通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信 息的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 精確時(shí)間信息對(duì)于通信系統(tǒng)具有重要的意義，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)高精度時(shí)間有嚴(yán)格 的要求。精確時(shí)間信息主要用來(lái)進(jìn)行通信網(wǎng)的同步，而同步包括兩個(gè)方面，即頻率同步和時(shí) 鐘同步。頻率同步用來(lái)維持各點(diǎn)的頻率相同，時(shí)間同步則要求各點(diǎn)之間的絕對(duì)時(shí)間相同。各 種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)都要求嚴(yán)格的頻率同步，來(lái)保證載波頻率誤差不超過(guò)一定的范圍。
[0003] 由于時(shí)分復(fù)用（Time Division Duplex, TDD)系統(tǒng)是通過(guò)在相同頻點(diǎn)上的不同時(shí) 間片來(lái)區(qū)分上下行鏈路，因此，時(shí)間同步對(duì)于TDD系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必須的，否則，會(huì)導(dǎo)致上下行 鏈路之間的沖突，帶來(lái)嚴(yán)重的干擾。頻分復(fù)用（Frequency Division Duplex, FDD)系統(tǒng)不 強(qiáng)制要求時(shí)間同步(如GSM和WCDM等)，但工作在同步模式下會(huì)提升系統(tǒng)的性能。LTE FDD 系統(tǒng)并不要求基站間同步，但由于在LTE-A引入的一些新特性，比如多播/組播單頻網(wǎng)絡(luò) (MBSFN)和協(xié)作多點(diǎn)傳輸（CoMP)等技術(shù)，導(dǎo)致其對(duì)時(shí)間同步也有了較強(qiáng)的要求。對(duì)small cell (pico cell，F(xiàn)emtocell，relay node等)而言，由于其主要應(yīng)用于室內(nèi)和熱點(diǎn)覆蓋，對(duì) 終端移動(dòng)速度的要求有所放寬，如家庭基站僅需支持3千米/小時(shí)的低速終端，故其頻率精 度需求相應(yīng)地放寬到250ppb。但是對(duì)時(shí)間同步的要求與宏基站相同。
[0004] 在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中，家庭基站會(huì)出現(xiàn)密集部署的場(chǎng)景。因此，同步是一個(gè)必須解決的 問(wèn)題，否則將會(huì)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0005] 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，精確時(shí)間信息主要是由衛(wèi)星提供，如美國(guó)的GPS，中國(guó)自主研發(fā)的北 斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。衛(wèi)星同步的方式具有精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但GPS天線(xiàn)安裝需要 滿(mǎn)足120°的凈空要求，工程安裝有難度，且GPS成本較高，維護(hù)困難。而且，對(duì)于家庭基 站來(lái)說(shuō)，由于家庭基站主要部署在室內(nèi)，衛(wèi)星信號(hào)很弱甚至根本接收不到，導(dǎo)致GPS無(wú)法使 用。出于工程安裝、成本以及維護(hù)等綜合因素的考慮，運(yùn)營(yíng)商希望能找到一種解決方案來(lái)替 代GPS。在分組傳輸網(wǎng)（Packet Transport Network，PTN)上提供高精度和高穩(wěn)定度的時(shí)鐘 和時(shí)間同步的解決方案。
[0006] 在分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率和時(shí)間同步信號(hào)的傳送，有兩類(lèi)可行的技術(shù)：一是基于 物理層的同步技術(shù)，如ITU-T G. 8261的同步以太網(wǎng)技術(shù)；二是基于分組包的同步技術(shù)，例 如 IEEE1588V2。
[0007] 同步以太網(wǎng)通過(guò)以太網(wǎng)物理層芯片從串行數(shù)據(jù)碼流中恢復(fù)出發(fā)送端的時(shí)鐘，這種 方式與SDH時(shí)鐘恢復(fù)方式相同，并且可以獲得類(lèi)似SDH的時(shí)鐘精度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步。同 步以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)有：時(shí)鐘同步質(zhì)量接近SDH，能和現(xiàn)有的同步網(wǎng)兼容；不受高層協(xié)議的影 響，也不會(huì)受到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞、丟包、時(shí)延等的影響，時(shí)鐘的質(zhì)量等級(jí)信息可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的 SSM幀進(jìn)行傳送；技術(shù)相對(duì)成熟，可實(shí)現(xiàn)性較好，主要運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商都支持這種方案；標(biāo) 準(zhǔn)化進(jìn)展很快。但是，目前同步以太網(wǎng)只能支持頻率信號(hào)的傳送，不支持時(shí)間信號(hào)的傳送， 所以單純的同步以太網(wǎng)方案只適用于不需要時(shí)間同步的場(chǎng)景。
[0008] IEEE1588V2 是一種精確時(shí)間同步協(xié)議（PTP，Precision Time Protocol)。PTP 通 過(guò)設(shè)備軟硬件配合，利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱(chēng)性和時(shí)延測(cè)量技術(shù)，記錄同步時(shí)鐘信息的發(fā)出時(shí)間和 接收時(shí)間，并且給每一條信息加上時(shí)間標(biāo)簽。接收方根據(jù)時(shí)間記錄計(jì)算出自己在網(wǎng)絡(luò)中的 時(shí)間誤差和傳輸時(shí)延，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上從設(shè)備的從時(shí)鐘和主控機(jī)的主時(shí)鐘同步。PTP可以同 時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步；且同步精度高，可達(dá)亞微秒級(jí)，理論上可以滿(mǎn)足移動(dòng)制式對(duì)時(shí) 間同步的要求；網(wǎng)絡(luò)的擁塞、丟包和時(shí)延可以通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的方式解決，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但是相對(duì) 于同步以太網(wǎng)而言，PTP的收斂時(shí)間較長(zhǎng)；不支持非對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)，需要整條鏈路上的所有設(shè)備 都要有硬件支持。因此，現(xiàn)階段要將PTP應(yīng)用于家庭基站的同步尚有許多問(wèn)題需要解決。
[0009] 3GPP針對(duì)家庭基站提出了一種通過(guò)偵聽(tīng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行同步的方式（TS36. 922)， 叫做網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)（network listening)。家庭基站通過(guò)偵聽(tīng)鄰近的宏基站發(fā)出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，確 定宏基站的幀發(fā)送時(shí)間，然后采用某種機(jī)制調(diào)整自身的定時(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與宏基站之間的同步。 這種方法不需要額外設(shè)備，是一種有效而又成本低廉的解決方案。但是，該方法僅能實(shí)現(xiàn)無(wú) 線(xiàn)中貞的同步，無(wú)法實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步。
[0010] 國(guó)內(nèi)除了繼續(xù)完善推廣北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用之外，在分組 傳輸網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步的研究和測(cè)試驗(yàn)證一直在不斷深入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精 確時(shí)間信息的方法，通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路將主設(shè)備(一般是具有精確時(shí)間信息的宏基站）的精確時(shí) 間信息傳輸給從設(shè)備(一般是家庭基站，也可以是用戶(hù)終端)，從設(shè)備獲得了精確時(shí)間信息 之后，可據(jù)此進(jìn)一步完成與主設(shè)備之間的同步。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信 息的方法，至少包括以下步驟：步驟1、準(zhǔn)備步驟：從設(shè)備查詢(xún)鄰小區(qū)列表，從中選擇作為主 設(shè)備的鄰基站；從設(shè)備與選定的鄰基站進(jìn)行協(xié)商，獲得該鄰小區(qū)的參數(shù)并駐留到該鄰小區(qū)， 為時(shí)間信息的交互建立無(wú)線(xiàn)鏈路；步驟2、主從設(shè)備之間通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)鏈路進(jìn)行時(shí)間信息 交互：主設(shè)備發(fā)送消息1，并記錄消息1發(fā)送出的精確時(shí)間，從設(shè)備在收到消息1時(shí)，記錄 消息1收到的精確時(shí)間t 2 ;主設(shè)備發(fā)送包含作為內(nèi)容的消息2,，從設(shè)備收到消息2后，保 存h ;從設(shè)備發(fā)送消息3,并記錄消息3發(fā)出的精確時(shí)間t3，主設(shè)備收到消息3時(shí)，記錄消息 3收到的精確時(shí)間t 4 ;主設(shè)備發(fā)送包含t4作為內(nèi)容的消息4,從設(shè)備收到消息4后，保存t4 ; 步驟3、精確時(shí)間修正及同步：從設(shè)備利用t2、t3和t4這四個(gè)時(shí)間，計(jì)算得：主從設(shè)備之
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于，至少包括以下步驟： 步驟1、準(zhǔn)備步驟： 從設(shè)備查詢(xún)鄰小區(qū)列表，從中選擇作為主設(shè)備的鄰基站； 從設(shè)備與選定的鄰基站進(jìn)行協(xié)商，獲得該鄰小區(qū)的參數(shù)并駐留到該鄰小區(qū)，為時(shí)間信 息的交互建立無(wú)線(xiàn)鏈路； 步驟2、主從設(shè)備之間通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)鏈路進(jìn)行時(shí)間信息交互： 主設(shè)備發(fā)送消息1，并記錄消息1發(fā)送出的精確時(shí)間A，從設(shè)備在收到消息1時(shí)，記錄 消息1收到的精確時(shí)間t2 ; 主設(shè)備發(fā)送包含h作為內(nèi)容的消息2,，從設(shè)備收到消息2后，保存h; 從設(shè)備發(fā)送消息3,并記錄消息3發(fā)出的精確時(shí)間t3，主設(shè)備收到消息3時(shí)，記錄消息3 收到的精確時(shí)間t4 ; 主設(shè)備發(fā)送包含t4作為內(nèi)容的消息4,從設(shè)備收到消息4后，保存t4 ; 步驟3、精確時(shí)間修正及同步： 從設(shè)備利用h、t2、^和t4這四個(gè)時(shí)間，計(jì)算得：主從設(shè)備之間的時(shí)間偏差為
從設(shè)備根據(jù)計(jì)算出時(shí)間偏差，修正自己的時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：從設(shè) 備選擇主設(shè)備時(shí)，選擇時(shí)鐘級(jí)別最商的鄰基站作為主設(shè)備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：對(duì)于 時(shí)鐘級(jí)別相同的鄰基站，從設(shè)備選擇無(wú)線(xiàn)信號(hào)最強(qiáng)的鄰基站作為主設(shè)備。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：從基 站根據(jù)計(jì)算出時(shí)間偏差，修正自己的時(shí)間時(shí)，從設(shè)備新的時(shí)鐘時(shí)間等于從設(shè)備現(xiàn)時(shí)鐘時(shí)間 的加上其與主設(shè)備之間的時(shí)間偏差A(yù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：所述 主設(shè)備為宏基站，所述從設(shè)備為家庭基站或用戶(hù)終端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：ti、t2、 tjPt4這四個(gè)時(shí)間之間的關(guān)系為
其中，t為主從設(shè)備之間的傳輸時(shí)延。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：通過(guò) 系統(tǒng)信息廣播進(jìn)行精確時(shí)間信息的傳播時(shí)，步驟2中，主從設(shè)備之間進(jìn)行時(shí)間信息交互時(shí)， 采用以下步驟： 主設(shè)備在配置好系統(tǒng)信息廣播時(shí)，發(fā)送包含h信息的SIB16,并記錄該信息發(fā)送出去的 精確時(shí)間是h，其中SIB16對(duì)應(yīng)所述消息1 ; 從設(shè)備在收到SIB16之后，記錄收到SIB16的精確時(shí)間t2 ; 主設(shè)備在SIB16之后的系統(tǒng)信息廣播時(shí)刻發(fā)送包括t1(l信息的SIBx，其中SIBx對(duì)應(yīng)所 述消息2 ; 從設(shè)備收到SIBx之后，得到t1(l，并計(jì)算出Wh。； 從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送DELAYREQ消息，并記錄該消息發(fā)出的精確時(shí)間t3，其中，DELAYREQ消息對(duì)應(yīng)所述消息3 ; 主設(shè)備收到從設(shè)備發(fā)送來(lái)的DELAYREQ消息，記錄該消息的精確接收時(shí)間t4，并計(jì)算出t4 與tQ 的差值t4(l=t4-tQ ; 主設(shè)備在下一個(gè)SIBx的發(fā)送時(shí)刻向從設(shè)備廣播包含t4(l的第二個(gè)SIBx，其中第二個(gè)SIBx對(duì)應(yīng)所述消息4 ; 從設(shè)備接收第二個(gè)SIBx的內(nèi)容，得到t4(l，并計(jì)算出tftd+t#。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，其特征在于：通過(guò)MAC層信令實(shí)現(xiàn)精確時(shí)間信息傳輸時(shí)，在MAC層定義4條信令：SYNC信令、DELAYREQ信令、 FOLLOWUP信令和DELAYRSP信令； 步驟2中，主從設(shè)備之間進(jìn)行時(shí)間信息交互時(shí)，采用以下步驟： 主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送SYNC信令，并記錄下該信令所在TTI離開(kāi)PHY層進(jìn)入天線(xiàn)端口的 精確時(shí)間戳h;從設(shè)備在收到SYNC信令時(shí)，記錄下該信令收到的精確時(shí)間t2，其中，SYNC信 令對(duì)應(yīng)所述信息1 ; 主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送FOLLOWUP信令，信令中包含&作為信令負(fù)荷；從設(shè)備收到FOLLOWUP信令后，將信令內(nèi)容h保存起來(lái)，其中，F(xiàn)OLLOWUP信令對(duì)應(yīng)所述信息2 ; 從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送DELAYREQ信令，并記錄下該信令所在TTI離開(kāi)PHY層進(jìn)入天線(xiàn)端 口的精確時(shí)間戳t3 ;主設(shè)備收到DELAYREQ信令時(shí)，記錄下該信令收到的精確時(shí)間t4，其中 DELAYREQ信令對(duì)應(yīng)所述信息3 ; 主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送DELAYRSP信令，信令中包含14作為信令負(fù)荷；從設(shè)備收到DELAYRSP信令后，將信令內(nèi)容t4保存起來(lái)，其中DELAYRSP信令對(duì)應(yīng)所述信息4。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法，至少包括以下步驟：步驟1、確定主從關(guān)系、分配接入資源、接入相應(yīng)主設(shè)備，并建立無(wú)線(xiàn)鏈路；步驟2、通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)鏈路主從設(shè)備之間進(jìn)行時(shí)間信息交互；步驟3、從設(shè)備利用交互得到的時(shí)間信息計(jì)算主從設(shè)備之間的時(shí)間偏差，并根據(jù)計(jì)算出時(shí)間偏差，修正自己的時(shí)間。本發(fā)明的通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸精確時(shí)間信息的方法依靠高精度的時(shí)間戳生成單元，在盡可能靠近物理層的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)包收發(fā)的精確時(shí)間的記錄并傳輸，從設(shè)備測(cè)量出與主設(shè)備之間的時(shí)間偏差，并據(jù)此調(diào)整自身時(shí)鐘，完成精確時(shí)間信息的傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步，該方法簡(jiǎn)單有效。
【IPC分類(lèi)】H04W56-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104581923
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310513303
【發(fā)明人】劉立剛, 閆劍龍, 王江, 徐景
【申請(qǐng)人】上海無(wú)線(xiàn)通信研究中心
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月25日