專利名稱：實現(xiàn)基站時間同步的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通訊系統(tǒng)的時間同步技術(shù)，特別涉及移動通訊系統(tǒng)中實現(xiàn)基站(BTS)時間同步的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，碼分多址(CDMA)、CDMA 2000以及CDMA 1X系統(tǒng)在全球獲得了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)采用同步的碼分多址技術(shù)，因此要求眾多的BTS之間時間保持同步，而且要求同步的精度很高，至少在微秒(μs)量級?，F(xiàn)有的解決方案主要是采用導(dǎo)航系統(tǒng)，如美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)、或歐洲的伽利略系統(tǒng)等，完成BTS的時間同步。
圖1為現(xiàn)有的實現(xiàn)基站時間同步系統(tǒng)的組成示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星120、衛(wèi)星接收機130、和BTS 140。其中，導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星120和BTS 140有多個，每個BTS 140上安裝有衛(wèi)星接收機130。導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星120，用于發(fā)射包含精確時鐘信息的衛(wèi)星信號；衛(wèi)星接收機130，用于接收多個衛(wèi)星的信號，通過測量各個衛(wèi)星信號的相位或時延信息，進(jìn)行嚴(yán)密的定位校準(zhǔn)從而獲得精確的時間信息；BTS 140，從自身安裝的衛(wèi)星接收機130中獲取精確的時鐘信息。
由于，導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星中均安裝有原子鐘，能夠長期穩(wěn)定的提供精確時鐘信息，使各個衛(wèi)星之間的時間能夠保持同步，因此，各BTS通過接收衛(wèi)星信號能夠獲取同步的時間信息。為了保證不同BTS之間時間精確同步，圖1中每個BTS都安裝了衛(wèi)星接收機，這樣，造成BTS的實現(xiàn)成本太高。
另一方面，BTS的時間同步依賴于衛(wèi)星發(fā)射的時間信息，這也將帶來安全隱患。比如如果GSP系統(tǒng)出現(xiàn)異常，某一地區(qū)接收不到GPS信號，則該地區(qū)的CDMA無線通訊系統(tǒng)將因為不能時間同步而全網(wǎng)癱瘓。因此，目前一些國家要求安裝兼容GPS和GLONASS的衛(wèi)星接收機以保證網(wǎng)絡(luò)安全運行，這樣更增加了CDMA系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)BTS時間同步的系統(tǒng)，能夠以低成本并更加方便地實現(xiàn)移動通訊系統(tǒng)中BTS之間的時間同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)BTS時間同步的方法，能夠大大節(jié)約BTS的建設(shè)成本，并能夠方便地實現(xiàn)BTS時間的精確同步。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)BTS時間同步的系統(tǒng)，包括，BTS，該系統(tǒng)還包括時間發(fā)射站，用于產(chǎn)生時鐘信息，對時間編碼后的時鐘信息和自身的位置信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，得到無線信號并發(fā)射；時間接收模塊，用于接收時間發(fā)射站的無線信號，對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，對所得到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息，并根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息發(fā)送至BTS。
其中，該系統(tǒng)包括一個或一個以上所述時間發(fā)射站；所述時間接收模塊接收所述一個或一個以上時間發(fā)射站的無線信號并根據(jù)這些無線信號得到當(dāng)前時鐘信息。
其中，所述時間發(fā)射站包括時間產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生時鐘信息并輸出至?xí)r間編碼模塊；時間編碼模塊，用于對時鐘信息進(jìn)行時間編碼并輸出至無線信號發(fā)射單元；無線信號發(fā)射單元，用于將時間編碼后的時鐘信息以及時間發(fā)射站的位置信息編碼、調(diào)制成無線信號并發(fā)射。
其中，所述時間產(chǎn)生模塊為原子鐘。
其中，所述時間產(chǎn)生模塊為衛(wèi)星接收機；所述衛(wèi)星接收機從導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號并產(chǎn)生時鐘信息。
其中，所述時間產(chǎn)生模塊中進(jìn)一步包括原子鐘；所述時間編碼模塊，接收衛(wèi)星接收機或原子鐘產(chǎn)生的時鐘信息并進(jìn)行時間編碼。
其中，所述無線信號發(fā)射單元包括無線發(fā)射機，用于將時間編碼后的時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息編碼、調(diào)制成無線信號，對無線信號進(jìn)行功率放大后送入發(fā)射天線；發(fā)射天線，用于將無線信號發(fā)射到空中。
其中，所述時間接收模塊包括無線信號接收單元，用于從空中接收無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，將得到的所述時間發(fā)射站的位置信息輸出至?xí)r間處理模塊，將得到的時鐘信息輸出至?xí)r間解碼模塊；時間解碼模塊，對接收到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息并輸出至?xí)r間處理模塊；時間處理模塊，用于根據(jù)時間發(fā)射站的位置信息以及絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至BTS。
其中，所述時間處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元(MCU)，用于根據(jù)所述位置信息和絕對時鐘信息進(jìn)行計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至?xí)r間輸出模塊；時間輸出模塊，用于接收當(dāng)前時鐘信息輸出至BTS。
其中，所述時間接收模塊包括無線信號接收單元，用于從空中接收無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，將得到的時鐘信息、和所述時間發(fā)射站的位置信息，并輸出至?xí)r間處理模塊；時間解碼模塊，對接收到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息并輸出至?xí)r間處理模塊；
時間處理模塊，用于接收來自無線信號接收單元的時鐘信息并輸出至?xí)r間解碼模塊，從時間解碼模塊接收絕對時鐘信息，并根據(jù)時間發(fā)射站的位置信息以及該絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至BTS。
其中，所述時間處理模塊包括MCU，用于從無線信號接收單元接收時鐘信息并輸出至?xí)r間解碼模塊，從時間解碼模塊接收絕對時鐘信息，根據(jù)所述位置信息和絕對時鐘信息進(jìn)行計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至?xí)r間輸出模塊；時間輸出模塊，用于接收當(dāng)前時鐘信息輸出至BTS。
其中，所述無線信號接收單元包括接收天線，用于從空中接收無線信號并輸出至無線接收機；無線接收機，用于解碼、解調(diào)無線信號得到所述時間發(fā)射站的位置信息和時鐘信息并輸出。
本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)BTS時間同步的方法，采用包括BTS、時間發(fā)射站和時間接收模塊的系統(tǒng)實現(xiàn)，該方法還包括a.時間發(fā)射站產(chǎn)生時鐘信息并對其進(jìn)行時間編碼，將自身的位置信息和時間編碼后的時鐘信息編碼、調(diào)制成無線信號進(jìn)行發(fā)射；b.時間接收模塊接收時間發(fā)射站發(fā)射的無線信號，對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，對所述時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息，并根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息發(fā)送至自身所在的BTS。
步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為由時間發(fā)射站自身產(chǎn)生時鐘信息。
步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為時間發(fā)射站接收導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，根據(jù)該衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息。
步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為時間發(fā)射站接收導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息，并同時自身產(chǎn)生時鐘信息；所述對時鐘信息進(jìn)行時間編碼之前，進(jìn)一步包括判斷是否有所述衛(wèi)星信號，如果有，接收衛(wèi)星信號產(chǎn)生的時鐘信息；否則接收自身產(chǎn)生的時鐘信息。
其中，預(yù)先設(shè)置時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延；步驟a中，在所述進(jìn)行時間編碼時，將所產(chǎn)生的時鐘信息加上該時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延得到新的時鐘信息，再對此新的時鐘信息進(jìn)行時間編碼。
其中，預(yù)先設(shè)置時間接收模塊的時鐘信息固定時延；步驟b中，所述計算得到當(dāng)前時鐘信息時，加入該時鐘信息固定時延進(jìn)行計算。
其中，所述時間接收模塊中預(yù)先配置自身所在BTS的位置信息；步驟b中，時間接收模塊接收一個時間發(fā)射站的無線信號，根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息以及該BTS的位置信息計算得到當(dāng)前時鐘信息。
步驟b中，所述時間接收模塊接收一個以上時間發(fā)射站的無線信號，根據(jù)此多個時間發(fā)射站的位置信息以及各時間發(fā)射站絕對時鐘信息的時延差得到所述時間接收模塊所在BTS的位置信息，再根據(jù)其中一個時間發(fā)射站的位置信息及其絕對時鐘信息、以及該BTS的位置信息計算得到當(dāng)前時鐘信息。
由上述方案可以看出，本發(fā)明的關(guān)鍵在于在系統(tǒng)中設(shè)置專門用于發(fā)射包含時鐘信息的無線信號的時間發(fā)射站，各BTS中設(shè)置時間接收模塊，各時間接收模塊根據(jù)接收到的時間發(fā)射站發(fā)射的無線信號得到當(dāng)前精確時鐘信息并輸入各自所在的BTS。
因此，本發(fā)明所提供的實現(xiàn)BTS時間同步的系統(tǒng)及方法，能夠大大降低BTS的建設(shè)成本，并保證各BTS通過時間接收模塊獲取精確到μs量級的時鐘信息，從而實現(xiàn)了CDMA系統(tǒng)中各BTS之間的時間同步。


圖1為現(xiàn)有的實現(xiàn)BTS時間同步系統(tǒng)的組成示意圖；圖2為本發(fā)明系統(tǒng)一較佳實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明方法一較佳實施例處理流程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)BTS時間同步的系統(tǒng)，包括，BTS；該系統(tǒng)中還專門設(shè)置時間發(fā)射站，用于發(fā)射包含時鐘信息的無線信號；各BTS中設(shè)置時間接收模塊，各時間接收模塊根據(jù)接收到的時間發(fā)射站發(fā)射的無線信號計算得到當(dāng)前精確時鐘信息并輸入各自所在的BTS，從而實現(xiàn)CDMA系統(tǒng)中各BTS的時間同步。
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)一較佳實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示的系統(tǒng)中包括時間發(fā)射站210和設(shè)置有時間接收模塊220的BTS 200。所述時間發(fā)射站210包括時間產(chǎn)生模塊211、時間編碼模塊212、無線信號發(fā)射單元213；所述無線信號發(fā)射單元213包括發(fā)射天線213A和無線發(fā)射機213B。所述時間接收模塊220包括無線信號接收單元221、時間解碼模塊222和時間處理模塊223；所述無線信號接收單元221包括接收天線221A、無線接收機221B；所述時間處理模塊223包括MCU 223A和時間輸出模塊223B。
所述時間發(fā)射站210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系如下其中，所述時間產(chǎn)生模塊211，用于產(chǎn)生時鐘信息并輸出至?xí)r間編碼模塊212；該時間產(chǎn)生模塊211包括衛(wèi)星接收機211A和原子鐘211B；衛(wèi)星接收機211A從導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星230接收衛(wèi)星信號并產(chǎn)生時鐘信息；原子鐘211B，自身直接產(chǎn)生精確時鐘信息。時間編碼模塊212，從衛(wèi)星接收機211A或原子鐘211B接收時鐘信息，對時鐘信息進(jìn)行時間編碼將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼并輸出；無線發(fā)射機213B，接收來自時間編碼模塊212的時鐘信息的數(shù)字編碼，并同時將時間發(fā)射站發(fā)射的自身位置等信息以及該時鐘信息編碼、調(diào)制成無線信號，對無線信號進(jìn)行混頻將其功率放大后送入發(fā)射天線213A；發(fā)射天線213A，將接收到的無線信號發(fā)射到空中。
這里，時間產(chǎn)生模塊211也可以單獨由衛(wèi)星接收機211A或原子鐘211B實現(xiàn)。由于，衛(wèi)星接收機的造價低于原子鐘，因此采用衛(wèi)星接收機作為時間產(chǎn)生模塊最易于普及，但是，如果導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，衛(wèi)星接收機將無法得到衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息，從而造成全網(wǎng)癱瘓。因此，出于網(wǎng)絡(luò)安全的考慮，本實施例中的時間產(chǎn)生模塊211同時包括衛(wèi)星接收機211A和原子鐘211B，在衛(wèi)星接收機211A正常工作時，時間編碼模塊212接收衛(wèi)星接收機211A的時鐘信息，在衛(wèi)星接收機211A出現(xiàn)異常時，時間編碼模塊212從原子鐘211B接收時鐘信息，從而在任何情況下均能保證精確時鐘信息的輸出，使網(wǎng)絡(luò)安全運行。
所述時間接收模塊220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系如下其中，接收天線221A，用于從空中接收無線信號并輸出至無線接收機221B；無線接收機221B，用于對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，將得到的時鐘信息的數(shù)字編碼以及時間發(fā)射站的位置信息分別輸出至?xí)r間解碼模塊222和MCU 223A；時間解碼模塊222，用于對來自無線接收機221B的時鐘信息的數(shù)字編碼進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息輸出至MCU 223A；MCU223A，用于通過發(fā)送指令給無線接收機221B和時間解碼模塊222控制無線接收機221B和時間解碼模塊221C輸出位置信息以及絕對時鐘信息等至MCU 223A，并根據(jù)時間發(fā)射站的位置信息和絕對時鐘信息進(jìn)行計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至?xí)r間輸出模塊223B；時間輸出模塊223B，用于將當(dāng)前時鐘信息輸出至BTS 200。
這里，無線接收機221B也可以將得到的時鐘信息以及時間發(fā)射站的位置信息全部發(fā)送至MCU 223A，由MCU 223A實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)輸入輸出的控制，將接收到的時鐘信息發(fā)送至?xí)r間解碼模塊222，并從解碼模塊222接收經(jīng)過時間解碼的絕對時間信息進(jìn)行所述的計算得到當(dāng)前精確時鐘信息。
本發(fā)明中，無線接收機221B主要負(fù)責(zé)對無線信號進(jìn)行解碼、解調(diào)得到無線信號中包含的時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，MCU 223A主要根據(jù)絕對時鐘信息和時間發(fā)射站位置信息得到當(dāng)前精確時鐘信息進(jìn)行計算，時間解碼模塊222主要負(fù)責(zé)對數(shù)字編碼的時鐘信息進(jìn)行時間解碼，此三者之間的工作方式以及連接關(guān)系有多種，不僅限于以上所述的兩種方案，本發(fā)明不進(jìn)行限定，但均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
由于，時間接收模塊220接收到時間發(fā)射站210所獲取的時鐘信息時，包含該時鐘信息的無線信號經(jīng)過長距離的空間傳輸已經(jīng)與當(dāng)前的時鐘信息產(chǎn)生了一定的時延，則所述時鐘信息被稱為絕對時鐘信息，其并不能代表當(dāng)前的精確時鐘信息。因此，時間接收模塊220必須對自身所在的BTS 200進(jìn)行定位，根據(jù)BTS 200的位置信息以及接收到的時鐘發(fā)射站210的位置信息得到所述絕對時鐘信息在空間的傳輸時延，從而得到當(dāng)前精確的時鐘信息。這里，所述BTS 200以及時鐘發(fā)射站210位置信息為絕對坐標(biāo)位置信息。
通過幾何原理可知，兩條直線可以確定在同一平面中一點的坐標(biāo)位置，在BTS以及時間發(fā)射站比較密集、垂直落差不大的區(qū)域，如城市中，BTS與時間發(fā)射站之間距離較近，并且它們之間的垂直落差一般在500米之內(nèi)，因此，可以不考慮BTS與時間發(fā)射站之間的垂直距離，也就是設(shè)定BTS與時間發(fā)射站處于同一水平面，則圖2所示的系統(tǒng)中，還包括另一時間發(fā)射站210’，BTS 200中的時間接收模塊220通過接收兩個時鐘發(fā)射站的無線信號就可以確定BTS 200的位置，從而得到當(dāng)前時鐘信息。所述時間發(fā)射站210’內(nèi)各部分的連接關(guān)系與組成結(jié)構(gòu)與時間發(fā)射站210相同，這里不再詳述。
本發(fā)明也可以在所述時間接收模塊210中預(yù)先配置所在BTS 200的位置信息，則僅接收一個時間發(fā)射站的無線信號就可以得到精確時鐘信息；其中，為時間接收模塊配置所在BTS位置信息的方法有多種，屬公知技術(shù)可以在BTS上連接臨時的衛(wèi)星接收機通過接收衛(wèi)星信號得到BTS當(dāng)前的位置信息并導(dǎo)入該BTS上的時間接收模塊進(jìn)行保存；也可以通過雷達(dá)來定位該BTS，并將位置信息輸入該時間接收模塊；具體采用哪種方法并不影響本發(fā)明的有效性。
本發(fā)明系統(tǒng)也可以應(yīng)用于垂直落差較大的區(qū)域，則時間接收模塊需要接收至少三個時間發(fā)射站的無線信號來確定所在BTS的位置信息，從而得到精確時間。這里，關(guān)于具體時間接收模塊接收幾個時間發(fā)射站的無線信號，本發(fā)明不進(jìn)行限定。
基于上述實現(xiàn)BTS時間同步的系統(tǒng)，下面結(jié)合圖3對使用本發(fā)明系統(tǒng)實現(xiàn)BTS時間同步的方法加以詳細(xì)說明。圖3為本發(fā)明方法一較佳實施例處理流程示意圖。本實施例中，設(shè)置在BTS中的時間接收模塊沒有配置位置信息，需要接收兩個時間發(fā)射站的無線信號得到精確時鐘信息。具體處理步驟如下步驟301時間發(fā)射站中的衛(wèi)星接收機接收導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，獲取其中精確的時鐘信息。這里，所述衛(wèi)星接收機可以為GPS、加利略、或GLONASS等衛(wèi)星接收機。
步驟302對步驟301所獲取的精確時鐘信息進(jìn)行時間編碼。
其中，由時間發(fā)射站中的時間編碼模塊對時鐘信息進(jìn)行時間編碼，比如將當(dāng)前十進(jìn)制表達(dá)的時間編碼為二進(jìn)制的數(shù)字編碼。
步驟303時間發(fā)射站的無線發(fā)射機對自身的位置信息以及步驟302所述時鐘信息的數(shù)字編碼進(jìn)行編碼、調(diào)制，得到無線信號。
步驟304步驟303所述無線發(fā)射機對無線信號進(jìn)行混頻，將無線信號的功率放大，再通過時間發(fā)射站的發(fā)射天線發(fā)射到空中。
步驟305BTS中所設(shè)置的時間接收模塊的接收天線接收步驟304中所發(fā)射的無線信號，由其中的無線接收機對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到步驟303所述時間發(fā)射站的位置信息以及時鐘信息的數(shù)字編碼，將時間發(fā)射站的位置信息送入MCU，將時鐘信息的數(shù)字編碼直接送入時間解碼模塊或通過MCU送入時間解碼模塊，由時間解碼模塊進(jìn)行時間解碼得到與步驟301所述相同的時鐘信息。
這里，由于時間接收模塊接收到時間發(fā)射站將所獲取的時鐘信息時，包含時鐘信息的無線信號經(jīng)過長距離的傳播已經(jīng)與當(dāng)前的時鐘信息產(chǎn)生了一定的時延，因此所述時鐘信息被稱為絕對時鐘信息，即此時鐘信息僅代表步驟301當(dāng)時的時鐘信息，并非當(dāng)前的精確時鐘信息。
步驟306時間接收模塊的接收天線和無線接收機還同時接收另一時間發(fā)射站的無線信號對其進(jìn)行解調(diào)、解碼得到另一時間發(fā)射站的位置信息以及時鐘信息的數(shù)字編碼，將另一時間發(fā)射站的位置信息送入MCU，將該另一時間發(fā)射站時鐘信息的數(shù)字編碼按步驟305所述的方式送入時間解碼模塊，由時間解碼模塊進(jìn)行時間解碼得到該另一時間發(fā)射站發(fā)送無線信號時的時鐘信息。MCU從時間解碼模塊接收經(jīng)過解碼的兩個時間發(fā)射站的絕對時鐘信息，根據(jù)此兩個時間發(fā)射站的位置信息以及兩個時間發(fā)射站的時鐘信息之間的時延差，可以得到所在BTS的位置信息。
本實施例適合于BTS密集且垂直落差不大的區(qū)域，各BTS和時間發(fā)射站可以認(rèn)為處于同一水平面，因此可以根據(jù)兩個時間發(fā)射站的無線信號對BTS進(jìn)行定位并得到精確時鐘信息。其中，所述定位BTS的方法有多種，如測量接收信號功率定位法、測量接收信號方向定位法、測量接收信號傳播時間差定位法等等。目前的CDMA系統(tǒng)時間同步技術(shù)多采用測量接收信號傳播時間差定位法，下面以此方法為例，對得到BTS位置信息的方法加以說明由于兩個時間發(fā)射站與BTS的距離不一定相同，因此同時接收到兩個時間發(fā)射站的無線信號時，其無線信號內(nèi)包含的時鐘信息不一定相同，因此兩個無線信號之間必然存在時延差，根據(jù)此時延差以及各時間發(fā)射站的位置可以計算得到BTS的位置信息，如果采用“雙曲線定位法”進(jìn)行測量接收信號傳播時間差定位，則該BTS上的時間接收模塊還要接收第三個時間發(fā)射站的無線信號，進(jìn)行相關(guān)計算得到BTS的位置信息。上述定位BTS的方法，以及各種方法設(shè)計的具體計算屬公知技術(shù)，這里不作進(jìn)一步詳述。
上述步驟305與步驟306屬相互獨立的處理，可以并行執(zhí)行，本發(fā)明對其執(zhí)行的先后順序不進(jìn)行限定。
步驟307所述MCU根據(jù)步驟306得到的BTS的位置信息以及步驟305中得到的時間發(fā)射站的位置信息，得到BTS與所述時間發(fā)射站之間的距離，計算得到該時間發(fā)射站到BTS的無線信號傳輸時延，從而將步驟305所述的絕對時鐘信息與此傳輸時延相加得到當(dāng)前精確的時鐘信息，并輸出給BTS，使BTS能夠得到精確到μs以下量級的時鐘信息，滿足CDMA系統(tǒng)中各BTS時間同步的要求。這里，無線信號的空中傳輸速率為已知值，如果設(shè)定無線信號的傳輸速率為C，BTS與時間發(fā)射站的距離為L，BTS與時間發(fā)射站之間的傳輸時延T’，則T’＝L/C。
本步驟中，僅考慮無線信號在空氣中的傳輸時延，沒有考慮時鐘信息在時間發(fā)射站以及時間接收模塊內(nèi)部進(jìn)行處理所產(chǎn)生的時延。由于BTS的時間同步要求時鐘信息精確到μs量級，也就要求時間發(fā)射站以及時間接收模塊處理數(shù)據(jù)的速度在兆級，目前的電子設(shè)備的處理能力很容易達(dá)到此速度，因此，在設(shè)備處理能力足夠的情況下可以忽略此內(nèi)部時鐘信息流的時延。
但是，為了精確保證BTS的時間同步，可以根據(jù)系統(tǒng)的具體實現(xiàn)情況分別對時間發(fā)射站和時間接收模塊的時鐘信息的時延進(jìn)行精確估算，得到時鐘信息的固定時延配置在時間發(fā)射站以及時間接收模塊中。則在步驟302中，時間發(fā)射站對時鐘信息進(jìn)行時間編碼之前將時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延與步驟301所述的時鐘信息相加得到預(yù)期從時間發(fā)射站輸出時的準(zhǔn)確時鐘信息，然后再對此時鐘信息進(jìn)行時間編碼；步驟307中，MCU將接收到的絕對時鐘信息與所述傳輸時延以及時間接收模塊的時間信息固定時延相加得到最終準(zhǔn)確的時鐘信息通過時間輸出模塊輸出至BTS。
這里，所述時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延為從時間產(chǎn)生模塊產(chǎn)生時鐘信息開始，該時鐘信息經(jīng)時間編碼模塊、無線發(fā)射機傳輸和處理，直到發(fā)射天線開始發(fā)射包含該時鐘信息的無線信號為止所產(chǎn)生的時延；所述時間接收模塊的時鐘信息固定時延為從接收天線接收到包含時鐘信息的無線信號開始，該時鐘信息經(jīng)無線接收機、時間解碼模塊、MCU傳輸和處理，直到時間輸出模塊輸出該時鐘信息為止所產(chǎn)生的時延。
上述方案中，時間發(fā)射站通過衛(wèi)星接收機接收包含時鐘信息的衛(wèi)星信號，但考慮到網(wǎng)絡(luò)安全的問題，防止由于衛(wèi)星信號中斷造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓，時間發(fā)射站中還可以配置原子鐘來持續(xù)輸出精確時鐘信息，由于導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星也是通過自身的原子鐘產(chǎn)生時鐘信息，因此通過原子鐘產(chǎn)生的時鐘信息與通過衛(wèi)星信號獲取的時鐘信息精確性相同，可以滿足CDMA系統(tǒng)BTS時間同步需要。
另外，還可以采用靈活的方式產(chǎn)生時鐘信息，在時間發(fā)射站中同時配置原子鐘和衛(wèi)星接收機，原子鐘和衛(wèi)星接收機同時向時間編碼模塊持續(xù)輸出時鐘信息。步驟302中，時間解碼模塊在接收時鐘信息時首先判斷衛(wèi)星接收機是否有信號輸入，如果有，則接收衛(wèi)星接收機的時鐘信息；否則接收原子鐘的時鐘信息。這樣，在衛(wèi)星信號正常的情況下，通過衛(wèi)星信號獲取時鐘信息，當(dāng)衛(wèi)星信號中斷時，并不會影響系統(tǒng)BTS的時間同步，時間發(fā)射站轉(zhuǎn)而接收原子鐘產(chǎn)生的時鐘信息來進(jìn)行時間同步，從而保證網(wǎng)絡(luò)安全運行。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于垂直落差較大的區(qū)域，則需要考慮各BTS以及時間發(fā)射站三維的位置坐標(biāo)。同樣根據(jù)幾何原理，在三維空間當(dāng)中，三個平面可以確定一點的坐標(biāo)。因此，BTS的時間接收模塊需要至少接收三個時間發(fā)射站的無線信號計算得到BTS的位置信息。則所述步驟306中，時間接收模塊同時接收另外兩個時間發(fā)射站的無線信號，MCU通過類似的計算得到該BTS的位置信息，從而得到該BTS與步驟301所述時間發(fā)射站之間的距離。如果采用“雙曲面定位法”定位該BTS，則該BTS上的時間接收模塊要接收四個時間發(fā)射站的無線信號，進(jìn)行相關(guān)計算得到BTS的位置信息。關(guān)于具體計算過程，這里不作詳述。
當(dāng)時間接收模塊當(dāng)中事先配置了BTS的位置信息，那么根據(jù)BTS的位置信息以及接收到的一個時間發(fā)射站的位置信息可以之間得到它們之間的距離，則僅接收一個時間發(fā)射站的無線信號就可以得到精確時鐘信息，此時，所述步驟306不必執(zhí)行，同樣可以實現(xiàn)BTS的時間同步。
此外，上述圖3所示為針對一個時刻從時間發(fā)射站獲取時鐘信息到時間接收模塊接收無線信號得到精確時鐘信息輸出BTS的處理流程，BTS內(nèi)部也設(shè)置有時鐘，但遠(yuǎn)不如原子鐘精確，每隔幾秒BTS將根據(jù)接收到的精確時鐘信息對自身的時鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，因此本發(fā)明將持續(xù)周期性執(zhí)行該處理流程，通常所述BTS時鐘校準(zhǔn)的周期在秒級，本發(fā)明不進(jìn)行限定。另外，對于需要接收一個以上時間發(fā)射站無線信號的方案，則在最初的處理周期中需要執(zhí)行步驟306以得到BTS的位置信息，當(dāng)獲取了BTS的位置信息后，則以后的處理中不必執(zhí)行步驟306，時間接收模塊僅接收一個時間發(fā)射站的無線信號，根據(jù)已經(jīng)計算得到的BTS與時間發(fā)射站之間無線信號的傳輸時延，就可以得到精確的時鐘信息。
綜上所述，應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)及方法，能夠以低成本建設(shè)BTS，并能滿足CDMA系統(tǒng)中BTS時間同步的要求，使各BTS接收到μs量級的精確時鐘信息。另外，本發(fā)明還考慮到網(wǎng)絡(luò)安全的問題，在系統(tǒng)的時間發(fā)射站接收衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息的同時，還通過自身的原子鐘產(chǎn)生時鐘信息，這樣，在衛(wèi)星信號中斷時，系統(tǒng)可以采用原子鐘產(chǎn)生的時鐘信息完成BTS的時間同步。因此，本發(fā)明不僅能夠以低成本實現(xiàn)BTS的時間同步，還保證了系統(tǒng)的安全運行。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的包含范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)基站BTS時間同步的系統(tǒng)，包括，BTS，其特征在于，該系統(tǒng)還包括時間發(fā)射站，用于產(chǎn)生時鐘信息，對時間編碼后的時鐘信息和自身的位置信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，得到無線信號并發(fā)射；時間接收模塊，用于接收時間發(fā)射站的無線信號，對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，對所得到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息，并根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息發(fā)送至BTS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個或一個以上所述時間發(fā)射站；所述時間接收模塊接收所述一個或一個以上時間發(fā)射站的無線信號并根據(jù)這些無線信號得到當(dāng)前時鐘信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間發(fā)射站包括時間產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生時鐘信息并輸出至?xí)r間編碼模塊；時間編碼模塊，用于對時鐘信息進(jìn)行時間編碼并輸出至無線信號發(fā)射單元；無線信號發(fā)射單元，用于將時間編碼后的時鐘信息以及時間發(fā)射站的位置信息編碼、調(diào)制成無線信號并發(fā)射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間產(chǎn)生模塊為原子鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間產(chǎn)生模塊為衛(wèi)星接收機；所述衛(wèi)星接收機從導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號并產(chǎn)生時鐘信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間產(chǎn)生模塊中進(jìn)一步包括原子鐘；所述時間編碼模塊，接收衛(wèi)星接收機或原子鐘產(chǎn)生的時鐘信息并進(jìn)行時間編碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線信號發(fā)射單元包括無線發(fā)射機，用于將時間編碼后的時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息編碼、調(diào)制成無線信號，對無線信號進(jìn)行功率放大后送入發(fā)射天線；發(fā)射天線，用于將無線信號發(fā)射到空中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間接收模塊包括無線信號接收單元，用于從空中接收無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，將得到的所述時間發(fā)射站的位置信息輸出至?xí)r間處理模塊，將得到的時鐘信息輸出至?xí)r間解碼模塊；時間解碼模塊，對接收到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息并輸出至?xí)r間處理模塊；時間處理模塊，用于根據(jù)時間發(fā)射站的位置信息以及絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至BTS。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元MCU，用于根據(jù)所述位置信息和絕對時鐘信息進(jìn)行計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至?xí)r間輸出模塊；時間輸出模塊，用于接收當(dāng)前時鐘信息輸出至BTS。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間接收模塊包括無線信號接收單元，用于從空中接收無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，將得到的時鐘信息、和所述時間發(fā)射站的位置信息，并輸出至?xí)r間處理模塊；時間解碼模塊，對接收到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息并輸出至?xí)r間處理模塊；時間處理模塊，用于接收來自無線信號接收單元的時鐘信息并輸出至?xí)r間解碼模塊，從時間解碼模塊接收絕對時鐘信息，并根據(jù)時間發(fā)射站的位置信息以及該絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至BTS。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間處理模塊包括MCU，用于從無線信號接收單元接收時鐘信息并輸出至?xí)r間解碼模塊，從時間解碼模塊接收絕對時鐘信息，根據(jù)所述位置信息和絕對時鐘信息進(jìn)行計算得到當(dāng)前時鐘信息并輸出至?xí)r間輸出模塊；時間輸出模塊，用于接收當(dāng)前時鐘信息輸出至BTS。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線信號接收單元包括接收天線，用于從空中接收無線信號并輸出至無線接收機；無線接收機，用于解碼、解調(diào)無線信號得到所述時間發(fā)射站的位置信息和時鐘信息并輸出。
13.一種實現(xiàn)BTS時間同步的方法，采用包括BTS、時間發(fā)射站和時間接收模塊的系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于，該方法還包括a.時間發(fā)射站產(chǎn)生時鐘信息并對其進(jìn)行時間編碼，將自身的位置信息和時間編碼后的時鐘信息編碼、調(diào)制成無線信號進(jìn)行發(fā)射；b.時間接收模塊接收時間發(fā)射站發(fā)射的無線信號，對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，對所述時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息，并根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息發(fā)送至自身所在的BTS。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為由時間發(fā)射站自身產(chǎn)生時鐘信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為時間發(fā)射站接收導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，根據(jù)該衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述產(chǎn)生時鐘信息的方法為時間發(fā)射站接收導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號產(chǎn)生時鐘信息，并同時自身產(chǎn)生時鐘信息；所述對時鐘信息進(jìn)行時間編碼之前，進(jìn)一步包括判斷是否有所述衛(wèi)星信號，如果有，接收衛(wèi)星信號產(chǎn)生的時鐘信息；否則接收自身產(chǎn)生的時鐘信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延；步驟a中，在所述進(jìn)行時間編碼時，將所產(chǎn)生的時鐘信息加上該時間發(fā)射站的時鐘信息固定時延得到新的時鐘信息，再對此新的時鐘信息進(jìn)行時間編碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置時間接收模塊的時鐘信息固定時延；步驟b中，所述計算得到當(dāng)前時鐘信息時，加入該時鐘信息固定時延進(jìn)行計算。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18任一項所述的方法，其特征在于，所述時間接收模塊中預(yù)先配置自身所在BTS的位置信息；步驟b中，時間接收模塊接收一個時間發(fā)射站的無線信號，根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息以及該BTS的位置信息計算得到當(dāng)前時鐘信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至18任一項所述的方法，其特征在于，步驟b中，所述時間接收模塊接收一個以上時間發(fā)射站的無線信號，根據(jù)此多個時間發(fā)射站的位置信息以及各時間發(fā)射站絕對時鐘信息的時延差得到所述時間接收模塊所在BTS的位置信息，再根據(jù)其中一個時間發(fā)射站的位置信息及其絕對時鐘信息、以及該BTS的位置信息計算得到當(dāng)前時鐘信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)基站(BTS)時間同步的系統(tǒng)，包括，BTS，該系統(tǒng)還包括時間發(fā)射站，用于產(chǎn)生時鐘信息，對時間編碼后的時鐘信息和自身的位置信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，得到無線信號并發(fā)射；時間接收模塊，用于接收時間發(fā)射站的無線信號，對無線信號進(jìn)行解調(diào)、解碼得到時鐘信息和時間發(fā)射站的位置信息，對所得到的時鐘信息進(jìn)行時間解碼得到絕對時鐘信息，并根據(jù)該時間發(fā)射站的位置信息、絕對時鐘信息計算得到當(dāng)前時鐘信息發(fā)送至BTS。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)BTS時間同步的方法，采用本發(fā)明系統(tǒng)及方法能夠以低成本實現(xiàn)BTS的時間同步。
文檔編號H04B7/26GK1756123SQ200410080388
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者李亞銳, 趙天忠 申請人:華為技術(shù)有限公司