CN106604384A - 数据流中继装置与通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据流中继装置与通信装置。所述数据流中继装置包括一移动通信装置、一基准时钟供应装置以及一传送与接收装置。移动通信装置产生多个无线信号用以与一远端通信装置进行通信，并且根据无线信号产生一时钟信号、以及取得一帧起始相位信号与一传播总延迟误差信息。基准时钟供应装置根据时钟信号、帧起始相位信号以及传播总延迟误差信息调整一基准时钟，使得基准时钟与该远端通信装置所使用的一相位达到同步。基准时钟供应装置进一步产生一分组，分组包含基准时钟的相关信息。传送与接收装置用以接收分组并将分组传送至一后端通信装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信装置，特别是一种可与远端通信装置达到时序同步的通信装置。
背景技术
毫微型基站(femtocell)是一种小型、低功率的基站，通常被设计为在家庭或小型企业使用。它经由宽频带(例如，数字用户线(Digital Subscriber Line，缩写为DSL)、电缆或光纤)连接到服务提供商的网络。毫微型基站允许服务供应商于室内或者在基站边缘扩大服务的覆盖范围。
使用毫微型基站对移动通信营运商和消费者双方都有益处。对于移动通信营运商，毫微型基站可改善其覆盖范围与容量，特别是改善在室内的覆盖范围。覆盖范围得到改善是因为毫微型基站可以填补空白，消除信号通过建筑物的损失。容量得到改善是藉由减少试图使用主网络基站的通话数量，并通过用户的网络(通过因特网)连接到营运商的网络而因将此通信卸载，以因特网取代使用营运商的专用网络(例如，微波链路等)。
消费者则受益于改进的覆盖范围，因为他们拥有一个位于建筑物内的基站。因此，移动电话(用户设备(User Equipment，缩写为UE))使用较少的功率达到相同或更高的数据速率，也可延长电池的使用寿命。此外，消费者还可能得到更优质的语音品质。
有鉴于上述毫微型基站的使用益处，进一步拓展毫微型基站的应用层面为极具商业价值的。
发明内容
本发明揭露一种数据流中继装置，包括一移动通信装置、一基准时钟供应装置以及一传送与接收装置。移动通信装置产生多个无线信号用以与一远端通信装置进行通信，并且根据无线信号产生一时钟信号、以及取得一帧起始相位信号与一传播总延迟误差信息。时钟信号的一频率与远端通信装置的一时钟信号的一频率同步，帧起始相位信号包含远端通信装置的一帧的起始位置相关信息，并且传播延迟误差包含数据流中继装置与远端通信装置之间的距离所造成的一传播延迟误差。基准时钟供应装置耦接至移动通信装置，自移动通信装置接收时钟信号、帧起始相位信号以及传播总延迟误差信息，并且根据时钟信号、帧起始相位信号以及传播总延迟误差信息调整一基准时钟，使得基准时钟与该远端通信装置所使用的一相位达到同步，其中基准时钟供应装置进一步产生一分组，分组包含基准时钟的相关信息。传送与接收装置耦接至基准时钟供应装置，用以接收分组并将分组传送至一后端通信装置。
本发明还揭露一种通信装置，包括一数据流中继装置以及一后端通信装置。数据流中继装置用以通过多个无线信号与一远端通信装置进行通信，根据无线信号产生与远端通信装置所使用的一相位同步的一基准时钟，并且产生包含基准时钟的相关信息的一分组。后端通信装置接收分组，并且根据分组调整一本机时钟，使得本机时钟与远端通信装置的相位同步。
附图说明
图1显示一传统的网络拓朴。
图2根据本发明的一实施例显示一种新的网络拓朴。
图3显示根据本发明的一实施例所述的通信装置方块图。
图4显示根据本发明的一实施例所述的数据流中继装置方块图。
图5显示根据本发明的一实施例所述的可与远端通信装置达到时序同步的通信系统示意图。
【符号说明】
100～核心网络；
110～大型基站；
120～毫微型基站；
130～因特网；
200、300～通信装置；
310、410、510～数据流中继装置；
320、520～后端通信装置；
411～移动通信装置；
411-1～信号处理装置；
411-2～无线收发机；
412～基准时钟供应装置；
412-1～相位对齐及补偿装置；
412-2、520-1～时间戳记产生装置；
413～传送与接收装置；
530～远端通信装置；
Data～数据；
Td～传播总延迟误差信息；
Tp～帧起始相位信号；
Ts～时钟信号。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明。
图1显示一传统的网络拓朴。一般而言，大型基站110以专线的方式进入服务提供商的核心网络(Core Network)100。毫微型基站120通过有线的宽频带(例如，DSL、电缆或光纤)连接到服务提供商的因特网130，再进入核心网络100。
由于传统设计中毫微型基站120必须通过实体线路进入核心网络，因而无法克服最后一里路的问题。亦即，传统设计中毫微型基站无法被应用于未能在用户终端设备所在的地点进行布线的区域。
图2根据本发明的一实施例显示一种新的网络拓朴。于此网络拓朴中，为了改善上述问题，取代对于实体线路(例如，DSL、电缆或光纤)的依赖，将毫微型基站改为通过无线的方式与大型基站连线，再进入核心网络。然而，若毫微型基站与大型基站的时序未能同步，则可能产生移动电话、毫微型基站与大型基站之间的通信干扰。举例而言，卫星信号通常被各基站使用作为标准时间的依归。然而，由于毫微型基站通常被设置于建筑物内，当毫微型基站被设置于无法接收到卫星信号的室内深处时，会面临无法取得稳定且有效的时序来源的问题，因而无法与大型基站的时序达到同步。因此，对位于大型基站或毫微型基站边缘的用户设备执行通信移交(handover)时，将可能产生通信干扰或甚至移交失败的情形。
为了解决上述问题，本申请提出一种可协助后端通信装置(例如，一毫微型基站)与大型基站达到时序同步的通信装置200，并于以下段落进一步做详细的介绍。值得注意的是，上述的毫微型基站仅为可应用本申请所提出的通信装置的其中一种实施方式，并未用以限定本申请的范围。本申请当可应用于任一种无法取得稳定且有效的时序来源的后端通信装置、或者需要与另一远端通信装置(例如，上述的大型基站)达到时序同步的通信装置、或者无法接收到卫星信号取得标准时间信息的通信装置、或其他。
图3显示根据本发明的一实施例所述的通信装置方块图。本发明的一实施例，通信装置300可包括一数据流中继装置310与一后端通信装置320，其中数据流中继装置310可通过实体线路连接至后端通信装置320，或者不通过实体线路与后端通信装置320相连。当数据流中继装置310通过实体线路连接至后端通信装置320时，数据流中继装置310与后端通信装置320可以有线的方式进行通信。当数据流中继装置310不通过实体线路与后端通信装置320相连时，可以无线的方式进行通信。
根据本发明的一实施例，数据流中继装置310可产生并传送多个无线信号至一远端通信装置，例如，图2所示的大型基站110，用以通过无线信号与远端通信装置进行通信，并且根据无线信号产生与远端通信装置所使用的一相位同步的一基准时钟。此外，根据本发明的一实施例，数据流中继装置310可进一步产生包含基准时钟的相关信息的一分组，并且将此分组以有线或无线的方式传送给后端通信装置320。
后端通信装置320接收此分组，并且根据此分组调整于后端通信装置320内部所使用的一本机时钟，使得后端通信装置320的本机时钟与远端通信装置使用的相位达到同步。
值得注意的是，于本发明的其他实施例中，通信装置也可仅包含一数据流中继装置，并且通过无线的方式与此通信装置外部的一后端通信装置进行通信。此外，所述的后端通信装置可以是一毫微型基站，但并不限于此。如上述，所述的后端通信装置可以是任一种无法取得稳定且有效的时序来源的后端通信装置、或者需要与另一远端通信装置(例如，上述的大型基站)达到时序同步的通信装置、或者无法接收到卫星信号取得标准时间信息的通信装置、或其他。
图4显示根据本发明的一实施例所述的数据流中继装置方块图。根据本发明的一实施例，数据流中继装置410可包括移动通信装置411、基准时钟供应装置412与传送与接收装置413。移动通信装置411用以产生多个无线信号与远端通信装置进行通信，并且根据这些无线信号产生一时钟信号Ts、以及取得一帧起始相位信号Tp与一传播总延迟误差信息Td。根据本发明的一实施例，移动通信装置411可包含至少一信号处理装置411-1、一无线收发机411-2。
信号处理装置411-1可包括多个用以执行基频以及射频信号处理的硬件装置。所述的信号处理可包含模拟至数字转换(ADC)/数字至模拟转换(DAC)、增益调整、调制/解调、编码/解码、升频/降频、滤波、功率放大、或其它。无线收发机411-2可包括天线及射频前端电路，用以处理欲发送及接收到的射频无线信号。
根据本发明的一实施例，移动通信装置411可自远端通信装置接收承载着远端通信装置的时序同步相关信息的无线信号，并且根据此信息产生与远端通信装置同步的时钟信号Ts与无线帧(radio frame)，其中与远端通信装置同步的时钟信号Ts代表时钟信号Ts的一频率与远端通信装置所使用的一时钟信号的一频率同步。即，时钟信号Ts的一频率与远端通信装置所使用的一时钟信号的一频率相等或近乎相等。
此外，由于移动通信装置411可根据时序同步信号处理机制取得远端通信装置的一帧起始相位信号Tp。因此，移动通信装置411可产生与远端通信装置达到相位同步的无线帧。此外，移动通信装置411可进一步藉由时间提前(Time Advance)机制得到因数据流中继装置与远端通信装置之间的距离所造成的传播延迟误差(Propagation delay)信息，以及合并一移动通信装置411内部的信号处理装置的计算延迟(Calculation delay)信息，而产出传播总延迟误差信息Td。
根据本发明的一实施例，基准时钟供应装置(Proprietary Grand Master，缩写为PGM)412耦接至移动通信装置411，自移动通信装置411接收时钟信号Ts、帧起始相位信号Tp以及传播总延迟误差信息Td，并且根据时钟信号Ts、帧起始相位信号Tp以及/或传播总延迟误差信息Td调整一基准时钟，使得基准时钟与远端通信装置所使用的一相位达到同步。在此，所述的同步包括时钟频率及相位。
举例而言，移动通信装置411所产生的时钟信号Ts已与远端通信装置达到频率的同步，基准时钟供应装置412根据此时钟信号Ts产生基准时钟。基准时钟供应装置412可包括一相位对齐及补偿装置412-1，以传播总延迟误差信息Td补偿帧起始相位信号Tp，而产生与远端通信装置近乎对齐的相位。帧起始相位经由上述的频率及相位的对齐与补偿后，对于后端通信装置而言，远端通信装置和数据流中继装置的空间位置近乎相同。
此外，根据本发明的一实施例，基准时钟供应装置412可进一步产生包含基准时钟的相关信息的一分组，并通过传送与接收装置413将此分组传送出去(例如，图中所示的数据Data)。举例而言，基准时钟供应装置412可包括一时间戳记产生装置412-2。时间戳记产生装置412-2根据基准时钟产生一时间戳记，此时间戳记记录了此分组被传送出去的时间，并且通过传送与接收装置413将承载着时间戳记的分组传送给后端通信装置。此外，当基准时钟供应装置412自后端通信装置接收到回复的分组时，时间戳记产生装置412-2也可根据基准时钟产生一记录了传送与接收装置413接收到此分组的时间的一时间戳记。
如上述，由数据流中继装置410与后端通信装置的耦接方式而决定，传送与接收装置413可通过有线或无线的方式将承载着一或多个时间戳记的分组传送给后端通信装置。
图5显示根据本发明的一实施例所述的可与远端通信装置达到时序同步的通信系统示意图。根据本发明的一实施例，后端通信装置520可进一步利用时间戳记(Time stamp)的原理与数据流中继装置510进行协议层通信，以根据分组内所承载着的时间戳记获得后端通信装置520与数据流中继装置510之间的分组链接延迟(Link delay)Ti，以及基准时钟与后端通信装置的本机时钟的时间误差Te。
举例而言，后端通信装置520可包括一时间戳记产生装置520-1。时间戳记产生装置520-1可产生一时间戳记，此时间戳记记录了此分组被接收到的时间。此外，时间戳记产生装置520-1亦可产生另一时间戳记，记录了此分组被传送回数据流中继装置510的时间。如上述，分组是以有线或无线的方式被传送由数据流中继装置510与后端通信装置520的耦接方式而决定。
后端通信装置520与数据流中继装置510之间可多次来回传递承载着时间戳记的分组，而后端通信装置520可不断地根据分组内所记载的时间戳记及分组链接延迟Ti调整本机时钟，使得时间误差Te可逐渐收敛，最终也使相位收敛。如此一来，后端通信装置520的本机时钟与远端通信装置530所使用的一相位可最终达到同步。在此，所述的同步包括时钟频率及帧起始相位。
综上所述，对于被设置于室内深处而无法接收到卫星信号的后端通信装置(例如，毫微型基站)、或者任一种无法取得稳定且有效的时序来源的后端通信装置、或者需要与另一远端通信装置(例如，上述的大型基站)达到时序同步的通信装置等，都可以藉由上述的方法将其时序与另一远端通信装置(例如，上述的大型基站)达到同步，以解决上述因时序不同步而造成的通信移交错误或失败、以及数据传送错误或失败的情形。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围是以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种数据流中继装置，包括：
一移动通信装置，产生多个无线信号用以与一远端通信装置进行通信，并且根据这些无线信号产生一时钟信号、以及取得一帧起始相位信号与一传播总延迟误差信息，其中该时钟信号的一频率与该远端通信装置的一时钟信号的一频率同步，该帧起始相位信号包含该远端通信装置的一帧的起始相位信号，并且该传播总延迟误差包含该数据流中继装置与该远端通信装置之间的距离所造成的一传播延迟误差及一信号处理装置的信号演算的一计算延迟误差；
一基准时钟供应装置，耦接至该移动通信装置，自该移动通信装置接收该时钟信号、该帧起始相位信号以及该传播总延迟误差信息，并且根据该时钟信号、该帧起始相位信号以及该传播总延迟误差信息调整一基准时钟，使得该基准时钟与该远端通信装置所使用的一相位达到同步，其中该基准时钟供应装置进一步产生一分组，该分组包含该基准时钟的相关信息；以及
一传送与接收装置，耦接至该基准时钟供应装置，用以接收该分组并将该分组传送至一后端通信装置。
2.如权利要求1所述的数据流中继装置，其中该基准时钟供应装置根据该基准时钟产生一时间戳记，通过该分组将该时间戳记传送至该后端通信装置。
3.如权利要求1所述的数据流中继装置，其中该基准时钟供应装置的一帧起始相位经由根据该传播总延迟误差信息与该帧起始相位信号进行相位对齐及补偿后，与该远端通信装置的一相位同步。
4.一种通信装置，包括：
一数据流中继装置，用以通过多个无线信号与一远端通信装置进行通信，根据这些无线信号产生与该远端通信装置所使用的一相位同步的一基准时钟，并且产生包含该基准时钟的相关信息的一分组；以及
一后端通信装置，接收该分组，并且根据该分组调整一本机时钟，使得该本机时钟与该远端通信装置的该相位同步。
5.如权利要求4所述的通信装置，其中该数据流中继装置包括：
一移动通信装置，产生这些无线信号用以与该远端通信装置进行通信，并且根据这些无线信号产生一时钟信号、以及取得一帧起始相位信号与一传播总延迟误差信息，其中该时钟信号的一频率与该远端通信装置的一时钟信号的一频率同步，该帧起始相位信号包含该远端通信装置的一帧的起始相位信号，并且该传播总延迟误差包含该数据流中继装置与该远端通信装置之间的距离所造成的一传播延迟误差及一信号处理装置的信号演算的一计算延迟误差；
一基准时钟供应装置，耦接至该移动通信装置，自该移动通信装置接收该时钟信号、该帧起始相位信号以及该传播总延迟误差信息，并且根据该时钟信号、该帧起始相位信号以及该传播总延迟误差信息调整该基准时钟，使得该基准时钟与该远端通信装置的该相位达到同步，其中该基准时钟供应装置进一步产生该分组；以及
一传送与接收装置，耦接至该基准时钟供应装置，用以接收该分组并将该分组传送至该后端通信装置。
6.如权利要求5所述的通信装置，其中该基准时钟供应装置根据该基准时钟产生一时间戳记，通过该分组将该时间戳记传送至该后端通信装置。
7.如权利要求6所述的通信装置，其中该后端通信装置根据该时间戳记估计该数据流中继装置与该后端通信装置之间的一时间误差，并且根据该数据流中继装置与该后端通信装置之间的该时间误差调整该后端通信装置的本机时钟，使得该本机与远端通信装置的相位同步。
8.如权利要求4所述的通信装置，其中该后端通信装置的一帧起始相位与该远端通信装置的一帧起始相位同步。
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