TWI578825B - 通訊系統、基地台、用戶設備及其基地台的時間同步方法 - Google Patents

Description

通訊系統、基地台、用戶設備及其基地台的時間同步方法

本揭露是有關於一種通訊系統，且特別是有關於一種用於基地台時間同步的通訊系統、基地台、用戶設備及其基地台的時間同步方法。

在未來長期演進技術（Long Term Evolution，LTE）系統及先進的長期演進技術（LTE-Advanced，LTE-A）…等無線寬頻網路當中，含有分時雙工（Time Division Duplex，TDD）和分頻雙工（Frequency Division Duplex，FDD）兩種系統模式。一般來說，可用TDD-LTE和FDD-LTE來區別不同的系統模式。

無論是在LTE或LTE-A系統當中，若時間不同步，都將導致不良的影響。採用TDD的系統可能因為基地台之間或用戶端之間的信號方向不同而產生干擾。在FDD系統中，為解決異質網路內高功率與低功率基地台之間同頻干擾所採用的增強型細胞間干擾協調(Enhanced Intercell Interference Coordination，eICIC/Further-eICIC)的機制，則可能因為基地台之間的時間不同步而無法使用。因此，無論是採用TDD或FDD的系統，時間同步都將是一項重要的議題。

在第四代通訊長期演進技術(4G Long Term Evolution，4G LTE)網路架構下，電信營運商可仰賴全球定位系統(Global Positioning System，GPS)、IEEE 1588標準所定義的精確時間協定(Precise Time Protocol，PTP)或是基於無線介面的同步機制(Radio-Interface Based Synchronization，RIBS)...等協定來解決基地台之間的時間同步的問題。

然而，採用GPS的時間同步方法，雖然基地台可透過衛星達到精準校時的要求，但由於室內的基地台會受到室內阻隔而無法接收GPS訊號，若額外安裝室外天線又需增加費用，成為室內型基地台無法使用GPS來達到時間同步的最大問題。另一方面，採用IEEE 1588標準的時間同步方法除了需要後端網路需支援IEEE 1588標準所定義的PTP協定之外，有線網路也需具備雙向對稱功能，因而對其應用形成了限制。

此外，第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)在版本(Release)12及13中提出無線介面的同步機制，其主要延伸原本版本9網路監聽(Network Listening)的同步機制。然而，雖然使用所述無線介面同步機制的基地台可透過骨幹網路(Backhaul)進行基地台之間的時間同步狀態與層級資 訊(stratum level)的協商交換，但使用此機制的基地台之間的距離不可超過500公尺，或是不可超過四個傳輸層級，亦造成許多應用上的難題。

有鑑於此，本揭露提供一種通訊系統、基地台、用戶設備及其基地台的時間同步方法，使未同步基地台可藉由用戶設備的輔助來達成未同步基地台之同步。

本揭露提供一種通訊系統。此通訊系統包括第一基地台、第二基地台以及用戶設備。用戶設備位於第一基地台與第二基地台的通訊範圍內。第二基地台傳送時間同步請求訊息至第一基地台，第一基地台與第二基地台分別測量用戶設備的訊號穩定度，以使第二基地台依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備。第一基地台計算與用戶設備之間收發訊息的第一誤差時間，並將第一誤差時間傳送給第二基地台，使得第二基地台透過第一誤差時間調整與第一基地台之間的時間差。

本揭露提供一種基地台的時間同步方法，適於具備第一基地台、第二基地台及用戶設備的通訊系統，且用戶設備位於第一基地台與第二基地台的通訊範圍內。此基地台的時間同步方法包括多個步驟。首先，第二基地台傳送時間同步請求訊息至第一基地台。第一基地台與第二基地台分別測量用戶設備的訊號穩定度，以使第二基地台依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備。 之後，第一基地台計算與用戶設備之間收發訊息的第一誤差時間，並將第一誤差時間傳送給第二基地台。第二基地台透過第一誤差時間調整與第一基地台之間的時間差。

本揭露提供一種基地台，適於透過骨幹網路與另一基地台交換資訊，且基地台與另一基地台的通訊範圍內含有用戶設備。此基地台包括收發單元、儲存單元以及處理單元。收發單元用以與另一基地台或用戶設備收發訊息。儲存單元儲存多個程式碼。處理單元耦接儲存單元及收發單元，存取該些程式碼以執行多個步驟。首先，在透過收發單元傳送時間同步請求訊息至另一基地台並從另一基地台接收含有用戶設備的用戶設備名單之後，依據用戶設備名單測量用戶設備的訊號穩定度。接下來，依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備，並透過收發單元通知另一基地台選擇的用戶設備。之後，透過收發單元從另一基地台所接收的第一基地台與用戶設備之間的第一誤差時間調整與另一基地台之間的時間差。

本揭露提供一種基地台的時間同步方法，適於基地台透過骨幹網路與另一基地台交換資訊，且基地台與另一基地台的通訊範圍內含有用戶設備。此基地台的時間同步方法包括多個步驟。首先，傳送時間同步請求訊息至另一基地台。從另一基地台接收含有用戶設備的用戶設備名單。依據用戶設備名單測量用戶設備的訊號穩定度。依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備，並通知另一基地台選擇的用戶設備。之後，從另一基地台接收另 一基地台與用戶設備之間的第一誤差時間，以透過第一誤差時間調整與另一基地台之間的時間差。

本揭露提供一種用戶設備。此用戶設備位於第一基地台與第二基地台的通訊範圍內。此用戶設備包括收發單元以及處理單元。收發單元用以與第一基地台及第二基地台交換資訊。處理單元耦接收發單元。在處理單元透過收發單元與第一基地台交換資訊之後，收發單元從第一基地台接收第一指示訊息。處理單元依據第一指示訊息透過收發單元傳送參考訊息至第二基地台。之後，收發單元從第二基地台接收同步訊息，以及從第一基地台接收第二指示訊息。處理單元依據第二指示訊息紀錄與第二基地台之間收發參考訊息及同步訊息的訊息來回時間，並透過收發單元傳送訊息來回時間至第一基地台，其中參考訊息及同步訊息為週期性訊號。

本揭露提供一種基地台的時間同步方法。此方法適於位於第一基地台與第二基地台的通訊範圍內的用戶設備。此基地台的時間同步方法包括多個步驟。首先，與第一基地台交換資訊。從第一基地台接收第一指示訊息，並依據第一指示訊息傳送參考訊息至第二基地台，其中參考訊息為週期性訊號。從第二基地台接收一同步訊息，其中同步訊息為週期性訊號。從第一基地台接收第二指示訊息，並依據第二指示訊息紀錄與第二基地台之間收發參考訊息及同步訊息的訊息來回時間。傳送訊息來回時間至第一基地台。

基於上述，本揭露實施例的未同步基地台除了可透過骨幹網路與已同步基地台交換資訊之外，已同步基地台與未同步基地台更可評估其通訊範圍內多個用戶設備的訊號穩定度，以協調出一個用戶設備。未同步基地台與已同步基地台還藉由此用戶設備來輔助未同步基地台進行與已同步基地台的時間同步。據此，未同步基地台不僅不會受限於室內而接收不到GPS訊號的問題，後端網路不一定要支援IEEE 1588標準所定義的PTP協定，還可達到同步錯誤在3μs以內的時間同步要求。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本揭露利用在已同步基地台與未同步基地台的共同通訊範圍內的用戶設備，做為未同步基地台向已同步基地台進行時間同步的輔助。藉此，未同步基地台在取得用戶設備與已同步基地台之間傳輸訊息的第一時間誤差及/或用戶設備與未同步基地台之間傳輸訊息的第二時間誤差，未同步基地台即可依據第一誤差時間及/或第二誤差時間，調整與已同步基地台之間的時間差，從而達到基地台之間的時間同步。

圖1是依據本揭露之一實施例繪示之通訊系統的示意圖。請參照圖1，本實施例的通訊系統100包括第一基地台110、第二基地台120以及多個用戶設備130、131、132、133。在本實施例中，第一基地台110例如是大型基地台（macro BS），第二基地台120例如是向第一基地台110進行同步的子基地台，其可以是微微型基地台（Pico BS）、超微型基地台（Femto BS）、家用基地台或其他類型的基地台，本揭露並未對此有所限制。也就是說，通訊系統100可以是異質網路系統，例如第一基地台110是大型基地台，第二基地台120是子基地台的微微型基地台，但非用以限定本揭露，其他各種組合亦在本揭露的保護範圍之內，例如第一基地台110與第二基地台120都是小型基地台（Small Cell BS）。

在本實施例中，第一基地台110與第二基地台120的實施態樣皆相似，故以下將以第二基地台120為例來介紹其功能。圖2是依照本揭露一實施例所繪示之基地台的功能方塊圖。第二基地台120包括收發單元210、儲存單元220以及處理單元230。收發單元210具有一般網路介面卡功能，用以與另一基地台（即，第一基地台110）或用戶設備130、131、132、133收發訊息。儲存單元220例如是記憶體、硬碟或是其他任何可用於儲存資料的元件，並可用以記錄多個程式碼或模組。處理單元230耦接收發單元210及儲存單元220。處理單元230用以存取儲存單元220所儲存的程式碼。

用戶設備130、131、132、133例如是手機、平板電腦、筆記型電腦…等的用戶終端，本揭露亦未對此有所限制。在本實施例中，用戶設備130、131、132、133的實施態樣皆相似，故以下將以用戶設備130為例來介紹其功能。圖3是依照本揭露一實施例所繪示之用戶設備的功能方塊圖。用戶設備130包括收發單元310以及處理單元320。收發單元310亦具有一般網路介面卡功能，用以與第一基地台110及第二基地台120交換資訊。處理單元320耦接收發單元310。

在本實施例中，第二基地台120的處理單元230及用戶設備130的處理單元320例如是一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位訊號處理器、多個微處理器（microprocessor）、一個或多個結合數位訊號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、場可程式閘陣列電路（Field Programmable Gate Array，FPGA）、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，ARM）的處理器以及類似品，本揭露並未對此有所限制。

在本揭露的實施例中，第一基地台110與第二基地台120可透過骨幹網路（backhaul）交換資訊，但本揭露並不限於此。值得一提的是，由於本實施例的第一基地台110與第二基地台120主要藉由用戶設備130、131、132、133的輔助來達成基地台之間的時間同步。因此，在第一基地台110或第二基地台120無法接收到同步訊號的情形下，可透過用戶設備的輔助來達成基地台之間的時間同步（容後將透過實施例詳細說明本揭露的基地台的時間同步方法）。

除此之外，在本實施例中，由於IEEE 1588標準所定義的精確時間協定（Precise Time Protocol，PTP）需要後端網路支援及有線網路需雙向對稱等諸多限制，本揭露實施例的骨幹網路在不支援IEEE 1588標準所定義的精確時間協定的情形下，來達成基地台之間的時間同步，但本揭露並不限制於此。並且，由於本揭露實施例的第一基地台110與第二基地台120可以是位於室內的基地台，為避免第一基地台110與第二基地台120受到室內阻隔而無法接收全球定位系統（Global Positioning System，GPS）訊號，本揭露實施例的第一基地台110或第二基地台120可在接收不到GPS訊號的情形下，來達成基地台之間的時間同步，但本揭露並不限制於此。

另一方面，請再次參照圖1，本實施例部分的第一基地台110的通訊範圍R1與部分的第二基地台120的通訊範圍R2重疊，形成通訊範圍R3，其中這裡所指部份的通訊範圍可以是全部的通訊範圍也可以是一部份的通訊範圍。用戶設備130、131位於第一基地台110與第二基地台120的通訊範圍R3內，用戶設備132、133位於第一基地台110的通訊範圍R1內。應該注意的是，本實施例是以用戶設備130、131、132、133為例做說明，第一基地台110與第二基地台120的通訊範圍R1、R2及R3內還可包括其他的用戶設備，本揭露並未對此有所限制。

圖4是依照本揭露一實施例所繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。請同時參照圖1及圖4，本實施例的基地台的時間同步方法適用於圖1的通訊系統100，以下即搭配通訊系統100中的各項元件說明本揭露之基地台的時間同步方法的各個步驟。

在步驟S410中，第二基地台120傳送時間同步請求訊息至第一基地台110。在本實施例中，當第二基地台120剛開機完畢時，由於第二基地台120尚無法執行隨機接取（random access）程序，因而無法傳送或接收資料。第二基地台120可以透過營運、管理與維護(Operations, Administration, and Maintenance，OAM)伺服器取得鄰近的基地台名單，並利用移動性管理實體(Mobility Management Entity，MME)尋找鄰近的已同步基地台。當第二基地台120在鄰近區域中選定已同步的第一基地台110做為目標，以與第一基地台110的時間同步時，第二基地台120傳送時間同步請求訊息至第一基地台110。

在步驟S420中，第一基地台110與第二基地台120分別測量用戶設備130、131、132、133的訊號穩定度，以使第二基地台120依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備130。在第一基地台110接收到第二基地台120的時間同步請求訊息之後，第一基地台110會初步測量其通訊範圍R1內用戶設備130、131、132、133的訊號穩定度，並將測量結果通知第二基地台120，使第二基地台120進一步依據測量結果評估可作為向第一基地台110進行同步的用戶設備。如此一來，在透過第二基地台120與第一基地台110的溝通協調之下，選擇出適合輔助第二基地台120向第一基地台110進行同步的用戶設備。為了更詳細地說明步驟S420，本揭露更詳細地將步驟S420細分為步驟S510～S530。

請參照圖5，圖5是依照本揭露一實施例所繪示之基地台之間選擇輔助之用戶設備的方法流程圖。在步驟S510中，第一基地台110測量用戶設備130、131、132、133的訊號穩定度，並傳送含有用戶設備130、131、132的用戶設備名單給第二基地台120。在本實施例中，當第一基地台110接收到第二基地台120的時間同步請求訊息之後，第一基地台110會初步測量其通訊範圍R1內的用戶設備130、131、132、133的訊號穩定度，以尋找適合輔助第二基地台120進行同步的用戶設備。

舉例而言，第一基地台110可執行隨機接取程序（Random Access Procedure）測量各個用戶設備130、131、132、133的都卜勒偏移（Doppler shift），但本揭露並不限於此。當測量結果顯示都卜勒偏移之偏移量越趨近於0Hz時，表示用戶設備處於靜止狀態，其訊號穩定度也就越高。圖6是依據本揭露之一實施例繪示之用戶設備之都卜勒偏移的測量結果示意圖。請參照圖6，第一基地台110測量出用戶設備130、131、132、133的都卜勒偏移分別為0Hz、0Hz、0Hz、50Hz。因此，都卜勒偏移的測量結果顯示只有用戶設備130、131、132是處於靜止的狀態，表示用戶設備130、131、132的訊號穩定度較高，適合輔助第二基地台120進行同步。第一基地台110會傳送含有用戶設備130、131、132的用戶設備名單給第二基地台120。除此之外，第一基地台110更指示用戶設備130、131、132向第二基地台120週期性的傳送上行鏈路參考訊號，以供第二基地台120進一步評估決定輔助其進行同步的用戶設備。需說明的是，上行鏈路參考訊號例如是探測參考訊號（Sounding reference signal，SRS），本揭露亦未對此有所限制。

當第二基地台120從第一基地台110接收用戶設備名單之後，在步驟S520中，第二基地台120依據用戶設備名單再次測量用戶設備130、131、132的訊號穩定度。在本實施例中，第二基地台120可測量用戶設備130、131、132的都卜勒偏移以及監測上行鏈路參考訊號的週期，以取得用戶設備130、131、132的訊號穩定性，但本揭露並未對此有所限制。

由於第一基地台110在傳送含有用戶設備130、131、132的用戶設備名單給第二基地台120的同時，更指示用戶設備130、131、132向第二基地台120週期性的傳送上行鏈路參考訊號。因此，第二基地台120可依據所接收的用戶設備名單監測用戶設備130、131、132的上行鏈路參考訊號的週期，並依據上行鏈路參考訊號再次測量用戶設備130、131、132的都卜勒偏移。如此一來，第二基地台120除了可進一步評估決定輔助其進行同步的用戶設備的訊號穩定度之外，也用以確定可輔助第二基地台120進行時間同步的用戶設備是否依然處於靜止的狀態。

舉例來說，圖7是依據本揭露之一實施例繪示之第二基地台測量用戶設備的訊號穩定度的示意圖。但應注意的是，由於用戶設備132不在第二基地台120的通訊範圍R2內，故只有用戶設備130、131的上行鏈路參考訊號可被第二基地台120監測到。因此，第二基地台120僅能夠測量出用戶設備130、131的訊號穩定度。

在本實施例中，第二基地台120偵測用戶設備130、131所傳送的上行鏈路參考訊號，以再次測量用戶設備130、131的都卜勒偏移。如圖7所示，測量結果顯示出用戶設備130、131的都卜勒偏移分別為0Hz、0Hz，表示用戶設備130、131依然處於靜止的狀態。此外，第二基地台120還監測用戶設備130、131的上行鏈路參考訊號的週期。假設第二基地台120觀察用戶設備130、131五次的週期時間，取得用戶設備130的平均SRS週期誤差為±0%以及用戶設備131的平均SRS週期誤差為±5%（如圖5所示）。需說明的是，本揭露並未對監測上行鏈路參考訊號週期的次數有所限制，只要在監測N次週期之後，選擇符合要求且週期誤差偏移最小的用戶設備做為輔助同步的基準即可。

在步驟S530中，第二基地台120依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備130。根據上述第二基地台120對用戶設備130、131的訊號穩定度的測量結果，雖然測量結果皆顯示用戶設備130、131處於靜止的狀態，但由於用戶設備130的平均SRS週期誤差偏移小於用戶設備131，用戶設備130的訊號穩定度仍高於用戶設備131。因此，第二基地台120將選擇用戶設備130做為輔助，以進行與第一基地台110的時間同步。同時，第二基地台120會將所選擇的用戶設備130通知第一基地台110，以執行接下來的基地台的時間同步的步驟。

請再次參照圖4的步驟，在步驟S430中，第一基地台110計算與用戶設備130之間收發訊息的第一誤差時間T1，並將第一誤差時間T1傳送給第二基地台。在本揭露的實施例中，第一基地台110除了可透過執行隨機接取程序測量各個用戶設備130、131、132、133的都卜勒偏移之外，第一基地台110還可測量與各個用戶設備130、131、132、133的第一訊息來回時間（Round Trip Time，RTT）RTT1，計算與各個用戶設備130、131、132、133之間傳輸訊號的第一誤差時間T1。

舉例來說，圖8是依據本揭露之一實施例繪示之第一基地台與用戶設備之間的訊息來回時間的示意圖。請參照圖8，第一基地台110與用戶設備130的第一訊息來回時間RTT1包括第一基地台110傳送訊息至用戶設備130所需的時間、用戶設備130處理該訊息所需的時間T _U1以及用戶設備130回傳訊息至第一基地台110所需的時間。第一基地台110將第一訊息來回時間RTT1扣除用戶設備130處理該訊息所需的時間T _U1，即為第一基地台110與用戶設備130之間傳輸訊號的第一誤差時間T1（即，包括第一基地台110傳送訊息至用戶設備130所需的時間及用戶設備130回傳訊息至第一基地台110所需的時間）。

在本實施例中，當第一基地台110得知第二基地台120選擇用戶設備130做為輔助時間同步的用戶設備時，第一基地台110會與用戶設備130執行隨機接取程序，以測量與用戶設備130的第一訊息來回時間RTT1，並依據第一訊息來回時間RTT1計算與用戶設備130之間傳輸訊號的第一誤差時間T1，以向第二基地台120提供進行同步的資訊（即，第一誤差時間T1）。

在步驟S440中，第二基地台120透過第一誤差時間T1調整與第一基地台110之間的時間差。在本實施例中，當第二基地台120取得用戶設備130與已同步的第一基地台110之間傳輸訊號的第一誤差時間T1之後，第二基地台120將其時間往前調整第一誤差時間T1，藉此縮短與第一基地台110之間的時間差，以進行與第一基地台110之間的時間同步。如此一來，第二基地台120不僅可透過第一誤差時間T1向已同步的第一基地台110進行同步，第二基地台120向已同步的第一基地台110進行同步的同步錯誤也能達到小型蜂巢式基地台論壇（Small Cell Forum）的同步錯誤在3μs以內的時間同步要求。

圖9是依照本揭露上述實施例以未同步基地台之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。請同時參照圖2及圖9，本實施例的未同步基地台適用於圖2的第二基地台120，以下即搭配第二基地台120中的各項元件說明本揭露之基地台的時間同步方法的各個步驟。

在步驟S910中，第二基地台120透過收發單元210傳送時間同步請求訊息至另一基地台。在步驟S920中，第二基地台120透過收發單元210從另一基地台接收含有用戶設備的用戶設備名單。在步驟S930中，處理單元230依據用戶設備名單測量用戶設備的訊號穩定度。在步驟S940中，處理單元230依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備，並透過收發單元210通知另一基地台選擇的用戶設備。在步驟S950中，第二基地台120透過收發單元210從另一基地台接收另一基地台與用戶設備之間的第一誤差時間。在步驟S960中，處理單元230透過第一誤差時間調整與另一基地台之間的時間差。

簡言之，本揭露實施例的通訊系統及基地台的時間同步方法，首先透過已同步基地台與未同步基地台分別測量其共同通訊範圍內多個用戶設備的訊號穩定度，以協調出適合輔助未同步基地台進行時間同步的用戶設備。之後，已同步基地台計算與用戶設備之間收發訊息的誤差時間，並將其傳送給未同步基地台，以使未同步基地台透過該誤差時間調整與已同步基地台之間的時間差，從而達到基地台之間的時間同步。據此，本揭露實施例的通訊系統藉由用戶設備的輔助使未同步基地台進行時間同步，不但解決了其他同步機制所遭遇的問題，亦可滿足小型蜂巢式基地台論壇（Small Cell Forum）同步錯誤在3μs以內的時間同步要求。

另一方面，在本揭露的其他實施例中，做為輔助未同步基地台進行同步的用戶設備更可支援紀錄與未同步基地台之間傳輸訊號的訊息收發時間，並將其回報給所連接的已同步基地台。待已同步基地台與未同步基地台互相交換資訊之後，未同步基地台將能夠更精準的向已同步基地台進行同步。以下將以實施例詳細說明。

圖10是依照本揭露另一實施例所繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。請同時參照圖1及圖10，本實施例的基地台的時間同步方法亦適用於圖1的通訊系統100，以下即搭配通訊系統100中的各項元件說明本揭露之基地台的時間同步方法的各個步驟。

在步驟S1010中，第二基地台120傳送時間同步請求訊息至第一基地台110。在步驟S1020中，第一基地台110與第二基地台120分別測量用戶設備130、131、132、133的訊號穩定度，以使第二基地台120依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備130。在步驟S1030中，第一基地台110計算與用戶設備130之間收發訊息的第一誤差時間T1，第一基地台110更指示用戶設備130紀錄並回傳用戶設備130與第二基地台120之間收發訊息的第二訊息來回時間RTT2。上述步驟S1010~S1030的實施方式係分別與前述實施例中的步驟S410~S430相同或相似，故相關說明請參照上述，在此不再贅述。

與前述實施例最大的不同是，在步驟S1030中，若用戶設備130支援紀錄與未同步的第二基地台120之間傳輸訊號的訊息收發時間，第一基地台110還可指示用戶設備130紀錄並回傳用戶設備130與第二基地台120之間收發訊息的第二訊息來回時間RTT2。由於第二基地台120在接收上行鏈路參考訊號時，會響應於該上行鏈路參考訊號而週期性的回傳同步訊號。因此，第一基地台110更指示用戶設備130紀錄用戶設備130傳送上行鏈路參考訊號至第二基地台120的時間以及從第二基地台120接收同步訊號的時間，並指示將其回傳至第一基地台110。藉此，第一基地台110可取得用戶設備130與第二基地台120之間的第二訊息來回時間RTT2。需說明的是，同步訊息例如是主要同步訊號或次要同步訊號(Primary synchronization signal/Secondary synchronization signal，PSS/SSS)，本揭露亦未對此有所限制。

舉例來說，圖11是依據本揭露之一實施例繪示之用戶設備與第二基地台之間的訊息來回時間的示意圖。請參照圖11，用戶設備130與第二基地台120之間收發訊息的第二訊息來回時間RTT2包括用戶設備130傳送上行鏈路參考訊號(SRS)至第二基地台120所需的時間、第二基地台120處理該上行鏈路參考訊號所需的時間T_BS2以及第二基地台120回傳同步訊息(PSS/SSS)至用戶設備130所需的時間。而在本實施例中，用戶設備130可紀錄其傳送上行鏈路參考訊號至第二基地台120的時間以及從第二基地台120接收同步訊息的時間，以取得第二訊息來回時間RTT2。之後，用戶設備130將第二訊息來回時間RTT2回覆給第一基地台110。

在步驟S1040中，第一基地台110將第一誤差時間T1連同第二訊息來回時間RTT2傳送給第二基地台120。在本實施例 中，第一基地台110除了回傳其用戶設備130之間傳輸訊號的第一誤差時間T1給第二基地台120之外，更將用戶設備130與第二基地台120之間收發訊息的第二訊息來回時間RTT2一併回覆給第二基地台120。

在步驟S1050中，第二基地台120藉由第二訊息來回時間RTT2計算與用戶設備130之間收發訊息的第二誤差時間T2。在本實施例中，第二基地台120可將第二訊息來回時間RTT2扣除其處理上行鏈路參考訊號所需的時間T_BS2，即為用戶設備130與第二基地台120之間傳輸訊號的第二誤差時間T2(即，包括用戶設備130傳送上行鏈路參考訊號至第二基地台120所需的時間以及第二基地台120回傳同步訊息至用戶設備130所需的時間)。

在步驟S1060中，第二基地台120透過第一誤差時間T1及第二誤差時間T2調整與第一基地台之間的時間差。當第二基地台120取得用戶設備130與已同步的第一基地台110之間傳輸訊號的第一誤差時間T1，以及用戶設備130與第二基地台120之間傳輸訊號的第二誤差時間T2之後，第二基地台120將其時間往前調整第一誤差時間T1及第二誤差時間T2的總和，藉此縮短與第一基地台110之間的時間差，以進行與第一基地台110之間的時間同步。如此一來，第二基地台120透過用戶設備130的輔助不僅更精準的向已同步的第一基地台110進行時間同步，亦更加縮小了同步錯誤在3μs以內的時間同步要求。

圖12是依照本揭露上述實施例以未同步基地台之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。在步驟S1210中，傳送時間同步請求訊息至另一基地台。在步驟S1220中，從另一基地台接收含有用戶設備的用戶設備名單，並從用戶設備接收參考訊息，其中參考訊息為週期性訊號。在步驟S1230中，依據用戶設備名單測量用戶設備的訊號穩定度，以及響應於參考訊息而回覆用戶設備同步訊息，其中同步訊息為週期性訊號。在步驟S1240中，依據訊號穩定度的測量結果選擇用戶設備，並通知另一基地台選擇的用戶設備。在步驟S1250中，從另一基地台接收另一基地台與用戶設備之間的第一誤差時間及與用戶設備之間收發參考訊息及同步訊息的訊息來回時間。在步驟S1260中，藉由訊息來回時間計算與用戶設備之間收發參考訊息或同步訊息的第二誤差時間。在步驟S1270中，透過該第一誤差時間及第二誤差時間調整與該另一基地台之間的時間差。

圖13是依照本揭露上述實施例以用戶設備之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。請同時參照圖3及圖13，本實施例的用戶設備適用於圖3的用戶設備130，以下即搭配用戶設備130中的各項元件說明本揭露之基地台的時間同步方法的各個步驟。

在步驟S1310中，用戶設備130透過收發單元310與第一基地台交換資訊。在步驟S1320中，用戶設備130透過收發單元310從第一基地台接收第一指示訊息，並依據第一指示訊息透過收發單元310傳送參考訊息至第二基地台，其中參考訊息為週期性訊號。在步驟S1330中，用戶設備130透過收發單元310從第二基地台接收同步訊息，其中同步訊息為週期性訊號。在步驟S1340中，用戶設備130透過收發單元310從第一基地台接收第二指示訊息，處理單元320依據第二指示訊息紀錄與第二基地台之間收發參考訊息及同步訊息的訊息來回時間。在步驟S1350中，用戶設備130透過收發單元310傳送訊息來回時間至該第一基地台。

簡言之，本揭露實施例的通訊系統及基地台的時間同步方法，用戶設備可支援紀錄訊息收發時間的功能，使得基地台可指示用戶設備紀錄並回傳與未同步基地台之間傳輸訊號的訊息收發時間。因此，未同步基地台不僅可取得已同步基地台與用戶設備之間收發訊息的第一誤差時間，還可取得其與用戶設備之間收發訊息的第二誤差時間。據此，未同步基地台透過第一誤差時間及第二誤差時間可更精準的調整與已同步基地台之間的時間差，從而達到基地台之間的時間同步。

綜上所述，本揭露實施例提出的通訊系統、基地台、用戶設備及其基地台的時間同步方法，未同步基地台除了可透過骨幹網路與已同步基地台交換資訊之外，已同步基地台與未同步基地台更分別測量其通訊範圍內用戶設備的訊號穩定度，以協調出一個穩定度高的用戶設備做為輔助，使未同步基地台可依據用戶設備與同步基地台之間的傳輸誤差時間，調整與已同步基地台之間的時間差，從而達到基地台之間的時間同步。如此一來，本揭露實施例的基地台的時間同步方法，藉由用戶設備的輔助使未同步基地台向已同步基地台進行時間同步，未同步基地台不僅不會受限於室內而接收不到GPS訊號的問題，後端網路不一定要支援IEEE 1588標準所定義的PTP協定，還可達到同步錯誤在3μs以內的時間同步要求。除此之外，若用戶設備可支援紀錄訊息收發時間的功能，未同步基地台不僅可取得已同步基地台與用戶設備之間收發訊息的誤差時間，還可取得其與用戶設備之間收發訊息的誤差時間，以更精準的向已同步基地台進行時間同步。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧通訊系統

110‧‧‧第一基地台

120‧‧‧第二基地台

130、131、132、133‧‧‧用戶設備

210、310‧‧‧收發單元

220‧‧‧儲存單元

230、320‧‧‧處理單元

R1、R2、R3‧‧‧通訊範圍

RTT1‧‧‧第一訊息來回時間

RTT2‧‧‧第二訊息來回時間

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‧‧‧步驟

T1‧‧‧第一誤差時間

T2‧‧‧第二誤差時間

T _U1‧‧‧用戶設備處理訊息所需的時間

T _BS2‧‧‧第二基地台處理訊號所需的時間

圖1是依據本揭露之一實施例繪示之通訊系統的示意圖。 圖2是依照本揭露一實施例所繪示之基地台的功能方塊圖。 圖3是依照本揭露一實施例所繪示之用戶設備的功能方塊圖。 圖4是依照本揭露一實施例所繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。 圖5是依照本揭露一實施例所繪示之基地台之間選擇輔助之用戶設備的方法流程圖。 圖6是依據本揭露之一實施例繪示之用戶設備之都卜勒偏移的測量結果示意圖。 圖7是依據本揭露之一實施例繪示之第二基地台測量用戶設備的訊號穩定度的示意圖。 圖8是依據本揭露之一實施例繪示之第一基地台與用戶設備之間的訊息來回時間的示意圖。 圖9是依照本揭露上述實施例以未同步基地台之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。 圖10是依照本揭露另一實施例所繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。 圖11是依據本揭露之一實施例繪示之用戶設備與第二基地台之間的訊息來回時間的示意圖。 圖12是依照本揭露上述實施例以未同步基地台之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。 圖13是依照本揭露上述實施例以用戶設備之角度繪示之基地台的時間同步方法的流程圖。

S410、S420、S430、S440‧‧‧步驟

Claims (32)

1. 一種通訊系統，包括：一第一基地台；一第二基地台；以及一用戶設備，位於該第一基地台與該第二基地台的通訊範圍內，其中該第二基地台傳送一時間同步請求訊息至該第一基地台，該第一基地台與該第二基地台分別測量該用戶設備的一訊號穩定度，以使該第二基地台依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備，該第一基地台計算與該用戶設備之間收發訊息的一第一誤差時間，該第一基地台更指示該用戶設備紀錄並回傳該用戶設備與該第二基地台之間收發訊息的一訊息來回時間，該第一基地台並將該第一誤差時間連同該訊息來回時間傳送給該第二基地台，使得該第二基地台藉由該訊息來回時間計算與該用戶設備之間收發訊息的一第二誤差時間，且該第二基地台透過該第一誤差時間及該第二誤差時間調整與該第一基地台之間的時間差。
2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊系統，其中該第一基地台測量該用戶設備的該訊號穩定度，並傳送含有該用戶設備的一用戶設備名單給該第二基地台，該第二基地台依據該用戶設備名單再次測量該用戶設備的該訊號穩定度，且該第二基地台依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備。
3. 如申請專利範圍第1項所述的通訊系統，其中該第一基地台與該第二基地台測量該用戶設備的該訊號穩定度包括測量都卜勒偏移及監測上行鏈路參考訊號的週期。
4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊系統，其中該第一基地台與該第二基地台透過一骨幹網路交換資訊。
5. 如申請專利範圍第4項所述的通訊系統，其中該骨幹網路不支援IEEE 1588標準所定義的精確時間協定(Precise Time Protocol，PTP)。
6. 如申請專利範圍第5項所述的通訊系統，其中該第一基地台或該第二基地台接收不到全球定位系統訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述的通訊系統，其中該第一誤差時間包括該第一基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間及該用戶設備傳送訊息至該第一基地台所需的時間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的通訊系統，其中該第二誤差時間包括該用戶設備傳送訊息至該第二基地台傳所需的時間及該第二基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間，以及該訊息來回時間包括該用戶設備傳送訊息至該第二基地台傳所需的時間、該第二基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間以及該第二基地台處理訊息所需的時間。
9. 一種基地台的時間同步方法，適於具備一第一基地台、一第二基地台及一用戶設備的一通訊系統，且該用戶設備位於該 第一基地台與該第二基地台的通訊範圍內，所述方法包括下列步驟：該第二基地台傳送一時間同步請求訊息至該第一基地台；該第一基地台與該第二基地台分別測量該用戶設備的一訊號穩定度，以使該第二基地台依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備；該第一基地台計算與該用戶設備之間收發訊息的一第一誤差時間，並指示該用戶設備紀錄並回傳該用戶設備與該第二基地台之間收發訊息的一訊息來回時間；該第一基地台將該第一誤差時間連同該訊息來回時間傳送給該第二基地台；該第二基地台藉由該訊息來回時間計算與該用戶設備之間收發訊息的一第二誤差時間；以及該第二基地台透過該第一誤差時間及該第二誤差時間調整與該第一基地台之間的時間差。
10. 如申請專利範圍第9項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一基地台與該第二基地台分別測量該用戶設備的該訊號穩定度，以使該第二基地台依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備的步驟包括：該第一基地台測量該用戶設備的該訊號穩定度，並傳送含有該用戶設備的一用戶設備名單給該第二基地台；該第二基地台依據該用戶設備名單再次測量該用戶設備的該 訊號穩定度；以及該第二基地台依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備。
11. 如申請專利範圍第9項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一基地台與該第二基地台測量該用戶設備的該訊號穩定度的步驟包括：測量都卜勒偏移；以及監測上行鏈路參考訊號的週期。
12. 如申請專利範圍第9項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一基地台與該第二基地台透過一骨幹網路交換資訊。
13. 如申請專利範圍第12項所述的基地台的時間同步方法，其中該骨幹網路不支援IEEE 1588標準所定義的精確時間協定。
14. 如申請專利範圍第12項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一基地台或該第二基地台接收不到全球定位系統訊號。
15. 如申請專利範圍第9項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一誤差時間包括該第一基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間及該用戶設備傳送訊息至該第一基地台所需的時間。
16. 如申請專利範圍第9項所述的基地台的時間同步方法，其中該第二誤差時間包括該用戶設備傳送訊息至該第二基地台傳所需的時間及該第二基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間， 以及該訊息來回時間包括該用戶設備傳送訊息至該第二基地台傳所需的時間、該第二基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間以及該第二基地台處理訊息所需的時間。
17. 一種基地台，適於透過一骨幹網路與另一基地台交換資訊，且該基地台與該另一基地台的通訊範圍內含有一用戶設備，該基地台包括：一收發單元，用以與該另一基地台或該用戶設備收發訊息；一儲存單元，儲存多個程式碼；以及一處理單元，耦接該儲存單元及該收發單元，存取該些程式碼以執行下列步驟：在透過該收發單元傳送一時間同步請求訊息至該另一基地台並從該另一基地台接收含有該用戶設備的一用戶設備名單之後，依據該用戶設備名單測量該用戶設備的一訊號穩定度；依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備，並透過該收發單元通知該另一基地台選擇的該用戶設備；透過該收發單元從該另一基地台所接收的該基地台與該用戶設備之間的一第一誤差時間及與該用戶設備之間收發訊息的一訊息來回時間，以依據該訊息來回時間計算與該用戶設備之間收發訊息的一第二誤差時間；以及依據該第一誤差時間及該第二誤差時間調整與該另一基地台之間的時間差。
18. 如申請專利範圍第17項所述的基地台，其中該處理單元測量該用戶設備的該訊號穩定度，包括：測量都卜勒偏移；以及監測上行鏈路參考訊號的週期。
19. 如申請專利範圍第17項所述的基地台，其中該骨幹網路不支援IEEE 1588標準所定義的精確時間協定。
20. 如申請專利範圍第17項所述的基地台，其中該基地台或該另一基地台接收不到全球定位系統訊號。
21. 如申請專利範圍第17項所述的基地台，其中該第一誤差時間包括該另一基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間及該用戶設備傳送訊息至該另一基地台所需的時間。
22. 如申請專利範圍第17項所述的基地台，其中該第二誤差時間包括該用戶設備傳送訊息至該基地台傳所需的時間及該基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間，以及該訊息來回時間包括該用戶設備傳送訊息至該基地台傳所需的時間、該基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間以及該基地台處理訊息所需的時間。
23. 一種基地台的時間同步方法，適於一基地台透過一骨幹網路與另一基地台交換資訊，且該基地台與該另一基地台的通訊範圍內含有一用戶設備，所述方法包括下列步驟：傳送一時間同步請求訊息至該另一基地台；從該另一基地台接收含有該用戶設備的一用戶設備名單； 依據該用戶設備名單測量該用戶設備的一訊號穩定度；依據該訊號穩定度的測量結果選擇該用戶設備，並通知該另一基地台選擇的該用戶設備；從該用戶設備接收一參考訊息，其中該參考訊息為週期性訊號；響應於該參考訊息而回覆該用戶設備一同步訊息，其中該同步訊息為週期性訊號；從該另一基地台接收該另一基地台與該用戶設備之間的一第一誤差時間及與該用戶設備之間收發該參考訊息及該同步訊息的一訊息來回時間；藉由該訊息來回時間計算與該用戶設備之間收發該參考訊息或該同步訊息的一第二誤差時間；以及透過該第一誤差時間及該第二誤差時間調整與該另一基地台之間的時間差。
24. 如申請專利範圍第23項所述的基地台的時間同步方法，其中依據該用戶設備名單測量該用戶設備的該訊號穩定度的步驟包括：測量都卜勒偏移；以及監測上行鏈路參考訊號的週期。
25. 如申請專利範圍第23項所述的基地台的時間同步方法，其中該骨幹網路不支援IEEE 1588標準所定義的精確時間協定。
26. 如申請專利範圍第23項所述的基地台的時間同步方法，其中該基地台或該另一基地台接收不到全球定位系統訊號。
27. 如申請專利範圍第23項所述的基地台的時間同步方法，其中該第一誤差時間包括該另一基地台傳送訊息至該用戶設備所需的時間及該用戶設備傳送訊息至該另一基地台所需的時間。
28. 如申請專利範圍第23項所述的基地台的時間同步方法，其中該第二誤差時間包括該用戶設備傳送該參考訊息至該基地台傳所需的時間及該基地台傳送該同步訊息至該用戶設備所需的時間，該訊息來回時間包括該用戶設備傳送該參考訊息至該基地台傳所需的時間、該基地台傳送該同步訊息至該用戶設備所需的時間以及該基地台處理該參考訊息所需的時間。
29. 一種用戶設備，位於一第一基地台與一第二基地台的通訊範圍內，該用戶設備包括：一收發單元，用以與該第一基地台及該第二基地台交換資訊；以及一處理單元，耦接該收發單元，其中在該處理單元透過該收發單元與該第一基地台交換資訊之後，該收發單元從該第一基地台接收一第一指示訊息，該處理單元依據該第一指示訊息透過該收發單元傳送一參考訊息至該第二基地台，該收發單元從該第二基地台接收一同步訊息，以及從該第一基地台接收一第二指示訊息，該處理單元依據該第二指示訊息紀錄與該第二基地台之間收 發該參考訊息及該同步訊息的一訊息來回時間，並透過該收發單元傳送該訊息來回時間至該第一基地台，其中該參考訊息及該同步訊息為週期性訊號。
30. 如申請專利範圍第29項所述的用戶設備，其中該訊息來回時間包括該用戶設備傳送該參考訊息至該第二基地台所需的時間、該第二基地台傳送該同步訊息至該用戶設備所需的時間以及該第二基地台處理該參考訊息所需的時間。
31. 一種基地台的時間同步方法，所述方法適於位於一第一基地台與一第二基地台的通訊範圍內的一用戶設備，並且所述方法包括下列步驟：與該第一基地台交換資訊；從該第一基地台接收一第一指示訊息，並依據該第一指示訊息傳送一參考訊息至該第二基地台，其中該參考訊息為週期性訊號；從該第二基地台接收一同步訊息，其中該同步訊息為週期性訊號；從該第一基地台接收一第二指示訊息，並依據該第二指示訊息紀錄與該第二基地台之間收發該參考訊息及該同步訊息的一訊息來回時間；以及傳送該訊息來回時間至該第一基地台。
32. 如申請專利範圍第31項所述的基地台的時間同步方法，其中該訊息來回時間包括該用戶設備傳送該參考訊息至該第 二基地台所需的時間、該第二基地台傳送該同步訊息至該用戶設備所需的時間以及該第二基地台處理該參考訊息所需的時間。