專利名稱：一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置和方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線通信在提供寬帶數(shù)據(jù)接入上面臨著很多問題和挑戰(zhàn)。即便是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，當(dāng)寬帶數(shù)據(jù)用戶增多時(shí)，系統(tǒng)在保證QoS(服務(wù)質(zhì)量)的前提下提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顯得力不從心，覆蓋和容量都不能達(dá)到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商滿意的程度，而且使運(yùn)營(yíng)成本急劇上漲，這個(gè)問題隨著用戶對(duì)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng)和寬帶用戶數(shù)的增加將日益顯現(xiàn)。這其中，家庭環(huán)境往往是移動(dòng)信號(hào)覆蓋較弱的集中區(qū)域；而且，可以預(yù)見，未來(lái)寬帶移動(dòng)業(yè)務(wù)流量的相當(dāng)大一部分發(fā)生在家庭應(yīng)用環(huán)境中；因此完善家庭無(wú)線覆蓋的同時(shí)分流家庭無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)以緩解室外基站的壓力就成了急待解決的問題。此外，運(yùn)營(yíng)商還有一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)，那就是爭(zhēng)奪固網(wǎng)客戶、日益取代固網(wǎng)服務(wù)。
在此背景下，Home NodeB(家用基站)應(yīng)運(yùn)而生，并因此形成了家庭無(wú)線寬帶接入的全新解決方案。解決方案可以分為兩個(gè)階段，一是基于傳統(tǒng)RNC(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器)網(wǎng)元的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，Home NodeB設(shè)備放置在用戶家中實(shí)現(xiàn)以家庭為單位的室內(nèi)覆蓋，通過xDSL(指任何一種數(shù)據(jù)用戶線技術(shù))接入ISP(因特網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商)網(wǎng)絡(luò)，并通過標(biāo)準(zhǔn)的Iub接口(由IP承載)連接到RNC，RNC通過標(biāo)準(zhǔn)的IuCS/PS接口連接到CN(核心網(wǎng))；另一是基于IMS(信息管理系統(tǒng))架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，Home NodeB充當(dāng)SIP(初始會(huì)話協(xié)議)客戶端，直接通過SIP協(xié)議接入核心網(wǎng)的SIP Server(初始會(huì)話協(xié)議服務(wù)器)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)和控制信令；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍然直接連接到ISP的網(wǎng)絡(luò)中。
目前困擾運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模商用Home NodeB解決家庭無(wú)線寬帶接入問題的主要因素之一在于相對(duì)較高的設(shè)備成本，成本壓力主要來(lái)自WiFi(WirelessFidelity，無(wú)線相容性認(rèn)證)的廉價(jià)和市場(chǎng)先入。降低設(shè)備成本可以從器件成本、維護(hù)復(fù)雜度、系統(tǒng)功能等多方面考慮。
Home NodeB室內(nèi)應(yīng)用的時(shí)鐘同步要求工作壽命5年以上，同步精度要求孤島＜±0.5ppm，有同步源＜±0.1ppm，上電時(shí)間＜1分鐘。通過GPS進(jìn)行時(shí)鐘同步的方式對(duì)于GPS天線的放置位置有特定的要求，還會(huì)造成設(shè)備成本太高，而以太網(wǎng)對(duì)于大規(guī)模的復(fù)雜應(yīng)用目前難以提供精度較高的基準(zhǔn)時(shí)鐘。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置和方法，能滿足Home NodeB對(duì)時(shí)鐘同步精度和成本的要求。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置，包括接收電路和鎖相環(huán)電路，其中，所述接收電路用于從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；所述鎖相環(huán)電路用于接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步。
進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，其中，所述鑒相電路用于接收接收電路發(fā)送的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)和晶振發(fā)送的本基站時(shí)鐘信號(hào)，并計(jì)算本基站的時(shí)鐘和接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考的相位差，發(fā)送給環(huán)路濾波電路；所述環(huán)路濾波電路用于將相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，并發(fā)送給晶振；所述晶振用于產(chǎn)生本基站的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)相位差信號(hào)，調(diào)整本基站時(shí)鐘信號(hào)，使本基站時(shí)鐘信號(hào)與相鄰基站的時(shí)鐘同步。
進(jìn)一步地，所述晶振為溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。
進(jìn)一步地，當(dāng)鎖相環(huán)電路與相鄰基站的空口時(shí)鐘完成同步后，鎖相環(huán)電路還用于在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式，所述接收電路停止工作。
進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)電路用于在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式，在保持工作方式下，晶振工作，而鑒相電路和環(huán)路濾波電路不工作。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的方法，其特征在于，包括接收電路從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；鎖相環(huán)電路接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步。
進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)電路與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步后，執(zhí)行(A)接收電路停止工作，鎖相環(huán)電路在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式；(B)保持時(shí)間到之后，接收電路從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)電路以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，返回執(zhí)行步驟(A)。
進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，所述鎖相環(huán)電路接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，包括如下步驟(a)所述鑒相電路接收接收電路發(fā)送的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)和晶振發(fā)送的本基站時(shí)鐘信號(hào)，并計(jì)算本基站的時(shí)鐘和接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考的相位差，發(fā)送給環(huán)路濾波電路；(b)所述環(huán)路濾波電路將相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，并發(fā)送給晶振；(c)所述晶振根據(jù)相位差信號(hào)，調(diào)整本基站時(shí)鐘信號(hào)，使本基站時(shí)鐘信號(hào)與相鄰基站的時(shí)鐘同步。
進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，所述步驟(A)中鎖相環(huán)電路在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式為晶振工作，而鑒相電路和環(huán)路濾波電路不工作。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)本基站與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，不需要使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)器，節(jié)省了本基站設(shè)備成本，降低了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本；(2)提供了一種基站間同步的新方法，有助于新的無(wú)線覆蓋手段實(shí)現(xiàn)，豐富了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案的內(nèi)容。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的本基站與相鄰基站空口時(shí)鐘同步原理框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的本基站與相鄰基站空口時(shí)鐘同步過程示意圖；圖3是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝10ms，初始頻差1ppm，則T1＝170s)；圖4是本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝10ms，初始頻差0.1ppm，則T3＝120s)；圖5是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝100ms，初始頻差1ppm，則T1＝200s)；圖6是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝100ms，初始頻差0.1ppm，則T3＝150s)；圖7是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝1s，初始頻差1ppm，則T1＝650s)；圖8是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的本基站與相鄰WCDMA基站空口時(shí)鐘同步仿真結(jié)果(T0＝1s，初始頻差0.1ppm，則T3＝500s)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過本基站(尤其是Home NodeB)與相鄰基站空口時(shí)鐘同步，以滿足系統(tǒng)移動(dòng)性要求。本基站獲取接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，而不是使用IEEE1588或GPS(全球定位系統(tǒng))之類的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置包括接收電路和鎖相環(huán)電路，其中，所述接收電路用于從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；所述鎖相環(huán)電路用于接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步；所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，其中，所述鑒相電路用于接收接收電路發(fā)送的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)和晶振發(fā)送的本基站時(shí)鐘信號(hào)，并計(jì)算本基站的時(shí)鐘和接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考的相位差，發(fā)送給環(huán)路濾波電路；所述環(huán)路濾波電路用于將相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，并發(fā)送給晶振；所述晶振用于產(chǎn)生本基站的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)相位差信號(hào)，調(diào)整本基站時(shí)鐘信號(hào)，使本基站時(shí)鐘信號(hào)與相鄰基站的時(shí)鐘同步。
如圖2所示，本基站與相鄰基站采取間歇同步的空口時(shí)鐘同步方式，主要分為同步初始建立、同步保持、同步重新建立3個(gè)過程同步初始建立在基站上電時(shí)，接收電路持續(xù)工作，從空口提取時(shí)鐘定時(shí)參考，時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)fr的周期為T0，鎖相環(huán)電路跟蹤到達(dá)到同步，需要時(shí)間為T1；同步保持同步初始建立后，接收電路停止工作，鎖相環(huán)電路處于保持工作方式，所述保持工作方式是指只有晶振工作，而鑒相電路和環(huán)路濾波電路都不工作，此時(shí)的同步精度依賴于初始同步建立的精度和晶振的溫度特性、老化特性，保持的時(shí)間為T2；同步重新建立保持時(shí)間到之后，需要重新與空口時(shí)鐘同步，此時(shí)接收電路工作，送出時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)fr，鎖相環(huán)電路跟蹤到達(dá)到同步，需要時(shí)間為T3；同步重新建立后，接收電路停止工作，進(jìn)入同步保持過程，然后再進(jìn)入同步重新建立過程，如此周而復(fù)始。
以本基站與相鄰WCDMA(寬帶碼分多址)基站的空口時(shí)鐘同步為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
因TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)的溫度特性、電壓特性比較適中，晶振可采用TCXO，需要對(duì)供電電源做比較好的濾波處理。同步保持時(shí)間T2的選取主要考慮溫度的變化，假設(shè)溫度特性是均勻變化的，則要保持±0.1ppm的精度，平均溫度變化應(yīng)該小于(70-(-20))*0.1/1＝9度，可以取T2為約1個(gè)小時(shí)。在接收電路提取時(shí)鐘期間，每T0內(nèi)會(huì)關(guān)斷發(fā)射一段時(shí)間，約幾十微秒，T0最小為一個(gè)時(shí)隙周期。為了減小CPU的負(fù)擔(dān)，T0可以取較大一些的值，如10ms、100ms、1s等，受此影響的是跟蹤時(shí)間T1和T3的長(zhǎng)短。時(shí)鐘提取的精度約為0.25CHIP(碼片)到0.5CHIP。以0.5CHIP(約0.13us)精度估算，要達(dá)到0.01ppm的精度(參考精度建議比要求高至少一個(gè)數(shù)量級(jí))，則需要的最短測(cè)量時(shí)間是0.13/0.01＝13s，也就是說，T1和T3理論上的最小值是13s，實(shí)際的時(shí)間還需要依據(jù)初始頻差和環(huán)路參數(shù)來(lái)確定，這里給出一個(gè)估計(jì)值。估算T1時(shí)初始頻差按1ppm計(jì)算，估算T3時(shí)初始頻差按0.1ppm計(jì)算。
仿真參數(shù)如附表1所示附表1本基站與相鄰WCDMA基站空口同步仿真參數(shù)設(shè)置表
仿真結(jié)果如圖3～8所示。其中，每張圖中左圖表示同步過程中頻率變化情況，右圖表示同步過程中相位變化情況。圖3、圖5、圖7表示的是同步初始建立過程，圖4、圖6、圖8表示同步重新建立過程。
本發(fā)明不僅適用WCDMA基站系統(tǒng)，也適合其他通信體制的無(wú)線通信基站系統(tǒng)，如WiMAX(World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)、TD-SCDMA(時(shí)分-同步碼分多址)、CDMA(碼分多址)、GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))、PCS(個(gè)人通信服務(wù))、LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)，LongTermEvolution)等系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置，其特征在于，包括接收電路和鎖相環(huán)電路，其中，所述接收電路用于從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；所述鎖相環(huán)電路用于接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，其中，所述鑒相電路用于接收接收電路發(fā)送的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)和晶振發(fā)送的本基站時(shí)鐘信號(hào)，并計(jì)算本基站的時(shí)鐘和接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考的相位差，發(fā)送給環(huán)路濾波電路；所述環(huán)路濾波電路用于將相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，并發(fā)送給晶振；所述晶振用于產(chǎn)生本基站的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)相位差信號(hào)，調(diào)整本基站時(shí)鐘信號(hào)，使本基站時(shí)鐘信號(hào)與相鄰基站的時(shí)鐘同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述晶振為溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)鎖相環(huán)電路與相鄰基站的空口時(shí)鐘完成同步后，鎖相環(huán)電路還用于在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式，所述接收電路停止工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路用于在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式，在保持工作方式下，晶振工作，而鑒相電路和環(huán)路濾波電路不工作。
6.一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的方法，其特征在于，包括接收電路從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；鎖相環(huán)電路接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步后，執(zhí)行(A)接收電路停止工作，鎖相環(huán)電路在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式；(B)保持時(shí)間到之后，接收電路從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)電路以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，返回執(zhí)行步驟(A)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，所述鎖相環(huán)電路接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，包括如下步驟(a)所述鑒相電路接收接收電路發(fā)送的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)和晶振發(fā)送的本基站時(shí)鐘信號(hào)，并計(jì)算本基站的時(shí)鐘和接收到的相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考的相位差，發(fā)送給環(huán)路濾波電路；(b)所述環(huán)路濾波電路將相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，并發(fā)送給晶振；(c)所述晶振根據(jù)相位差信號(hào)，調(diào)整本基站時(shí)鐘信號(hào)，使本基站時(shí)鐘信號(hào)與相鄰基站的時(shí)鐘同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路包括鑒相電路、環(huán)路濾波電路和晶振，所述步驟(A)中鎖相環(huán)電路在保持時(shí)間內(nèi)處于保持工作方式為晶振工作，而鑒相電路和環(huán)路濾波電路不工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的裝置，包括接收電路和鎖相環(huán)電路，其中，所述接收電路用于從空中接口接收相鄰基站的時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，發(fā)送給鎖相環(huán)電路；所述鎖相環(huán)電路用于接收所述時(shí)鐘定時(shí)參考信號(hào)，以此為依據(jù)校準(zhǔn)自身的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)自身與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步。本發(fā)明還公開一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)基站間空口時(shí)鐘同步的方法。采用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)本基站與相鄰基站的空口時(shí)鐘同步，不需要使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)器，節(jié)省了本基站設(shè)備成本，降低了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本；有助于新的無(wú)線覆蓋手段實(shí)現(xiàn)，豐富了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案的內(nèi)容。
文檔編號(hào)H04L7/02GK101039146SQ200710107908
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者邱文才, 肖琨, 趙剛, 席光清 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司