CN106686717B - 一种小小区多跳空口同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小小区多跳空口同步方法，所述方法包括：对预设网络部署中的小小区或者宏小区进行同步等级划分；对于所述预设网络部署内的每个小小区，确定出所述小小区所对应的最佳源小区待选子集；测量每个小小区与其最佳源小区待选子集中各源小区基站的传播时延，并将测量结果与对应的最佳源小区的小区标识保存至目标小小区中；利用各个源小区的小区标识对各个源小区发送的空口同步信号进行加扰，以区分不同源小区发送的空口同步信息。本发明提供的小小区多跳空口同步方法，能够解决传统的小区同步方案在小小区空口同步方面的局限性，同时提高小小区空口同步的精度。

Description

一种小小区多跳空口同步方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种小小区多跳空口同步方法。

背景技术

随着社会发展和科技进步，生活中各式各样的移动智能终端随处可见，人们对移动数据的速率和网络系统容量提出了更高的要求。为应对未来移动数据业务的爆发式增长，通信业界提出了许多解决方案与技术，例如：毫米波、非正交多址接入技术、大规模MIMO技术以及小小区等技术。其中，小小区技术，是解决系统容量和信息速率的最行之有效的方法之一，也是未来5G通信系统的关键技术之一。小小区技术在热点地区或业务需求量较大的地方密集部署低发射功率的小基站，比如微基站、家庭基站或中继节点等，以实现网络容量的快速提升。然而，由于3GHz以下可供使用的频谱资源非常有限，为了提高传输速率，未来的小小区可能将在更高频谱范围内拓展工作频段。但是，由于高频信号传播损耗大，穿透进入室内的损耗非常明显，因此，业界主要考虑在未来的蜂窝异构网络系统中，宏小区占用低频频段，小小区占用高频频段甚至毫米波频段(30-300GHz)。具体地，可以在室内和热点地区布置小小区来为宏小区提供负载分流，以此满足业务覆盖需求并缓解宏小区的业务负担和压力。

同步技术是移动通信的关键技术之一。在小小区基站大量部署的异构网络系统中，小小区之间的精确同步是满足系统正常运行的基础，同时也是小小区间干扰协调和多点协作等技术的前提。此外，小小区间的同步对其他关键技术也至关重要，例如：双链接、载波聚合和小小区发现等。目前，移动通信系统中，小区(或者小小区)获取网络同步的方法有两种：(1)基于全球导航卫星系统的同步获取，即通过卫星来获取同步(例如GPS信号)。这种情况下的小小区间同步可靠性强、精度高，但不足之处在于卫星信号目前还不能穿透至室内，且必须要在室外布置天线，所以在室内的场景不能适用，存在一定的应用局限性。(2)基于分组传送的同步。例如，利用IEEE 1588协议进行同步，它由于在室内场景下也能获得同步，在一定程度上可以作为GPS的一种替代方案。但是，这种方案要求所有的小区和时间服务器的节点之间都能支持IEEE 1588协议，这就导致一些不具备或不支持该协议的小区基站不能通过该方式获取网络同步。由上可见，传统的同步方式均存在一些缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种小小区多跳空口同步方法，能够解决传统的小区同步方案在小小区空口同步方面的局限性，同时提高小小区空口同步的精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小小区多跳空口同步方法，所述方法包括：

根据预设网络部署中各个小小区或者宏小区的分布位置，对所述小小区或者宏小区进行同步等级划分，其中，所述预设网络部署中包括W个小小区和N个宏小区；

经过同步等级划分后共有P个同步等级，每个同步等级中包括至少一个小小区或者宏小区；其中，每个同步等级中的小小区或宏小区的数量为NP(i)，其中，i为从1至P的整数，并且每个NP(i)的大小各不相同，且

对于所述预设网络部署内的每个小小区SC_j，确定出所述小小区所对应的最佳源小区待选子集S_j；

测量每个小小区SC_j与其最佳源小区待选子集S_j中各源小区基站的传播时延，并将测量结果与对应的最佳源小区的小区标识保存至目标小小区中；

利用各个源小区的小区标识对各个源小区发送的空口同步信号进行加扰，以区分不同源小区发送的空口同步信息。

进一步地，所述方法还包括：

对具有不同同步等级的源小区的同步信号进行帧移位；

采用时隙静音的方式对不同同步等级的同步信号进行干扰消除。

进一步地，所述方法还包括：

小小区周期性地根据最佳源小区所发送的空口同步信号进行时频同步。

进一步地，所述方法还包括：

当小小区处于休眠状态时，也会周期性地发送空口同步信号。

进一步地，所述方法还包括：

将宏基站的同步等级设置为最高同步等级。

进一步地，所述方法还包括：

S11：所述目标小小区周期性地通过最佳源小区所发送的空口同步信号行时频校准；其中，在时频校准期间，所述目标小小区接收到来自多个源小区发送的空口同步信号，并通过接收到的空口同步信号所在帧位，确定接收到的空口同步信号的同步等级；

S12：根据确定出的接收到的空口同步信号的同步等级，所述目标小小区选择同步等级最低的同步信号集合R_j，并将R_j作为最佳空口同步信号待选子集；

S13：所述目标小小区对所选出的最佳空口同步信号待选子集R_j中的空口同步信号进行解扰，以获取R_j中各同步信号所属源小区的小区标识；

S14：根据确定出的同步信号对应的源小区的小区标识与目标小小区的基站中保存的最佳源小区传播时延记录表，获得最佳源小区待选子集S_j中每个最佳待选源小区相对目标小小区的传播时延。

进一步地，所述方法还包括：

S15：目标小小区根据确定出的各个最佳待选源小区所对应的传播时延值，选择时延值最小的最佳待选源小区作为最佳源小区，并将所述最佳源小区所对应的空口同步信号确定为最佳空口同步信号。

进一步地，所述方法还包括：

S16：目标小小区根据确定出的最佳源小区以及相应的最佳空口同步信号，进行时频校准。

进一步地，所述方法还包括：

S17：所述目标小小区完成S16之后，根据所确定的最佳源小区对应的传播时延值，进行时延补偿。

本发明的有益效果在于：

本发明能有效地打破网络系统对多跳空口同步技术中同步跳数的限制，增大了网络系统空口同步范围，进而保证网络中大部分小小区都能通过源小区所发送的空口同步信号获取网络同步。由于在本发明方案中，目标小小区是从最佳源小区待选子集中选择传播时延较小的源小区作为最佳同步参考小小区，因此能有效地提高目标小小区接收信号的信干噪比值。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施方式中空口同步技术原理示意图；

图2为本发明实施方式中小小区多跳空口同步模型及原理示意图；

图3为本发明实施方式中基于帧移位的空口同步信号传输机制；

图4为本发明实施方式中各小小区离线测量最佳源小区传播时延流程图；

图5为本发明实施方式中目标小小区进行空口同步校准流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

空口同步技术(RIBS)是通过接收来自小区发送的空口同步信号来获得网络同步的一种技术。发送空口同步信号的小区称为源小区，接收空口同步信号的小区称作目标小区。目标小区通过检测来自于源小区所发送的同步参考信号来获取网络同步。目标小区在获取网络同步时，不会与其所服务的用户设备(user equipment,UE)进行数据的传输，直到与源小区同步(或至少处于同一频率)之后才开始继续进行数据传输，如图1所示。

多跳空口同步是近年来口空同步技术的研究热点，也可以应用到宏小区与小小区异构布放的HetNet场景。一般地，可将源小区或者源小小区分为不同的层次，层次越低，则该源小区或者源小小区拥有更加接近GPS的定时精度。对于小小区同步需要考虑的基本场景而言，并非所有的小小区都能直接从宏小区或同步卫星获得同步。为了解决这一问题，3GPP提出一种多跳空口同步技术。多跳空口同步是解决小小区之间同步精度和网络空口同步范围的关键技术。这里值得说明的是，我们考虑的源小区可能是宏小区或者小小区，而目标小区仅仅是小小区(在后续描述中，一般情况下，我们不再刻意去区分源小区所对应的宏小区或者小小区类型；而在需要指定源小区类型的情况下，我们会特别地说明)。目标小小区在选择源小区时，优先选择同步层次(或同步等级)低的宏小区或小小区作为最佳源小区，如图2所示。图2中的小小区D是进行同步获取的目标小小区，而其他小小区或宏小区则是属于不同同步层次的源小区。目标小小区在选择源小区时，会优先考虑层次较低的源小区进行同步，在图2中，小小区D会选择小小区E作为源小区进行同步校准。

为解决传统的小区同步方案在小小区空口同步方面的局限性，同时提高小小区空口同步的精度，本发明提出一种基于空口同步信号传输时延补偿的多跳空口同步技术。该方案事先测量出每个目标小小区的最佳源小区的待选子集(即在该目标小小区信号接收范围内同步等级最低的源小区)到达该目标小小区的传播时延(根据基站之间的距离与电磁波的传播速度进行计算)，并将源小区ID以及相应的传播时延记录成表并保存在该目标小小区基站中。

在如何区分小小区的同步等级问题上，本发明利用帧移位来进行小小区同步等级的标识，即具有不同同步等级的源小区的下行空口同步信号分别在不同的时帧位置进行传输，如图3所示。目标小小区通过源小区空口同步信号的传输时帧，判断该空口同步信号所属源小区的同步等级。目标小小区一般选择同步等级低的源小区所发送的空口同步信号进行时频校准。为了能区分目标小小区基站接收到的同步信号所属源小区的ID，对每个源小区发送的空口同步信号进行加扰(即利用该源小区的ID对其所发送的空口同步信号进行加扰)。在空口同步信号设计上，本发明将采用LTE中的参考信号作为空口同步信号设计，这样可以减少时频资源的占用和一些相关的系统开销，且能很好地保障系统的后向兼容性。

目标小小区在进行时频校准时，首先利用源小区下行空口同步信号的发送时帧位置，判断出该源小区的同步等级。目标小小区一般选择同步等级低的源小区作为最佳源小区，并根据其所发送的空口同步信号进行时频校准(一般最佳源小区不止一个，即处于同等级的源小区数目往往大于一)。通过同步信号的同步等级，筛选出同步等级最低的最佳源小区待选集合S，对S中的每个源小区所发送的同步信号进行解扰，获取该源小区的ID。然后，根据该源小区ID与事先保存的最佳源小区传播时延记录表，获取最佳源小区待选集合S中每个源小区到目标小小区的传播时延。最后，根据每个最佳源小区的传播时延，目标小小区会选择传播时延最小的最佳源小区进行时频校准。目标小小区在完成与最佳源小区时频校准过程后，会根据获得的传播时延进行时延补偿，具体步骤如图5所示。

本发明方案的实质在于提出了一种对同步信号传播时延进行补偿的空口同步方案。在没有时延补偿机制的空口同步方案中，小小区的同步精度会随着同步跳数与基站之间的距离变化而变化，即同步跳数增多会导致小小区之间的同步精度降低。同样地，目标小小区与源小区之间的距离增大，也会导致同步精度下降。同时，本发明方案利用不同同步等级的源小区同步信号在不同时帧位置发送，有效避免了不同同步等级源小区间的同步信号之间的干扰，提高了目标小小区接收信号的SINR。此外，本发明为了使目标小小区基站选择最佳的源小区进行时频校准，对每个源小区基站所发送的同步信号进行加扰，当目标小小区接收到多个同一等级的最佳源小区所发送的同步信号时，会根据解扰后的小小区ID，进行筛选，即选择传播时延最小的且同步等级低的源小区作为时频参考源小区。之所以选择时延传播较小的源小区作为最佳源小区，有两个原因：(1)传播时延越小，说明该源小区与目标小小区之间的距离短，目标小小区接收的空口同步信号强度大。(2)源小区传播时延越大，即源小区与目标小小区之间的距离越大，则实际传播时延值与理论测量值之间误差波动就越大(传播过程中的环境因素影响大)，则会导致时延补偿不够精确。基于上述原因，目标小小区总是选择传播时延较的源小区作为最佳源小区。

具体地，本发明方案的实施包括以下所列的7个初始条件和7个主要步骤。

初始条件1：首先，在预设网络部署(假设有W个小小区与N个宏小区)下进行规划，根据各个小小区或宏小区的分布位置，对其进行同步等级划分(实际中，能接收到宏基站信号的小小区的同步等级为1，即Stratum₁)。假设划分了P个同步等级(Stratum₀,Stratum₁,Stratum₂,L,Stratum_P-1)，每个同步等级的小小区或宏小区个数为NP(i)(i＝1,2,3,L,P)，大小各不相同，且

初始条件2：根据初始条件1，测量出目标小小区SC_j(j＝1,2,3,L W)所对应的最佳源小区集合S_j中的各个源小区基站(即在该目标小小区信号接收范围内同步等级最低的源小区集合)到达该目标小小区的传播时延(根据基站之间的距离与电磁波的传播速度进行计算)。假设小小区集合S_j的等级为Stratum_i，小小区个数为Opt(j)，将集合S_j中每个源小区ID以及相应的传播时延记录成表并保存在该目标小小区基站中，如表1所示，具体时延测量流程如图4所示。

表1：小小区SC_j最佳源小区到达时延值

ID<sub>1</sub>	ID<sub>2</sub>	ID<sub>3</sub>	…	ID<sub>Opt(j)</sub>
					Delay<sub>1</sub>	Delay<sub>2</sub>	Delay<sub>3</sub>	…	Delay<sub>Opt(j)</sub>

初始条件3：对每个源小区基站所发送的空口同步信号进行加扰(即利用该源小区的ID对其所发送的空口同步信号进行加扰)，以示区分。

初始条件4：不同同步等级的源小区在不同的时帧位置发送相应的空口同步信号，即对不同同步等级的源小区同步信号进行帧移位，如图3所示。且采用时隙静音的方式对不同同步等级的空口同步信号进行干扰消除。

初始条件5：假设小小区基站会周期性进行时频校准，即目标小小区会周期性地根据最佳源小区所发送的空口同步信号进行时频同步或网络同步。

初始条件6：为了和小小区开关机制兼容，本发明方案假设当小小区处于休眠状态时，也会周期性发送空口同步信号(或者发送小小区发现信号，即对小小区发现信号进行复用)。

初始条件7：由于宏基站的同步源为同步卫星，同步精度最高，令其同步等级为最高同步等级Stratum₀。

在以上初始条件的基础上，本发明方案以如下步骤实施：

步骤一：目标小小区周期性地通过最佳源小区所发送的空口同步信号行时频校准，该期间内会接收到来自多个源小区所发送的空口同步信号。在此情况下，目标小小区基站会通过所接收到的同步信号所在帧位，确定所接收到的空口同步信号的同步等级。

步骤二：由步骤一所确定出的接收信号同步等级，目标小小区会选择同步等级最低的同步信号集合R_j，作为最佳空口同步信号待选子集(假设R_j对应的最佳源小区待选子集S_j)。

步骤三：目标小小区对所选出的最佳空口同步信号待选子集R_j中的空口同步信号进行解扰，获取R_j中各空口同步信号所属源小区的小区ID。

步骤四：根据步骤三所确定出的空口同步信号对应源小区ID与目标小小区基站保存的最佳源小区传播时延记录表，可获得最佳源小区待选子集S_j中每个源小区相对目标小小区的传播时延。

步骤五：目标小小区根据步骤四所确定出的各个最佳待选源小区所对应的传播时延值，选择时延值最小的最佳待选源小区作为最佳源小区，其所对应的空口同步信号为最佳同步信号。

步骤六：目标小小区根据步骤五所确定出的最佳源小区以及相应的空口同步信号，进行时频校准。

步骤七：目标小小区完成步骤六之后，根据所确定的最佳源小区对应的传播时延值，进行时延补偿。

本发明的有益效果在于：

本发明能有效地打破网络系统对多跳空口同步技术中同步跳数的限制，增大了网络系统空口同步范围，进而保证网络中大部分小小区都能通过源小区所发送的空口同步信号获取网络同步。由于在本发明方案中，目标小小区是从最佳源小区待选子集中选择传播时延较小的源小区作为最佳同步参考小小区，因此能有效地提高目标小小区接收信号的信干噪比值。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种小小区多跳空口同步方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预设网络部署中各个小小区或者宏小区的分布位置，对所述小小区或者宏小区进行同步等级划分，其中，所述预设网络部署中包括W个小小区和N个宏小区；

经过同步等级划分后共有P个同步等级，每个同步等级中包括至少一个小小区或者宏小区；其中，每个同步等级中的小小区或宏小区的数量为NP(i)，其中，i为从1至P的整数，并且每个NP(i)的大小各不相同，且

对于所述预设网络部署内的每个小小区SC_j，确定出所述小小区所对应的最佳源小区待选子集S_j；

测量每个小小区SC_j与其最佳源小区待选子集S_j中各源小区基站的传播时延，并将测量结果与对应的最佳源小区的小区标识保存至目标小小区中；

利用各个源小区的小区标识对各个源小区发送的空口同步信号进行加扰，以区分不同源小区发送的空口同步信息；

当小小区处于休眠状态时，也会周期性地发送空口同步信号；

S11：所述目标小小区周期性地通过最佳源小区所发送的空口同步信号行时频校准；其中，在时频校准期间，所述目标小小区接收到来自多个源小区发送的空口同步信号，并通过接收到的空口同步信号所在帧位，确定接收到的空口同步信号的同步等级；

S12：根据确定出的接收到的空口同步信号的同步等级，所述目标小小区选择同步等级最低的同步信号集合R_j，并将R_j作为最佳空口同步信号待选子集；

S13：所述目标小小区对所选出的最佳空口同步信号待选子集R_j中的空口同步信号进行解扰，以获取R_j中各同步信号所属源小区的小区标识；

S14：根据确定出的同步信号对应的源小区的小区标识与目标小小区的基站中保存的最佳源小区传播时延记录表，获得最佳源小区待选子集S_j中每个最佳待选源小区相对目标小小区的传播时延；

S15：目标小小区根据确定出的各个最佳待选源小区所对应的传播时延值，选择时延值最小的最佳待选源小区作为最佳源小区，并将所述最佳源小区所对应的空口同步信号确定为最佳空口同步信号；

所述方法还包括：对具有不同同步等级的源小区的同步信号进行帧移位；

采用时隙静音的方式对不同同步等级的同步信号进行干扰消除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

小小区周期性地根据最佳源小区所发送的空口同步信号进行时频同步。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将宏基站的同步等级设置为最高同步等级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S16：目标小小区根据确定出的最佳源小区以及相应的最佳空口同步信号，进行时频校准。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S17：所述目标小小区完成S16之后，根据所确定的最佳源小区对应的传播时延值，进行时延补偿。

Images