CN1874542A - 一种利用支持辅助gps功能的无线网络进行授时的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用无线网络进行授时的方法，尤其涉及一种利用支持辅助GPS功能的无线网络进行授时的方法，该方法包括：A.无线接入网的网络侧将GPS辅助信息发送给用户终端；B.用户终端利用所述GPS辅助信息，确定用户终端的时间。利用本发明，根据用户终端的不同能力，可以获得不同精度的GPS时间、UTC时间及本地时间。

Description

一种利用支持辅助GPS功能的无线网络进行授时的方法
技术领域
本发明涉及一种授时方法，具体涉及一种利用无线网络进行高精度授时的方法。
背景技术
对于辅助GPS定位技术，基于GPS定位原理，对应移动用户终端也一定要求具备GPS接收能力，通过定位测量控制流程，SRNC向移动用户终端提供进行伪距测量的辅助GPS数据，具体包括：GPS参考时间、移动用户终端的初始参考地理位置、DGPS校正参数、GPS卫星星历数据、电离层参数校正参数、UTC模型参数(UTC与GPS时间校正)、GPS卫星年历数据、GPS信号捕获辅助数据和GPS卫星工作状况信息(实时完整性)等，辅助移动用户终端进行GPS伪距测量以及如有需要并完成移动用户终端位置的计算。
对于LCS业务所采用辅助GPS方法进行位置定位时，在RNC下发给用户终端的定位辅助数据中的参考时间信息(3GPP TS25.331协议UE positioning GPSreference time一节)，协议定义了两种形式，即：1).TOW：该信元为必选项，分辨率为1ms。2).全球无线接入网GPS小区帧定时(TUTRAN-GPS)：该信元为可选项，定义了参考小区SFN与GPS时间的定时关系，其分辨率为1/16chip。
目前在国际上存在以下四种主要的时间系统：世界时(UT)，根据地球自转周期确定的时间；原子时(AT)，以原子能级跃迁所辐射的电磁波震荡周期为基础确定的时间；GPS时间(GPST)，全球定位系统(GPS)为满足精密定位与导航的需要所建立的专用时间系统；协调世界时(UTC)，它是世界时和原子时协调的产物，是当今采用的国际标准时间。
要使时间用户的本地时间与标准时间实现统一(或称同步)，就要解决时间这一量值的传递。通过各种方式和媒介将把标准时间信号送达用户的工作称之为授时或者时间服务(time service)。这些方式包括：短波、长波、电话网、互联网、卫星等。这一整个时间测量值传递过程和设施，就称为“授时系统”，如图1所示。
目前移动网络已实现了时间校正和自动更新的功能，其实现是移动性管理中的MM INFORMATION过程中的MM INFORMATION消息中所携带的时区和时间信息，MSC直接发送给移动用户终端或者MSC通过Gs接口由SGSN透传给移动用户终端，如图2所示。由用户终端对所接收到的MM INFORMATION消息中的相关信元(根据3GPP TS24.008协议，Local time zone/Universal time and localtime zone)进行解析后，即可获得对用户终端时间的校正和自动更新。
但是通过MM INFORMATION信令的方式发送到移动用户终端，其实时性存在很大的问题，等到用户终端对MM INFORMATION消息中的相关时间信元进行解析而得到的时间将已与当前时刻存在数秒的偏差(网络的传输时延以及空口的传输和重传时延)。由于其是非接入层信令，在无线接入网侧很难对其进行补偿或者校正。因此，当用户终端对时间要求很高，特别是对于需要精确授时的业务已很难满足要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用无线网络进行高精度授时的方法，以解决当用户终端对时间精度要求很高的情形下，当前授时系统无法满足的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用无线网络进行高精度授时的方法，该方法包括：
A、无线接入网的网络侧将GPS辅助信息发送给用户终端；
B、用户终端利用所述GPS辅助信息，确定用户终端的时间。
本发明所述的方法，GPS辅助信息包括GPS参考时间和协调世界时UTC模型参数。
本发明所述的方法，GPS参考时间携带有GPS小区帧定时。
本发明所述的方法，步骤B之前还包括确定用户终端能力。
可选地，本发明所述的方法，用户终端可以进行GPS信号测量，精确获得GPS时间。
可选地，本发明所述的方法，用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时可用，用户终端使用GPS小区帧定时所标识的时间与小区帧号SFN的关联关系，确定GPS时间。
可选地，本发明所述的方法，用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时不可用，用户终端使用GPS参考时间辅助数据中的GPS导航电文时间TOW，作为GPS时间。
本发明所述的方法，用户终端利用上述任一种GPS时间，根据UTC模型计算用户终端的协调世界时UTC时间。
本发明所述的方法，根据用户终端所处时区信息及协调世界时UTC时间，获得用户终端的本地时间。
本发明在利用网络提供的辅助GPS定位功能的基础上提出了一种利用无线网络进行精密授时的方法，使得用户终端可以获得高精度的时间(包括GPS时间、UTC时间和本地时间)，而不需改动现有的UTRAN体系，只要RAN侧支持辅助GPS定位方法的定位功能即可。
附图说明
图1为授时方式示意图；
图2为利用移动管理信息过程进行授时处理过程示意图；
图3为本发明进行授时的流程图；
图4利用位置业务定位流程进行授时处理过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图3为本发明提供具体实施例的流程图，如图3所示，其具体步骤如下：
步骤1：无线接入网的网络侧将GPS辅助信息发送给用户终端。
基于这种授时业务既可以是网络发起的也可以是用户终端主动发起的，利用定位流程辅助数据发送流程来向用户终端发送相关的授时计算所需的GPS辅助数据，其中GPS参考时间和UTC模型参数在辅助数据下发时是必须要携带的，同时，GPS参考时间携带有GPS小区帧定时，具体的发送流程如图4所示。
网络发起的过程：如对于签约用户，可以由核心网络业务供应商每隔一段时间并通过定位辅助数据发送请求流程(Location Related Data Request)，周期性的向终端发送授时辅助数据；或者由其它如终端设备发起的，要求核心网络业务供应商向目标终端通过定位辅助数据发送请求流程(Location Related DataRequest)，发起一次授时过程。
终端发起的过程：如终端主动通过登陆移动运营商提供的定位业务网站、短消息激活或者通过非接入层信息请求发起定位业务建立过程，激活一次网络端提供的授时业务，然后由核心网络业务供应商发起定位辅助数据发送请求流程(Location Related Data Request)，从而完成一次授时的处理。
根据3GPP TS 25.413协议，CN在填写Location Related Data Request消息内容时，参数填写必须符合以下两点：1).类型：Requested LocationRelated Data Type＝Assistance Data for Assisted GPS，包括但不限于该类型，当任何该参数扩展时只要与GPS辅助数据相关的类型都包括；2).内容：用于确定SMLC需要下发的具体GPS辅助数据类型而在Requested GPSAssistance Data字段结构中所填写的内容，必须包括的两项辅助数据是GPS参考时间和UTC模型。
RNC对于全球无线接入网GPS小区帧定时的获取，可利用NODEB配置GPS定时卡并可通过IUB/IUR接口的公共测量上报UTRAN GPS小区帧定时的形式等方式；即使NODEB不能提供该GPS帧定时的公共测量，只要RNC能获得GPS时间根据同步原理也可获得GPS小区帧定时。因此在正常处理的情况下，全球无线接入网GPS小区帧定时RNC都可以获得并告知用户终端(通过ASSISTANCEDATA DELIVERY消息)。
步骤2：确定用户终端能力。
在无线资源控制(RRC)连接建立过程中，主要由RRC连接完成消息获得用户终端定位能力信息、迁移时由源RNC通过包容器透传给目标RNC或者SRNC通过用户终端能力查询获得用户终端定位能力信息。本发明所述的用户终端能力主要包括以下三种情况：(1)用户终端可以进行GPS信号测量；(2)用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时可用；(3)用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时不可用。
步骤3：获取GPS时间。
当用户终端可以进行GPS信号测量时，用户终端依据RNC提供的GPS辅助数据进行卫星信号的俘获和相关的测量，从而精确获得GPS时间。
当用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时可用，用户终端使用GPS小区帧定时所标识的时间与小区帧号SFN的关联关系，确定GPS时间。
GPS小区帧定时所标识的时间，提供的是活动集链路中参考小区某个SFN开始时刻所对应的GPS时间(并不是告诉用户终端现在的时刻，而是告诉用户终端“GPS时间与SFN帧头”之间的定时关系：如SFN＝100，GPS小区帧定时TUTRAN-GPS＝1161216000000，即可推算出后续时刻不超过一个SFN周期中任一SFN＝本周期101-4095和下一周期0-9的GPS时间)，由于其与小区SFN值存在一个对应关系，而从发送测量控制到用户终端进行伪距测量的时间一般不会超过一个SFN周期(0-4095帧，即40.96s)，因此用户终端根据SFN与GPS之间的定时关系而在伪距测量时可以获得测量时刻的较为准确的定时信息。GPS小区帧定时提供的是GPS时间与参考小区SFN之间的定时关系，用户终端可以根据在使用时SFN与参考时刻SFN的偏差来推算当时的GPS时间
当用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时不可用，用户终端使用GPS参考时间辅助数据中的GPS导航电文时间TOW，作为GPS时间。
步骤4：用户终端利用GPS时间，根据UTC模型计算用户终端的UTC时间。
用户终端在获得GPS时间(tGPS)之后，即可根据辅助数据中的UTC模型来进行计算，而获得GPS时间所对应的UTC时间(tUTC)，具体可参考(ICD-GPS-200：″Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces″.)。
ΔtUTC＝ΔtLS+A0+A1*(tGPS-toc+604800*(WN-WNt))    [4]
tUTC＝(tGPS-ΔtUTC)MOD(86400)                          [5]
如果用户终端的GPS时间跨越一天的边界，即落在DN+3/4-DN+5/4时，则需要对[5]中的UTC时间进行修正：
W＝(tGPS-ΔtUTC-43200)MOD(86400)+43200                 [6]
tUTC＝(W)MOD(86400+ΔtLSF-ΔtLS)                      [7]
ΔtUTC为UTC时间的偏差；tUTC为由GPS时间获得对应时刻的UTC时间；604800为一周的秒数(7*24*3600)；43200为半天的秒数；86400为一天的秒数(24*3600)。WN为当前GPS时间tGPS所对应的周数；MOD为整数取模运算。
其中GPS辅助数据中所携带的UTC参数具体如下表1所列：
                表1UTC模型参数说明表
  参数标识   参数长(bit)   度量因子   单位   描述
  A0   32   20-30   秒  UTC偏差时间校正多项式常数校正值
  A1   24   20-50   秒/秒  UTC偏差时间校正多项式一次校正值
  ΔtLS   8   1   秒  UTC偏差时间校正多项式闰秒相对偏差量
  toc   8   212   秒   UTC数据有效的参考时间
  WNt   8   1   周   UTC数据参考周数
  WNLSF   8   1   周   闰秒最后生效的周数偏差
  DN   8   1   天   闰秒最后生效的天数偏差
  ΔtLSF   8   1   秒   闰秒最后生效的偏差时间
步骤5：根据用户终端所处时区信息及UTC时间，获得用户终端的本地时间。
由于UTC时间是零经度子午圈对应的格林尼治时间，因此在获得UTC时间之后，只要获得当前用户终端所属的时区信息(time zone)即可得到用户终端的本地时间tLOCAL：
tLOCAL＝tUTC+tZONE                [8]
其中tZone为时区的偏差，其取值为[-12～+12]的整数值，单位为小时。国际规定将地球表面按子午圈从南到北，划成24个跨度为15°经度的区域并且规定相邻区域的时间相差1小时。并且规定零经度子午圈往东为正，往西为负值。如北京时间，即以东经120°的地方时间作为我国的时间计量标准，如对于北京时间tZONE＝8小时：
tBEIJING＝tUTC+8*3600             [9]
其中用户终端中的时区信息，如可通过用户终端的参数设置、MMInformation消息或者用户终端提供菜单选项由用户自己选择来获取。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种利用支持辅助GPS功能的无线网络进行授时的方法，其特征在于，该方法包括：
A、无线接入网的网络侧将GPS辅助信息发送给用户终端；
B、用户终端利用所述GPS辅助信息，确定用户终端的时间。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GPS辅助信息包括GPS参考时间和协调世界时UTC模型参数。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述GPS参考时间携带有GPS小区帧定时。
4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤B之前还包括确定用户终端能力。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用户终端可以进行GPS信号测量，精确获得GPS时间。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时可用，用户终端使用GPS小区帧定时所标识的时间与小区帧号SFN的关联关系，确定GPS时间。
7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用户终端无法进行GPS信号测量，GPS小区帧定时不可用，用户终端使用GPS参考时间辅助数据中的GPS导航电文时间TOW，作为GPS时间。
8、根据权利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，用户终端利用GPS时间，根据协调世界时UTC模型计算用户终端的协调世界时UTC时间。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据用户终端所处时区信息及协调世界时UTC时间，获得用户终端的本地时间。
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