Способ синхронизации узлов базовой станции

Изобретение относится к радиосвязи и предназначено для синхронизации узлов (REC, RE) базовой станции (BTS) с опорным тактовым сигналом (GPS). Технический результат - повышение точности синхронизации. Для этого на стороне первого узла (REC) формируется локальный тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame). Тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame) передаются с применением синхронной передачи с предсказуемым временем распространения на второй узел (RE). На стороне второго узла (RE) принимается опорный тактовый сигнал (GPS) и определяется разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) между переданным тактовым сигналом (CLK), с одной стороны, и опорным тактовым сигналом (GPS), с другой стороны. Разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) передаются от второго узла (RE) к первому узлу (REC) через соединение без предсказуемого времени распространения. На стороне первого узла (REC) разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) применяются для определения управляющего воздействия (SG), которое управляет образованием локального тактового сигнала (CLK) таким образом, что первый и второй узлы (REC, RE) синхронизируются по времени. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу синхронизации узлов базовой станции с опорным тактовым сигналом.

Известно, что для синхронизации выносных блоков или узлов базовой станции применяется так называемый «задающий осциллятор», который должен иметь высокую абсолютную точность частоты. Осциллятор при этом настраивается через контур регулирования фазы на опорный сигнал, в общем случае внешнего опорного источника.

Например, в качестве опоры для абсолютной точности по времени или фазе применяется сигнал GPS (Глобальной системы позиционирования), который принимается через антенну GPS. Антенна GPS при этом размещена обычно вблизи приемопередающей антенны базовой станции. Принимаемый сигнал GPS должен тогда обычно проводиться через длительный участок пути с применением собственного, предусмотренного для этого соединения передачи или проводника к задающему осциллятору. Это осуществляется, ввиду длины проводника, со значительным ослаблением сигнала. Дополнительно из-за длины проводника и из-за дополнительных затрат на монтаж проводника обуславливаются высокие затраты.

В частности при пространственно разделенных узлах базовой станции, которая выполнена как устройство типа радиостанции, смонтированной на мачте, эти недостатки становятся значительными. При этом первый узел, обозначенный как «головная часть радиостанции», размещается вблизи антенны, в то время как другие узлы размещаются на удалении от антенны. В соответствии с этим необходимо с высокой точностью синхронизировать по времени как выносные узлы, так и остальные узлы с опорным сигналом.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание способа для высокоточной синхронизации по времени распределенных узлов базовой станции, который может быть реализован с по возможности низкими затратами.

Эта задача решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления представлены в зависимых пунктах.

При соответствующем изобретению способе на стороне первого узла формируется локальный тактовый сигнал и кадр. Тактовый сигнал и кадр передаются с применением синхронной передачи с предсказуемым временем распространения на второй узел. На стороне второго узла принимается опорный тактовый сигнал и определяется разность фаз и разность времени между переданным тактовым сигналом, с одной стороны, и опорным тактовым сигналом, с другой стороны.

Разность фаз и разность времени передаются от второго узла к первому узлу через соединение без предсказуемого времени распространения. На стороне первого узла разность фаз и разность времени применяются для определения управляющего воздействия, причем управляющее воздействие управляет формированием локального тактового сигнала таким образом, что первый и второй узлы синхронизируются по времени.

С помощью соответствующего изобретению способа может быть обеспечена экономия на передающем проводнике, предусмотренном исключительно для передачи высокоточного опорного сигнала.

В предпочтительном дальнейшем развитии синхронизация по времени осуществляется с применением интерфейса CPRI или сети CPRI, которая и без того имеется между узлами для передачи сигналов данных и управления.

С помощью интерфейса CPRI можно перекрывать расстояния до 10 км.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, на которых показано следующее:

фиг.1 - первый пример осуществления соответствующего изобретению способа и

фиг.2 - второй пример осуществления соответствующего изобретению способа.

На фиг.1 представлен первый пример осуществления соответствующего изобретению способа. Первый узел REC и второй узел RE базовой станции BTS предпочтительно связаны между собой через сеть CPRI. Сеть CPRI обеспечивает возможность синхронной передачи сигналов с предсказуемым временем распространения между узлами RE и REC.

Первый узел REC содержит осциллятор VCXO и генератор RG кадра, причем с помощью осциллятора VCXO формируется локальный тактовый сигнал CLK, а с помощью генератора RG кадра формируется кадр Frame.

Локальный тактовый сигнал CLK и кадр Frame с применением синхронной передачи с предсказуемым временем распространения передаются на второй узел RE.

Для передачи тактового сигнала CLK и кадра Frame предпочтительно применяется протокол Уровня 1 сети CPRI.

На стороне второго узла RE опорный тактовый сигнал GPS принимается посредством приемника GPS.

Второй узел RE содержит индикатор PD фазы и индикатор TD времени, с помощью которых определяется разность фаз PDIF и разность времени TDIF между передаваемым тактовым сигналом CLK и опорным тактовым сигналом GPS.

Разность фаз PDIF и разность времени TDIF от второго узла RE передаются к первому узлу REC через соединение без предсказуемого времени распространения.

Эта передача предпочтительно проводится как передача пакетных данных с применением протокола Интернет.

Предпочтительным образом соединение без предсказуемого времени распространения выполнено как канал управления и координации (С&М) сети CPRI.

На стороне первого узла REC разность фаз PDIF и разность времени TDIF применяются для определения управляющего воздействия SG, с помощью которого выполняется управление формированием локального тактового сигнала CLK. Это управление осуществляется таким образом, что выполняется синхронизация по времени первого узла REC и второго узла RE.

Предпочтительно определяется временная частотность, с которой результаты измерения разности фаз PDIF и разности времени TDIF принимаются на стороне первого узла REC. Эта частотность дополнительно учитывается при определении управляющего воздействия.

В предпочтительном варианте осуществления моменты времени измерений разности фаз PDIF и разности времени TDIF обозначаются номером кадра и передаются на первый узел REC, чтобы иметь возможность учета этих моментов времени при определении управляющего воздействия осциллятора VCXO.

Приемником GPS передается, например, временной сигнал GPS в форме одного импульса в секунду на второй узел RE. В качестве альтернативы этому на второй узел RE может передаваться временной сигнал, обозначенный как «GPS-время недели t1» в качестве недельного времени t1.

На стороне первого узла REC перед осциллятором VCXO включен контурный фильтр LF для формирования управляющего воздействия SG, на который подаются разность времени TDIF и разность фаз PDIF.

Осциллятор VCXO может быть выполнен, например, как Ofenquarz.

Задающий осциллятор VCXO на стороне выхода соединен с блоком счета «счетчик кадров и t0», который считает периоды колебаний задающего осциллятора VCXO прежде всего в пределах кадра «frame».

Например, в случае системы радиосвязи UMTS (Универсальная телекоммуникационная система) применяется UMTS-кадр «frame» длительностью 10 мс. При частоте колебаний 38,4 МГц блок счета «счетчик кадров и t0» считает в первой части от значения «0» до «383999» и начинает затем снова считать от значения «0». С этой целью блок счета «счетчик кадров и t0» имеет первый счетчик Z1.

Во второй части посредством блока счета «счетчик кадров и t0» считаются теперь кадры «frame», причем второй счетчик Z2 блока счета «счетчик кадров и t0» получает приращение. Приращение происходит всегда в том случае, когда первый счетчик Z1 с вышеназванного значения «383999» перескакивает на значение «0».

В приведенной для примера системе UMTS второй счетчик Z2 считал бы от значения «0» до значения «4095» и, тем самым, указывал «номер кадра узла В, BFN», который определен в 3GPP TS 25.402 и применяется в стандарте CPRI.

В третьей части блока счета «счетчик кадров и t0» управляется временная переменная t0. В приведенной для примера системе UMTS временная переменная t0 всегда повышается на значение «40,96 сек», когда второй счетчик Z2 перескакивает с значения «4095» на значение «0».

Первый счетчик Z1, который считает значения от «0» до «383999», второй счетчик Z2, который считает значения от «0» до «4095», и временная переменная t0 представляют собой систему нормированного времени.

На индикатор TD времени передается временная переменная t0, причем эта передача предпочтительно выполняется через CPRI_Kanal «C&M».

Система нормированного времени может относиться к недельному времени “GPS-время недели” t1 или к GPS-времени t1, или к координированному всемирному времени (UTC). При этом далее более подробно описаны две приведенные для примера возможности.

В первом выполнении согласно фиг.2 для состояний счетчика первого счетчика Z1=”0” и второго счетчика Z2=”0” для каждой временной переменной t0 имеется соответствие с GPS-временем t1, которое определяется индикатором TD времени.

С этой целью на индикатор TD времени передаются состояния счетчика первого счетчика Z1 и второго счетчика Z2 посредством информации кадра CPRI, BFN, согласно стандарту CPRI, версии V2.0. Кроме того, на индикатор TD времени передается временная переменная t0, причем эта передача осуществляется предпочтительно через CPRI_Kanal «C&M».

Во втором варианте выполнения блок счета «счетчик кадров и t0» на основе временного индикатора TD целенаправленно устанавливается в начальное состояние.

Эта установка в начальное состояние может осуществляться с применением разности времени “TDIF”.

Например, состояние счетчика первого счетчика устанавливается на значение “0”, в то время как состояние счетчика второго счетчика устанавливается на значение “0” для BFN=Z2=”0”.

За счет целенаправленной установки в начальное состояние CPRI-кадра “frame” с недельным временем t1 выполняется синхронизация таким образом, что к началу каждой секунды недельного времени t1 точно начинается CPRI-кадр “frame”. В рассматриваемом примере это осуществляется тогда, когда первый счетчик перескакивает со значения «383999» на значение «0».

Помимо этого для каждого GPS-времени t1 однозначно определяется состояние счетчика первого счетчика Z1 и второго счетчика Z2, причем состояние счетчика второго счетчика определяется посредством «номера кадра узла В, BFN».

Посредством состояний счетчика первого и второго счетчика Z1, Z2 могут синхронизироваться множества базовых станций. При этом целенаправленная установка в начальное состояние осуществляется таким образом, что к некоторому одинаково определенному для всех базовых станций времени состояния счетчика первого и второго счетчиков определенно устанавливаются на «0».

Например, для этого выбирается момент времени «понедельник 01.01.2007, время 0:00'00''». Установка в начальное состояние может осуществляться не на «понедельник, 01.01.2007, время 0:00'00''», а на любое целое кратное значение 40,96 сек после этого времени «понедельник 01.01.2007, время 0:00'00''».

1. Способ синхронизации узлов (REC, RE) базовой станции (BTS) с опорным тактовым сигналом (GPS), в котором
на стороне первого узла (REC) формируется локальный тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame),
локальный тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame) передаются с применением синхронной передачи с предсказуемым временем распространения на второй узел (RE),
на стороне второго узла (RE) принимается опорный тактовый сигнал (GPS),
отличающийся тем, что
на стороне второго узла (RE) определяется разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) между локальным тактовым сигналом (CLK) и кадром (Frame) с одной стороны, и опорным тактовым сигналом (GPS), с другой стороны,
разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) передаются от второго узла (RE) к первому узлу (REC) через соединение без предсказуемого времени распространения, и
на стороне первого узла (REC) разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) применяются для определения управляющего воздействия (SG), которое управляет формированием локального тактового сигнала (CLK), так что первый и второй узлы (REC, RE) синхронизируются по времени.

2. Способ по п.1, в котором
на стороне второго узла (RE) применяются индикатор фазы (PD) и индикатор времени (TD), чтобы определить разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF), и/или
на стороне первого узла (REC) применяются осциллятор (VCXO) и генератор (RG) кадров, чтобы формировать локальный тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame).

3. Способ по п.1 или 2, в котором на стороне второго узла (RE) принимается GPS-сигнал (GPS) в качестве опорного тактового сигнала (GPS).

4. Способ по п.1, в котором применяется сеть открытого радиоинтерфейса (CPRI) для синхронной передачи локального тактового сигнала (CLK) и кадра (Frame) с предсказуемым временем распространения.

5. Способ по п.4, в котором сеть CPRI имеет протокол уровня 1, и этот протокол уровня 1 сети CPRI применяется для передачи тактового сигнала (CLK) и кадра (Frame).

6. Способ по п.1, в котором разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) передаются через соединение без предсказуемого времени распространения в качестве пакетных данных.

7. Способ по п.6, в котором для передачи пакетных данных применяется Интернет-протокол.

8. Способ по п.6, в котором для передачи разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) в качестве пакетных данных применяется канал управления и координации (С&М) сети CPRI.

9. Способ по п.1, в котором дополнительно
определяется временная частотность, с которой разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) принимаются на стороне первого узла (REC), и
эта частотность принимается во внимание при определении управляющего воздействия (SG).

10. Способ по п.1, в котором дополнительно
каждый момент времени определения разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) обозначается номером кадра, и
номер кадра используется при определении управляющего воздействия (SG), которое определяется в осцилляторе (VCXO) на стороне первого узла (REC).

11. Способ по п.2, в котором разность фаз (PDIF) и разность времени (TDIF) передаются через соединение без предсказуемого времени распространения в качестве пакетных данных.

12. Способ по п.11, в котором для передачи пакетных данных применяется Интернет-протокол.

13. Способ по п.11, в котором для передачи разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) в качестве пакетных данных применяется канал управления и координации (С&М) сети CPRI.

14. Способ по п.13, в котором дополнительно
определяется временная частотность, с которой разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) принимаются на стороне первого узла (REC), и
эта частотность используется при определении управляющего воздействия (SG).

15. Способ по п.14, в котором дополнительно
каждый момент времени определения разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) обозначается номером кадра, и
номер кадра используется при определении управляющего воздействия (SG) в осцилляторе (VCXO) на стороне первого узла (REC).

16. Узел (RE) синхронизации базовой станции, содержащий:
индикатор фазы (PD) и индикатор времени (TD) для приема локального тактового сигнала (CLK) и кадра (Frame), и опорного тактового сигнала (GPS) для определения разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF) между локальным тактовым сигналом (CLK) и кадром (Frame) с одной стороны, и опорным тактовым сигналом (GPS), с другой стороны, причем локальный тактовый сигнал (CLK) и кадр (Frame) принимаются с применением синхронной передачи с предсказуемым временем распространения,
средство для определения разности фаз (PDIF) и разности времени (TDIF), и
передатчик для передачи определенной разности фаз (PDIF) и определенной разности времени (TDIF) через соединение без предсказуемого времени распространения для синхронизации.