TWI277350B - Base station synchronization for wireless communication systems - Google Patents

Description

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五、發明說明（2) 3度J:預測值。當-基地台之時間準確度超過臨界值 ΐ確η::決定是否有一鄰居基地台具有-最佳時間 =二ί界值基地台則會根據該基地台及該鄰 居基地台間之=預測時間差進行調整。 ，習該技藝者在閱讀較佳實施例之詳細 明白本發明系統及方法之其他目的及優點。 ^ 圖式之簡易說明 第一圖係一通信系統之方塊圖。 . 第二圖係根據本發明一較施 控制器（RNC)之方塊圖。 .、，、深.·，罔路 使用較佳實施心^ 質設康本發明-較佳實施例製作之階層時間品 系統= 及第五_係根據本發明-較佳實施例製作之 實施方式. 似元i η較ί實施例係參考圖式說明如下，文中，類 似兀件係以類似符號表示。 頭 第一圖係介紹一銬总么 雙工（TDD)之通信系统^無^寬頻分碼多址（CDMA)或分時 26, 32, 34，複.數盔線 /亥糸統18包括複數^^點· …、線、、罔路控制器36,38,4〇，複數使用者設

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1277350 五、發明說明（3) 備20, 22, 24及一核心網路46。該系統18内之一b節點16通 信連結之使用者設備（U E ) 2 0 - 2 4。該B節點1 6具有一單址控 制器（SC)，連結於單一基地台30或複數基地台3〇ι ···%。 各基地台具有一連結地理區域，即一蜂巢。雖然本發n明僅 揭露基地台同步，然熟習該技藝者亦可利用本發明以完成 蜂巢同步。 群組之B節點26, 32, 34係連接 热深網路控制器 (RNC)36 ^該等無線網路控制器36…4〇係

路46。為簡潔起見，下文將只討論單一 B節點，然= 實可應用於複數B節點。 X 根據一較佳實施例，該無線網路控制器36係維 B節點26, 32, 34之内及之間的基地台同步。請參考第二x 圖’該無線網路控制器36可透過其訊息產生裝>置53以_ 來自一基地台30丨..·30η或使用者設備2〇,22,24之 /月秀 以接收量測；使用其同步控制器55以 根據该專置測最佳化地更新其狀態預測；及 協ίΐΓ!57之'组狀態。謂存狀態係用於 不各基地口相對於一參考值之時間誤差，各 變率，及基地台3 〇間之傳輸延遲。 、B h差之 該^網路控制器36亦管理一組儲存於一資 =測，八包括：一量測波形（即同步資料組）之到 ^ :使用：設備20量測來自兩基地台之傳輸之到達時；’ 差，及狀悲不確定性及量測不確定性之預測。 曰 控制器36使用先進瀘波技術，如Ka 4以一線網路 11，愿疫裔，以預測定

第7頁 五、發明說明（4) ^目對時脈遷移之參數，及精鍊出如 確切範圍之參數。該預測時間遷移係用其他元件間 率參考值間之頻率不符及合理 ：：各基地台頰 準確量測不會破壞該過程。 —^確保偶爾，約略之不 該無線網路控制器36指派一時間σ併认 30η。這個時間品質是由該盔 :貝a各基地台30】.·. 其他基地台係指派一纟日 $間基準參考值。所有 正以更新。這個時間品jf質’其根據量測及施加校 小的品質數值暗示更=數(㈣至⑻。更 以是一個連續（如浮點）變數。該表，這個時間品質可 最好永久指派一時間品質〇。 Λ豆土地口（主控基地台） 且可根據該參考基地台調整之數值Λ地台則指派變動 階層設計，第四圖係顯示一主控”個時間品質 地台Slave 1，Slave 2， S1工土也〇 ，其中所有從屬基 地台變動之時間品質數 j $指派為根據該主控基

Slave 2之時間品質係指派為一貫，施例中’從屬基地台 之數值，且從屬基地台3 :攸屬基地台Slave 1變動 S1 ave 1變動之時間品口質係指派為根據從屬基地台 該無線網路控制器3 6 ^ 無線網路控制器資料廑ζ之，f刼作模式係根據儲存於該 每隔一預定時間單位更=^態更新f協分差矩陣57，其 子決定之時間）。該協分差'矩^ ^每隔5秒鐘或由一運算 間誤差之預測‘變異。 丨早b7之一元件係各基地台時 1277350 五、發明說明（5) 當一基地台之時n w、， 無線網路控制器36合^是變異超過—預定臨界值時，該 差更新。這個更新^作^二讯息以支援該基地台之時間講 種是，該基地台根據ρ 曰下列二種方法之一達成。第一 3〇„之同步資料組之测來自-鄰居基地台3〇ι，3〇2... 具有較佳準確度之二其到達時間（BST0A);第二種是， 該對象基地台傳輪之美地：^3〇1，3〇2 ...3〇n根據指示量蜊 者設備20量測該基;=台至/達時間；第三種是’―使用 資料組之基地台到達；^邮居基地台3〇1，3°2.·.30'之同步 在第-種及第二種使用基地台至基地台之基地 日:間之方法中:需觀察一基地台傳輸至另^地台之到^ 时間。凊參考第二圖，一傳送基地台3 〇ι於一預定時間送 〆^知傳輸圖案。該傳輸圖案可以是來自該基地台％中 ^資料組產生裝置6 2之一同步資料組，其在經由一天線7 〇 發射前係穿透一隔離裝置64。該接收基地台3〇1利用其量測 裝=6 0偵測該傳送波形，其會在該接收信號相符於預期樑 德時輪出一大數值。若該接收裝置及傳送裝置位於相同位 置且具有準確之同步時脈，則該量測裝置6 〇之輸出便會與 該傳送波形同時出現。不過，時脈不準及傳輸路徑延遲會 造成一時間差。 傳輸路徑延遲係以（1)式定義。 R/c+x (1) R/C係一傳送單元及接收單元間之距離，R，除以光 速’ c。X項係‘補償設備延遲。當基地台距離非常遙遠時，

1277350 五、發明說明（6) 傳輸路徑延遲通常是由R / c項支配。無線電波以光速旅 行’約1 ft/ns或3x 108 m/s。基地台同步之目的係調準該 等基地台於卜3 us之間。因此，當基地台間隔距離在1/2 哩（1公里）等級或更大時，該距離便有意義。然而，對微 微（P1CO)或微（micro)蜂巢而言，其間隔距離為數十公 尺，該距離相較於優勢之量測準確度，χ，並益音義。 根據這些考慮，當企圖同步距離遙遠（大;;丨^公里）的 基地台時，取得間隔距離便很重要。當企圖同步間 =公尺内士之基地台時，實際位置便無關緊要。待執行基地 口到達牯間之量測後，儲存於無線網路控制器資料庫Μ之 ^知傳遞距離係減去，且兩者之差係視為該等基地台間之 時間不準。 第三種方法係量測由一使用者設備觀察，發送自兩 同，，台之傳輸間之相對到達時間差（td〇a)。該使用 =量測並報告來自兩基地台之傳輸間之觀察到達時間^ = A 。該無f網，控制器36送出一訊息至該等使用者設 琴却，自i24，精以量測兩基地台之到達時間差。當接收到 L，使用者設備20,22,24係經由其天線72及隔離裝 梦晉旦兩基地台之傳輸，並使用該使用者設備量測接^ : 里测到達時間差及將該量測傳送至其連結之基地 〇 0 1 ^使用者設備位置為已知（即其至兩基地台之範 :t f斗已知）且兩*地台日夺間均是正確的，到達時間】 係以（2)式定義。 J ^

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(r1-r2)/c ^ (2) 由該數值之量測誤差可以是時間基準不準的指標。如 熟習該技藝者所知，若範圍r HU夠小以至於在微微尺 二（fn\lzed)蜂巢中為真，則其數值並不需要知道。觀 察到達時間差可直接用作傳輸時間差之一量測。、靦 當一種方法選定時，適當訊息係傳送至一基地台3〇… 30„或一使用者設備20,22,24。若該訊息係送至一基地台1 3〇2 /該基地台係被告知要觀察及量測那一個鄰居。若二訊 息係运至一使用者設備22，該使用者設備係被告知要 那一個基地台及其自己之基地台。 請再回到第二圖，該無線網路控制器36已在其資料庫 59中儲存各基地台3〇ι ·_·3〇η間之範圍。該無線網路控制器 36隨後檢查以得知是否需要更新一鄰居基地台Μ!，其相較 於該基地台3〇2具有一更好之時間品質。當發現這樣之一鄰 居基，地台30ι時，一訊息係啟始至該鄰居基地台以自該”非 同步（out of sync)基地台3〇2擷取一量測。或者，該無線 網路控制器3 6係能夠送出一訊息至該，，非同步,，基地台3 ο?， 並，求其擷取該鄰居基地台3 〇ι之一量測。該被要求基地台 (二^ —非同步，基地台3 〇2 )，為本實施例之目的，隨後擷取 :亥同步（in-sync)基地台30〗之量測並將該量測數值送回 邊無線網路控制器量測裝置5 4。該無線網路控制器量測裝 置54轉交該量測數值至該同步控制器55，其藉由減去該傳 遞時間R/c以計算該量測之像輪時間。 當該無線網路控制器同步控制器5 5計算該傳輸時間 1277350

五、發明說明（8) ί = = = : =制器資料庫59之數值比 …，並利用波 ::更新協分差矩陣57中之狀態。若該差值 f ’該無線網路控制器訊息產生裝置5 二

息至該丨丨非同步,丨基祕A CJ n丨、，）田於4 ^ ^ ^ aTL ^ , ^ ii t ^ 〇 1 5周正其時間基準及其參考頻 -3〇η ^ 該基地台302執行要求之調整並將其回報給該無線網路 控制器量測裝置54。該無線網路控制器36内之資料庫係更 新，包括：該對象基地台3〇2之時間參考校正，其時間改變 率，其協分差矩陣57之更新（最重要地，具有其預測娜時 間誤差及遷移誤差），及其時間品質之更新。請參考第四 圖，一基地台（其時間基準係根據與其他基地台比較以校 正）絕不能指派一等於或好於其從屬基地台之時間品質。 這個移序可以確保穩定性。其說明如下，若欲校正一基地 台Slave 2 ’則基地台Slave 2只能指派小於其從屬基地台 S1 ave 1時間品質之一數值。這可以確保一基地台之時間 品質不會同步一同級或下級之從屬基地台，其最後可能會 導致一群集基地台遷移成π非同步π於該主控基地台。 如先前所述，擷取量測以調整該”非同步"基地台3 〇2之 另一種方法係使用一使用者設備2 0, 22, 24。若該無線網路 控制器36係選擇這種方法，一訊息係發送至該使用者設備 2 2以量測該’’非同步”基地台3 02及該，，同步”基地台3 0丨之同

第12頁 1277350 五、發明說明（9) =資料、、且。當使用者設備2 2擷取該等量測時，該等量 务送至該，線網路控制器36並進行處理。類似於上述方’、 ί差m:ί f ϊ存於ΐ無線網路控制器資料庫5 9及協 調整量測比較。及“至該"非同步"基地台3°2之- 、、”4五圖Λ及第五圖Β係介紹根據本較佳實施例之系統之 :二路控制器36每隔—單位時間更新該協分 =二=:次(3Γ=。當該無轉^ 界值時（牛驟…、3 變異超過—預定臨 :(ν驟502 )，該無線網路控制器 o a) ^ ^ ^ 3 e „ 送至該”非同步"基地台之-鄰居基地 (步驟^適Λ ’ 該鄰居基地台之到達時間 並將該量測傳' α通即擷取必要量測（步驟505 )， 無線網路控路控制器36(步驟_。若該 器36係傳送一訊息間纟’該無線網路控制 到達時間差（步驟5〇7a)，苴中：兔"精以量測兩基地台之 使用者設備量測各基地台為非同步"基地台。該 該等量測之差值傳送至該i 並將 ^ ^ f.1136 ^ ； Ϊ '： ! ^ ^ "36( ^ ^57C) ° 迥田里測時（步驟508)，該無

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線網路控制器36係將該量測與 料庫59中之數值比較（步驟5〇9)。=該無線網路控制器資 值，該無線網路控制器3 6係傳 ' ―若s亥差值大於某個臨界 台，藉以根據該差值調整其時=訊息至該"非同步"基地 510)。該"非同步"基地台係B_ ^準或其參考頻率（步驟 將其回報給該無線網路控制器3:求=整(步驟5⑴並 控制器資料庫59及協分差矩陳57@乂驟512)。該無線網路 值（步驟513)。 思即更新以合併該等新數 一較佳實施例係一系統及方法，苴 控制器3 6。在習知技藝中，一批“子；各無線網路 RNC) .直接通信於其基地台且^二，網路控制器（C- _直接通信於其使用者設備。在 線網路控制器（RNC)控制的情況中，\也/係由不同無 無線網路控制器及伺服無線網路控％ θ而要增加控制 鄰居基地台及使用者設備。 為間之通信’以控制 移近對基地台可以彼此發聽以將其頻率 權值（其指派給各基土也台且儲存於^益數^則由-組獨特之 糊定義。調整各基地台器資料 相同’除了'，非同步|，基地台及"同步"基列所1者 t給各基地台之權值調整以外。利用不同的么要 達到不同程度（由完全中心至完全分散）之向心性。口、了 本發明之最佳貫施例係使一無線網路 送-時間校正.及/或頻率校正至一基地台3 3 05 1。该主控 1277350 五、發明說明（11) ^地台係負責確保各基地台具有從屬於該主控基地台 間參考值，其準確落於一指定限制内。該無線網路 器3 6，於其演异法及校正中，假設具有一可忽略之誤 在於S主控基地台及其基地台之間，並因此假設所有 台具有相同之時間參考值。 ^ 因此’該無線網路控制器3 6並不企圖預測該主控 台及其基地台間之個別時間誤差，且該主控基地台必 低或補償該主控基地台及其他基地台間之時間誤差， 忒連結無線網路控制器3 6並不會執行一校正。這個貪 揭示一無線網路控制器36及一主控基地台間之一完全 面。該完全介面可使該主控基地台施加其解決方案以 微微蜂巢之從屬同步。 在另一個實施例中，各基地台具有一獨立之時間 率參考值，其能夠使一無線網路控制器36發送時間校 及/或頻率校正至各基地台。該無線網路控制器36，^ :异法及校正中，予員測表示各基地時間及頻率誤差之 m 〇 因此，該無線網路控制器36企圖預測各基地台及 控基地台間之個別時間誤差，相關於一 =預測另一基地台之狀態。因此，基地台也；= 在基地台之定時及時間遷移中提供寬鬆界限 =也台必須在空中傳送至另一基地台（相同或不“同之』 口）時，具有一可接受之連接性。 這個實滅例有利於大蜂巢區域，其基地台間之距 之一 控制 差存 基地 基地 須降 因為 施例 介 適於 及頻 正 t其 狀 該主 並益 』m 0\%\ 需要 且各 ^地 離較

第15頁 1277350 五、發明說明（12) 遠。然而，其 台之時間參考 控基地台之時 在這個實 值，但該主控 制器3 6係發送 —主控基地台 脈係頻率從屬 36，在其演算 差存在於該主 為.常數之偏移 透過相關於一基地台（其從屬於一主控基地 值）之量測以校正一基地台（其從屬於相同主 間參考值）之能力卻受到限制。 轭例中之各基地台係使用獨立之時間參考 基地台係提供一頻率參考值。一無線網路控 各基地台之時間校正及/或單一頻率校正至 。該無線網路控制器36係確保各基地台之時 於遠主控基地台之時脈。該無線網路控制器 法及校正中’係假設具有一可忽略之遷移誤 控基地台及其指派基地台之間，並預測被視 量。 因此，該無線網路控制器36預測該主控基地台及其基 土 〇間之個別時間誤差，及該基地台相較於該主控基地台 之通用頻率遷移。 ^ 這個實施例的特徵類似於前一個實施例所述，其中與 忒主控基地台距離較遠的基地台較有利。這個實施例提供 、，機制以移除長距離之時間不準。利用該等時間偏移量 為穩定的假設，這個實施例係利用相關於任何基地台（其 頻率從屬於該主控基地台之時脈）之一量測，籍以更新所 有基地台（其從屬於該主控基地台）之遷移率。 另一個實施例係使該無線網路控制器3 6提供對該主控 基地台之預測，藉以支援從屬該主控基地台之基地台同 步。、一無線網路控制器3 6係發送各連結基地台之時間校正 及/或頻率校主至其主控基地台。該主控基地台確保其連

1277350 五、發明說明（13) ' --- 結基地f分別具有從屬於該主控基地台之一時間參考值， f準確洛於一指定限制内。該主控基地台可以選舉以使用 該基地台獨特之予員測以用於該基地台同步。該無線網路控 制器36，在其演算法及校正中，纟生該主控基地台及其基 地口，之日寸間及頻率誤差之一最佳預湏卜在執行狀態預測 時，該無線網路控制器3 6係加權該等量測及該基地台爷差 不確定性間之相對信任。 、 因此，該無線調路控制器36係企圖預測該主控基地台 及其基地台間之個別時間誤差，且該主控基地台係降低口 及/或補償該主控基地台及各基地台（其從屬於其時間參考 值）之時間誤差，或要求來自該無線網路控制器36之協 助0 上’然熟習該技藝 故本發明範圍應以 雖然本發明已以較佳實施例揭露如 者當可於本發明範圍内進行其他變動， 下列申請專利範圍界定。 1277350 圖式簡單說明 圖式簡單說明 第一圖，係一通仿 I彳曰系統之方堍圏。 第二圖，係根據本發明一 4 ， ^.ι 51 n?wr ^ ^ ^ ^ ^ 車乂佳貫施例製作> .^ 制态CKNC)之方塊圖。 衣作之一無線網路控 第二圖，係根據本發明一較佳與 用者設備之方塊圖。 貝 衣作之一基地台及使 第四圖，係根據本發明一較 設計之介紹圖。 j只施例製作之階層時間品質 第五圖Α及第五圖β， 係根據本發明一較佳每A A丨制/Λ: +会 統之流程圖。 平又1土汽鈿例製作之糸

苐18頁 元件符 號說 明： 16 ’ .26 '32 ' 34 : B節點 18 : :通 信系 統 20、 • 22 '24 :使用者設備 3 0、 ^ 3〇! "•30 ^ :基地台 36 ’ .38 、40 :無線網路控 46 核 心網 路 54 量 測接 收裝置 55 同 步控 制器 57 協 分差 矩陣 59 資 料庫 60 量 測裝 置 62 同 步資 料組產生裝置 1277350 圖式簡單說明 64 :隔離裝置 7 0 :天線 第19頁

Claims (1)

1277350 六、申請專利範圍 ^ 1 · 一種同步複數個基地台的方法，該方法係包括步驟·· 識別出一目標基地台，其係超脫出在該複數個基地台之 間的同步化； 選取至少一鄰近基地台，其所具有的時間品質係較該目 標基地台的時間品質為佳； 量測在該目標基地台與該至少一鄰近基地台之間的時間 差異；以及 以該時間差異為基礎而調整在該目標基地台内的時間。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該目標基地台 發出一同步化信號至該鄰近基地台，而該鄰近基地台決定 該時間差異。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該鄰近基地台 發出一同步化信號至該目標基地台，而該目標基地台決定 該時間差異。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該目標基地台 與該鄰近基地台各自發出一同步化信號，而一使用者設備 則決定該時間差異。 5·如申請專利範圍第1項所述之方法，其係更包含一週期 性地檢測並紀錄在所有基地台之間的時間變異之步驟。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中當該時間變異 超過一預定的門檻值時，該目標基地台即被識別。 7· 一種用以同步化複數個基地台的無線網路控制器 (radio network contr〇ller RNC )，係包含： 裝置’係用以識別出一目標基地台，其係超脫出在該複

1277350 六、申請專利範圍 數個基地台之間的同步化； 裝置，係用以識別至少一鄰近基地台，該鄰近基 具有的時間品質係較該目標碁地台的時間品質為佳 裝置’其係用以指示在該目標基地台與該鄰近基 間的時間差異之量测；以及 裝置’係以該時間差異為基礎而調整在該目標基 的時間。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之無線網路控制器 (RNC ) ’其中該用以識別出該目標基地台的裝置； 含： 一資料庫，係用以儲存該等基地台的時間與時間 訊； ’、 裝置，係用以追蹤該等基地台的時間：以及 ，置’係用以計算在該等基地台之間的時間變異 當該時間變異超過預定門檻值時，該目標基地台 別。 9· 一種用以同步化在一通信系統中之複數個基地< 統’係包含： 至少一使用者設備； 一目標基地台’其係超脫出在該複數個基地么之 步化； 至少一鄰近基地台，其所具有的時間品質係較該 地台的時間品質為佳；以及 . Ί · ’ . . 一無線網蝽控制器，係用以指示在該目標基地台 地台所 地台之 地台内 3包 品質資 係被識 Ϊ的糸 間的同 目標基 與該鄰

1277350 六、申請專利範圍 近基地台之間的時間差異之童測，並根據該時間差異而凋 整在該目標基地台内的時間。 10·如申請專利範圍第9項所述之系統，其中该目心基么地 台發出一同步化信號至該鄰近基地台，而該鄰近基地口决 定該時間差異。 11·如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該鄰近基地 台發出一同步化信號至該目構基地台，而該目構基地台決 定該時間差異。 12·如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該目標‘基地 台以及該鄰近基地台兩者係各自發出一同步化信號，而該 使用者設備則決定該時間差異。 1 3·如申請專利範圍第9項所述之系統，其中，不管具有 較低時間品質的基地台之時間精確度是否倚賴具有較高時 間品質的基地台之時間精確度，該複數個基地台乃依2盆 等所具有之時間品質而彼此關連。 & 八

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