CN105554870A - 上行同步方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例要求保护上行同步方法及移动终端。上述方法包括移动终端根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1；所述移动终端确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；所述移动终端根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；所述移动终端使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。在本实施例中，不用经过常规LTE的上行随机接入过程即可实现上行同步，并且在实现上行同步的过程中不需要占用随机接入的空口资源，也不需要基站与移动终端的交互，进而节省了上行同步时间。

Description

上行同步方法及移动终端

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及上行同步方法及移动终端。

背景技术

在LTE集群专网中，移动终端和基站均配备GPS或北斗等定位设备，这些定位装置能够同时提供定位、定时功能。在LTE集群专网中，移动终端要将自己的GPS或北斗位置信息周期上报，在上报之前，须先取得上行同步。

传统的上行同步是经过随机接入过程来实现的：移动终端先基于下行同步时刻点向基站发送随机接入序列；基站基于随机接入序列来测量移动终端的上行时延，并反馈给移动终端；移动终端基于基站的反馈进行上行时刻调整，达到上行同步。

但对于LTE集群专网而言，位置信息周期上报是一个较频繁、非常规的上行数据业务过程，如果基于常规LTE的上行随机接入过程，一方面需要占用随机接入的空口资源，另一方面会增加上行同步时间。

发明内容

本发明的目的是提供上行同步方法及移动终端，在实现上行同步的同时，减小资源占用、缩短同步时间。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种上行同步方法，包括：

移动终端根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1；

所述移动终端确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；

所述移动终端根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；

所述移动终端使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

优选的，所述确定所述无线帧帧头的接收时刻T2包括：所述移动终端根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2。

优选的，所述移动终端根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2包括：在预定时长内接收数据；在接收下的数据中搜索下行主同步信号，确定搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3；根据公式T2＝T3-△T，推算出所述帧头的接收时刻T2，所述△T为所述下行主同步信号的接收时刻T3与所述帧头的接收时刻T2之间的固定偏移时间差。

优选的，所述计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t包括：根据公式△t＝T2-T1得到本移动终端与所述基站间的上行时延。

一种上行同步方法，包括：

移动终端根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*；

所述移动终端确定所述下行同步信号的接收时刻T3；

所述移动终端根据所述下行同步信号的发送时刻T3*和所述下行同步信号的接收时刻T3，计算上行时延△t；

所述移动终端使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

优选的，所述移动终端确定所述下行同步信号的接收时刻T3包括：在预定时长内接收数据；在接收下的数据中搜索下行主同步信号，获取搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3。

优选的，所述计算上行时延△t包括：根据公式△t＝T3*-T3得到上行时延。

一种上行同步装置，包括：处理器、存储器、GPS/北斗定时定位器，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：

根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1；

确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；

根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

优选的，在所述确定所述无线帧帧头的接收时刻T2的方面，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2。

一种上行同步装置，包括：处理器、存储器、GPS/北斗定时定位器，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：

根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*；

确定所述下行同步信号的接收时刻T3；

根据所述下行同步信号的发送时刻T3*和所述下行同步信号的接收时刻T3，计算上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

可见，在本实施例中，不用经过常规LTE的上行随机接入过程即可实现上行同步，并且在实现上行同步的过程中不需要占用随机接入的空口资源，也不需要基站与移动终端的交互，进而节省了上行同步时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的应用环境示意图；

图2、5、6、8为本发明实施例提供的上行同步方法示例性流程图；

图3为本发明实施例提供的基站间通过GPS进行时间同步示意图；

图4、7为本发明实施例提供的上行时延推算示意图；

图9为本发明实施例提供的上行同步装置通用计算机系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例欲保护上行同步方法及移动终端，以基于GPS或北斗等外部时钟源来实现上行同步。

上述上行同步方法可以应用于手机、Wifi的AP(AccessPoint，无线节点)、Wifi终端、Relay站等(但不限于)无线通信设备。

图1给出了上述上行同步方法的一种应用环境：应用于基站101与类似于移动终端102、移动终端104的任意数目的终端通信。

上述上行同步方法可应用于LTE公网或LTE集群专网，尤其适应于LTE集群专网。在LTE集群专网中，一个基站对应多个分组，一个分组可包括多个如上的移动终端。

移动终端102和104可以是例如蜂窝电话、智能电话、便携式电脑、手持通信设备、手持计算设备、卫星无线电装置、全球定位系统、PDA和/或任意其它适合设备。

图2示出了由移动终端所执行的基于GPS或北斗等外部时钟源的上行同步方法的一种示例性流程，其可至少包括：

S1：移动终端根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1。

具体的，定位定时系统可以是GPS系统、北斗系统等。

需要说明的是，以GPS为例，在LTE集群专网中，基站间是通过GPS进行时间同步。其基本原理如图3所示：在LTE集群专网中，一个LTE帧(也即无线帧)长为10ms，一个LTE帧包含10个子帧，每个子帧长为1ms。无线帧帧号长为10bit，即1024帧为一个周期，相同的帧号每1024s出现一次。

GPS卫星会给各基站提供同步的PP1S时钟信息(至少可达us级精度)。基站基于GPS授时，可推算出当前时刻的绝对时间(以1970年1月1日0时0分0秒为基准)，基于绝对时间即可计算出帧号：

比如当前时刻为1970年1月1日12点2分2s80us，绝对时间43322s80us，43322/1024＝42余314s，314s即31400帧，可得当前时刻对应的帧号为680(31400/1024＝30余680)，进一步的，可推算出当前时刻对应帧号为680的无线帧中的第一个子帧(80us)。

基站是按照GPS的授时来发送无线帧的。

对于移动终端，可采用类似的方式来确定无线帧帧头的发送时刻。

移动终端可在需要上行同步时，接收GPS/北斗卫星提供的授时信息(该授时信息可为PP1S时钟信息)。然后，移动终端可基于授时信息推算出接收授时信息的这一时刻的绝对时间，以及无线帧帧头的发送时刻。

例如，移动终端接收授时信息的某一时刻(可称为参考时刻)为1970年1月1日12点2分2s1001us，可基于授时信息推算出该参考时刻的绝对时间为43322s1001us，则该参考时刻对应帧号为680的无线帧中的第二个子帧(1us)。

而从参考时刻往前推1001us(也即第43322s)，即为帧号为680的无线帧的帧头的发送时刻。从参考时刻往后推，也可推算出帧号为681的无线帧的帧头的发送时刻。

因此，请参见图6，步骤S1可细化包括：

S11、移动终端基于定位定时系统(例如GPS或北斗)授时获取参考时刻的绝对时间。

S12、移动终端基于参考时刻的绝对时间推算无线帧帧头的发送时刻。

S2：移动终端确定无线帧帧头的接收时刻T2。

本文后续会介绍如何确定帧头的接收时刻T2。

S3：移动终端根据接收时刻T2和发送时刻T1计算本移动终端与基站间的上行时延△t。

请参见图4，基站基于GPS卫星提供的授时信息发送帧头，帧头传输至移动终端需要消耗时间，因此，帧头在移动终端侧的接收时刻T2与帧头的发送时刻T1是没有对齐的，差了上行时延△t。

移动终端确定了帧头的接收时刻T2，再根据GPS卫星提供的授时信息确定帧头的发送时刻T1，根据公式△t＝T2-T1，则可计算出本移动终端与基站间的上行时延△t。

S4：移动终端使用该上行时延△t调整上行信号的发送时刻。

如何使用上行时延△t调整上行信号的发送时刻可采用现有技术，在此不作赘述。

可见，在本实施例中，不用经过常规LTE的上行随机接入过程即可实现上行同步，并且在实现上行同步的过程中不需要占用随机接入的空口资源，也不需要基站与移动终端的交互，进而节省了上行同步时间。

此外，当终端处于移动、切换时，在采用常规上行随机接入过程时，基站测量的终端时延不一定准确，会增加上行同步的难度。而本发明实施例由移动终端根据外部时钟源获取的上行时延相对更准确。

在本发明其他实施例中，请参见图5，上述确定无线帧帧头的接收时刻T2可包括如下步骤：

S201：移动终端根据无线帧的下行主同步信号计算接收时刻T2。

在本发明其他实施例中，请参见图6，上述步骤S201可进一步包括：

S21、移动终端在预定时长内接收数据。

预定时长的长度可为5-10ms，或者更长。可以上述参考时刻为起点，在之后的5-10ms内接收数据。

这是因为，根据协议规定，基站每隔5ms会发送下行主同步信号。因此，接收5-10ms数据，所接收到的数据内会包含下行主同步信号。

上述数据可为基站的广播信号，也可为基站向其他移动终端发送的下行数据。

S22、移动终端在接收下的数据中搜索下行主同步信号，确定搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3。

如何搜索下行主同步信号及确定下行主同步信号的接收时刻请参见现有技术，在此不作赘述。

S23、移动终端根据公式T2＝T3-△T，推算出帧头的接收时刻T2。

也即，△t＝T3-△T-T1。

上述△T为下行主同步信号的接收时刻T3与帧头的接收时刻T2之间的固定偏移时间差。

请参见图7，在通信协议中，已经规定了下行主同步信号在哪个子帧发送，因此，下行主同步信号与帧头之间的时间差△T是固定的了。确定了下行主同步信号的接收时刻，再往前推△T，就是帧头的接收时刻T2。

在本发明其他实施例中，也可推算出下行主同步信号的发送时刻T3*，然后，令下行主同步信号的发送时刻T3*与下行主同步信号的接收时刻T3作差，得到上行时延△t。

也即，根据公式△t＝T3*-T3，可得到本移动终端与基站间的上行时延。

因此，本发明实施例还提供另一上行同步方法，请参见图8，其可包括：

S81：移动终端根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*。

下行主同步信号的发送时刻T3*可通过公式T3*＝T1-△T获得。也可基于定时定位系统(例如GPS或北斗系统)授时获取参考时刻的绝对时间直接推算下行主同步信号的发送时刻。

S82：移动终端确定下行同步信号的接收时刻T3。

S83：移动终端根据下行同步信号的发送时刻T3*和下行同步信号的接收时刻T3，计算本移动终端与基站间的上行时延△t。

S84：移动终端使用上行时延，调整上行信号的发送时刻。

具体细节请参见本文前述记载，在此不作赘述。

更具体的，上述移动终端确定所述下行同步信号的接收时刻T3可细化包括：

在预定时长内接收数据；

在接收下的数据中搜索下行主同步信号，获取搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3。

如何搜索下行主同步信号及确定下行主同步信号的接收时刻请参见现有技术，在此不作赘述。

本发明实施例还欲保护上行同步装置，该上行同步装置可为移动终端或者其他需要进行上行同步的无线装置。

更具体的，移动终端可以包括具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备,以及各种形式的用户设备(UserEquipment,简称UE)，移动台(Mobilestation,简称MS)，终端(terminal)，终端设备(TerminalEquipment)等等。

图9示出了上述上行同步装置900的一种通用计算机系统结构。

上述计算机系统可包括总线、处理器901、存储器902、通信接口903、输入设备904和输出设备905。处理器901、存储器902、通信接口903、输入设备904和输出设备905通过总线相互连接。其中：

总线可包括一通路，在计算机系统各个部件之间传送信息。

处理器901可以是通用处理器，例如通用中央处理器(CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)、微处理器等，也可以是特定应用集成电路(application-specificintegratedcircuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

存储器902中保存有执行本发明技术方案的程序，还可以保存有操作系统和其他应用程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。更具体的，存储器902可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备、随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)、可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备、磁盘存储器等等。

输入设备904可包括接收用户输入的数据和信息的装置，例如键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、语音输入装置、触摸屏等。

输出设备905可包括允许输出信息给用户的装置，例如显示屏、打印机、扬声器等。

通信接口903可包括使用任何收发器一类的装置，以便与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网(RAN)，无线局域网(WLAN)等。此外，通信接口903还可包括GPS/北斗定时定位器，GPS/北斗定时定位器可接收GPS/北斗卫星的授时信息。

处理器901执行存储器902中所存放的程序，可用于实现本发明实施例提供的上行同步方法，其可包括如下步骤：

根据定位定时系统的授时，确定无线帧帧头的发送时刻T1；

确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；

根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

或者，

根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*；

确定所述下行同步信号的接收时刻T3；

根据所述下行同步信号的发送时刻T3*和所述下行同步信号的接收时刻T3，计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

具体细节请参见本文前述记载，在此不作赘述。

此外，上述装置亦可完成本文方法部分所介绍的上行同步方法所涉及的其他步骤，以及各步骤的细化，在此不作赘述。

进一步的，处理器901可包括Arm芯片和基带处理芯片。Arm芯片主要用于进行逻辑处理，而基带处理芯片主要用于进行数据运算。本文方法部分所介绍的上行同步方法所涉及的其他步骤，以及各步骤的细化，可由Arm芯片调用其他器件(可包含基带处理芯片)中的数据来实现，也可由基带处理芯片调用其他器件(可包含Arm芯片)中的数据来实现，也可由Arm芯片与基带处理芯片协作来实现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种上行同步方法，其特征在于，包括：

移动终端根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1；

所述移动终端确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；

所述移动终端根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；

所述移动终端使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述无线帧帧头的接收时刻T2包括：

所述移动终端根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述移动终端根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2包括：

在预定时长内接收数据；

在接收下的数据中搜索下行主同步信号，确定搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3；

根据公式T2＝T3-△T，推算出所述帧头的接收时刻T2，所述△T为所述下行主同步信号的接收时刻T3与所述帧头的接收时刻T2之间的固定偏移时间差。

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t包括：

根据公式△t＝T2-T1得到本移动终端与所述基站间的上行时延。

5.一种上行同步方法，其特征在于，包括：

移动终端根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*；

所述移动终端确定所述下行同步信号的接收时刻T3；

所述移动终端根据所述下行同步信号的发送时刻T3*和所述下行同步信号的接收时刻T3，计算上行时延△t；

所述移动终端使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述移动终端确定所述下行同步信号的接收时刻T3包括：

在预定时长内接收数据；

在接收下的数据中搜索下行主同步信号，获取搜索出的下行主同步信号的接收时刻T3。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述计算上行时延△t包括：

根据公式△t＝T3*-T3得到上行时延。

8.一种上行同步装置，其特征在于，包括：处理器、存储器、GPS/北斗定时定位器，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：

根据定位定时系统的授时，确定基站发送无线帧帧头的发送时刻T1；

确定所述无线帧帧头的接收时刻T2；

根据所述接收时刻T2和所述发送时刻T1计算本移动终端与所述基站间的上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。

9.如权利要求8所述的上行同步装置，其特征在于，在所述确定所述无线帧帧头的接收时刻T2的方面，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：

根据所述无线帧的下行主同步信号计算所述接收时刻T2。

10.一种上行同步装置，其特征在于，包括：处理器、存储器、GPS/北斗定时定位器，所述处理器通过运行存储在所述存储器内的软件程序、调用存储在所述存储器和GPS/北斗定时定位器内的数据，至少执行如下步骤：

根据定位定时系统的授时，确定无线帧的下行同步信号的发送时刻T3*；

确定所述下行同步信号的接收时刻T3；

根据所述下行同步信号的发送时刻T3*和所述下行同步信号的接收时刻T3，计算上行时延△t；

使用所述上行时延，调整上行信号的发送时刻。