本发明涉及一种蜂窝通信网络。
背景技术：
蜂窝通信网络中的基站被分配有小区全球标识符(cgi：cellglobalidentifier，在第四代(4g)长期演进(lte)协议中被称为ecgi)和物理小区标识符(pci)。ecgi是用于从世界上任何其它基站中唯一地标识基站的标识符。pci还用于标识基站，但是具有基站之间共享504个可用pci的缺点，使得pci重用必然发生，并且会导致pci在彼此非常接近的基站之间被重用。尽管如此，对于蜂窝网络中的若干过程，使用pci而不是ecgi具有一些优点。例如，pci是从参考信号导出的，因此，用户设备(ue)可以在相对较短的时间内将pci解码(与对于ecgi为大约160毫秒相比较，对于pci，为大约20毫秒)。此外，当扫描相邻基站时，ue不能与其服务基站发送或者接收数据，所以，对pci而不是ecgi进行解码增加了数据吞吐量。ue还可能通过使用ecgi而遇到增加的服务中断级别，例如，如果ue不能及时对标识符进行解码以成功进行切换，所以，使用pci降低了这种风险。此外，对ecgi进行解码的额外处理要求对ue的电池提出了进一步的要求。该最后一个问题尤其与分布式蜂窝网络(诸如，毫微微蜂窝网络)相关，在该分布式蜂窝网络中，ue需要更频繁地对标识符进行解码。
毫微微蜂窝(也被称为家庭演进节点b(henb))是被称为小小区的一类基站中的一个基站，其进一步包括取决于覆盖面积的微微小区、微小区、和宏小区。旨在部署henb，使得与常规蜂窝网络的基站相比较，存在更高密度的henb。这具有蜂窝网络的覆盖范围和能力增加的优点。然而，有限数量的pci值以及毫微微蜂窝的可能自组织的性质，意味着这种部署将导致pci冲突。在基站与相邻基站具有相同pci时(pci冲突)或者基站具有两个具有相同pci的相邻基站(pci混淆)时，pci冲突发生。这两种形式的pci冲突都导致网络问题。例如，如果存在pci冲突，则连接至服务基站的任何ue都可能将冲突的基站的传输与其自己的服务基站搞错。这会导致各种问题，诸如，不正确的信道估计，不正确的信道估计会导致连接不稳定和数据吞吐量减少。此外，如果存在pci混淆，则服务基站可能无法命令ue切换到具有相同pci的两个基站中的一个基站。如果服务基站意识到混淆，则其可以请求ecgi对两个基站进行区分，从而完成切换。然而，向ecgi进行请求增加了额外的信令和移动性管理的延迟。
此外，具有不同pci值的两个基站还可能遇到性能问题。例如，当两个基站在时间上同步，并且具有不同的pci但是具有相同的“mod3”值时，将同时并且利用相同的频率资源，以相同的模式传输小区特定参考信号。这会影响ue测量及报告每个小区之间的信道的方式，因此，会显著降低性能。
该领域的大部分研究都涉及，开发将pci冲突的可能性减少最小的pci分配算法。然而，如果在特定部署方案中无法实现这一点，则蜂窝网络中将存在pci冲突。如果具有冲突的pci的两个基站被同步(即，通过第一基站和第二基站进行的传输被对准，使得在相同的时间实例处传输该传输中的各个帧的开始)，则将导致严重的干扰问题。在这种情况下，网络运营商必须决定，是允许基站以网络性能为代价继续操作还是关闭其中一个基站。
具有冲突的pci的两个基站也可以是非同步的。这可以按照若干形式实现。首先，来自第一基站的帧的开始可以相对于来自第二基站的帧的开始具有时间偏移，并且该时间偏移相对于随后传输的帧不发生改变。在这种情况下，控制传输来自两个基站的帧的时间的两个周期定时脉冲具有相同的周期性，但是来自相应基站的任何两个定时脉冲不会发生在相同的时间实例。由于通过第一基站和第二基站传输的任何两个帧不同步，使得在时域和频域中参考信号不重叠，因此，干扰远低于具有冲突的pci的两个基站同步的上述情况(或者干扰甚至可以忽略不计)。
其次，两个非同步的基站可以具有相对时钟漂移。在这种情况下，来自第一基站的帧的开始相对于来自第二基站的帧的开始具有改变的时间偏移，并且该时间偏移在若干传输的帧之间在0毫秒与x毫秒之间发生变化(其中，x通常表示帧的时间段的一半)。当两个帧之间的时间偏移为0毫秒时，两个基站被周期性地同步。在这种情况下，存在两个基站不同步并且干扰相对较低(与两个基站同步的情况相比较)的时段和两个基站瞬时同步并且干扰级别短暂飙升的时段。
需要缓解一些或者所有上述问题。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，本文提供了一种操作蜂窝网络中的第一基站的方法，该蜂窝网络还包括第二基站，其中，第一基站和第二基站包括分别提供第一周期定时脉冲和第二周期定时脉冲的第一振荡器和第二振荡器，该方法包括以下步骤：确定用于传输来自第一基站的帧的第一周期定时脉冲的第一实例与用于传输来自第二基站的帧的第二周期定时脉冲的第一实例之间的相对定时偏移；确定该相对定时偏移是可改变的；以及通过改变第一周期定时脉冲的实例之间的第一周期，来调整第一周期定时脉冲以维持相对定时偏移，使得该相对定时偏移随时间的变化率减小。
在本发明的实施例中，基站能够确定其周期定时脉冲与相邻基站的周期定时脉冲之间的相对定时偏移是否是可改变的。如果是，则基站然后可以调整其周期定时脉冲的周期，以基本上抵消相对定时偏移，使得相对定时偏移随时间的变化率减小。因此，基站可以避免周期同步的情况，否则该周期同步将导致干扰峰值。
该方法可以进一步包括以下初始步骤：识别与第二基站的物理小区标识符冲突；以及确定该物理小区标识符冲突是否是可解决的。由于在两个相邻基站共享同一物理小区标识符时，周期同步是最大的问题，因此，该方法可以进一步包括：确定是否存在这种冲突并且采取措施来避免它的初始步骤(诸如，通过改变物理小区标识符值)。
该方法可以进一步包括以下步骤：通过改变周期定时脉冲的实例的定时来调整第一周期定时脉冲，使得相对定时偏移发生改变。在这样做时，基站可以通过减少同时传输参考信号的任何实例来降低干扰的可能性。
本文还提供了一种包括计算机可执行代码的计算机程序，该计算机可执行代码在计算机上执行时使计算机执行本发明的第一方面的方法的步骤。
根据本发明的第二方面，本文提供了一种在蜂窝网络中工作的第一基站，该蜂窝网络还包括第二基站，该第一基站包括：振荡器，该振荡器提供参考频率；处理器，该处理器从参考频率导出第一周期定时脉冲；收发器，该收发器在第一周期定时脉冲的实例处传输帧，并且测量第二基站的第二周期定时脉冲，其中，处理器还：确定第一周期定时脉冲的第一实例与第二周期定时脉冲的第一实例之间的相对定时偏移；以及确定该相对定时偏移是可改变的；以及通过改变第一周期定时脉冲的实例之间的第一周期来调整第一周期定时脉冲以维持相对定时偏移，使得该相对定时偏移随时间的变化率减小。
处理器可以进一步：识别与第二基站的物理小区标识符冲突；以及确定该物理小区标识符冲突是否是可解决的。
处理器可以进一步：通过改变周期定时脉冲的实例的定时来调整第一周期定时脉冲，使得相对定时偏移发生改变。
附图说明
为了可以更好地理解本发明，现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在这些附图中：
图1是本发明的实施例的蜂窝电信网络的示意图；
图2是图1的网络的基站的示意图；
图3是图示了图1的网络的两个基站之间的同步偏移的曲线图；
图4是图示了本发明的方法的实施例的流程图；以及
图5包括图示了图1的网络的两个基站的第一定时脉冲和第二定时脉冲之间的相对时间偏移随时间的变化的两个曲线图。
具体实施方式
现在将参照图1至图3描述本发明的蜂窝通信网络1的第一实施例。如在图1中示出的，蜂窝通信网络1包括宏基站10以及第一和第二毫微微基站(以下称为第一和第二henb)20、30。宏基站10以及第一和第二henb20、30经由相应回程连接而连接至核心网络(cn)70，该核心网络(cn)70包括移动网络运营商(mno)的各种模块(诸如，移动性管理实体和计费、认证和授权实体)，并且包括与外部网络(诸如，互联网)的正向连接(onwardconnection)。
在图2中示出了图示了宏基站10以及第一和第二henb20、30的示意图。本领域技术人员要明白，宏基站与henb的构造之间可能存在若干物理差异，但是图2图示了宏基站和henb的可以根据部署场景具有特定形式的各个组成部分。宏基站10以及第一和第二henb20、30分别包括：都经由总线19、29、39连接的第一收发器11、21、31，处理器13、23、33，存储器15、25、35，第二收发器17、27、37，和振荡器18、28、38。第一收发器11、21、31通常被称为回程连接，并且用于去往和来自cn70的传输，该cn70将是用于宏基站10的电信级以太网或者光纤连接，并且通常是用于第一和第二henb20、30的数字用户线或者光纤连接。第二收发器17、27、37是配置用于与连接的用户设备(ue)的蜂窝通信(在该实施例中，经由4glte协议)的天线。处理器13、23、33通常处理经由第一收发器11、21、31或者第二收发器17、27、37接收的数据包，使得这些数据包是待传输至其目的地的形式(例如，处理器13可以将在宏基站10的第一收发器11处从cn70接收到的ip数据包处理成传输块(tb)，以便经由第二收发器17进行针对ue的向前传输，这些传输块(tb)可以暂时存储在存储器15中的缓冲器中)。
振荡器18、28、38向宏基站10以及第一和第二henb20、30提供周期振荡信号。这些周期振荡信号可以由相应处理器13、23、33转换成特定频率的周期振荡信号，以在4glte协议的工作频率内操作第二收发器17、27、37。此外，处理器13、23、33可以从振荡器18、28、38的周期振荡信号，导出提供用于从第二收发器17、27、37传输一系列帧的定时实例的周期定时脉冲(例如，每10毫秒产生一个周期信号)。
众所周知，振荡器是不完美的，并且任何两个振荡器随时间偏离期望的参考频率。在lte中，对于毫微微基站(诸如，第一和第二henb20、30)，振荡器的最大误差为±250ppb，该误差通过2.6千兆赫的中心频率转换为±650赫兹的误差。这意味着最快和最慢的振荡器将以每秒1300个脉冲输出，脉冲间隔为0.5纳秒。因此，任何两个基站的定时脉冲之间的相对时间偏移的最大变化率为每秒0.650微秒(或者0.00065毫秒)。由于在te中的帧周期是10毫秒，因此，具有以这些相反的最大值操作的振荡器的两个基站可以每15384.6秒(10毫秒除以0.00065毫秒)或者4小时、16分钟、以及24.6秒同步。
在该实施例中，宏基站10以及第一和第二henb20、30被配置为，经由其第二收发器17、27、37来执行对其相应环境的无线电环境监测(rem)扫描，并且将这些扫描的结果与相应扫描的时间戳一起存储在存储器15、25、35中。下面将更详细地描述这些rem扫描。
在该实施例中，第一和第二henb20、30由于两个henb20、30具有相对时钟漂移而不连续同步(即，针对第一henb20记录的秒数不等于有关第二henb30记录的秒数)。在图3的曲线图中示出了，通过第一和第二henb20、30传输的帧之间的产生的时间偏移。如在曲线图中示出的，第一和第二henb20、30之间的时间偏移随时间变化。在图3上的点a处，来自第一henb20的帧相对于来自第二henb30的帧不具有时间偏移，并且因此，它们是瞬时同步的。然而，在点a之后，来自第一henb20的每个后续帧相对于第二henb30的对应帧的时间偏移增加到5毫秒。此时，来自第一henb20的帧相对于第二henb30的对应帧的时间偏移与相对于第二henb30的紧邻帧的时间偏移相同。在该中间点之后，每个后续帧的时间偏移减小到0(在点b处)，此时，来自第一henb20的帧的时间偏移与来自第二henb30的对应帧对准。因此，第一和第二henb20、30的传输之间的时间偏移在各个点a至点h之间以三角形方式发生变化。本领域技术人员要明白，第一和第二henb20、30之间的时间偏移可能比在图3中描绘的时间偏移更复杂，但是出于简洁使用上述示例。
在点a至点h处，从第一和第二henb20、30的传输之间没有时间偏移。因此，第一和第二henb20、30的传输之间会有很大的干扰。这可以取决于其它因素(诸如，两个henb20、30之间存在明确的传播路径)，但是如果满足这些条件，则任何连接的ue都将经历严重的服务中断。然而，当两个henb20、30之间存在时间偏移时，在图3中的任何两个点a至点h之间，两个henb20、30的传输之间存在明显更少的干扰。
在本发明的该实施例中，第一和第二henb20、30被配置为确定它们与相邻基站周期同步，并且测量该周期性的特性以促使它们自身进入不同步的恒定状态。该动作的结果是减少了瞬时同步和干扰的发生。可以通过实施本发明的方法来实现这一点，现在将参照图4描述本发明的方法的实施例。
在该方法的第一步骤(步骤s1)中，第一henb20对其相邻环境执行rem扫描。在这样做时，第一henb20停止服务其连接的ue，并且侦听相邻基站(即，具有第一henb20所在的覆盖面积的基站)的下行信道以采集某些信息。因此，第一henb20对所有相邻基站的主同步信号和辅助同步信号(pss、sss)进行解码。在该实施例中，第一henb20对至少两条信息进行解码。首先，第一henb20对每个相邻基站的物理小区标识符(pci)进行解码。这是按照本领域已知的方式从pss和sss信号导出的。其次，第一henb20通过pss信号和sss信号来确定从每个相邻基站的传输的定时签名。该定时特征是由具有大约为10毫秒的周期性的第二henb30使用的周期定时脉冲，并且可以相对于由第一henb20使用的周期定时脉冲具有相对定时偏移(即，来自一个基站的定时脉冲的单个实例在与来自另一基站的定时脉冲的单个实例不同的时间发生)。可以通过将第一henb20自己的帧的开始与来自相邻基站的帧的开始相比较，来确定第一henb20的定时签名与任何相邻基站之间的相对定时偏移。虽然周期定时脉冲的实例与帧传输的定时之间可能存在一些时间延迟，但是第一henb20能够导出定时脉冲的相对定时偏移，作为测得的帧传输之间的相对定时偏移)。
因此，在本示例中，第一henb20确定存在两个相邻基站—宏基站10和第二henb30。然后，第一henb20确定这些相邻基站的pci和相对定时偏移，并且将它们与测量的时间戳一起记录在存储器25中。在下面的表中示出了这些数据的示例：
表1：图示了第一henb20记录的信息的表
在该示例中，第一henb20还使用pci2，并且因此，与第二henb30具有pci冲突。然而，在进行测量时，第一henb20与第二henb30或者宏基站10之间将没有重大干扰。即，第一henb20和宏基站10具有不同的pci值，所以，其各自传输之间的干扰将无关紧要，即使它们是同步的。此外，第一henb20和第二henb30具有相对定时偏移，使得尽管存在pci冲突，干扰也是无关紧要的。然而，如上面提到的，如果存在稍后导致共同周期定时脉冲(即，两个henb周期性地同步)的相对时钟漂移，则从第一和第二henb20、30的传输的受到的干扰会显著增加。
在图5的曲线图(a)中示出了该示例中的第一与第二henb20、30之间的相对定时偏移。在曲线图(a)中，示出了第一和第二henb20、30的若干定时脉冲，并且相对定时偏移是这些实例中的任何两个之间的时间。还示出了第一和第二henb20、30的定时脉冲之间的第一和第二周期，该第一和第二周期都大约为10毫秒。
返回到图4，在本发明的该实施例的步骤s2中，第一henb20确定记录的有关相邻基站的信息是否指示其周期性地与具有冲突的pci的相邻基站同步。在单次rem扫描之后的该示例中，这还不可能。因此，该方法循环回到步骤s1以便进行另一次rem扫描。在该示例中，第二次rem扫描在第一次rem扫描之后恰好发生三小时二十分钟。
在第二次rem扫描之后，第一henb20能够确定其自己的周期定时脉冲与第二henb30的周期定时脉冲之间的相对定时偏移是否有任何变化，并且因此，确定第一henb20与第二henb30之间是否存在周期性同步。在第二次rem扫描之后，第一henb20记录了其相邻基站的pci和相对定时偏移，并且将它们与测量的时间戳一起记录在存储器25中。在下面的表2中图示了该情况。
表2：图示了第一henb20在第二次rem扫描中记录的信息的表。
如在上面的表中示出的，第一和第二henb20、30之间的相对定时偏移在第一次和第二次rem扫描之间的三小时二十分钟内漂移了+2.4毫秒。以图形的方式在图5的曲线图(b)中示出了该情况，该曲线图(b)再次图示了第一和第二henb20、30的第一和第二定时脉冲的若干实例以及其相应时间段和相对定时偏移。如通过将曲线图(a)与(b)相比较可以看出的，相对定时偏移在中间的三小时二十分钟内已经实质上发生了改变。
第一henb20计算第一和第二henb20、30的第一和第二定时脉冲之间的相对时钟漂移，为+2.4毫秒除以12,000秒(即，200分钟x60秒)，等于+0.0002毫秒。第一henb20还能够基于计算得出的时钟漂移和帧周期(在lte中为10毫秒)，来计算同步的周期性。在该示例中，同步的周期为10毫秒除以0.0002毫秒，等于50,000秒(或者13小时、53分钟、和20秒)。因此，每50,000秒，从第一henb20和第二henb30的传输会因为其传输瞬时同步而受到重大的干扰。
返回到图4，在上述方法的步骤s2的第二次迭代中，第一henb20因此确定第一和第二henb20、30之间存在同步的周期性，并且该过程因此移动至步骤s3。在步骤s3中，第一henb20向第一定时脉冲的第一周期施加调整，使得每个定时脉冲比还没有进行调整的情况早-0.0002毫秒发生。因此，这将先前的两个henb之间的相对时钟漂移抵消了+0.0002毫秒。通过第一和第二henb20、30进行的进一步传输现在可以维持相对定时偏移，而不是变得周期性地同步，从而减少了网络中的干扰达到周期峰值。
该过程然后循环回到步骤s1并且执行另一次rem扫描。在上面的示例网络中(在该示例网络中，仅存在宏基站10和第二henb30)，第一henb20在相对定时偏移再次开始增加的情况下继续监测相对定时偏移。在这种情况下，第一henb20可以对其周期定时脉冲进行周期定时调整，以维持相对定时偏移。此外，周期rem扫描还将标识可能随时间出现的任何其它相邻基站，并且第一henb20可以确定在这种情况下进行定时调整是否合适。
上述实施例基于蜂窝网络具有三个基站，这三个基站中的两个基站具有相同的pci值。基站还可以具有更多的相邻基站，并且对于rem扫描，可以标识一个以上的具有冲突的pci值的相邻基站。例如，在随后的rem扫描中，第一henb20标识现在已经加入网络1的另一基站——第三henb。该第三henb还具有pci2并且相对于第一henb20和第二henb20具有相对定时偏移。在这种情况下，第一henb20可以计算(在另一次rem扫描之后)要对其定时脉冲的自己的定时周期进行的两种调整——计算一种调整以利用第二henb30的定时脉冲来抵消相对时钟漂移，以及计算另一调整以利用第三henb的定时脉冲来抵消相对时钟漂移。第一henb20必须选择进行这些调整中的一种调整。然而，第一henb20可能向其邻居中的一个邻居施加调整，仅对于该邻居，将其自己的调整施加于其自己的定时脉冲(例如，通过独立地实施本发明)，这将很可能导致两个邻居维持相对时钟漂移。为了减轻该问题，第一henb20可以使用以下技术中的任何一种或者组合：
●第一henb20可以在该方法的迭代之间(即，在步骤s4与s1之间)实施随机回退定时器，使得在不同的时间执行由每个基站进行的所有测量和调整。这降低了两个基站同时进行调整的可能性；
●第一henb20可以在其确定应该进行调整之前，利用其邻居对相对时钟漂移进行若干测量。通过进行若干测量，第一henb20可以通过标识任何测得的时钟漂移显著减少，来确定相邻基站是否已经进行了其自己的调整。测量的次数还可以是随机的，以再次降低两个基站同时进行调整的可能性；
●第一henb20可以仅基于第一henb20与其具有大于阈值的相对定时偏移的邻居，来施加调整；
●第一henb20在确定应该进行调整之后立即进行调整。这减少了两个相邻基站可以独立地确定应该进行调整并且然后进行调整的时间窗口。
在上述实施例中，一旦已经进行了对定时脉冲的周期的调整，此后，就在进行调整时将相对定时偏移设置为特定值(例如，在上述示例中为+4.403，假设在测量之后立即施加调整)。现在将描述上述实施例的改进。在该改进中，第一henb20不仅执行对定时脉冲的周期的调整，以维持相对定时偏移，而且向定时脉冲的下一实例施加提前或者延迟，以维持特定值的定时偏移。换句话说，第一henb20调整第一定时脉冲的实例的定时，使得第一和第二定时脉冲的实例之间的相对定时偏移发生改变。在示例中，第一henb20将其下一定时脉冲延迟0.597毫秒，使得新的相对定时偏移为5毫秒(即，lte中的帧周期的一半)。此外，任何相邻基站还能够通过标识定时脉冲的单个实例的这种改变，来标识第一henb20已经进行了对其周期定时脉冲的周期的调整，该改变可以用作邻居不应该进行其自己的调整的指示符。
此外，在上述实施例的第一henb20对其相邻基站执行rem扫描的步骤s1之后，第一henb20还可以实施以下步骤：检查pci冲突是否是可解决的。如果是，则可以改变其中一个pci值。如果不是(例如，没有pci值可用)，则第一henb20可以实践本发明的其余步骤。
本领域技术人员要明白，新的相对定时偏移是特定传输协议的帧周期的一半是非必要的。在其它实施例中，可以提前/延迟用于传输的下一帧以维持将参考信号之间的距离最大化的相对定时偏移，或者在另一示例中，可以使传输提前/延迟随机化(具有以下潜在的额外步骤：检查提前/延迟不会无意中导致与其具有pci冲突的相邻毫微微蜂窝同步)。
在上述实施例中，第一henb20确定在rem扫描中获得的信息是否指示，其周期性地和与第一henb20具有冲突的pci的相邻基站同步。然而，本发明还可以用于减少任何形式的与pci值有关的干扰，诸如，当两个相邻基站具有不同的pci值但是仍然由于重叠的参考信号而导致干扰问题时。例如，这可能在两个邻居的相应pci值和天线配置导致使用相同的时间和频率资源，来传输参考信号(被称为取模，或者“mod”，3个、6个、或者30个问题)时发生。因此，在上述实施例的改进中，第一henb20对其无线电环境执行rem扫描，并且为每个相邻基站记录其相对定时偏移、测量的时间戳、以及指示其传输是否会严重干扰从该邻居的传输(例如，由于pci冲突或者由于mod3/6/30问题)的标记。第一henb20然后可以确定，其是否周期性地与这些标记的邻居中的任何一个同步，并且对其定时脉冲的周期进行合适的调整。
本领域技术人员要明白，相邻基站的定时脉冲之间的相对定时偏移将由于使用不完美的振荡器而发生改变。因此，基站通过使用本发明的方法进行的调整极不可能将消除所有未来的时钟漂移。然而，由基站进行的调整将降低两个定时脉冲之间的相对定时偏移随时间的变化率。
在又一改进中，上述实施例的步骤s2(在该步骤2中，基站确定，和与基站具有pci冲突的相邻基站的相对定时偏移是否是可改变的，使得其具有周期同步)可以进一步确定，相对定时偏移的变化率是高于还是低于阈值。可以设置该阈值，使得如果相对定时偏移低于它，则周期同步的实例将如此罕见以至于不需要进行调整(其还可以指示为了维持相对定时偏移而进行的调整将超出振荡器的精确度)。因此，如果相对定时偏移变化低于该阈值，则该过程可以返回到步骤s1，并且如果变化高于该阈值，则该过程可以继续至步骤s3。
本领域技术人员还要明白，本发明可以应用于任何形式的两个基站，诸如，两个宏基站之间、宏基站与(任何形式的)小小区之间、或者(任何两种形式的)两个小小区之间。虽然每个基站中的两个振荡器的精确度会基于其形式而不同，但是本发明仍然可以用于维持其定时脉冲之间的相对时间偏移。
本领域技术人员要明白，如要求保护的，在本发明的范围内，特征的任何组合都是可能的。