CN104581923A - 通过无线链路传输精确时间信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过无线链路传输精确时间信息的方法，至少包括以下步骤：步骤1、确定主从关系、分配接入资源、接入相应主设备，并建立无线链路；步骤2、通过所述无线链路主从设备之间进行时间信息交互；步骤3、从设备利用交互得到的时间信息计算主从设备之间的时间偏差，并根据计算出时间偏差，修正自己的时间。本发明的通过无线链路传输精确时间信息的方法依靠高精度的时间戳生成单元，在尽可能靠近物理层的位置进行数据包收发的精确时间的记录并传输，从设备测量出与主设备之间的时间偏差，并据此调整自身时钟，完成精确时间信息的传输，进而实现频率同步和时间同步，该方法简单有效。

Description

通过无线链路传输精确时间信息的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别地，涉及一种通过无线链路传输精确时间信息的方法。

背景技术

精确时间信息对于通信系统具有重要的意义，移动通信网络对高精度时间有严格的要求。精确时间信息主要用来进行通信网的同步，而同步包括两个方面，即频率同步和时钟同步。频率同步用来维持各点的频率相同，时间同步则要求各点之间的绝对时间相同。各种无线通信技术都要求严格的频率同步，来保证载波频率误差不超过一定的范围。

由于时分复用（Time Division Duplex，TDD）系统是通过在相同频点上的不同时间片来区分上下行链路，因此，时间同步对于TDD系统来说是必须的，否则，会导致上下行链路之间的冲突，带来严重的干扰。频分复用（Frequency Division Duplex，FDD）系统不强制要求时间同步（如GSM和WCDMA等），但工作在同步模式下会提升系统的性能。LTE FDD系统并不要求基站间同步，但由于在LTE-A引入的一些新特性，比如多播/组播单频网络（MBSFN）和协作多点传输（CoMP）等技术，导致其对时间同步也有了较强的要求。对smallcell（pico cell，Femtocell，relay node等）而言，由于其主要应用于室内和热点覆盖，对终端移动速度的要求有所放宽，如家庭基站仅需支持3千米/小时的低速终端，故其频率精度需求相应地放宽到250ppb。但是对时间同步的要求与宏基站相同。

在未来的网络中，家庭基站会出现密集部署的场景。因此，同步是一个必须解决的问题，否则将会严重影响网络的性能。

现有网络中，精确时间信息主要是由卫星提供，如美国的GPS，中国自主研发的北斗卫星导航系统等。卫星同步的方式具有精度高、使用方便等优点。但GPS天线安装需要满足120°的净空要求，工程安装有难度，且GPS成本较高，维护困难。而且，对于家庭基站来说，由于家庭基站主要部署在室内，卫星信号很弱甚至根本接收不到，导致GPS无法使用。出于工程安装、成本以及维护等综合因素的考虑，运营商希望能找到一种解决方案来替代GPS。在分组传输网（Packet Transport Network，PTN）上提供高精度和高稳定度的时钟和时间同步的解决方案。

在分组网络中实现对频率和时间同步信号的传送，有两类可行的技术：一是基于物理层的同步技术，如ITU-T G.8261的同步以太网技术；二是基于分组包的同步技术，例如IEEE1588V2。

同步以太网通过以太网物理层芯片从串行数据码流中恢复出发送端的时钟，这种方式与SDH时钟恢复方式相同，并且可以获得类似SDH的时钟精度，实现网络时钟同步。同步以太网的优点有：时钟同步质量接近SDH，能和现有的同步网兼容；不受高层协议的影响，也不会受到数据网络拥塞、丢包、时延等的影响，时钟的质量等级信息可以通过专门的SSM帧进行传送；技术相对成熟，可实现性较好，主要运营商和设备商都支持这种方案；标准化进展很快。但是，目前同步以太网只能支持频率信号的传送，不支持时间信号的传送，所以单纯的同步以太网方案只适用于不需要时间同步的场景。

IEEE1588V2是一种精确时间同步协议（PTP，Precision Time Protocol）。PTP通过设备软硬件配合，利用网络的对称性和时延测量技术，记录同步时钟信息的发出时间和接收时间，并且给每一条信息加上时间标签。接收方根据时间记录计算出自己在网络中的时间误差和传输时延，从而实现网络上从设备的从时钟和主控机的主时钟同步。PTP可以同时实现频率同步和时间同步；且同步精度高，可达亚微秒级，理论上可以满足移动制式对时间同步的要求；网络的拥塞、丢包和时延可以通过点到点的方式解决，标准统一。但是相对于同步以太网而言，PTP的收敛时间较长；不支持非对称网络，需要整条链路上的所有设备都要有硬件支持。因此，现阶段要将PTP应用于家庭基站的同步尚有许多问题需要解决。

3GPP针对家庭基站提出了一种通过侦听无线信号进行同步的方式（TS36.922），叫做网络侦听（network listening）。家庭基站通过侦听邻近的宏基站发出的无线信号，确定宏基站的帧发送时间，然后采用某种机制调整自身的定时，来实现与宏基站之间的同步。这种方法不需要额外设备，是一种有效而又成本低廉的解决方案。但是，该方法仅能实现无线帧的同步，无法实现频率同步和时间同步。

国内除了继续完善推广北斗卫星导航系统在无线通信系统中的应用之外，在分组传输网中实现同步的研究和测试验证一直在不断深入。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种通过无线链路传输精确时间信息的方法，通过无线链路将主设备（一般是具有精确时间信息的宏基站）的精确时间信息传输给从设备（一般是家庭基站，也可以是用户终端），从设备获得了精确时间信息之后，可据此进一步完成与主设备之间的同步。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种通过无线链路传输精确时间信息的方法，至少包括以下步骤：步骤1、准备步骤：从设备查询邻小区列表，从中选择作为主设备的邻基站；从设备与选定的邻基站进行协商，获得该邻小区的参数并驻留到该邻小区，为时间信息的交互建立无线链路；步骤2、主从设备之间通过所述无线链路进行时间信息交互：主设备发送消息1，并记录消息1发送出的精确时间t₁，从设备在收到消息1时，记录消息1收到的精确时间t₂；主设备发送包含t₁作为内容的消息2，，从设备收到消息2后，保存t₁；从设备发送消息3，并记录消息3发出的精确时间t₃，主设备收到消息3时，记录消息3收到的精确时间t₄；主设备发送包含t₄作为内容的消息4，从设备收到消息4后，保存t₄；步骤3、精确时间修正及同步：从设备利用t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间，计算得：主从设备之间的时间偏差为从设备根据计算出时间偏差，修正自己的时间。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：从设备选择主设备时，选择时钟级别最高的邻基站作为主设备。

进一步地，根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：对于时钟级别相同的邻基站，从设备选择无线信号最强的邻基站作为主设备。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：从基站根据计算出时间偏差，修正自己的时间时，从设备新的时钟时间等于从设备现时钟时间的加上其与主设备之间的时间偏差Δ。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：所述主设备为宏基站，所述从设备为家庭基站或用户终端。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间之间的关系为 $\left\{\begin{array}{c}{t}_2=t_1+\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δ}\\ t_4=t_3+\mathrm{\τ}-\mathrm{\Δ}\end{array}\right.,$ 其中，τ为主从设备之间的传输时延。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：通过系统信息广播进行精确时间信息的传播时，步骤2中，主从设备之间进行时间信息交互时，采用以下步骤：

主设备在配置好系统信息广播时，发送包含t₀信息的SIB16，并记录该信息发送出去的精确时间是t₁，其中SIB16对应所述消息1；

从设备在收到SIB16之后，记录收到SIB16的精确时间t₂；

主设备在SIB16之后的系统信息广播时刻发送包括t₁₀信息的SIBx，其中SIBx对应所述消息2；

从设备收到SIBx之后，得到t₁₀，并计算出t₁=t₀+t₁₀；

从设备向主设备发送DELAYREQ消息，并记录该消息发出的精确时间t₃，其中，DELAYREQ消息对应所述消息3；

主设备收到从设备发送来的DELAYREQ消息，记录该消息的精确接收时间t₄，并计算出t₄与t₀的差值t₄₀=t₄-t₀；

主设备在下一个SIBx的发送时刻向从设备广播包含t₄₀的第二个SIBx，其中第二个SIBx对应所述消息4；

从设备接收第二个SIBx的内容，得到t₄₀，并计算出t₄=t₀+t₄₀。

根据上述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其中：通过MAC层信令实现精确时间信息传输时，在MAC层定义4条信令：SYNC信令、DELAYREQ信令、FOLLOWUP信令和DELAYRSP信令；

步骤2中，主从设备之间进行时间信息交互时，采用以下步骤：

主设备向从设备发送SYNC信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₁；从设备在收到SYNC信令时，记录下该信令收到的精确时间t₂，其中，SYNC信令对应所述信息1；

主设备向从设备发送FOLLOWUP信令，信令中包含t₁作为信令负荷；从设备收到FOLLOWUP信令后，将信令内容t₁保存起来，其中，FOLLOWUP信令对应所述信息2；

从设备向主设备发送DELAYREQ信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₃；主设备收到DELAYREQ信令时，记录下该信令收到的精确时间t₄，其中DELAYREQ信令对应所述信息3；

主设备向从设备发送DELAYRSP信令，信令中包含t₄作为信令负荷；从设备收到DELAYRSP信令后，将信令内容t₄保存起来，其中DELAYRSP信令对应所述信息4。

如上所述，本发明的通过无线链路传输精确时间信息的方法，具有以下有益效果：

（1）本发明依靠高精度的时间戳生成单元，在尽可能靠近物理层的位置进行数据包收发的精确时间的记录并传输，从设备测量出与主设备之间的时间偏差，并据此调整自身时钟，完成频率同步和时间同步；

（2）本发明的方法基于主从设备之间单跳的链路，即主从设备之间没有中间设备，所以该方法简单有效。

附图说明

图1显示为本发明的通过无线链路传输精确时间信息的方法的主要过程示意图；

图2显示为本发明中无线链路传输精确时间信息的三个阶段的流程图；

图3显示为本发明的第一优选实施例中通过系统信息广播传输精确时间信息的方法的主要过程示意图；

图4显示为本发明的第二优选实施例中通过MAC层信令传输精确时间信息的方法的主要过程示意图；

图5显示为本发明的第二优选实施例中SYNC信令的MAC层子头格式及LCID值的示意图；

图6显示为本发明的第二优选实施例中FOLLOWUP信令的MAC层子头格式及LCID值的示意图；

图7显示为本发明的第二优选实施例中DELAYREQ信令的MAC层子头格式及LCID值的示意图；

图8显示为本发明的第二优选实施例中DELAYRSP信令的MAC层子头格式及LCID值的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

对于通信网来说，宏基站具有精确的时间信息，该时间信息可能是通过卫星授时方式获得，或者通过传输设备获得，而一般的家庭基站等部署在室内的微型基站，无法通过卫星授时的方式获得精确时间信息，也可能无法从回程网络获得精确时间信息。本发明通过无线链路，使得用户终端从宏基站处获得精确时间信息，从而同时实现基站间的时间同步和频率同步。

在本发明中，首先，家庭基站或用户终端作为从从设备，确定某个邻基站作为主设备，并进行必要的准备工作；接着，主从设备之间进行精确时间信息的交互；其中，精确时间信息的交互过程可以通过系统广播的方式，也可以通过物理层信令的方式进行；最后，从设备根据交互的精确时间信息测量出主从设备间的时间偏差和传输时延，据此调整自己的时钟，实现与主设备间的时间同步和频率同步。

本发明的通过无线链路传输精确时间信息的方法中，通过交互如图1所示的4条消息，在主从设备间传输精确时间信息数据包，使从设备能够精确计算出主从设备间的时间偏差Δ和传输时延τ，然后从设备据此修正自身的时间信息，获得与主设备一致的精确时间信息。

设定T_ms是主设备到从设备之间的传输时间；T_sm是从设备到主设备之间的传输时间。对于基站来说，位置是固定的，另根据无线链路的传输特性，数据包在两个方向上的传输时延相等。故有T_ms=T_sm=τ。

具体地，进行精确时间信息交互的过程包括以下步骤：

步骤1、主设备发送消息1，并记录消息1发送出的精确时间t₁，从设备在收到消息1时，记录消息1收到的精确时间t₂；

步骤2、主设备发送消息2，包含t₁作为内容，从设备收到消息2后，保存t₁；

步骤3、从设备发送消息3，并记录消息3发出的精确时间t₃，主设备收到消息3时，记录消息3收到的精确时间t₄；

步骤4、主设备发送消息4，包含t₄作为内容，从设备收到消息4后，保存t₄；

步骤5、从设备利用t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间，计算出与主设备之间的时间偏差，原理如下：在经过4条消息传输之后，从设备在t₅时刻，获得了t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间，据此有

t₂=t₁+τ+Δ

t₄=t₃+τ-Δ

从上面两式可得：

主从之间的传输时延为： $\mathrm{\τ}=\frac{1}{2}[(t_2+t_4)-(t_i+t_3)]$

主从之间的时间偏差为： $\mathrm{\Δ}=\frac{1}{2}[(t_2-t_4)-(t_i-t_3)]$

最后，从设备根据得到的时间偏差，修正自己的时间，达到与主设备同步。具体地，从设备新的时钟时间等于从设备现时钟时间的基础之上，加上时间偏差Δ，即实现了从设备与主设备之间的同步。

为了实现精确的时间信息传输，本发明需要在消息收发时有一个能够精确记录收发时刻的时间戳生成单元，以记录相应消息发送和接收的精确时间。该时间戳生成单元位于主设备和从设备内部，时间戳生成单元在上述消息发送或接收的时刻，从本地时钟单元获取精确时间信息，并记录到相应的存储位置，供后续处理之用。

为了清楚地说明本发明的方法，下面以LTE系统中的家庭基站从宏基站处获得精确时间信息为例进行阐述。

实施例1：通过系统信息广播（System Information Broadcast，SIB）实现精确时间信息的传播

宏基站作为主设备可以通过SIB实现为多个从设备（家庭基站或用户终端）进行精确时间信息的传播。在LTE R11中定义了SIB16（SystemInformationBlockType16），包含timeInfo域。其中，timeInfoGPS是SIB16发送的系统信息窗（SI-window）结束时间对应的系统帧号（SFN）的GPS时间，timeInfoUTC是相应的UTC时间。该时间以10毫秒为单位。

为了传输精确的时间信息，宏基站应该具备根据本地时钟对SIB16传输的精确时间记录时间戳的能力，该时间戳应具有很高的精度。

根据定义，在SIB16中传输的是发送SIB16对应的系统帧的时间（记为t₀），并不是所需的SIB16发送出去的精确时间，设SIB16发送出去的精确时间是t₁。为了将这个时间告诉从设备，在SIB16发送之后，使用另一个广播消息通知这个时间。由于t₀已经通过SIB16告知了从基站，随后的这个广播只需要携带t₀与t₁的差值t₁₀即可，其中t₁₀=t₁-t₀。

本实施例中，定义一个新的系统信息广播SIBx，该SIBx在SIB16之后的系统信息广播时刻发送，内容包括t₁₀。该系统信息广播SIBx对应图1中的消息2。相应地，系统信息广播SIB16对应图1中的消息1。

相应地，为从设备定义一个DELAYREQ消息，对应图1中的消息3，从设备记录该消息发送出去的精确时间t₃，主设备收到该消息时，记录该消息收到的精确时间t₄。

相应地，主设备收到DELAYREQ消息后发送另一个SIBx广播，对应图1中的消息4，需要携带t₀与t₄的差值t₄₀即可，其中t₄₀=t₄-t₀。

参照图2和图3，具体步骤如下：

步骤1：准备阶段

步骤1.1、作为从设备的家庭基站查询邻小区列表，然后从中选择作为主设备的宏基站。

家庭基站网关为该家庭基站选择主设备时，选择时钟级别最高的邻基站。对于时钟级别相同的邻基站，选择无线信号最强的邻基站。家庭基站网关为每个基站维持一个时钟级别。其中时钟级别分为3级：宏基站，时钟级别为高；直接从宏基站获得精确时间信息的家庭基站，时钟级别为中；其他家庭基站（包括未从其他基站获得精确时间的家庭基站），时钟级别为低。

步骤1.2、家庭基站通过网络管理（Operation And Management，OAM）系统，与选定的宏基站进行协商，获得驻留到该宏小区的必要参数，如，随机接入资源等。

步骤1.3、家庭基站使用获得的资源，驻留到该宏小区，开始侦听宏小区的系统信息。

步骤2：时间信息交互阶段

步骤2.1宏基站在配置好的系统信息广播时刻，发送SIB16（其中包含t₀），并记录该广播信息发送出去的精确时间是t₁。

步骤2.2家庭基站在收到SIB16之后，记录收到SIB16的精确时间t₂。

步骤2.3宏基站在SIB16之后的系统信息广播时刻发送SIBx，内容包括t₁₀。

步骤2.3家庭基站收到SIBx之后，从中得到t₁₀，由此计算出t₁=t₀+t₁₀。

步骤2.4家庭基站通过从OAM系统得到的上行发送资源，向宏基站发送DELAYREQ消息，并记录该消息发出的精确时间t₃。

步骤2.5宏基站收到家庭基站发送来的DELAYREQ消息，记录该消息的精确接收时间t₄。其中，可能存在多个家庭基站在不同的时频资源发送DELAYREQ消息的情况，宏基站要分别记录每个家庭基站的t₄。宏基站计算出该时间与t₀的差值t₄₀=t₄-t₀。

步骤2.6宏基站在收到所需的家庭基站的DELAYREQ消息后，在下一个SIBx的发送时刻向这些家庭基站广播各自的t₄₀。

步骤2.7家庭基站在相应的SIBx的接收时刻接收SIBx的内容，找到属于自己的t₄₀，并计算出t₄=t₀+t₄₀。

至此，家庭基站得到了所需的t₁～t₄。

步骤3：精确时间修正及同步阶段

步骤3.1家庭基站根据交互得到的值，计算出与宏基站的时间偏偏差，并修正自己的时间。具体来讲，家庭基站使用已经获得的t₁～t₄时间信息，计算出与宏基站之间的时间偏差Δ，即

$\mathrm{\Δ}=\frac{1}{2}[(t_2-t_4)-(t_i-t_3)]$

并据此调整自身的时钟时间。其中新的时钟时间=原有时钟时间+时间偏差Δ。

步骤3.2家庭基站根据获得的精确时间信息进行与宏基站的同步

步骤3.3家庭基站在一定时间间隔之后，再次进行精确时间信息的交互过程。具体地，从步骤1.1开始执行上述过程。

实施例2：通过MAC层信令实现精确时间信息传输

主从设备之间也可以使用MAC层信令来实现精确时间信息的传输。为此，需要新定义4种MAC层信令，对应于图1中所述的消息1～消息4。

本实施例的基本过程可简略概述为：首先，家庭基站作为从设备确定某个邻基站作为主设备；主从设备通过回程链路协商无线链路的参数，建立无线链路；然后，主从设备之间进行MAC层信令交互，释放无线链路；最后，从设备根据交互的时间信息测量出主从设备间的时间偏差，据此调整自己的时钟，完成进行频率同步和时间同步。

参照图2和图4，具体步骤如下：

步骤1：准备阶段

步骤1.1家庭基站作为从设备查询邻小区列表，然后从中选择作为主设备的宏基站。

家庭基站网关为该家庭基站选择宏基站时，选择时钟级别最高的邻基站。对于时钟级别相同的邻基站，选择无线信号最强的邻基站。家庭基站网关为每个基站维持一个时钟级别。时钟级别分为3级：宏基站，时钟级别为高；直接从宏基站获得精确时间信息的家庭基站，时钟级别为中；其他家庭基站（包括未从其他基站获得精确时间的家庭基站），时钟级别为低。

步骤1.2家庭基站通过OAM系统，与选定的宏基站进行协商，获得驻留到该宏小区的必要参数；其中包括，可用于传输随机接入前导码的PRACH资源集，prach-ConfigIndex，随机接入前导码组及每组中可用的随机接入前导码集，等等；然后通过回程链路发送给家庭基站。

步骤1.3家庭基站使用得到的资源，采用无竞争的随机接入过程接入宏基站，建立无线连接。

步骤2：时间信息交互阶段

主从基站之间使用新设计的4条MAC层信令进行时间信息交互，之后释放无线链路。

为了使时间信息尽可能精确，在MAC层定义4条信令来将精确时间信息从主基站传输给从基站。参照表1，下面详细介绍一下本发明中定义的4条MAC层信令及其格式。

以LTE为例，一个MAC层PDU包含一个MAC头，0或多个MAC服务数据单元（MACSDU），0或多个MAC控制单元，以及可能的填充。

MAC头和MAC SDU的长度可变。一个MAC PDU头包含一个或多个MAC PDU子头；每个子头对应一个MAC SDU或一个MAC控制单元或填充。MAC PDU内最后一个子头以及固定长度的MAC控制单元子头包含四个头字段R/R/E/LCID。除此之外的MAC PDU子头包含六个头字段R/R/E/LCID/F/L。

由于SYNC信令和DELAYREQ信令没有负荷，FOLLOWUP信令和DELAYRSP信令的负荷为固定长度10字节的精确时间信息，故这4条信令采用R/R/E/LCID格式的子头。其中，R为预留比特，设置为“0”；E为扩展域标志位，指示MAC头中是否还有其他的域。如果E域设定为“1”，则表示其后至少有另一组的R/R/E/LCID域。如果E域设置为“0”，表示从其后的字节起为MAC SDU或者MAC控制单元或者填充。

表1、定义的4种MAC层信令格式

其中，LCID是逻辑信道ID域，标识每个MAC SDU对应的逻辑信道、MAC控制单元的类型或填充。DL-SCH和UL-SCH的LCID分别见表2和表3。MAC PDU中每个MAC SDU、MAC控制单元或者填充对应一个LCID域，长度为5比特。

表2、DL-SCH的LCID值

索引值	LCID值	十进制
			00000	CCCH	0
00001-01010	逻辑信道标识	1-10
			01011-11011	Reserved	11-27
11100	UE冲突解决标识	28
			11101	TA命令	29
11110	DRX命令	30
			11111	填充	31

表3、UL-SCH的LCID值

索引值	LCID值	十进制
			00000	CCCH	0
00001-01010	逻辑信道标识	1-10
			01011-11001	Reserved	11-25
11010	功率余量报告	26
			11011	C-RNTI	27
11100	截断BSR	28
			11101	短BSR	29
11110	长BSR	30
			11111	填充	31

从以上两表看出，LTE中DL-SCH和UL-SCH的LCID有部分预留。本发明所需的4条MAC信令的LCID使用表2和表3中预留的LCID，一种可能的LCID分配方案如下表4所示。

表4、所定义的4条信令建议使用的LCID

序号	信令名称	承载信道	LCID	十进制数
					1	SYNC信令	DL-SCH	11001	25
2	FOLLOWUP信令	DL-SCH	11010	26
					3	DELAYREQ信令	UL-SCH	11001	25
4	DELAYRSP信令	DL-SCH	11011	27

因此，以上4个信令对应的MAC层子头格式分别如图5到图8所示。

参照图4，交互过程包括以下步骤：

步骤2.1宏基站向家庭基站发送SYNC信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₁；家庭基站在收到SYNC信令时，记录下该信令收到的精确时间t₂，该时间戳的位置应该尽可能接近天线处收到SYNC信令的精确时间，比如PHY层收到该信号的时间。

步骤2.2宏基站向家庭基站发送FOLLOWUP信令，信令中包含t₁作为信令负荷；家庭基站收到FOLLOWUP信令后，将信令内容t₁保存起来；

步骤2.3家庭基站向宏基站发送DELAYREQ信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₃；宏基站收到DELAYREQ信令时，记录下该信令收到的精确时间t₄；

步骤2.4宏基站向家庭基站发送DELAYRSP信令，信令中包含t₄作为信令负荷；家庭基站收到DELAYRSP信令后，将信令内容t₄保存起来。

步骤3：精确时间修正及同步阶段

步骤3.1家庭基站根据交互得到的时间值，计算出与宏基站的时间偏偏差，并修正自己的时间。具体来讲，家庭基站使用已经获得的t₁～t₄时间信息，计算出与宏基站之间的时间偏差Δ，即 $\mathrm{\Δ}=\frac{1}{2}[(t_2-t_4)-(t_i-t_3)],$

并据此调整自身的时钟时间：新的时钟时间=原有时钟时间+时间偏差Δ。

步骤3.2家庭基站根据获得的精确时间信息进行与宏基站的同步。

步骤3.3家庭基站在一定时间间隔之后，再次进行精确时间信息交互过程。具体地，从步骤1.1开始，再次执行上述过程。

通过MAC层信令实现精确时间信息传输时，由于MAC层数据包在无线链路上传输，可能会出现数据包出错导致重传（HARQ）的现象，这会对精确时间信息的传输产生影响。

本发明定义的4种MAC层信令，从是否记录发送/接受的时间戳的角度来看，可分为两类。FOLLOWUP信令和DELEYRES信令无需记录发送/接收的时间戳。因此，这两个信令的重传不影响时间偏差测量过程。SYNC信令和DELAYREQ信令需要发送端记录精确的发送时间戳、接收端记录精确的接收时间戳。因此，如果这两个信令发生了HARQ重传，如果不对时间戳进行修改，将导致错误。因此，要修改时发送时间戳为本次传输的TTI离开PHY进入天线端口的时间，修改接收时间戳为重传数据包被接收到的时间。

本发明可用于无线设备（包括宏基站、家庭基站或用户终端）之间通过无线链路进行精确时间信息的传输。由于宏基站一般采用卫星授时或传输网授时的方式，具有高精度的时钟，一般不采用所述方法获得精确时间。对于家庭基站来说，没有卫星授时或传输网授时的条件，可采用上述方法从宏基站获得高精度的时间信息。另外，本方法亦可用于宏基站为用户终端传输精确时间。

综上所述，本发明的通过无线链路传输精确时间信息的方法依靠高精度的时间戳生成单元，在尽可能靠近物理层的位置进行数据包收发的精确时间的记录并传输，从设备测量出与主设备之间的时间偏差，并据此调整自身时钟，完成频率同步和时间同步；其基于主从设备之间单跳的链路，即主从设备之间没有中间设备，使得该方法简单有效。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤1、准备步骤：

从设备查询邻小区列表，从中选择作为主设备的邻基站；

从设备与选定的邻基站进行协商，获得该邻小区的参数并驻留到该邻小区，为时间信息的交互建立无线链路；

步骤2、主从设备之间通过所述无线链路进行时间信息交互：

主设备发送消息1，并记录消息1发送出的精确时间t₁，从设备在收到消息1时，记录消息1收到的精确时间t₂；

主设备发送包含t₁作为内容的消息2，，从设备收到消息2后，保存t₁；

从设备发送消息3，并记录消息3发出的精确时间t₃，主设备收到消息3时，记录消息3收到的精确时间t₄；

主设备发送包含t₄作为内容的消息4，从设备收到消息4后，保存t₄；

步骤3、精确时间修正及同步：

从设备利用t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间，计算得：主从设备之间的时间偏差为 $\mathrm{\Δ}=\frac{1}{2}[(t_2-t_4)-(t_1-t_3)];$

从设备根据计算出时间偏差，修正自己的时间。

2.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：从设备选择主设备时，选择时钟级别最高的邻基站作为主设备。

3.根据权利要求2所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：对于时钟级别相同的邻基站，从设备选择无线信号最强的邻基站作为主设备。

4.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：从基站根据计算出时间偏差，修正自己的时间时，从设备新的时钟时间等于从设备现时钟时间的加上其与主设备之间的时间偏差Δ。

5.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：所述主设备为宏基站，所述从设备为家庭基站或用户终端。

6.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：t₁、t₂、t₃和t₄这四个时间之间的关系为 $\left\{\begin{array}{c}{t}_2=t_1+\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δ}\\ t_4=t_3+\mathrm{\τ}-\mathrm{\Δ}\end{array}\right.,$ 其中，τ为主从设备之间的传输时延。

7.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：通过系统信息广播进行精确时间信息的传播时，步骤2中，主从设备之间进行时间信息交互时，采用以下步骤：

主设备在配置好系统信息广播时，发送包含t₀信息的SIB16，并记录该信息发送出去的精确时间是t₁，其中SIB16对应所述消息1；

从设备在收到SIB16之后，记录收到SIB16的精确时间t₂；

主设备在SIB16之后的系统信息广播时刻发送包括t₁₀信息的SIBx，其中SIBx对应所述消息2；

从设备收到SIBx之后，得到t₁₀，并计算出t₁=t₀+t₁₀；

从设备向主设备发送DELAYREQ消息，并记录该消息发出的精确时间t₃，其中，DELAYREQ消息对应所述消息3；

主设备收到从设备发送来的DELAYREQ消息，记录该消息的精确接收时间t₄，并计算出t₄与t₀的差值t₄₀=t₄-t₀；

主设备在下一个SIBx的发送时刻向从设备广播包含t₄₀的第二个SIBx，其中第二个SIBx对应所述消息4；

从设备接收第二个SIBx的内容，得到t₄₀，并计算出t₄=t₀+t₄₀。

8.根据权利要求1所述的通过无线链路传输精确时间信息的方法，其特征在于：通过MAC层信令实现精确时间信息传输时，在MAC层定义4条信令：SYNC信令、DELAYREQ信令、FOLLOWUP信令和DELAYRSP信令；

步骤2中，主从设备之间进行时间信息交互时，采用以下步骤：

主设备向从设备发送SYNC信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₁；从设备在收到SYNC信令时，记录下该信令收到的精确时间t₂，其中，SYNC信令对应所述信息1；

主设备向从设备发送FOLLOWUP信令，信令中包含t₁作为信令负荷；从设备收到FOLLOWUP信令后，将信令内容t₁保存起来，其中，FOLLOWUP信令对应所述信息2；

从设备向主设备发送DELAYREQ信令，并记录下该信令所在TTI离开PHY层进入天线端口的精确时间戳t₃；主设备收到DELAYREQ信令时，记录下该信令收到的精确时间t₄，其中DELAYREQ信令对应所述信息3；

主设备向从设备发送DELAYRSP信令，信令中包含t₄作为信令负荷；从设备收到DELAYRSP信令后，将信令内容t₄保存起来，其中DELAYRSP信令对应所述信息4。