空中接口同步方法
【專利摘要】本發明涉及LTE-A【技術領域】，公開了一種基站間的空中接口同步方法。待同步基站在同時監聽到多個相鄰基站的情況下，能夠依次按照是否需要進行CoMP、授時跳數多少、授時延時大小以及CQI高低等不同標準來選擇一個相鄰基站進行授時同步，即，按照一定的優先級順序來確定一個最合適的同步源。該方法既適用于基站間空中接口自同步的初始同步建立階段，同時適用于周期性的同步保持階段。另外，在Small?Cell布置密集的情況下，該方法的效果尤為突出。
【專利說明】空中接口同步方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LTE-A【技術領域】，特別涉及一種基站間的空中接口同步方法。
【背景技術】
[0002]LTE (Long Term Evolution,長期演進)是由3GPP組織制定的通用移動通信系統(UMTS)技術標準的長期演進。LTE系統引入了 OFDM和多天線MMO等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率，并支持多種帶寬分配，頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋顯著提升。LTE無線網絡架構更加扁平化，減小了系統時延，降低了建網成本和維護成本。在LTE R12中，引入了 Small Cell，即小小區基站。Small Cell是低功率的無線接入節點，工作在授權的、非授權的頻譜。Small Cell可以用于室內或室外，可以覆蓋10米的室內空間或野外2公里的范圍；相比之下，宏基站的覆蓋范圍可以達到數公里。Small Cell融合了 femtocell、picocell、microcell和分布式無線技術。Small Cell的特點是布置密集，覆蓋范圍互相交叉。
[0003]無線通信系統在同一頻段進行信號收發，如果小區間未保持同步，會出現比較嚴重的收發互相干擾問題。尤其是在TDD網絡中，需要小區間保持子幀邊界的精確同步(微秒級)，并在同一 TDD同步區內配置成相同的上下行配比。因此，無線通信網絡中的小區基站同步及授時是非常關鍵的問題。目前采取的授時方式主要有GPS同步、網絡同步、終端測量輔助同步以及基站間空中接口自同步。基站間空中接口自同步方法的主要思想是基站可以與網絡中其他已經同步的基站獲得同步，包括兩個方面:初始的同步建立以及周期性的同步保持。在初始同步建立階段，假設基站A已與絕對時間同步，基站A便可以成為同步區內其他基站獲得同步的定時基準，其他基站模擬終端側的行為搜索基站A的同步信號來調整各自的定時與基站A對齊，從而獲得基站間的同步。為防止時鐘漂移，還需要周期性的進行同步信號跟蹤，執行與初始建立同步類似的過程。自同步小區周期跟蹤的時間間隔可以是秒級或更長的時間。基站間的空中接口自同步方法需要基站之間可以互相監聽到對方。
[0004]在Small Cell場景下，基站更多的應用在室內場景，GPS授時同步因為室內穿透性的問題，受到很大局限，因此，基站之間的通信主要依靠空中接口通信，空中接口自同步是最常采用的同步方法。而由于Small Cell布置密集，一個小小區基站可能同時監聽到多個相鄰基站，因此存在授時沖突以及授時選擇的問題。也就是說，若一個Small Cell可同時監聽到多個相鄰的Small Cell，該Small Cell需要對多個相鄰的Small Cell做出選擇，從中選出一個同步源。

【發明內容】

[0005](一)所要解決的技術問題
[0006]本發明的目的在于提供一種基站間的空中接口同步方法，從而使待同步基站從自身能夠監聽到的所有相鄰基站中確定一個同步源。
[0007](二)技術方案[0008]為了解決上述技術問題，本發明提出了一種空中接口同步方法，所述方法包括:
[0009]S1、待同步基站搜索自身能夠監聽到的所有相鄰基站，并將所有相鄰基站的個數記為Ntl,若N0為1，則所述待同步基站與該相鄰基站進行同步，若Ntl大于1，則進入步驟S2 ；
[0010]S2、所述待同步基站判斷自身是否需要與所述Ntl個相鄰基站中的某一個相鄰基站完成協同多點傳輸，若是，則所述待同步基站與該需要與其完成協同多點傳輸的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S3 ；
[0011]S3、所述待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數，并將其中授時跳數最少的相鄰基站的個數記為N1,若N1為I,則所述待同步基站與該授時跳數最少的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S4;
[0012]S4、所述待同步基站探測得到所述N1個相鄰基站的授時延時，并將其中授時延時最小的相鄰基站的個數記為N2,若N2為I,則所述待同步基站與該授時延時最小的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S5 ；
[0013]S5、所述待同步基站探測得到所述N2個相鄰基站的信道質量指示符，并與其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站進行同步。
[0014]可選的，步驟S5進一步包括:
[0015]若其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站的個數為N3，且N3大于1，則所述待同步基站從所述N3個相鄰基站中隨機選擇一個相鄰基站進行同步。
[0016]可選的，所述信道質量指示符根據信道延時、信噪比、信號與干擾加噪聲比以及信號與噪聲失真比計算得到。
[0017]可選的，步驟S5之后進一步包括:
[0018]S6、所述待同步基站每隔預設時間間隔,重復一次步驟S1-S5。
[0019]可選的，所述預設時間間隔為I秒。
[0020]可選的，步驟S3中，所述待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數具體包括:
[0021]所述待同步基站令計數值JUMP=O,并將計數值JUMP分別發送給所述Ntl個相鄰基站中的每一個相鄰基站Ci, I < i < Ntl ;
[0022]相鄰基站Ci將計數值JUMP加I，并判斷自身是否為標準授時基站，若是，則將計數值JUMP返回給所述待同步基站，否則，將計數值JUMP發送給自身的標準授時基站，且相鄰基站Ci到其標準授時基站間的每一個基站均將計數值JUMP加1，相鄰基站Ci的標準授時基站將計數值JUMP加I后，將得到的最終計數值JUMP返回給所述待同步基站；
[0023]所述待同步基站收到的返回的計數值JUMP即為相鄰基站Ci的授時跳數。
[0024]可選的，所述待同步基站為小小區基站。
[0025](三)有益效果
[0026]采用本發明提出的技術方案，待同步基站在同時監聽到多個相鄰基站的情況下，能夠依次按照是否需要進行CoMP (協同多點傳輸)、授時跳數多少、授時延時大小以及CQI(信道質量指示符)高低等不同標準來選擇一個相鄰基站進行授時同步，即，按照一定的優先級順序來確定一個最合適的同步源。該方案既適用于基站間空中接口自同步的初始同步建立階段，同時適用于周期性的同步保持階段。另外，在Small Cell布置密集的情況下，該方案的效果尤為突出。【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發明一個實施例中空中接口同步方法的流程圖。
[0028]圖2是本發明一個實施例中同步信號跳數計算的流程圖。
[0029]圖3是本發明實施例1的系統示意圖。
[0030]圖4是本發明實施例2的系統示意圖。
[0031 ]圖5是本發明實施例3的初始系統示意圖。
[0032]圖6是本發明實施例3的最終系統示意圖。
[0033]圖7是本發明實施例4的系統示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0035]本發明主要針對基站在復雜條件下通過空中接口自同步方法獲得同步時，如何確定同步源的問題。所謂的復雜條件包括:(1)基站自身無法通過GPS或者其他方式獲得標準同步時間；(2)相鄰基站的情況在不斷變化，例如相鄰基站會動態關閉(switch on/off)；
(3)基站同步的業務需求在不斷變化，例如有UE對于CoMP (協同多點傳輸)的需求；(4)授時沖突，即相鄰基站存在多個，且授時不統一時的選擇問題等等。
[0036]基站與相鄰基站的同步需考慮以下幾個方面:
[0037]1、相鄰基站關閉的影響:由于絕大部分用戶的日夜習慣(白天工作、晚上休息)，將導致蜂窩網局部地區在某時段的業務銳減。所以當某些小區業務量很低甚至完全為零時，可以通過關閉小區基站以減少能耗。如果基站發現其原先獲得同步的相鄰基站關閉，則該基站需要重新選擇其他相鄰基站進行暫時性授時。
[0038]2、CoMP業務需求=CoMP技術指將邊緣用戶置于幾個基站的同頻率上，幾個基站同時為該用戶服務，以提高邊緣用戶的覆蓋性能。采用CoMP可以降低小區間干擾，提升小區邊緣用戶的頻譜效率。因此，CoMP技術對于協同基站的同步要求很高。
[0039]3、授時沖突選擇:在基站高密度布置的場景下(尤其是Small Cell場景下),一個基站會同時監聽到多個相鄰基站，且相鄰基站的授時不同，基站應對沖突的多個授時源做出選擇。
[0040]4、授時跳數選擇:在基站高密度布置的場景下，相鄰基站很可能是通過其他基站的同步獲得同步，即存在多跳(multiple hop)。多跳會帶來延時,隨著跳數的增加同步信號的不準確性隨之增加。因此，基站在選擇授時源時應優先選擇跳數較少的相鄰基站。
[0041]5、信道狀況選擇:相鄰基站的授時信號因信道狀況的不同會有不同的延時，基站應根據信道延時狀況做出選擇，選擇延時較小的相鄰基站信號作為同步信號。
[0042]基于以上對各種情況的分析，本發明提出了一種空中接口同步方法，如圖1所示，所述方法包括:
[0043]S1、待同步基站搜索自身能夠監聽到的所有相鄰基站，并將所有相鄰基站的個數記為Ntl,若N0為1，則所述待同步基站與該相鄰基站進行同步，若Ntl大于1，則進入步驟S2 ；
[0044]S2、所述待同步基站判斷自身是否需要與所述Ntl個相鄰基站中的某一個相鄰基站完成協同多點傳輸，若是，則所述待同步基站與該需要與其完成協同多點傳輸的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S3 ；
[0045]S3、所述待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數，并將其中授時跳數最少的相鄰基站的個數記為N1,若N1為I,則所述待同步基站與該授時跳數最少的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S4;
[0046]S4、所述待同步基站探測得到所述N1個相鄰基站的授時延時，并將其中授時延時最小的相鄰基站的個數記為N2,若N2為I,則所述待同步基站與該授時延時最小的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S5 ；
[0047]S5、所述待同步基站探測得到所述N2個相鄰基站的信道質量指示符，并與其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站進行同步。
[0048]采用本發明提出的技術方案，待同步基站在同時監聽到多個相鄰基站的情況下，能夠依次按照是否需要進行CoMP、授時跳數多少、授時延時大小以及CQI (信道質量指示符)高低等不同標準來選擇一個相鄰基站進行授時同步，即，按照一定的優先級順序來確定一個最合適的同步源。該方案既適用于基站間空中接口自同步的初始同步建立階段，同時適用于周期性的同步保持階段。另外，在Small Cell布置密集的情況下，該方案的效果尤為關出。
[0049]優選的，步驟S5進一步包括:
[0050]若其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站的個數為N3，且N3大于1，則所述待同步基站從所述N3個相鄰基站中隨機選擇一個相鄰基站進行同步。
[0051]優選的，步驟S5之后進一步包括:
[0052]S6、所述待同步基站每隔預設時間間隔,重復一次步驟S1-S5。
[0053]其中，所述預設時間間隔優選為I秒。
[0054]假設基站A為待同步基站，初始時基站A已通過空中接口自同步的方式與相鄰基站B進行授時同步。基站A需要周期性地查找并選擇一個最合適的同步源。
[0055]在搜索相鄰基站前，基站A首先判斷現有同步連接是否斷開。若與相鄰基站B的同步連接未斷開，則基站A在保持現有同步連接的情況下繼續搜索其他可以監聽到的相鄰基站，這里假設還可以監聽到相鄰基站C、D，則基站A對相鄰基站B、C、D的同步信號進行對比；若是與相鄰基站B的連接已斷開，則基站A對相鄰基站C、D的同步信號進行對比。若基站A執行完步驟S1-S5之后，發現最合適的同步源仍然是相鄰基站B，則保持現有同步連接；否則，切換為與相鄰基站C或D進行同步授時。
[0056]若待同步基站只能監聽到一個相鄰基站，則直接與該相鄰基站進行同步；若待同步基站能夠同時監聽到多個相鄰基站，則首先判斷自身是否需要與某一相鄰基站做CoMP，由于要滿足CoMP較高的同步要求，待同步基站應優先與該需要與其完成CoMP的相鄰基站進行同步；若是不需要做CoMP，則待同步基站判斷所有相鄰基站的授時跳數，并與其中授時跳數最少的相鄰基站進行同步，相鄰基站授時跳數，是指待同步基站從該相鄰基站獲得絕對時間同步經過的跳數；若授時跳數最少的相鄰基站有多個，則進一步判斷這些相鄰基站的授時延時，并與其中授時延時最小的相鄰基站進行同步；若其中授時延時最小的相鄰基站有多個，則進一步判斷這些相鄰基站的信道質量，信道質量主要考慮信道延時、信噪比(SNR)、信號與干擾加噪聲比(SINR)、信號與噪聲失真比(SNDR)等，可通過CQI值的大小來衡量，通常，一個高值的CQI表示一個信道有高的質量，反之亦然；若CQI值相等且最大的相鄰基站有多個，則待同步基站可以從中隨機選擇一個相鄰基站進行同步。
[0057]上述過程可以保證待同步基站能夠總是與一個最合適的相鄰基站進行同步連接。
[0058]其中，上述步驟S3中，待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數的過程如圖2所示,具體包括:
[0059]所述待同步基站令計數值JUMP=O,并將計數值JUMP隨跳數探測信號分別發送給所述Ntl個相鄰基站中的每一個相鄰基站Ci, I < i < Ntl ;
[0060]相鄰基站Ci接收到跳數探測信號后，將計數值JUMP加1，并判斷自身是否為標準授時基站，若是，則將計數值JUMP直接返回給所述待同步基站，否則，將計數值JUMP發送給自身的標準授時基站，且相鄰基站Ci到其標準授時基站間的每一個基站均將計數值JUMP加I，相鄰基站Ci的標準授時基站將計數值JUMP加I后，將得到的最終計數值JUMP原路返回給所述待同步基站；
[0061]所述待同步基站將其收到的返回的計數值JUMP記為相鄰基站Ci的授時跳數。
[0062]下面通過實施例,對所述方法在Small Cell (小小區基站)場景下的應用進行具體說明。
[0063]實施例1:
[0064]如圖3所示，現有兩個宏小區基站:Macro Celll和Macro Cell2，以及三個小小區基站:Small CellU Small Cell2和Small Cell3。宏小區基站為標準授時基站，通過GPS實現與絕對時間的同步；小小區基站通過空中接口自同步的方式實現同步。其中，SmallCel 12設為待同步基站，其可以同時搜索到相鄰基站Smal I Cel 11和Smal I Cel 13的同步信號。
[0065]1、初始狀態，Small Cell2 通過 Small Celll 多跳與 Macro Celll 同步。
[0066]2、如圖3所示，某一時刻，Small Celll關閉，Small Cell2在周期搜索后失去同步源，于是開始搜索新的同步源。
[0067]3,SmalI Celll只能搜索到Small Cell3的同步信號，于是與Small Cell3同步。
[0068]實施例2:
[0069]如圖4所示，現有兩個宏小區基站:Macro Celll和Macro Cell2，以及三個小小區基站:Small CellU Small Cell2和Small Cell3。宏小區基站為標準授時基站，通過GPS實現與絕對時間的同步；小小區基站通過空中接口自同步的方式實現同步。其中，SmallCel 12設為待同步基站，其可以同時搜索到相鄰基站Smal I Cel 11和Smal I Cel 13的同步信號。
[0070]1、初始狀態，Small Cell2 通過 Small Celll 多跳與 Macro Celll 同步。SmallCell2可同時收到Small Celll和Small Cell3的同步信號。
[0071]2、如圖4所示，某一時刻，在Small Cell2和Small Cell3之間出現UE，發出CoMP請求。
[0072]3, Small Cell2切換為與Small Cell3同步，斷開與Small Celll的同步連接。
[0073]實施例3:
[0074]如圖5所示，現有兩個宏小區基站:Macro Celll和Macro Cell2，以及三個小小區基站:Small CellU Small Cell2和Small Cell3。宏小區基站為標準授時基站，通過GPS實現與絕對時間的同步；小小區基站通過空中接口自同步的方式實現同步。其中，SmallCel 12設為待同步基站，其可以同時搜索到相鄰基站Smal I Cel 11和Smal I Cel 13的同步信號。
[0075]1、如圖5所示，初始狀態，Small Celll與Macro Celll獲得同步，Small Cell3與Macro Cell2 獲得同步，Small Cell2 通過 Small Celll 獲得同步。
[0076]2、如圖6所示，某一時刻，Macro Celll與Small Celll同步信號斷開，SmallCelll 與 Small Cell3 獲得同步。
[0077]3、Small Cell2仍可同時搜索到Small Celll與Small Cell3的同步信號，且無UE發出CoMP請求。
[0078]4、Small Cell2 判斷 Small Celll 和 Small Cell3 的授時跳數，檢索到與 SmallCelll同步跳數為3，與Small Cell3同步跳數為2。
[0079]5、如圖 6 所示，Small Cell2 切換為與 Small Cell3 同步。
[0080]實施例4:
[0081]如圖7所示，現有兩個宏小區基站:Macro Celll和Macro Cell2，以及三個小小區基站:Small CellU Small Cell2和Small Cell3。宏小區基站為標準授時基站，通過GPS實現與絕對時間的同步；小小區基站通過空中接口自同步的方式實現同步。其中，SmallCel 12設為待同步基站，其可以同時搜索到相鄰基站Smal I Cel 11和Smal I Cel 13的同步信號。
[0082]1、初始狀態，Small Celll 與Macro Celll 獲得同步，Small Cell3 與Macro Cell2獲得同步，Small Cell2通過Small Celll獲得同步。
[0083]2、在周期跟蹤時間內，Small Cell2仍可同時搜索到Small Celll與Small Cell3的同步信號，且無UE發出CoMP請求，Small Celll與Small Cell3同步信號的授時跳數相等、授時延時相同。
[0084]3,SmalI Cell2在同步周期內評比 Small Celll 和 Small Cell3 的同步信號。SmallCelll的信道狀況質量在多個連續周期內低于Small Cell3，Small Celll的CQI值在5_8之間，Small Cell3的CQI值在10-12之間。
[0085]4、如圖 7 所示，Small Cell2 切換為與 Small Cell3 同步。
[0086]采用本發明提出的技術方案，待同步基站在同時監聽到多個相鄰基站的情況下，能夠依次按照是否需要進行CoMP、授時跳數多少、授時延時大小以及CQI值高低等不同標準來選擇一個相鄰基站進行授時同步，即，按照一定的優先級順序來確定一個最合適的同步源。該方案既適用于基站間空中接口自同步的初始同步建立階段，同時適用于周期性的同步保持階段。另外，在Small Cell布置密集的情況下，該方案的效果尤為突出。
[0087]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種空中接口同步方法，其特征在于，所述方法包括: 51、待同步基站搜索自身能夠監聽到的所有相鄰基站，并將所有相鄰基站的個數記為Ntl，若Ntl為1，則所述待同步基站與該相鄰基站進行同步，若Ntl大于1，則進入步驟S2 ； 52、所述待同步基站判斷自身是否需要與所述Ntl個相鄰基站中的某一個相鄰基站完成協同多點傳輸，若是，則所述待同步基站與該需要與其完成協同多點傳輸的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S3 ； 53、所述待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數，并將其中授時跳數最少的相鄰基站的個數記為N1，若N1為1，則所述待同步基站與該授時跳數最少的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S4; 54、所述待同步基站探測得到所述N1個相鄰基站的授時延時，并將其中授時延時最小的相鄰基站的個數記為N2，若N2為1，則所述待同步基站與該授時延時最小的相鄰基站進行同步，否則進入步驟S5 ； 55、所述待同步基站探測得到所述N2個相鄰基站的信道質量指示符，并與其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站進行同步。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5進一步包括: 若其中信道質量指示符的值最大的相鄰基站的個數為N3，且N3大于1，則所述待同步基站從所述N3個相鄰基站中隨機選擇一個相鄰基站進行同步。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述信道質量指示符根據信道延時、信噪比、信號與干擾加噪聲比以及信號與噪聲失真比計算得到。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5之后進一步包括: 56、所述待同步基站每隔預設時間間隔，重復一次步驟S1-S5。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預設時間間隔為I秒。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，所述待同步基站探測得到所述Ntl個相鄰基站的授時跳數具體包括: 所述待同步基站令計數值JUMP=O,并將計數值JUMP分別發送給所述Ntl個相鄰基站中的每一個相鄰基站Ci, I < i < N。； 相鄰基站Ci將計數值JUMP加1，并判斷自身是否為標準授時基站，若是，則將計數值JUMP返回給所述待同步基站，否則，將計數值JUMP發送給自身的標準授時基站，且相鄰基站Ci到其標準授時基站間的每一個基站均將計數值JUMP加I，相鄰基站Ci的標準授時基站將計數值JUMP加I后，將得到的最終計數值JUMP返回給所述待同步基站； 所述待同步基站收到的返回的計數值JUMP即為相鄰基站Ci的授時跳數。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待同步基站為小小區基站。
【文檔編號】H04W92/20GK103476105SQ201310367720
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】崔琪楣, 曾亮, 陶小峰, 張映霓, 陳寧宇 申請人:北京郵電大學