallCell2设为待同步基站，其可以同时搜索到相邻基站SmallCell1和SmallCell3的同步信号。

1、如图5所示，初始状态，SmallCell1与MacroCell1获得同步，SmallCell3与MacroCell2获得同步，SmallCell2通过SmallCell1获得同步。

2、如图6所示，某一时刻，MacroCell1与SmallCell1同步信号断开，SmallCell1与SmallCell3获得同步。

3、SmallCell2仍可同时搜索到SmallCell1与SmallCell3的同步信号，且无UE发出CoMP请求。

4、SmallCell2判断SmallCell1和SmallCell3的授时跳数，检索到与SmallCell1同步跳数为3，与SmallCell3同步跳数为2。

5、如图6所示，SmallCell2切换为与SmallCell3同步。

实施例4：

如图7所示，现有两个宏小区基站：MacroCell1和MacroCell2，以及三个小小区基站：SmallCell1、SmallCell2和SmallCell3。宏小区基站为标准授时基站，通过GPS实现与绝对时间的同步；小小区基站通过空中接口自同步的方式实现同步。其中，SmallCell2设为待同步基站，其可以同时搜索到相邻基站SmallCell1和SmallCell3的同步信号。

1、初始状态，SmallCell1与MacroCell1获得同步，SmallCell3与MacroCell2获得同步，SmallCell2通过SmallCell1获得同步。

2、在周期跟踪时间内，SmallCell2仍可同时搜索到SmallCell1与SmallCell3的同步信号，且无UE发出CoMP请求，SmallCell1与SmallCell3同步信号的授时跳数相等、授时延时相同。

3、SmallCell2在同步周期内评比SmallCell1和SmallCell3的同步信号。SmallCell1的信道状况质量在多个连续周期内低于SmallCell3，SmallCell1的CQI值在5-8之间，SmallCell3的CQI值在10-12之间。

4、如图7所示，SmallCell2切换为与SmallCell3同步。

采用本发明提出的技术方案，待同步基站在同时监听到多个相邻基站的情况下，能够依次按照是否需要进行CoMP、授时跳数多少、授时延时大小以及CQI值高低等不同标准来选择一个相邻基站进行授时同步，即，按照一定的优先级顺序来确定一个最合适的同步源。该方案既适用于基站间空中接口自同步的初始同步建立阶段，同时适用于周期性的同步保持阶段。另外，在SmallCell布置密集的情况下，该方案的效果尤为突出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种空中接口同步方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S3中，所述待同步基站探测得到所述N₀个相邻基站的授时跳数具体包括：

所述待同步基站令计数值JUMP＝0，并将计数值JUMP分别发送给所述N₀个相邻基站中的每一个相邻基站C_i，1≤i≤N₀；

所述待同步基站收到的返回的计数值JUMP即为相邻基站C_i的授时跳数；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5进一步包括：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述信道质量指示符根据信道延时、信噪比、信号与干扰加噪声比以及信号与噪声失真比计算得到。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5之后进一步包括：

S6、所述待同步基站每隔预设时间间隔，重复一次步骤S1-S5。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设时间间隔为1秒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待同步基站为小小区基站。