TWI314403B - Method and apparatus for synchronizing base stations - Google Patents

Description

(2) 1314403 發明說明續頁 主基地^步化基地台之方法及裝置，—rnc(c_rnc)或一 基地台可以指定-基地台或—UE要求來自基地台之測量以 完成同步化。可以定期排序或在週期性測量指示一漂流數 值超過一給定臨界時，可以同意同步化活動。 較佳實施例系統及方法之目的及優點可由習於此技者閱 讀較佳實施例之詳細說明後瞭解。 實施方式 圖1說明一簡化無線擴展頻譜劃碼多向近接⑽ma)或劃 時雙工(TDD)通信系統18。系統18包含複數個節點Bs 26、 U複數個RNCs 36、38、暑複數個使用者裝置⑽s) 2:、22、24,及一核心網路私。在系㈣内之一節點b %通 is於相關使用者裝置me、 》 衮置24 (UE)。節點B 26具有相關於一單 :基…，，或多個基地台3〇1..為之一單一位置控制器 (sc”〇。各個基地台服務已知如一細胞之一相關地理區 域。應該注意即使福千萁&么π μ —上 揭基地σ同步化，也可以使用本發明 元成細胞同步化。 節點 Bs 26、39、υ ^ 34之一群組係藉由lub界面連接於一無線 電網路控制器 ^ ^ C) 36° RNCs 36…40也係藉由Iub界面連接於 核心網路46。用於涵L _ & ' ，下面僅提出一節點B，但是可以容 發明施加於多個節點Bs。 具有二個可以管理節點B同步 ^ ^ ^ 法或-分散化*、、t ▲ …匕之基本方式·-集中化方 ^ ^ * 、。 集中化方法中，以控制RNC (CRNC) ==細胞測量及細胞時基校正之所有次功能，及將 。到^。在分散化方法中，沒有來自廳之直接指 (7) 1314403 發明說明續頁

或每秒3χΐ〇8公尺。昊坫A n , 土 σ同步化之目的係配置基地台於.1-3 微秒内。因此，在基祕么 床 α係藉由根據\哩（1 km)或更多之排 距離分害㈣，這些距離具有一有關延遲之重要效應。 =用於藉由十公尺分割之…微細…較於配置 測量精確性，X，距離係不重要。 根據這些考慮，在試圖同步化遠離之基地台（多於i㈣ 2分離(即距離)之總數之瞭解係重要。在試圖同步化大 約在50公尺内之基地台時， 。 啤位置係不重要。在執行 之測量之後，配置儲存於RNC資料庫59中之已知傳送 距離及考慮在基地台之間之時間中之失調之差異。 第三個方法如藉由-UE20觀察，測量在藉由1個不同基 地。傳送之二個傳送之間之有關到達時間差異（td〇a)。ue 2〇測量及報告在來自二個基地台之傳送之間之觀察td〇a。 ⑽C 36傳送一訊息到UE 20以測量二個基地台之τ〇〇Α。根據 本訊息之接收，UE 20通過其之天線μ及隔離器％接收二個 基地台之傳送，及使用UE測量接收裝置68測量td〇a，及隔 離器66及天線72傳送測量到其相關之基地台。 如果UE位置係已知（即其到二個基地台之各個基地台之 距離rl及r2係已知），及基地台二者之計時係正確，td〇a係， 如每等式2 : (rl-r2)/c 等式 2 來自本數值之測量誤差將係時基失調之一指示器。如那 些習於此技者瞭解，如果距離rl及r2係明顯小如用於兆分尺 寸細胞將係真，將不必要知道匕們之數值。將直接使用觀 12· 1314403 (12) 發明說明續頁 假設所有基地台具有相同時間參考。 . 因此，RNC 36不試圖評估在主基地台及其之從基地台之 間之個別時間誤差’及因為相關RNC 36不執行一校正，主 基地台必須消除或補償在主基地台及其它基地台之各個基 地台之間之時間誤差。本實施例出現在一 RNC 36及一主基 地台之間之一明顯界面。其致能主基地台施加其之特有解 決方案以服從其將適用於兆分基地台之同步化。本方法也 減少其係必要之空中同步化之總數，因為僅需要測量一節 點B之一細胞以瞭解用於在節點B内所有細胞之目前時間及 頻率參考。Μ巾，這係在節點B之硬體中之一較大結果，因 為在節點Β位置控制器（SC)及細胞之間必須傳送時脈參 考，及如果在SC及-細胞之間之距離係大，僅僅根據距離 之時間誤差產生本缺點。 在稱為“細胞主頻率及時間參考， ^ 丄 』食可之第一變換實施例中， 各個基地台具有一獨立時間 , 、，他 两午参考，其致能一 RNC 36 以傳送時間校正及/或頻率校正彳 ^ ^ ^ ^ J各個基地台。RNC 36依據 其之演算法及校正，估盆 誤差之壯铲m /、 各個基地台之時間及頻率 、差之狀態。因此，RNe 36 ^ a ^ ^ ^ 園坪估在各個基地台及主基 。之間之個別時間誤差，關於_ 助以評估3 U A 基地台之測量不提供幫 提供在此基地台製造商僅需要 代在基地台之時間及頻率漂流 -基地台必須具有在空中散有限誤差，及每 台)之-可接受連接。 另-基地台(相同或不同基地 本變換實施例幫助其中在基地 D之間之距離係遙遠之大 -17. 1314403 ⑼ 發明說明續頁 細胞式區域。通過關於服從於相 邳问卽點B之另一基地台之.測 量’校正一基地台服從於一 時間參考之能力係有 限。 在稱為“SC主頻率參考/細胞主時間參考，，之一第二變換 實施例中，各個基地台使用獨立時間參考，但是主基地台 提供一頻率參考。一 RNC 36僂诸柄„ 得送個別用於各個基地台之時 間校正及/或一單一頻率校正到_ i 芏基地台。RNC 36確保各 個基地台之時脈在頻率方面係服您

予服從於主基地台之時脈。RNC 36依據其之演算法及校正，假母i 士各 版》又具有在主基地台及其之配 置基地台之間之可忽略誤差，但 疋矸估對待其如常數之補 償。RNC 36評估在主基地台及其之基地台之間之時間誤 差’及屬於主基地台之基地台之共同頻率漂流。 -第三變換實施例具有類似於“sc主頻率及時間參考，，實 施例之那些特性，但是盆中美祕 、甲暴地口係遠離主基地台幫助。 本實施例提供去除在遠距離方面 W <吋間失調之一裝置。利 用這些時間補償係穩定之假設之優點，本實施例利用關於 任何基地台服從於主基地台之時脈之頻率之一測量之優 點’更新用於所有服從於相同主美 々日U王丞地台之基地台之漂流 率。 在稱為“辅助SC主頻率及時脈參考，，之一第四變換實施例 中RNC 36提供評估而主基地台以支援其之服從於其之基 地台之同步化。-RNC 36傳送用於各個相關基地台之時間 校正及/或頻率校正到其之個別主基地台。主基地台確保其 之相關基地台中之各個基地台具有服從於其本纟，精確^ -18· 1314403 __ (14) 發明說明續頁 ,, _ 一特疋限制内之一時間參考。主基地台可以選擇使用單 基地台評估以幫助基地台同步化。RNC 36依據其之演算法 及校正’建立在主基地台及其之基地台之間之時間及頻率 誤差之一最佳評估。在執行狀態評估方面，評估其加權在 測量及基地台誤差不確定性之間之相關把握。因此，KNC 36 试圖評估在主基地台及其之基地台之間之個別時間誤差， 及主基地台評估及/或補償在主基地台及服從其之時間參 考之各個基地台之間之時間誤差，或要求來自RNC 36之幫 助。本實施例允許用於類似“sc主頻率及時間參考，，實施例 之—結構’但是允許用於來自主參考之一較低精確度傳送 之調整，釋放那個實施例之一些限制。 在所有計時模型中’使用正常服務之一最小數量之中斷 1綠同步化網路。這減少在空中界面中之遮沒之總數，及 ’威少在IUB界面上走動之訊息之數量，導致如上面說明支援 即點B同步化需要之表頭之總數之減少。 在局晶片速率（HCR) TDD及低晶片速率（LCR) TDD系統 中’為用於任何節點B需要遮沒信號之使用以產生藉由RNC 要本 之測量。HCR TDD系統遮沒有助於使用一預定排序及 场·常僅需要節點B，（用於藉由另一節點B測量其之TOA之目 ' )’傳送一遮沒信號以使可以產生一測量。LCR TDD系統 需要傳送節點B，如同一些其之鄰近細胞，遮沒以避免藉由 接收信號上之這些鄰近細胞藉由測量節點B產生之干 緩。如那些習於此技者瞭解，在系統中過多遮沒信號之使 用干擾於系統之正常操作，導致衰減。 -19- 1314403 發明說明續頁 (15) 如在上面揭示，根據本發明之節點B同步化程序，（或.者 集中化或分散化），關於相同功能（及次功能）： 1) 產生細胞測量 a. 指示傳送叢發之細胞傳送叢發。 b. 告訴在傳送細胞之鄰近中之細胞遮沒它們之向下連 接實體同步化頻道（DwPCH)及產生一測量。 c. 報告測量如必要。 2) 產生依據一或更多細胞之計時之一細胞調整。 應該注意等式1及等式2係可以不同步。可以沒有一細胞 調整產生多個細胞測量，及可以具有多個用於一單一細胞 測量之細胞調整。 在集中化方法中’依據相同排序訊息完成細胞測量之所 有次功能’及藉由控制RNC (C-RNC)要求細胞調整。在分散 化方法中’細胞測量之各個次功能關於一分離訊息及節點B 現在可以獨立執行細胞調整程序。 如果實體隨機存取頻道（PRACH)叢發係代替在上面功能 中之DwPCH，上面執行等於HCR TDD節點B同步化，利用在 向上連接PRACH叢發之使用之狀態中之差異，在細胞中之 所有UEs必須瞭解程序以使在其係需要用於同步時遮沒向 上連接PRACH時隙》 全部需要Iub及它們之流量負載之使用之這些訊息圩為— 係數。 然而’訊息指示一節點Β校正其之時基影響Iub ,佴是不 係空中界面資源.分散化方法利用分離訊息，但是沒有— -20- (16) 1314403 發明說明續頁 程序，在Iub上將導致更多訊息但是它們係較短訊息。然而，

Iub負載切換關於多於訊息尺寸，所以訊息之數量係在負 載中之一係數。 為消除在系統上產生之遮沒之總數’來自用於節點Bs之 需求以產生測量確保連續同步化，第五變換實施例使用rnc 之能力以追蹤各個節點B關於一定義參考之長項次漂流。如 上面揭示，RNC可以傳送訊息到節點B以產生一測量、遮支 一傳送，及產生對其之時基之校正。可以根據一預定程序， 例如週期性（每小時、每秒等等…），傳送這些訊息。各個節 點B之長項次漂流速率之使用減少產生測量之必要週期。如 果短項次漂流不係—係數，RNC利用一非常低速率之測量需 求將可以維持在穩定狀態中之同步化。因此，測量需求之 速率將直接關於長項次漂流。 ； 例如，如果節點B(A)具有-每曰X分鐘之長項次漂流速 车’職可以產生節點b⑷關於用於節點b (a)漂流—些時 間參考多於三微秒之時間之總數之測量需$，在訊框;之 最大誤差開始在任何對之細胞之間之時間，例如。時: 總數僅僅根據長次漂流速率。因此， 篁萬求之週期性將 等於其用於節點B (A)漂流3微秒之時間之總數。 其係僅必要用於一給定節點B可以測量一其它節點B之傳 送之T〇A。如上面說明’可以判斷二個節點B中之1點且 有更精確時間基。RNC可以選擇二個 :- |〜即點指示 -校正。在最簡單實例中，指定時間參考測量來一 點B (即從）之T0A。RNC使用測量以 即 逆八工從者之時間誤 -21- (17) 1314403 發明說明續頁 差及漂流之評估。 · 因為短項次漂流(穩定性)係一係數，藉由短項次穩定性 驅動測量之速率如相對於長項次穩4性。實際上，咖根據 過去歷史，彳以取得-給定節㈣之長項次漂流速率之一非 常精確評估Η旦是漂流速率可以改變，因此需要新測量。 在不確定性之成長之時間速率超過—臨界時取得這些新測 量。不確定性（最大可允許誤差）之成長之本時間速率之數 值可以來自儲存於RNC中之任何測量。在技藝巾已知決定本 速率之方法使用儲存之測量。關於Iub之校正訊息之頻率將 對稱於長項次漂流速率，及反向對稱於最大可允許誤差， 其將較高於空中測量之頻率。 建議用於從RNC到節點B之節點6同步之目前組之訊息包 含用於RNC告訴節點B遮沒一傳送、產生―同步傳送、龄 一測量或產生一時間基校正之能力。提出命令一節點B產生 N組之測量之另一訊息，取得一平均數及然後，或者報告 本平均數值到RNC或產生一校正。這些指令可以通過一週期 程序或如一單一事件。這些新訊息可以幫助減少流量， 但疋匕們將不減少用於遮沒之需求以支援測量。 一些減少Iub訊息速率之其它方法包含： 1) 提供其指示一節點B藉由nl ppn^^改其之時脈速率之一 新訊息；nl係一預定數量。 2) 提供其指不一節點B藉由nl ppm修改其之頻率參考（其 驅動時脈）之一新訊息。 3) 提供一參數到其指示一節點B藉由nl晶片每以訊框增加 -22- 1314403 發明說明續頁 (18) (或減少）其之時脈之已經存在細胞調整訊息，藉由增加訊 框之數量以重複調整。 4)利用關於節點B之一需求以取得來自其來自RNC之時間 校正之漂流速率，及獨立調整其之時脈。 方法1及2要求RNC傳送在存在細胞調整訊息内指示節點b 調整其之時脈速率或頻率速率到一明榷總數之一額外訊 息。根據節點B之長項次漂流速率，以一些週期性時間傳送

本訊息。例如，如果RNC決定應該每十（1〇)微秒調整節點B 之時脈速率-次，每十⑽微秒傳送訊息一次，其指示調整 之總數。 方法3要求RNC傳送一單一訊息到節點3指示多久（調整速 率）更新其之時脈速率，其根據藉由RNC使用儲存於其中之 測量計算之評估長項次漂流速率。因為rnc可以計算長項次 漂流速率’其可以沒# Iub流量制—單—訊息㈣調整節 點Bs之長項次漂流速率，之後RNC將必須沿著依據長項次速 率之可能改變僅考慮短項次漂流’其不必要重複產生相同 校正超過時間。僅傳送本訊息一次。節㈣以接收之調整速 率繼續更新其之時脈速率或頻率參考直到rnc決定已經到 達最大可允許誤差’及要求來自其調整其之評估長項次漫 流速率之節點B之一測量。 ' 方法3也係最簡單及可以利用對計時調整訊息之較少萄 外功能執行。而且’這允許RNC瞭解節㈣行為（ 之一缺點）。 一個用於上面揭示之測量之管理之選擇： -23- 1314403 __ (19) 發明說明續頁 □ RNC在其之評估非確定性（根據追蹤技術）超過一臨界，時 要求測量； 口 RNC可以在一測量排序之前簡單排序，假設一重要之優 先。 第一選擇藉由僅在需要時排序測量最佳減少關於空中界 面之干擾’但是增加Iub流量。第二選擇減少iub流量。藉由 適當配置不同測量更新速率，可以（歷史決定）調整RNC用於 依據個別知點B漂流特性之差異。這些二個選擇之任何一係 關於空中界面及Iub要求之強度損失超過目前LCR節點6候 補方法之一排序，及可以利用存在訊息組執行任何一選擇。 不需要方法3，但是將依據Iub流量提供額外減少。藉由對 細胞同步化調整訊息増加—簡單修改可以完成其用於lcr TDD。 方法條去-些在RNC中t追縱演算法及將它們納入於鮮 點B中。節點b從來自RNC之時間校正取得其之漂流速率， 及根據其之漂流速率決定一調整速率。節 & 4干即點Β根據決定調璧 速率調整其之時脈。 在已經依據較佳實施例討論本發明時， 妨士丄 &於此技者將轉 解在下面申請專利範圍中說明之 W月範圍内之其它拽 變。 圖式簡單說明 其中類似數字代表 本發明之實施例將參考於圖式說明 圖中之類似元件，其中： 圖1係一通信系統之方塊圖。 -24·

Claims (1)

1314403 Γ----- 年月日f正替換頁 申請專利範圍續頁 198. 4. 2 4 ____ 拾、申請專利範圍 1. 一種將複數個基地台進行時間同步化的之方法，其係用 在包含該複數個基地台的無線數位通訊系統中，其中網 路之歪少一功能係需要至少兩鄰近基地台的同步化，該 方法包含之步驟為： a) 自複數個胞元計時信號中，偵測複數個非同步基地 台至少其一，並根據該偵測更新一 RNC資料庫；

b) 测量複數個胞元計時信號； c )傳送一基地台時間值之要求.且傳送該值；以及 d)校正該複數個非同步基地台之至少其一。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，係包含更新一共變異數矩 陣，以更新該RNC資料庫。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，係包含更新一共變異數矩

陣作為該RNC資料-庫之更新，以及藉由自一無線網路控 制器（RNC)傳送到達一基地台之時間（BSTOA)數值之要 求至該非同步基地台之至少其中之一，而得以測量該複 數個胞元計時信號，且傳送該BSTOA數值。 4 .如申請專利範圍第丨項之方法，係包含： 藉由自一無線網路控制器（RNC)傳送到達一基地台之 時間（B_STOA)數值之要求至該非同步基地台之至少其中 之一，而得以測量該複數個胞元計時信號，且傳送該 B S Τ Ο A數值； 比較該BSTOA數值與一儲存BSTOA數值； 產生一校正訊息； -26- 1314403 9¾ 曰替換買 申請專利範圍續頁 傳送該校正訊息到該非同步基地台； 從該非同步基地台傳送一報告到該RNC ;及 更新一共變異數矩陣而作為該RNC資料庫之更新。 5 .如申請專利範圍第4項之方法，更包含保持該共變異數矩 陣於該RNC上，其令至少一非同步基地台或至少一 UE係 在至少二個不同RNC’s之控制下； 在該至少二個不同RNC’s之間建立一通信路徑；及 執行基地台同步化。

6 , —種诗一對基地台進行自動時間同步化的之方法，其係 用在包含複數個基地台的無線數位通訊系統中，其中網 路之至少一功能係需要至少兩鄰近基地台的同步化，該 方法包含之步驟為： 偵測一相鄰非同步基地台； 測量複數個胞元計時信號；以及 自獲得自一 RNC資料庫之值，校正該相鄰非同步基地 台。

7 .在包令複數個基地台的無線數位通訊系統中，一種用於 以一獨立時間參考而將該複數個基地台中至少其一進行 時間同步化之方法，其中網路之至少一功能係需要至少 兩鄰近基地台的同步化，該方法包含之步驟為： 自-共變異數（convariant)矩陣與該獨立時間參考.，產 生一時間同步訊息；以及 傳送該時間同步訊息至該複數基地台之至少其一。 8 · —種用於在該無線通訊系統中於複數個從屬基地台中提 供時間與頻率同步化之一的方法，其係用在包含複數個 -27 1314403 __—— ____ 年月 LQ^ a. 9 a I 基地台的無線數位通訊系統中，其中網路之至少一功能 係需要至少兩鄰近基地台的同步化且其中RNC係自一共 變異敬矩陣估計複數個校正值，該方法包含之步驟為： 在複.數個從屬基地台中，同步化一時間參考； 自該共變異數矩陣s產生複數個時間與頻率值的估 計；以及 傳送該複數個時間與頻盎值至該複數個從屬基地台。

9 .如申請專利範圍第1及6至8項之任一項的方法，係包含藉 由自一無線網路控制器（RNC)傳送到達一基地台之時間 (BSTOA)數值之要求至該非同步基地台之至少其中之 一，而得以測量該複數個胞元#時信號，且傳送該B STO A 數值。

1 0.如申請專利範圍第〗及6至8項之任一項的方法，係包含 藉由纟丨一無線網路控制器（RNC)傳送到達一基地台之時 間（BSTOA)數值之要求至複數個使用者裝置（UE)之至少 其中之一，而得以測量該複數個胞元計時信號，以測量 該非同步基地台，且傳送該BSTOA數值。 1 1 .如申請專利範圍第丨.及6至8項之任一項的方法，係包含藉 由遮沒在該複數個基地台中之一向下連接實體同步化頻 道，在該複數個基地台之一基地台中接收一叢發信號， 以及在該複數個基地台之一基地台測量該叢發信號，而 得以測量胞元計時信號。 1 2 .如申請專利範圍第1及6至8項之任一項的方法，係包含藉 由根據對一可允許時間差異之一漂流數值之關聯決定週 '期時閉更新，而得以將週期時間更新傳送排序到至少一 基地台。 -28- 1314403

圖式續頁

(連接到困5b上)

圖5a -4 · 1314403 丨———-- ----- (9f \ ---

(從囷5a連接)

圖5b -5 - 鳴買丨 1314403 陸、（一）、本案指定代表圖為：第_圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 36 無線網路控制器 53 訊息產生器 54 測量接收器

55 同步化控制器 57 共變異數矩唪 59 RNC資料庫 • 柒、本案若有化學式時，請褐示最能顯示發明特徵的化學式：'