CN106612541B - 通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法 - Google Patents

通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法。此通信系统包括第一基站、第二基站以及用户设备。用户设备位于第一基站与第二基站的通信范围内。第二基站传送时间同步请求信息至第一基站。第一基站与第二基站分别测量用户设备的信号稳定度，以使第二基站依据信号稳定度的测量结果选择用户设备。第一基站计算与用户设备之间收发信息的第一误差时间，并将第一误差时间传送给第二基站，使得第二基站透过第一误差时间调整与第一基站之间的时间差。据此，未同步基站可通过用户设备的辅助来达成未同步基站之同步。

Description

通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法
技术领域
本发明是有关于一种通信系统，且特别是有关于一种用于基站时间同步的通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法。
背景技术
在未来长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)系统及先进的长期演进技术(LTE-Advanced，LTE-A)...等无线宽带网络当中，含有分时双工(Time Division Duplex，TDD)和分频双工(Frequency Division Duplex，FDD)两种系统模式。一般来说，可用TDD-LTE和FDD-LTE来区别不同的系统模式。
无论是在LTE或LTE-A系统当中，若时间不同步，都将导致不良的影响。采用TDD的系统可能因为基站之间或客户端之间的信号方向不同而产生干扰。在FDD系统中，为解决异质网络内高功率与低功率基站之间同频干扰所采用的增强型细胞间干扰协调(EnhancedIntercell Interference Coordination，eICIC/Further-eICIC)的机制，则可能因为基站之间的时间不同步而无法使用。因此，无论是采用TDD或FDD的系统，时间同步都将是一项重要的议题。
在第四代通信长期演进技术(4G Long Term Evolution，4G LTE)网络架构下，电信营运商可仰赖全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、IEEE 1588标准所定义的精确时间协议(Precise Time Protocol，PTP)或是基于无线接口的同步机制(Radio-Interface Based Synchronization，RIBS)...等协议来解决基站之间的时间同步的问题。
然而，采用GPS的时间同步方法，虽然基站可透过卫星达到精准校时的要求，但由于室内的基站会受到室内阻隔而无法接收GPS信号，若额外安装室外天线又需增加费用，成为室内型基站无法使用GPS来达到时间同步的最大问题。另一方面，采用IEEE 1588标准的时间同步方法除了需要后端网络需支持IEEE 1588标准所定义的PTP协议之外，有线网络也需具备双向对称功能，因而对其应用形成了限制。
此外，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Proiect，3GPP)在版本(Release)12及13中提出无线接口的同步机制，其主要延伸原本版本9网络监听(NetworkListening)的同步机制。然而，虽然使用所述无线接口同步机制的基站可透过回程线路(Backhaul)进行基站之间的时间同步状态与层级信息(stratum level)的协商交换，但使用此机制的基站之间的距离不可超过500公尺，或是不可超过四个传输层级，亦造成许多应用上的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法，使未同步基站可通过用户设备的辅助来达成未同步基站之同步。
本发明提供一种通信系统。此通信系统包括第一基站、第二基站以及用户设备。用户设备位于第一基站与第二基站的通信范围内。第二基站传送时间同步请求信息至第一基站，第一基站与第二基站分别测量用户设备的信号稳定度，以使第二基站依据信号稳定度的测量结果选择用户设备。第一基站计算与用户设备之间收发信息的第一误差时间，并将第一误差时间传送给第二基站，使得第二基站透过第一误差时间调整与第一基站之间的时间差。
本发明提供一种基站的时间同步方法，适于具备第一基站、第二基站及用户设备的通信系统，且用户设备位于第一基站与第二基站的通信范围内。此基站的时间同步方法包括多个步骤。首先，第二基站传送时间同步请求信息至第一基站。第一基站与第二基站分别测量用户设备的信号稳定度，以使第二基站依据信号稳定度的测量结果选择用户设备。之后，第一基站计算与用户设备之间收发信息的第一误差时间，并将第一误差时间传送给第二基站。第二基站透过第一误差时间调整与第一基站之间的时间差。
本发明提供一种基站，适于透过回程线路与另一基站交换信息，且基站与另一基站的通信范围内含有用户设备。此基站包括收发单元、储存单元以及处理单元。收发单元用以与另一基站或用户设备收发信息。储存单元储存多个程序代码。处理单元耦接储存单元及收发单元，存取该些程序代码以执行多个步骤。首先，在透过收发单元传送时间同步请求信息至另一基站并从另一基站接收含有用户设备的用户设备名单之后，依据用户设备名单测量用户设备的信号稳定度。接下来，依据信号稳定度的测量结果选择用户设备，并透过收发单元通知另一基站选择的用户设备。之后，透过收发单元从另一基站所接收的第一基站与用户设备之间的第一误差时间调整与另一基站之间的时间差。
本发明提供一种基站的时间同步方法，适于基站透过回程线路与另一基站交换信息，且基站与另一基站的通信范围内含有用户设备。此基站的时间同步方法包括多个步骤。首先，传送时间同步请求信息至另一基站。从另一基站接收含有用户设备的用户设备名单。依据用户设备名单测量用户设备的信号稳定度。依据信号稳定度的测量结果选择用户设备，并通知另一基站选择的用户设备。之后，从另一基站接收另一基站与用户设备之间的第一误差时间，以透过第一误差时间调整与另一基站之间的时间差。
本发明提供一种用户设备。此用户设备位于第一基站与第二基站的通信范围内。此用户设备包括收发单元以及处理单元。收发单元用以与第一基站及第二基站交换信息。处理单元耦接收发单元。在处理单元透过收发单元与第一基站交换信息之后，收发单元从第一基站接收第一指示信息。处理单元依据第一指示信息透过收发单元传送参考信息至第二基站。之后，收发单元从第二基站接收同步信息，以及从第一基站接收第二指示信息。处理单元依据第二指示信息纪录与第二基站之间收发参考信息及同步信息的信息来回时间，并透过收发单元传送信息来回时间至第一基站，其中参考信息及同步信息为周期性信号。
本发明提供一种基站的时间同步方法。此方法适于位于第一基站与第二基站的通信范围内的用户设备。此基站的时间同步方法包括多个步骤。首先，与第一基站交换信息。从第一基站接收第一指示信息，并依据第一指示信息传送参考信息至第二基站，其中参考信息为周期性信号。从第二基站接收一同步信息，其中同步信息为周期性信号。从第一基站接收第二指示信息，并依据第二指示信息纪录与第二基站之间收发参考信息及同步信息的信息来回时间。传送信息来回时间至第一基站。
基于上述，本发明实施例的未同步基站除了可透过回程线路与已同步基站交换信息之外，已同步基站与未同步基站更可评估其通信范围内多个用户设备的信号稳定度，以协调出一个用户设备。未同步基站与已同步基站还通过此用户设备来辅助未同步基站进行与已同步基站的时间同步。据此，未同步基站不仅不会受限于室内而接收不到GPS信号的问题，后端网络不一定要支持IEEE 1588标准所定义的PTP协议，还可达到同步错误在3μs以内的时间同步要求。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明之一实施例绘示之通信系统的示意图。
图2是依照本发明一实施例所绘示之基站的功能方块图。
图3是依照本发明一实施例所绘示之用户设备的功能方块图。
图4是依照本发明一实施例所绘示之基站的时间同步方法的流程图。
图5是依照本发明一实施例所绘示之基站之间选择辅助之用户设备的方法流程图。
图6是依据本发明之一实施例绘示之用户设备之多普勒偏移的测量结果示意图。
图7是依据本发明之一实施例绘示之第二基站测量用户设备的信号稳定度的示意图。
图8是依据本发明之一实施例绘示之第一基站与用户设备之间的信息来回时间的示意图。
图9是依照本发明上述实施例以未同步基站之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。
图10是依照本发明另一实施例所绘示之基站的时间同步方法的流程图。
图11是依据本发明之一实施例绘示之用户设备与第二基站之间的信息来回时间的示意图。
图12是依照本发明上述实施例以未同步基站之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。
图13是依照本发明上述实施例以用户设备之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。
【符号说明】
100：通信系统
110：第一基站
120：第二基站
130、131、132、133：用户设备
210、310：收发单元
220：储存单元
230、320：处理单元
R1、R2、R3：通信范围
RTT1：第一信息来回时间
RTT2：第二信息来回时间
S410、S420、S430、S440、S510、S520、S530、S910、S920、S930、S940、S950、S960、S1010、S1020、S1030、S1040、S1050、S1060、S1210、S1220、S1230、S1240、S1250、S1260、S1270、S1310、S1320、S1330、S1340、S1350：步骤
T1：第一误差时间
T2：第二误差时间
TU1：用户设备处理信息所需的时间
TBS2：第二基站处理信号所需的时间
具体实施方式
本发明利用在已同步基站与未同步基站的共同通信范围内的用户设备，做为未同步基站向已同步基站进行时间同步的辅助。藉此，未同步基站在取得用户设备与已同步基站之间传输信息的第一时间误差及/或用户设备与未同步基站之间传输信息的第二时间误差，未同步基站即可依据第一误差时间及/或第二误差时间，调整与已同步基站之间的时间差，从而达到基站之间的时间同步。
图1是依据本发明之一实施例绘示之通信系统的示意图。请参照图1，本实施例的通信系统100包括第一基站110、第二基站120以及多个用户设备130、131、132、133。在本实施例中，第一基站110例如是大型基站(macro BS)，第二基站120例如是向第一基站110进行同步的子基站，其可以是微微型基站(Pico BS)、毫微微蜂窝基站(Femto BS)、家用基站或其他类型的基站，本发明并未对此有所限制。也就是说，通信系统100可以是异质网络系统，例如第一基站110是大型基站，第二基站120是子基站的微微型基站，但非用以限定本发明，其他各种组合亦在本发明的保护范围之内，例如第一基站110与第二基站120都是小型基站(Small Cell BS)。
在本实施例中，第一基站110与第二基站120的实施态样皆相似，故以下将以第二基站120为例来介绍其功能。图2是依照本发明一实施例所绘示之基站的功能方块图。第二基站120包括收发单元210、储存单元220以及处理单元230。收发单元210具有一般网络适配器功能，用以与另一基站(即，第一基站110)或用户设备130、131、132、133收发信息。储存单元220例如是内存、硬盘或是其他任何可用于储存数据的元件，并可用以记录多个程序代码或模块。处理单元230耦接收发单元210及储存单元220。处理单元230用以存取储存单元220所储存的程序代码。
用户设备130、131、132、133例如是手机、平板计算机、笔记本电脑...等的用户终端，本发明亦未对此有所限制。在本实施例中，用户设备130、131、132、133的实施态样皆相似，故以下将以用户设备130为例来介绍其功能。图3是依照本发明一实施例所绘示之用户设备的功能方块图。用户设备130包括收发单元310以及处理单元320。收发单元310亦具有一般网络适配器功能，用以与第一基站110及第二基站120交换信息。处理单元320耦接收发单元310。
在本实施例中，第二基站120的处理单元230及用户设备130的处理单元320例如是一般用途处理器、特殊用途处理器、传统的处理器、数字信号处理器、多个微处理器(microprocessor)、一个或多个结合数字信号处理器核心的微处理器、控制器、微控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、场可程序门阵列电路(Field Programmable Gate Array，FPGA)、任何其他种类的集成电路、状态机、基于进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine，ARM)的处理器以及类似品，本发明并未对此有所限制。
在本发明的实施例中，第一基站110与第二基站120可透过回程线路(backhaul)交换信息，但本发明并不限于此。值得一提的是，由于本实施例的第一基站110与第二基站120主要通过用户设备130、131、132、133的辅助来达成基站之间的时间同步。因此，在第一基站110或第二基站120无法接收到同步信号的情形下，可透过用户设备的辅助来达成基站之间的时间同步(容后将透过实施例详细说明本发明的基站的时间同步方法)。
除此之外，在本实施例中，由于IEEE 1588标准所定义的精确时间协议(PreciseTime Protocol，PTP)需要后端网络支持及有线网络需双向对称等诸多限制，本发明实施例的回程线路在不支持IEEE 1588标准所定义的精确时间协议的情形下，来达成基站之间的时间同步，但本发明并不限制于此。并且，由于本发明实施例的第一基站110与第二基站120可以是位于室内的基站，为避免第一基站110与第二基站120受到室内阻隔而无法接收全球定位系统(Global Positioning System，GPS)信号，本发明实施例的第一基站110或第二基站120可在接收不到GPS信号的情形下，来达成基站之间的时间同步，但本发明并不限制于此。
另一方面，请再次参照图1，本实施例部分的第一基站110的通信范围R1与部分的第二基站120的通信范围R2重叠，形成通信范围R3，其中这里所指部份的通信范围可以是全部的通信范围也可以是一部份的通信范围。用户设备130、131位于第一基站110与第二基站120的通信范围R3内，用户设备132、133位于第一基站110的通信范围R1内。应该注意的是，本实施例是以用户设备130、131、132、133为例做说明，第一基站110与第二基站120的通信范围R1、R2及R3内还可包括其他的用户设备，本发明并未对此有所限制。
图4是依照本发明一实施例所绘示之基站的时间同步方法的流程图。请同时参照图1及图4，本实施例的基站的时间同步方法适用于图1的通信系统100，以下即搭配通信系统100中的各项元件说明本发明之基站的时间同步方法的各个步骤。
在步骤S410中，第二基站120传送时间同步请求信息至第一基站110。在本实施例中，当第二基站120刚开机完毕时，由于第二基站120尚无法执行随机接取(random access)程序，因而无法传送或接收数据。第二基站120可以透过营运、管理与维护(Operations，Administration，and Maintenance，OAM)服务器取得邻近的基站名单，并利用移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)寻找邻近的已同步基站。当第二基站120在邻近区域中选定已同步的第一基站110做为目标，以与第一基站110的时间同步时，第二基站120传送时间同步请求信息至第一基站110。
在步骤S420中，第一基站110与第二基站120分别测量用户设备130、131、132、133的信号稳定度，以使第二基站120依据信号稳定度的测量结果选择用户设备130。在第一基站110接收到第二基站120的时间同步请求信息之后，第一基站110会初步测量其通信范围R1内用户设备130、131、132、133的信号稳定度，并将测量结果通知第二基站120，使第二基站120进一步依据测量结果评估可作为向第一基站110进行同步的用户设备。如此一来，在透过第二基站120与第一基站110的沟通协调之下，选择出适合辅助第二基站120向第一基站110进行同步的用户设备。为了更详细地说明步骤S420，本发明更详细地将步骤S420细分为步骤S510～S530。
请参照图5，图5是依照本发明一实施例所绘示之基站之间选择辅助之用户设备的方法流程图。在步骤S510中，第一基站110测量用户设备130、131、132、133的信号稳定度，并传送含有用户设备130、131、132的用户设备名单给第二基站120。在本实施例中，当第一基站110接收到第二基站120的时间同步请求信息之后，第一基站110会初步测量其通信范围R1内的用户设备130、131、132、133的信号稳定度，以寻找适合辅助第二基站120进行同步的用户设备。
举例而言，第一基站110可执行随机接取程序(Random Access Procedure)测量各个用户设备130、131、132、133的多普勒偏移(Doppler shift)，但本发明并不限于此。当测量结果显示多普勒偏移之偏移量越趋近于0Hz时，表示用户设备处于静止状态，其信号稳定度也就越高。图6是依据本发明之一实施例绘示之用户设备之多普勒偏移的测量结果示意图。请参照图6，第一基站110测量出用户设备130、131、132、133的多普勒偏移分别为0Hz、0Hz、0Hz、50Hz。因此，多普勒偏移的测量结果显示只有用户设备130、131、132是处于静止的状态，表示用户设备130、131、132的信号稳定度较高，适合辅助第二基站120进行同步。第一基站110会传送含有用户设备130、131、132的用户设备名单给第二基站120。除此之外，第一基站110更指示用户设备130、131、132向第二基站120周期性的传送上行链路参考信号，以供第二基站120进一步评估决定辅助其进行同步的用户设备。需说明的是，上行链路参考信号例如是探测参考信号(Sounding reference signal，SRS)，本发明亦未对此有所限制。
当第二基站120从第一基站110接收用户设备名单之后，在步骤S520中，第二基站120依据用户设备名单再次测量用户设备130、131、132的信号稳定度。在本实施例中，第二基站120可测量用户设备130、131、132的多普勒偏移以及监测上行链路参考信号的周期，以取得用户设备130、131、132的信号稳定性，但本发明并未对此有所限制。
由于第一基站110在传送含有用户设备130、131、132的用户设备名单给第二基站120的同时，更指示用户设备130、131、132向第二基站120周期性的传送上行链路参考信号。因此，第二基站120可依据所接收的用户设备名单监测用户设备130、131、132的上行链路参考信号的周期，并依据上行链路参考信号再次测量用户设备130、131、132的多普勒偏移。如此一来，第二基站120除了可进一步评估决定辅助其进行同步的用户设备的信号稳定度之外，也用以确定可辅助第二基站120进行时间同步的用户设备是否依然处于静止的状态。
举例来说，图7是依据本发明之一实施例绘示之第二基站测量用户设备的信号稳定度的示意图。但应注意的是，由于用户设备132不在第二基站120的通信范围R2内，故只有用户设备130、131的上行链路参考信号可被第二基站120监测到。因此，第二基站120仅能够测量出用户设备130、131的信号稳定度。
在本实施例中，第二基站120侦测用户设备130、131所传送的上行链路参考信号，以再次测量用户设备130、131的多普勒偏移。如图7所示，测量结果显示出用户设备130、131的多普勒偏移分别为0Hz、0Hz，表示用户设备130、131依然处于静止的状态。此外，第二基站120还监测用户设备130、131的上行链路参考信号的周期。假设第二基站120观察用户设备130、131五次的周期时间，取得用户设备130的平均SRS周期误差为±0％以及用户设备131的平均SRS周期误差为±5％(如图5所示)。需说明的是，本发明并未对监测上行链路参考信号周期的次数有所限制，只要在监测N次周期之后，选择符合要求且周期误差偏移最小的用户设备做为辅助同步的基准即可。
在步骤S530中，第二基站120依据信号稳定度的测量结果选择用户设备130。根据上述第二基站120对用户设备130、131的信号稳定度的测量结果，虽然测量结果皆显示用户设备130、131处于静止的状态，但由于用户设备130的平均SRS周期误差偏移小于用户设备131，用户设备130的信号稳定度仍高于用户设备131。因此，第二基站120将选择用户设备130做为辅助，以进行与第一基站110的时间同步。同时，第二基站120会将所选择的用户设备130通知第一基站110，以执行接下来的基站的时间同步的步骤。
请再次参照图4的步骤，在步骤S430中，第一基站110计算与用户设备130之间收发信息的第一误差时间T1，并将第一误差时间T1传送给第二基站。在本发明的实施例中，第一基站110除了可透过执行随机接取程序测量各个用户设备130、131、132、133的多普勒偏移之外，第一基站110还可测量与各个用户设备130、131、132、133的第一信息来回时间(RoundTrip Time，RTT)RTT1，计算与各个用户设备130、131、132、133之间传输信号的第一误差时间T1。
举例来说，图8是依据本发明之一实施例绘示之第一基站与用户设备之间的信息来回时间的示意图。请参照图8，第一基站110与用户设备130的第一信息来回时间RTT1包括第一基站110传送信息至用户设备130所需的时间、用户设备130处理该信息所需的时间TU1以及用户设备130回传信息至第一基站110所需的时间。第一基站110将第一信息来回时间RTT1扣除用户设备130处理该信息所需的时间TU1，即为第一基站110与用户设备130之间传输信号的第一误差时间T1(即，包括第一基站110传送信息至用户设备130所需的时间及用户设备130回传信息至第一基站110所需的时间)。
在本实施例中，当第一基站110得知第二基站120选择用户设备130做为辅助时间同步的用户设备时，第一基站110会与用户设备130执行随机接取程序，以测量与用户设备130的第一信息来回时间RTT1，并依据第一信息来回时间RTT1计算与用户设备130之间传输信号的第一误差时间T1，以向第二基站120提供进行同步的信息(即，第一误差时间TI)。
在步骤S440中，第二基站120透过第一误差时间T1调整与第一基站110之间的时间差。在本实施例中，当第二基站120取得用户设备130与已同步的第一基站110之间传输信号的第一误差时间T1之后，第二基站120将其时间往前调整第一误差时间T1，藉此缩短与第一基站110之间的时间差，以进行与第一基站110之间的时间同步。如此一来，第二基站120不仅可透过第一误差时间T1向已同步的第一基站110进行同步，第二基站120向已同步的第一基站110进行同步的同步错误也能达到小型蜂巢式基站论坛(Small Cell Forum)的同步错误在3μs以内的时间同步要求。
图9是依照本发明上述实施例以未同步基站之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。请同时参照图2及图9，本实施例的未同步基站适用于图2的第二基站120，以下即搭配第二基站120中的各项元件说明本发明之基站的时间同步方法的各个步骤。
在步骤S910中，第二基站120透过收发单元210传送时间同步请求信息至另一基站。在步骤S920中，第二基站120透过收发单元210从另一基站接收含有用户设备的用户设备名单。在步骤S930中，处理单元230依据用户设备名单测量用户设备的信号稳定度。在步骤S940中，处理单元230依据信号稳定度的测量结果选择用户设备，并透过收发单元210通知另一基站选择的用户设备。在步骤S950中，第二基站120透过收发单元210从另一基站接收另一基站与用户设备之间的第一误差时间。在步骤S960中，处理单元230透过第一误差时间调整与另一基站之间的时间差。
简言之，本发明实施例的通信系统及基站的时间同步方法，首先透过已同步基站与未同步基站分别测量其共同通信范围内多个用户设备的信号稳定度，以协调出适合辅助未同步基站进行时间同步的用户设备。之后，已同步基站计算与用户设备之间收发信息的误差时间，并将其传送给未同步基站，以使未同步基站透过该误差时间调整与已同步基站之间的时间差，从而达到基站之间的时间同步。据此，本发明实施例的通信系统通过用户设备的辅助使未同步基站进行时间同步，不但解决了其他同步机制所遭遇的问题，亦可满足小型蜂巢式基站论坛(Small Cell Forum)同步错误在3μs以内的时间同步要求。
另一方面，在本发明的其他实施例中，做为辅助未同步基站进行同步的用户设备更可支持纪录与未同步基站之间传输信号的信息收发时间，并将其回报给所连接的已同步基站。待已同步基站与未同步基站互相交换信息之后，未同步基站将能够更精准的向已同步基站进行同步。以下将以实施例详细说明。
图10是依照本发明另一实施例所绘示之基站的时间同步方法的流程图。请同时参照图1及图10，本实施例的基站的时间同步方法亦适用于图1的通信系统100，以下即搭配通信系统100中的各项元件说明本发明之基站的时间同步方法的各个步骤。
在步骤S1010中，第二基站120传送时间同步请求信息至第一基站110。在步骤S1020中，第一基站110与第二基站120分别测量用户设备130、131、132、133的信号稳定度，以使第二基站120依据信号稳定度的测量结果选择用户设备130。在步骤S1030中，第一基站110计算与用户设备130之间收发信息的第一误差时间T1，第一基站110更指示用户设备130纪录并回传用户设备130与第二基站120之间收发信息的第二信息来回时间RTT2。上述步骤S1010～S1030的实施方式系分别与前述实施例中的步骤S410～S430相同或相似，故相关说明请参照上述，在此不再赘述。
与前述实施例最大的不同是，在步骤S1030中，若用户设备130支持纪录与未同步的第二基站120之间传输信号的信息收发时间，第一基站110还可指示用户设备130纪录并回传用户设备130与第二基站120之间收发信息的第二信息来回时间RTT2。由于第二基站120在接收上行链路参考信号时，会响应于该上行链路参考信号而周期性的回传同步信号。因此，第一基站110更指示用户设备130纪录用户设备130传送上行链路参考信号至第二基站120的时间以及从第二基站120接收同步信号的时间，并指示将其回传至第一基站110。藉此，第一基站110可取得用户设备130与第二基站120之间的第二信息来回时间RTT2。需说明的是，同步信息例如是主要同步信息号或次要同步信号(Primary synchronizationsignal/Secondary synchronization signal，PSS/SSS)，本发明亦未对此有所限制。
举例来说，图11是依据本发明之一实施例绘示之用户设备与第二基站之间的信息来回时间的示意图。请参照图11，用户设备130与第二基站120之间收发信息的第二信息来回时间RTT2包括用户设备130传送上行链路参考信号(SRS)至第二基站120所需的时间、第二基站120处理该上行链路参考信号所需的时间TBS2以及第二基站120回传同步信息(PSS/SSS)至用户设备130所需的时间。而在本实施例中，用户设备130可纪录其传送上行链路参考信号至第二基站120的时间以及从第二基站120接收同步信息的时间，以取得第二信息来回时间RTT2。之后，用户设备130将第二信息来回时间RTT2回复给第一基站110。
在步骤S1040中，第一基站110将第一误差时间T1连同第二信息来回时间RTT2传送给第二基站120。在本实施例中，第一基站110除了回传其用户设备130之间传输信号的第一误差时间T1给第二基站120之外，更将用户设备130与第二基站120之间收发信息的第二信息来回时间RTT2一并回复给第二基站120。
在步骤S1050中，第二基站120通过第二信息来回时间RTT2计算与用户设备130之间收发信息的第二误差时间T2。在本实施例中，第二基站120可将第二信息来回时间RTT2扣除其处理上行链路参考信号所需的时间TBS2，即为用户设备130与第二基站120之间传输信号的第二误差时间T2(即，包括用户设备130传送上行链路参考信号至第二基站120所需的时间以及第二基站120回传同步信息至用户设备130所需的时间)。
在步骤S1060中，第二基站120透过第一误差时间T1及第二误差时间T2调整与第一基站之间的时间差。当第二基站120取得用户设备130与已同步的第一基站110之间传输信号的第一误差时间T1，以及用户设备130与第二基站120之间传输信号的第二误差时间T2之后，第二基站120将其时间往前调整第一误差时间T1及第二误差时间T2的总和，藉此缩短与第一基站110之间的时间差，以进行与第一基站110之间的时间同步。如此一来，第二基站120透过用户设备130的辅助不仅更精准的向已同步的第一基站110进行时间同步，亦更加缩小了同步错误在3μs以内的时间同步要求。
图12是依照本发明上述实施例以未同步基站之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。在步骤S1210中，传送时间同步请求信息至另一基站。在步骤S1220中，从另一基站接收含有用户设备的用户设备名单，并从用户设备接收参考信息，其中参考信息为周期性信号。在步骤S1230中，依据用户设备名单测量用户设备的信号稳定度，以及响应于参考信息而回复用户设备同步信息，其中同步信息为周期性信号。在步骤S1240中，依据信号稳定度的测量结果选择用户设备，并通知另一基站选择的用户设备。在步骤S1250中，从另一基站接收另一基站与用户设备之间的第一误差时间及与用户设备之间收发参考信息及同步信息的信息来回时间。在步骤S1260中，通过信息来回时间计算与用户设备之间收发参考信息或同步信息的第二误差时间。在步骤S1270中，透过该第一误差时间及第二误差时间调整与该另一基站之间的时间差。
图13是依照本发明上述实施例以用户设备之角度绘示之基站的时间同步方法的流程图。请同时参照图3及图13，本实施例的用户设备适用于图3的用户设备130，以下即搭配用户设备130中的各项元件说明本发明之基站的时间同步方法的各个步骤。
在步骤S1310中，用户设备130透过收发单元310与第一基站交换信息。在步骤S1320中，用户设备130透过收发单元310从第一基站接收第一指示信息，并依据第一指示信息透过收发单元310传送参考信息至第二基站，其中参考信息为周期性信号。在步骤S1330中，用户设备130透过收发单元310从第二基站接收同步信息，其中同步信息为周期性信号。在步骤S1340中，用户设备130透过收发单元310从第一基站接收第二指示信息，处理单元320依据第二指示信息纪录与第二基站之间收发参考信息及同步信息的信息来回时间。在步骤S1350中，用户设备130透过收发单元310传送信息来回时间至该第一基站。
简言之，本发明实施例的通信系统及基站的时间同步方法，用户设备可支持纪录信息收发时间的功能，使得基站可指示用户设备纪录并回传与未同步基站之间传输信号的信息收发时间。因此，未同步基站不仅可取得已同步基站与用户设备之间收发信息的第一误差时间，还可取得其与用户设备之间收发信息的第二误差时间。据此，未同步基站透过第一误差时间及第二误差时间可更精准的调整与已同步基站之间的时间差，从而达到基站之间的时间同步。
综上所述，本发明实施例提出的通信系统、基站、用户设备及其基站的时间同步方法，未同步基站除了可透过回程线路与已同步基站交换信息、之外，已同步基站与未同步基站更分别测量其通信范围内用户设备的信号稳定度，以协调出一个稳定度高的用户设备做为辅助，使未同步基站可依据用户设备与同步基站之间的传输误差时间，调整与已同步基站之间的时间差，从而达到基站之间的时间同步。如此一来，本发明实施例的基站的时间同步方法，通过用户设备的辅助使未同步基站向已同步基站进行时间同步，未同步基站不仅不会受限于室内而接收不到GPS信号的问题，后端网络不一定要支持IEEE 1588标准所定义的PTP协议，还可达到同步错误在3μs以内的时间同步要求。除此之外，若用户设备可支持纪录信息收发时间的功能，未同步基站不仅可取得已同步基站与用户设备之间收发信息的误差时间，还可取得其与用户设备之间收发信息的误差时间，以更精准的向已同步基站进行时间同步。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (33)

1.一种通信系统，其特征在于，包括：
第一基站；
第二基站；以及
用户设备，位于该第一基站与该第二基站的通信范围内，
其中该第二基站传送时间同步请求信息至该第一基站，该第一基站与该第二基站分别测量该用户设备的信号稳定度，以使该第二基站依据该信号稳定度的测量结果决定是否选择该用户设备，当决定选择该用户设备后该第一基站计算与该用户设备之间收发信息的第一误差时间，并将该第一误差时间传送给该第二基站，使得该第二基站透过该第一误差时间调整与该第一基站之间的时间差。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，该第一基站测量该用户设备的该信号稳定度，并传送含有该用户设备的用户设备名单给该第二基站，该第二基站依据该用户设备名单再次测量该用户设备的该信号稳定度，且该第二基站依据该信号稳定度的测量结果选择该用户设备。
3.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，该第一基站与该第二基站测量该用户设备的该信号稳定度包括测量多普勒偏移及监测上行链路参考信号的周期。
4.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，该第一基站更指示该用户设备纪录并回传该用户设备与该第二基站之间收发信息的信息来回时间，该第一基站将该第一误差时间连同该信息来回时间传送给该第二基站，使得该第二基站通过该信息来回时间计算与该用户设备之间收发信息的第二误差时间，且该第二基站透过该第一误差时间及该第二误差时间调整与该第一基站之间的时间差。
5.如权利要求4所述的通信系统，其特征在于，该第一基站与该第二基站透过回程线路交换信息。
6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，该回程线路不支持IEEE 1588标准所定义的精确时间协议。
7.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，该第一基站或该第二基站接收不到全球定位系统信号。
8.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，该第一误差时间包括该第一基站传送信息至该用户设备所需的时间及该用户设备传送信息至该第一基站所需的时间。
9.如权利要求4所述的通信系统，其特征在于，该第二误差时间包括该用户设备传送信息至该第二基站传所需的时间及该第二基站传送信息至该用户设备所需的时间，以及该信息来回时间包括该用户设备传送信息至该第二基站传所需的时间、该第二基站传送信息至该用户设备所需的时间以及该第二基站处理信息所需的时间。
10.一种基站的时间同步方法，适于具备第一基站、第二基站及用户设备的通信系统，且该用户设备位于该第一基站与该第二基站的通信范围内，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
该第二基站传送时间同步请求信息至该第一基站；
该第一基站与该第二基站分别测量该用户设备的信号稳定度，以使该第二基站依据该信号稳定度的测量结果决定是否选择该用户设备；
当决定选择该用户设备后该第一基站计算与该用户设备之间收发信息的第一误差时间，并将该第一误差时间传送给该第二基站；以及
该第二基站透过该第一误差时间调整与该第一基站之间的时间差。
11.如权利要求10所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一基站与该第二基站分别测量该用户设备的该信号稳定度，以使该第二基站依据该信号稳定度的测量结果选择该用户设备的步骤包括：
该第一基站测量该用户设备的该信号稳定度，并传送含有该用户设备的用户设备名单给该第二基站；
该第二基站依据该用户设备名单再次测量该用户设备的该信号稳定度；以及
该第二基站依据该信号稳定度的测量结果选择该用户设备。
12.如权利要求10所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一基站与该第二基站测量该用户设备的该信号稳定度的步骤包括：
测量多普勒偏移；以及
监测上行链路参考信号的周期。
13.如权利要求10所述的基站的时间同步方法，其特征在于，所述方法更包括下列步骤：
该第一基站指示该用户设备纪录并回传该用户设备与该第二基站之间收发信息的信息来回时间；
该第一基站将该第一误差时间连同该信息来回时间传送给该第二基站；
该第二基站通过该信息来回时间计算与该用户设备之间收发信息的第二误差时间；以及
该第二基站透过该第一误差时间及该第二误差时间调整与该第一基站之间的时间差。
14.如权利要求13所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一基站与该第二基站透过回程线路交换信息。
15.如权利要求14所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该回程线路不支持IEEE1588标准所定义的精确时间协议。
16.如权利要求14所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一基站或该第二基站接收不到全球定位系统信号。
17.如权利要求10所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一误差时间包括该第一基站传送信息至该用户设备所需的时间及该用户设备传送信息至该第一基站所需的时间。
18.如权利要求13所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第二误差时间包括该用户设备传送信息至该第二基站传所需的时间及该第二基站传送信息至该用户设备所需的时间，以及该信息来回时间包括该用户设备传送信息至该第二基站传所需的时间、该第二基站传送信息至该用户设备所需的时间以及该第二基站处理信息所需的时间。
19.一种基站，适于透过回程线路与另一基站交换信息，且该基站与该另一基站的通信范围内含有用户设备，其特征在于，该基站包括：
收发单元，用以与该另一基站或该用户设备收发信息；
储存单元，储存多个程序代码；以及
处理单元，耦接该储存单元及该收发单元，存取该些程序代码以执行下列步骤：
在透过该收发单元传送时间同步请求信息至该另一基站并从该另一基站接收含有该用户设备的用户设备名单之后，依据该用户设备名单测量该用户设备的信号稳定度；
依据该信号稳定度的测量结果决定是否选择该用户设备，当决定选择该用户设备后透过该收发单元通知该另一基站经选择的该用户设备；以及
透过该收发单元从该另一基站所接收的该基站与该用户设备之间的第一误差时间调整与该另一基站之间的时间差。
20.如权利要求19所述的基站，其特征在于，该处理单元测量该用户设备的该信号稳定度，包括：
测量多普勒偏移；以及
监测上行链路参考信号的周期。
21.如权利要求19所述的基站，其特征在于，该处理单元更经配置以透过该收发单元从该另一基站接收该第一误差时间及与该用户设备之间收发信息的信息、来回时间，以依据该信息来回时间计算与该用户设备之间收发信息的第二误差时间。
22.如权利要求21所述的基站，其特征在于，该处理单元更经配置以依据该第一误差时间及该第二误差时间调整与该另一基站之间的时间差。
23.如权利要求19所述的基站，其特征在于，该回程线路不支持IEEE 1588标准所定义的精确时间协议。
24.如权利要求19所述的基站，其特征在于，该基站或该另一基站接收不到全球定位系统信号。
25.如权利要求19所述的基站，其特征在于，该第一误差时间包括该另一基站传送信息至该用户设备所需的时间及该用户设备传送信息至该另一基站所需的时间。
26.如权利要求21所述的基站，其特征在于，该第二误差时间包括该用户设备传送信息至该基站传所需的时间及该基站传送信息至该用户设备所需的时间，以及该信息来回时间包括该用户设备传送信息至该基站传所需的时间、该基站传送信息至该用户设备所需的时间以及该基站处理信息所需的时间。
27.一种基站的时间同步方法，适于基站透过回程线路与另一基站交换信息，且该基站与该另一基站的通信范围内含有用户设备，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
传送时间同步请求信息至该另一基站；
从该另一基站接收含有该用户设备的用户设备名单；
依据该用户设备名单测量该用户设备的信号稳定度；
依据该信号稳定度的测量结果决定是否选择该用户设备，当决定选择该用户设备后通知该另一基站经选择的该用户设备；
从该另一基站接收该另一基站与该用户设备之间的第一误差时间；以及
透过该第一误差时间调整与该另一基站之间的时间差。
28.如权利要求27所述的基站的时间同步方法，其特征在于，依据该用户设备名单测量该用户设备的该信号稳定度的步骤包括：
测量多普勒偏移；以及
监测上行链路参考信号的周期。
29.如权利要求27所述的基站的时间同步方法，其特征在于，所述方法更包括下列步骤：
从该用户设备接收参考信息，其中该参考信息为周期性信号；
响应于该参考信息而回复该用户设备同步信息，其中该同步信息为周期性信号；
从该另一基站接收该第一误差时间及与该用户设备之间收发该参考信息及该同步信息的信息来回时间；
通过该信息来回时间计算与该用户设备之间收发该参考信息或该同步信息的第二误差时间；以及
透过该第一误差时间及该第二误差时间调整与该另一基站之间的时间差。
30.如权利要求27所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该回程线路不支持IEEE1588标准所定义的精确时间协议。
31.如权利要求27所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该基站或该另一基站接收不到全球定位系统信号。
32.如权利要求27所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第一误差时间包括该另一基站传送信息至该用户设备所需的时间及该用户设备传送信息至该另一基站所需的时间。
33.如权利要求29所述的基站的时间同步方法，其特征在于，该第二误差时间包括该用户设备传送该参考信息至该基站传所需的时间及该基站传送该同步信息至该用户设备所需的时间，该信息来回时间包括该用户设备传送该参考信息至该基站传所需的时间、该基站传送该同步信息至该用户设备所需的时间以及该基站处理该参考信息所需的时间。
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