专利名称：一种实现时间同步的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其是指 一种实现时间同步的方法 及系统。
背景技术：
随着无线移动通信系统的飞速发展以及用户数量的快速增长，对无线移动 通信系统的覆盖范围以及服务质量等都提出了更高的要求。例如，随着用户的 数据业务需求不断增加，家庭环境、办公场所或商场等区域往往容易成为无线
移动信号覆盖较弱的区域。在现有技术中，可通过引入家用基站(HomeNodeB) 或基站(NodeB)的区域网络来解决上述问题。例如，对于家庭环境的应用情 况，可在用户家中设置HomeNodeB，实现以家庭为单位的室内覆盖，利用xDSL (即任何一种数据用户线技术)等方式接入因特网服务提供商(ISP)网络，并 通过基于IP承载的标准Iub接口接入到无线移动通信系统，例如，时分同步的 码分多址(TD-SCDMA)网络；对于办公楼或商场等应用环境，则可根据需要 规划设计NodeB区域网络，以实现区域的室内覆盖，为整个办公楼和商场的区 域网络的提供无线移动信号的覆盖。
而对于TD-SCDMA系统来说，由于TD-SCDMA系统是时分同步系统，各 NodeB之间需要实现时间同步，而如果出现时间失步的情况，则将对各NodeB 之间的时间同步产生很大的干扰，从而极大地影响为用户所提供的服务的质量。 在现有^^支术中，可通过在NodeB中安装卫星定位系统(例如，GPS系统、北斗 卫星系统或伽利略系统等)的时钟源同步接收器，从而利用卫星定位系统来实 现时间同步。但是，对于上述的HomeNodeB或NodeB的区域网络来说，如果 要实现NodeB之间的时间同步，则需要在每个NodeB中都安装上述的时钟源同步接收器，从而大大增加系统成本，不利于HomeNodeB或NodeB区域网络 的广泛普及和应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种实现时间同步的方法及 系统，从而降低系统成本。
为达到上述目的，本发明实施例中的技术方案是这样实现的 一种实现时间同步的方法，该方法包括
选取至少一个具有时间同步时钟接收单元的基站作为主时钟基站； 各从时钟基站接收主时钟基站发送的实现时间同步所需的同步参考信号，
并根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基站的交互，实现时间同步。
本发明的实施例中还提供了一种实现时间同步的系统，该系统包括至少 一个主时钟基站和至少一个从时钟基站；
所述主时钟基站，具有时间同步时钟接收单元，用于向各个从时钟基站发 送实现时间同步所需的同步参考信号；
各从时钟基站，用于根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基 站的交互，实现时间同步。
综上可知，本发明的实施例中提供了一种实现时间同步的方法及系统。由 于在上述的方法和系统中，只需其中 一个NodeB具有时间同步时钟接收单元， 而其它的NodeB无需具备时间同步时钟接收单元就可实现所有NodeB之间的 时间同步，因此大大降低了系统成本，有利于HomeNodeB以及NodeB区域网 络的广泛普及和推广。
图1为本发明实施例中基站的时间同步的方法的流程图。 图2为本发明实施例中的网络结构示意图。图3为本发明实施例中的实现时间同步的方法的示意图。
图4为本发明实施例中的时间同步系统的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面将结合 附图及具体实施例对本发明作进 一 步详细地说明。
图1为本发明实施例中基站的时间同步的方法的流程图。如图l所示，
本发明实施例中基站的时间同步的方法包括如下所述的步骤
步骤101，将Home NodeB与NodeB区域网络互连。
在本发明的实施例中，可将一个或多个Home NodeB与NodeB区域网 络采用以太网的方式互连，形成一个NodeB综合网络，且上述NodeB综合 网络中的每个Home NodeB和NodeB区域网络均支持clock over IP协议。 另外，上述的NodeB综合网络可以不包括Home NodeB,而只包括NodeB 区域网络。
步骤102，选取至少一个具有时间同步时钟接收单元的NodeB作为主时 钟NodeB 。
在本发明的实施例中，Home NodeB中 一般不安装时间同步时钟接收单 元(即卫星定位系统的时钟源同步接收器，例如，GPS接收模块)，因此， 可从上述的NodeB区域网络中选取一个(或多个)安装有时间同步时钟接 收单元的NodeB作为主时钟NodeB 。此时，各个Home NodeB和NodeB区 域网络中其它的NodeB中都不用再安装时间同步时钟接收单元，可将这些 非主时钟NodeB统称为从时钟NodeB。为了更好地对本发明的技术方案进 行介绍，以下将以选取一个安装有时间同步时钟接收单元的NodeB作为主 时钟NodeB为例，对本发明实施例中的网络结构和实现同步的方法进行介 绍。当选取多个安装有时间同步时钟接收单元的NodeB作为主时钟NodeB 时，本发明实施例中下述的方法也同样适用。
图2为本发明实施例中的网络结构示意图。如图2所示，在本发明实施例中的网络结构中，包括一个NodeB区域网络以及一个或多个Home NodeB, 所述的NodeB区域网络中包括一个或多个NodeB(例如，NodeBl ~ NodeBn); 所述Home NodeB与上述NodeB区域网络通过以太网的方式(例如，网络 布线或xDSL等技术)实现互连，所述Home NodeB与上述NodeB区域网络 形成一个NodeB综合网络。其中，Home NodeB中都未安装时间同步时钟接 收单元(例如，GPS接收模块)，只有NodeB区域网络中的某个NodeB中 安装了时间同步时钟接收单元，我们可将该NodeB标识为NodeBl,并将 NodeBl作为主时钟NodeB，而将NodeB区域网络中的其它NodeB以及所 有的Home NodeB作为从时钟NodeB 。
步骤103,主时钟NodeB向各从时钟NodeB发送实现时间同步所需的 同步参考信号。
在本发明的实施例中，主时钟NodeB可根据时间同步时钟接收单元所 接收到的绝对时间，以及主时钟NodeB中所配置的高稳定度晶振，生成并 向各从时钟NodeB发送实现时间同步所需的同步参考信号。所述同步参考 信号可以是全网同步的帧同步脉冲信号、系统帧号(BFN)或时间印章 (timestamp )等信号。
步骤104，各从时钟NodeB根据所接收到的同步参考信号，通过与主时 钟NodeB的交互，实现时间同步。
在本发明的实施例中，可通过偏移测量和延迟测量(delay measurement) 来实现从时钟NodeB与主时钟NodeB之间的时间同步。偏移测量是用来修* 正主时钟NodeB与从时钟NodeB之间的时间差；而延迟测量则是用来测量 网络节点间传输的延迟时间。上述的偏移测量和延迟测量可以采用不同的实 现方式来实现。为了更好地介绍本发明的技术方案，我们将对上述的通过偏 移测量和延迟测量实现时间同步的方法进4亍举例-沈明。例如，图3为本发明 实施例中的实现时间同步的方法的示意图，如图3所示，实现时间同步的具 体实施方法可包括如下所述的步骤
a)主时钟NodeB向从时钟NodeB发送同步信息(简称Sync信息)。在本发明的实施例中，主时钟NodeB将上述同步信息作为一个数据包 发送给从时钟NodeB。上述的同步信息中可包括一个时间印章(称之为预计 时间印章)，用于记载预计发送上述同步信息的预计发送时间t0。主时钟 NodeB在发送同步信息的同时，记录发送上述同步信息的实际发送时间tl。
b) 主时钟在发送上述同步信息后，继续向从时钟NodeB发送跟随 (Follow)信息。
在本发明的实施例中，上述的Follow信息中包括一个时间印章(称之 为实际时间印章)，用于记载发送上述同步信息的实际发送时间tl。
c) 从时钟NodeB根据接收到的同步信息和Follow信息计算从时钟 NodeB与主时钟NodeB之间的时间偏移(offset)。
在本发明的实施例中，从时钟NodeB在接收到上述同步信息后，记录 接收到上述同步信息的实际接收时间t2;当从时钟NodeB接收到上述Follow 信息后，可根据上述的t2以及所接收到的Follow信息中携带的发送上述同 步信息的实际发送时间tl,计算出从时钟NodeB与主时钟NodeB之间的时 间偏移(即时间差)，例如时间偏移=t2 - tl 。
d )从时钟NodeB在根据所接收到的上述同步信息，向主时钟NodeB发 送延迟请求消息(Delay_Request)，并记录发送该延迟请求消息的实际发送 时间t3。
e) 主时钟NodeB接收到延迟请求消息后，记录所接收到的延迟请求消 息的实际接收时间t4,并向从时钟NodeB返回延迟响应信息包.(Delay Request Packet, Delay—Resp )，该延迟响应信息包中包括上述的实际接收时 间t4。
f) 从时钟NodeB根据上述的实际发送时间t3以及接收到的实际接收时 间t4，可计算出实际的网络延时，例如网络延时-t4-13。
g) 从时钟NodeB根据上述的时间偏移和网络延时，对本地时钟进行调 整，使得本地时钟可在某个选定的时刻t5与主时钟NodeB中的时钟实现精 确同步。h)当从时钟NodeB接收到主时钟NodeB发送的同步参考信号时，从时 钟NodeB可根据上述的时间偏移和网络延时，从所接收到的同步参考信号 中恢复出主时钟NodeB实际发送的同步参考信号中的信息(例如，全网同 步的帧同步脉沖信号、系统帧号或时间印章等)，从而根据所述同步参考信 号实现从时钟NodeB与主时钟NodeB之间的时间同步。
此外，在本发明的实施例中，还可在系统中增加一个或多个时间同步时 钟接收单元(例如，增加一个或多个GPS接收模块)，并将该增加的时间 同步时钟接收单元作为备份的时间同步时钟接收单元，实现时间同步时钟接 收单元的备份，从而当系统中的时间同步时钟接收单元出现故障时，可立即 启用备份的时间同步时钟接收单元，保证上述时间同步过程的正常进行。同 样，如果将主时钟NodeB看成一个时间同步时钟分发单元，则在本发明的 实施例中，也可在系统中增加一个或多个具有时间同步时钟"l矣收单元的 NodeB作为备份的主时钟NodeB,从而当系统中的主时钟NodeB出现故障 时，可立即启用备份的主时钟NodeB,保证上述时间同步过程的正常进行。 因此，通过上述的备份机制，可进一步提高系统的强健性，减少时间失步的 发生率，提高整个网络的性能。
另外，上述的时间同步时钟接收单元可以集成在NodeB中，也可以是 一个独立的装置。
图4为本发明实施例中时间同步系统的结构示意图。如图4所示，本发 明实施例中的时间同步系统包括至少一个主时钟基站和至少 一个从时钟基 站。
所述主时钟基站，具有时间同步时钟接收单元，用于向各个从时钟基站 发送实现时间同步所需的同步参考信号；
各从时钟基站，用于根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟 基站的交互，实现时间同步。
其中，所述从时钟基站为家用基站或基站区域网络中的非主时钟基站的 基站。在上述的方法和系统中，通过将Home NodeB和NodeB区域网络互连， 并选择其中一个(或多个)具有时间同步时钟接收单元的NodeB作为主时 钟NodeB，其它的NodeB作为从时钟NodeB，然后各个从时钟NodeB分别 与主时钟NodeB进行交互，从而实现所有NodeB之间的时间同步。由于在 上述的方法和系统中，只需其中一个NodeB具有时间同步时钟4^收单元， 而其它的NodeB无需具备时间同步时钟接收单元就可实现所有NodeB之间 的时间同步，因此大大降低了系统成本，有利于Home NodeB以及NodeB 区域网络的广泛普及和推广。例如，假设Home NodeB和NodeB区域网络 中的NodeB的总数目为N,每一个时间同步时钟接收单元(例如，GPS接 收模块)的成本为C,且假设有一个备份的时间同步时钟接收单元，则对于 每个NodeB来说，使用时间同步时钟接收单元的成本为(2xC)/N，由 此可知，当N越大时，每个NodeB使用时间同步时钟接收单元的成本越小。 而在现有技术中，当N二50时，需要使用2x 50 = 100个时间同步时钟接收 单元才能实现所有NodeB之间的时间同步，但如果使用本发明实施例中的 方法，则只需使用2个时间同步时钟接收单元即可完成所有NodeB之间的 时间同步，/人而可节约98个时间同步时钟接收单元。
而且，上述的方法实现简单，无需对系统中的硬件进行升级，因此维护 和操作简单，与现有的系统能够很好的兼容。另外，本发明的实施例不仅可 用于TD-SCDMA网络，还可用于TDD-LTE系统中的eNodeB中。此外，通 过使用本发明实施例中所提供的备份机制，还可当系统中的时间同步时钟接 收单元或主时钟NodeB出现故障时，保证上述时间同步过程的正常进行， 减少时间失步的发生率，提高整个网络的性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护 范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种实现时间同步的方法，其特征在于，该方法包括选取至少一个具有时间同步时钟接收单元的基站作为主时钟基站；各从时钟基站接收主时钟基站发送的实现时间同步所需的同步参考信号，并根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基站的交互，实现时间同步。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取一个具有时间同步 时钟接收单元的基站作为主时钟基站包括将家用基站与基站区域网络互连，形成基站综合网络； 从所述基站综合网络中的所述基站区域网络中选取一个具有时间同步时钟 接收单元的基站作为主时钟基站。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同步参考信号为 全网同步的帧同步脉冲信号、系统帧号或时间印章。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各从时钟基站根据所接 收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基站的交互，实现时间同步包括所述从时钟基站根据所接收到的所述主时钟基站发送的同步信息和跟随信 息，计算所述从时钟基站与所述主时钟基站之间的时间偏移；所述从时钟基站根据其向所述主时钟基站发送的延迟请求消息和所述主时 钟基站返回的延迟响应信息包，计算网络延时；所述从时钟基站才艮据所述的时间偏移和网络延时，从所接收到的所述主时钟基站发送的同步参考信号中恢复出所述主时钟基站实际发送的同步参考信号 中的信息，实现所述>^人时钟基站与所述主时钟基站之间的时间同步。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于 所述跟随信息中包括所述同步信息的实际发送时间； 所述从时钟基站记录接收到所述同步信息的实际接收时间。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从时钟基站计算所述从时钟基站与所述主时钟基站之间的时间偏移包括所述从时钟基站根据所接收到的同步信息的实际接收时间以及所述同步信 息的实际发送时间，计算所述从时钟基站与所述主时钟基站之间的时间偏移。
7、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于 所述从时钟基站记录发送所述延迟请求消息的实际发送时间； 所述延迟响应信息包中包括所述主时钟基站接收到所述延迟请求消息的实际接收时间。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算网络延时包括 所述从时钟基站根据所述延迟请求消息的实际发送时间和所述延迟请求消息的实际接收时间，计算网络延时。
9、 一种实现时间同步的系统，其特4i在于，该系统包括至少一个主时钟 基站和至少 一个从时钟基站；所述主时钟基站，具有时间同步时钟接收单元，用于向各个从时钟基站发 送实现时间同步所需的同步参考信号；各从时钟基站，用于根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基 站的交互，实现时间同步。
10、 根据权利要求9所述的系统，其特征在于 所述从时钟基站为家用基站或基站区域网络中的非主时钟基站的基站。
全文摘要
本发明的实施例中公开了一种实现时间同步的方法，该方法包括选取至少一个具有时间同步时钟接收单元的基站作为主时钟基站；各从时钟基站接收主时钟基站发送的实现时间同步所需的同步参考信号，并根据所接收到的同步参考信号，通过与所述主时钟基站的交互，实现时间同步。本发明的实施例中还公开了一种实现时间同步的系统，该系统包括主时钟基站和从时钟基站。通过使用上述的方法及系统，可大大降低系统成本，有利于家用基站以及基站区域网络的广泛普及和推广。
文档编号H04B7/26GK101615948SQ20081011561
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者佟学俭, 山 卢, 袁乃华 申请人:鼎桥通信技术有限公司