時間同步節點和方法
2023-04-24 17:32:31 3
專利名稱：時間同步節點和方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種時間同步節點和方法。
背景技術：
目前，無線通信系統使用電磁波和固定或者移動的無線通信終端(例如移動無線 電話或者附有無線通信卡的筆記本電腦，簡稱終端)進行通信。無線通信系統分配給無線 設備的電磁波頻率被分成多個載波頻率作為無線通信信道，並使用基站指定無線信道在一 定地理範圍內提供無線覆蓋，這個地理範圍稱為小區，一般終端都位於系統的無線覆蓋範 圍之內。理論上基站應該在小區的中央。 為了擴大系統覆蓋範圍或者擴展系統容量，一個或者多個中繼站可以設置在支持 多跳中繼的基站和終端之間(以下把包含中繼的無線通信系統簡稱為系統)。中繼站可以 中繼基站到終端(下行)或終端到基站(上行)的信號。中繼站可以提高通信鏈路信號傳 輸質量，因此可以擴大系統覆蓋範圍或增加系統容量。 在包含中繼的系統中，中繼站和基站需要保持時間同步。目前，中繼站和基站 保持時間同步的方法有兩種第一種，通過中繼站發送測距信號，基站根據接收到的測距 信號通知中繼站調整時間；第二種，中繼站和基站都使用GPS，基站利用同步信號(例如 CLK-SYNmessage)調整中繼站的時間同步。 由於第一種方法並不能調整中繼站和基站之間的分秒時間同步，而第二種方法在 目前尚未有明確的解決方案。因此，無線通信系統中的時間同步問題亟待解決。
發明內容
針對現有技術在中繼站具有GPS的情況下並不能實現中繼站和基站之間的分秒 時間同步以及在中繼站沒有GPS的情況下缺乏實現無線通信系統的時間同步的問題，本發 明旨在提供一種時間同步節點和方法，以解決上述問題。 根據本發明的一方面，提供了一種時間同步方法，包括下遊節點接收上遊節點周 期或非周期發送的控制消息或控制數據，其中，控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步 信息；下遊節點根據控制時鐘同步信息調整本地時鐘。 根據本發明的又一方面，提供了一種時間同步節點，包括接收模塊，用於接收來 自上遊節點周期或非周期發送的控制消息或控制數據，其中，控制消息或控制數據中包含 控制時鐘同步信息；獲取模塊，用於獲取控制時鐘同步信息；處理模塊，用於根據獲取模塊 中的控制時鐘同步信息調整本地時鐘。 藉助於上述技術方案至少之一，本發明通過在中繼站不具有授時設備的情況下， 基站發送包括控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據給其下屬站實現時間同步，低成本 高效率的實現了基站、中繼站和終端之間的分秒時間同步，或者在中繼站具有授時設備的 情況下，通過中繼站發送包括控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據給下屬站實現基 站、中繼站和終端之間的時間同步，彌補了現有技術中的空白。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發
明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中 圖1是相關技術中的無線通信系統的拓撲結構圖； 圖2是根據本發明的方法實施例一的時間同步方法的流程圖； 圖3是根據本發明的方法實施例二的時間同步方法的流程圖； 圖4是根據本發明的裝置實施例的時間同步節點的框圖； 圖5是根據本發明的裝置實施例的時間同步節點的具體框圖。
具體實施方式
功能概述 在本發明的實施例提供的技術方案中，下遊節點首先接收到上遊節點周期或非周 期發送的控制消息或控制數據，其中，控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步信息，然後 根據控制時鐘同步信息調整本地時鐘，以此解決了現有技術在中繼站不具有授時設備的情 況下無法實現無線通信系統的分秒時間同步以及在中繼站具有授時設備的情況下缺乏實 現無線通信系統的時間同步的問題。 目前，導航定位系統和授時系統是一個國家最重要、最關鍵的基礎設施之一。例 如，中國有"北鬥一號"衛星定位系統、美國有投入巨資建成的全球定位系統(GPS)，俄羅斯 有全球導航衛星系統(GL0NASS)。 因此，上述授時設備可以是中國的"北鬥一號"衛星定位系統，美國的GPS等，以下 以GPS為例，詳細描述本發明實施例。 如圖l所示，為目前包括兩個中繼站的系統的拓撲結構，其中包括一個基站(具有 GPS)，兩個中繼站分別與基站直接通信，終端一在中繼站一的覆蓋範圍內，假設兩個中繼站 的處理信令時延都相同。下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本發明。
方法實施例一 基於圖1所示的系統，在上遊節點為基站、下遊節點為不具有GPS的中繼站(例 如，圖1中的中繼站一、中繼站二)的情況下，如圖2所示，為本實施例的流程，包括
步驟S202，基站發送控制消息或控制數據到中繼站，其中，控制消息或控制數據中 包含控制時鐘同步信息。 步驟S204，中繼站根據上述控制時鐘同步信息調整本地時鐘，並將控制時鐘同步
信息通知到其下屬站。其中，下屬站可以是終端，也可以是其他中繼站。其他中繼站或終端
分別根據接收到的上述控制消息或控制數據調整本地時鐘，實現時間同步。 在具體實施過程中，控制消息可以是周期性的廣播消息(例如下行信道描述
DCD)，也可以是周期性或者非周期性基於位置服務的廣播消息(例如LBS_ADV消息)，控制
時鐘同步信息可以是全球定位系統時間種類長度值域(GPS time TLV)。 具體地，相應於上述步驟S204，中繼站一首先接收到基站發送的控制消息或控制
數據，然後獲取其中的控制時鐘同步信息，根據該控制時鐘同步信息調整本地時鐘；中繼站
一隨後可以將接收到的控制消息或控制數據直接發送給終端一或中繼站二，也可以將包含上述控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據進行重構後發送給終端一或中繼站二。類似 地，終端一或中繼站二根據接收到的控制消息或控制數據中的控制時鐘同步信息進行本地 時鐘的調整，實現時間同步。 具體地，控制時鐘同步信息可以包括上遊節點在約定時刻的絕對時間，或者包括
上遊節點的指定時刻和在指定時刻的絕對時間。下面進行詳細描述調整本地時鐘的過程。 情況一 控制時鐘同步信息包括上遊節點在約定時刻的絕對時間。 上遊節點預先設置約定時刻，並通知下遊節點；下遊節點在接收到控制消息或控
制數據後，獲取在約定時刻的絕對時間，以及獲取在約定時刻的本地時鐘；通過將在約定時
刻的本地時鐘減去在這個約定時刻的絕對時間，獲得在約定時刻，本地時鐘與上遊節點的
時鐘的差值；通過將本地時鐘減去這個差值來調整在這個約定時刻的本地時鐘。
當然，也可以直接將在約定時刻的絕對時間設置為在約定時刻的本地時鐘來調整
在這個約定時刻的本地時鐘。 具體地，約定時刻可以是基站通過系統或人工預先設置的，中繼站一、中繼站二以 及終端一都知曉，中繼站一、中繼站二和終端一根據接收到的包括約定時刻的絕對時間的 控制時鐘同步信息調整本地時鐘。 中繼站一首先獲取在約定時刻的本地時鐘；通過將獲取的本地時鐘減去接收到的 絕對時間，獲得中繼站一的本地時鐘與基站時鐘的差值；再通過將本地時鐘減去這個差值 來調整本地時鐘，實現時間同步。或者，中繼站一直接將接收到的約定時刻的絕對時間設置 為在約定時刻的本地時鐘來實現時間同步。 例如，該約定時刻可以是包含控制消息的第一幀。中繼站一在接收到控制消息後， 根據約定時刻(即接收到控制消息的第一幀)的絕對時間來調整本地時鐘。中繼站一根據 接收到控制消息的第一幀時的本地時鐘減去接收到的絕對時間，獲得此刻中繼站一的時鐘
與基站的時鐘之間的差值，然後通過本地時鐘減去這個差值來調整本地時鐘，實現時間同
止 少。 中繼站二或終端一在接收到中繼站一發送的控制消息或控制數據後調整本地時 鍾實現時間同步的過程與中繼站一接收到基站發送的控制消息或控制數據後的處理類似， 這裡不再累贅。 情況二 控制時鐘同步信息包括上遊節點的指定時刻和在指定時刻的絕對時間。
下遊節點從上遊節點發送的控制時鐘同步信息中獲取指定時刻，以及獲取在指定 時刻的本地時鐘；通過將在指定時刻的本地時鐘減去在指定時刻的絕對時間獲得在指定時 刻，本地時鐘與上遊節點的時鐘的差值；通過將本地時鐘減去這個差值來調整在指定時刻 的本地時鐘。 當然，也可以直接將在指定時刻的絕對時間設置為在指定時刻的本地時鐘來調整 在指定時刻的本地時鐘。 與上述情況一不同的是，約定時刻是各節點都已經知曉，無需在控制時鐘同步信 息中攜帶，而指定時刻是由基站確定的，需要通知給基站的下屬站。 中繼站一在接收到基站發送的控制消息或控制數據時，首先獲取控制時鐘同步信 息中攜帶的指定時刻，以及獲取指定時刻的本地時鐘；通過將本地時鐘減去指定時刻的絕 對時間獲得指定時刻的本地時鐘與上遊節點的時鐘的差值；然後再通過本地時鐘減去這個差值來調整本地時鐘，實現時間同步。或者，中繼站一直接將接收到的絕對時間設置為在指 定時刻的本地時鐘。 例如，這個指定時刻可以是收到控制消息的第N幀或者一個絕對幀數K，例如K為 2，表示控制消息的第二幀。中繼站一根據接收到的控制消息中的指定時刻以及在指定時刻 的絕對時間來調整本地時鐘。具體的，中繼站一首先獲取指定時刻，即控制消息的第二幀， 隨後在接收到控制消息的第二幀這個時刻，獲取本地時鐘，並將本地時鐘減去接收到的絕 對時間獲得本地時鐘和基站時鐘之間的差值，再將本地時鐘減去這個差值校準本地時鐘， 實現時間同步。 中繼站二或終端一在接收到中繼站一發送的控制消息或控制數據後調整本地時 鍾實現時間同步的過程與上述情況一中中繼站一接收到基站發送的控制消息或控制數據 後的處理類似，這裡不再累贅。 由上描述可知，在中繼站不具有授時設備的情況下，基站通過發送包含控制時鐘 同步信息的控制消息或控制數據給下屬站，低成本高效率的實現了基站、中繼站和終端之 間的分秒時間同步。
方法實施例二 基於圖1所示的系統，在上述上遊節點為具有GPS的中繼站(中繼站一)，上述下 遊節點為不具有GPS的中繼站(中繼站二)或終端的情況下，基站與中繼站一之間通過基 站利用同步信號(例如CLK-SYN message)來實現時間同步，但是中繼站一與其下屬站(中 繼站二或終端一)之間的時間同步是通過由中繼站一發送的控制消息或控制數據來實現 的。如圖3所示，為本實施例的流程，包括 步驟S302，中繼站一發送控制消息或控制數據到下屬站，其中，控制消息或控制數 據中包含控制時鐘同步信息。 步驟S304，下屬站根據上述控制時鐘同步信息調整本地時鐘。其中，下屬站可以是 終端，也可以是其他中繼站。其他中繼站或終端分別根據接收到的上述控制消息或控制數 據調整本地時鐘，實現時間同步。在下屬站為其他中繼站的情況下，還需要將控制消息或控 制數據發送給所屬下屬站。 在具體實施過程中，控制消息可以是周期性的廣播消息(例如下行信道描述 DCD)，也可以是周期性或者非周期性基於位置服務的廣播消息(例如LBS_ADV消息)，控制 時鐘同步信息為全球定位系統時間種類長度值域(GPS time TLV)。 具體地，相應於步驟S304，中繼站二或終端一根據接收到的中繼站一發送的控制 消息或控制數據獲取其中的控制時鐘同步信息，根據該控制時鐘同步信息調整本地時鐘。 中繼站二可以將接收到的控制消息或控制數據直接發送給所屬下屬站，也可以將包含上述 控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據進行重構後發送給所屬下屬站。類似地，所屬中 繼站二的下屬站根據接收到的控制消息或控制數據中的控制時鐘同步信息進行本地時鐘 的調整，實現時間同步。 具體地，控制時鐘同步信息包括上遊節點在約定時刻的絕對時間，或者包括上遊 節點的指定時刻和在指定時刻的絕對時間。與上述方法實施例一和方法實施例二類似，這 裡也可以分為兩種情況。 情況一 控制時鐘同步信息包括上遊節點在約定時刻的絕對時間。
上遊節點預先設置約定時刻，並通知下遊節點；下遊節點獲取在約定時刻的本地 時鐘；通過將在約定時刻的本地時鐘減去在約定時刻的絕對時間，獲得在約定時刻，本地時 鍾與上遊節點的時鐘的差值，通過將在約定時刻的本地時鐘減去差值來調整在約定時刻的 本地時鐘。 當然，也可以直接將在約定時刻的絕對時間設置為在約定時刻的本地時鐘來調整 在約定時刻的本地時鐘。 具體地，上述約定時刻是中繼站一通過系統或人工預先設置的，中繼站二、終端一 都知曉，中繼站二和終端一根據接收到的包括約定時刻的絕對時間的控制時鐘同步信息調 整本地時鐘。 中繼站二或終端一首先獲取在約定時刻的本地時鐘；通過將獲取的本地時鐘減去 接收到的絕對時間，獲得中繼站的本地時鐘與基站時鐘的差值；再通過將本地時鐘減去這 個差值來調整本地時鐘，實現時間同步。或者，中繼站二或終端一直接將接收到的絕對時間 設置為在約定時刻的本地時鐘來實現時間同步。 中繼站二在接收到中繼站一的控制消息或控制數據後的處理與上述方法實施例 一中中繼站一接收到基站發送的控制消息或控制數據後的處理類似，終端一在接收到控制 消息或控制數據後的處理也與上述法實施例一中的終端一的處理類似，這裡都不再累贅。
情況二 控制時鐘同步信息包括上遊節點的指定時刻和在指定時刻的絕對時間。
下遊節點從控制時鐘同步信息中獲取指定時刻，以及獲取在指定時刻的本地時 鍾；通過將在指定時刻的本地時鐘減去在指定時刻的絕對時間獲得在指定時刻，本地時鐘 與上遊節點的時鐘的差值；通過將本地時鐘減去差值來調整在指定時刻的本地時鐘。
當然，也可以直接將在指定時刻的絕對時間設置為在指定時刻的本地時鐘來調整 在指定時刻的本地時鐘。 與上述情況一不同的是，約定時刻是各節點都已經知曉，無需在控制時鐘同步信
息攜帶，而指定時刻是在中繼站一確定的，需要通知給中繼站一的下屬站。 中繼站二在接收到中繼站一的控制消息或控制數據後的處理與上述方法實施例
一中中繼站一接收到基站發送的控制消息或控制數據後的處理類似，終端一在接收到控制
消息或控制數據後的處理也與上述法實施例一中的終端一的處理類似，這裡都不再累贅。 由上描述可知，在中繼站具有授時設備的情況下，基站與中繼站通過同步信號實
現時間同步，而中繼站與其下屬站的時間同步是通過中繼站下發的包含控制時鐘同步信息
的控制消息或控制數據來實現的，本實施例提供的技術方案彌補了現有的技術空白。 裝置實施例 本實施例提供了一種時間同步節點，用於實現上述方法，如圖4所示，包括接收模 塊10、獲取模塊20、處理模塊30，下面結合圖4進行詳細描述。 接收模塊10，用於接收來自上遊節點周期或非周期發送的控制消息或控制數據， 其中，控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步信息。 具體地，如方法實施例一所描述的，上遊節點可以是基站，則下遊節點為不具有授 時設備(例如GPS)的中繼站；如方法實施例二所描述的，上遊節點也可以是具有授時設備 的中繼站，則下遊節點為不具有授時設備的中繼站或終端。具體詳細的描述在上述方法實 施例一和二中類似，這裡不再累贅。塊20，連接至接收模塊IO，用於獲取接收模塊10中的控制消息或控制數據 中的控制時鐘同步信息。 處理模塊30，連接至獲取模塊20，用於根據獲取模塊20中的控制時鐘同步信息調 整本地時鐘。 具體地，如上述方法實施例一與方法實施例二所述，控制時鐘同步信息可以包括 上遊節點在約定時刻的絕對時間，也可以包括上遊節點的指定時刻和在所述指定時刻的絕 對時間，相應地，調整本地時鐘的處理也可以分為兩種情況。基於此，給出了時間同步節點 的具體框圖，如圖5所示 其中，獲取模塊20包括第一獲取子模塊202、第二獲取子模塊204 ;處理模塊30
包括第一處理子模塊302、第二處理子模塊304，下面結合圖5進行詳細描述。 第一獲取子模塊202，用於獲取方法實施例一 (或方法實施例二)中的情況一中的
上遊節點在約定時刻的絕對時間。 第二獲取子模塊204，用於獲取方法實施例一 (或方法實施例二)中的情況二中的 上遊節點的指定時刻和在指定時刻的絕對時間。 第一處理子模塊302，，連接至第一獲取子模塊202，根據在約定時刻的絕對時間 調整本地時鐘。具體地，根據約定時刻的絕對時間調整本地時鐘的過程上述方法實施例一 已詳細描述，這裡不再累贅。 第二處理子模塊304，連接至第二獲取子模塊204，根據指定時刻和在指定時刻的 絕對時間調整本地時鐘。具體地，根據指定時刻的絕對時間調整本地時鐘的過程上述方法 實施例一已詳細描述，這裡不再累贅。 在該時間同步節點還有下屬站的情況下，時間同步節點還包括發送模塊40，用於 將控制消息或控制數據重構後發送或直接發送給下遊節點。 綜上所述，通過本發明，在中繼站不具有授時設備的情況下，考慮了中繼站處理信 令的延時，通過基站下發包含控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據低成本高效率的實 現了基站與其下屬站之間的分秒時間同步；在中繼站具有授時設備的情況下，通過中繼站 下發包含控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據實現中繼站與其下屬站之間的時間同 步，彌補了現有的技術空白。 顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們 中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的 硬體和軟體結合。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
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權利要求
一種時間同步方法，其特徵在於，包括下遊節點接收上遊節點周期或非周期發送的控制消息或控制數據，其中，所述控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步信息；所述下遊節點根據所述控制時鐘同步信息調整本地時鐘。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述上遊節點為基站，所述下遊節點為不 具有授時設備的中繼站或終端。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述上遊節點為具有所述授時設備的中 繼站，所述下遊節點為不具有所述授時設備的中繼站或終端。
4. 根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述控制時鐘同步信息攜帶有以下之 一 所述上遊節點的指定時刻和在所述指定時刻的絕對時間、所述上遊節點在約定時刻的 絕對時間。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述控制時鐘同步信息攜帶有所述上 遊節點在約定時刻的絕對時間的情況下，所述方法還包括預先設置所述約定時刻，並通知所述下遊節點。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述控制時鐘同步信息攜帶有所述上 遊節點在約定時刻的絕對時間的情況下，所述調整本地時鐘具體包括 在所述約定時刻獲取本地時鐘；將所述在所述約定時刻獲取的本地時鐘減去所述在約定時刻的絕對時間來獲得在所 述約定時刻的本地時鐘與所述上遊節點的時鐘的差值；將所述在所述約定時刻獲取的本地時鐘減去所述差值來調整所述本地時鐘。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述控制時鐘同步信息攜帶有所述上 遊節點在約定時刻的絕對時間的情況下，所述調整本地時鐘具體包括將在所述約定時刻獲取的本地時鐘設置為所述在約定時刻的絕對時間來調整所述本 地時鐘。
8. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述控制時鐘同步信息攜帶有所述上 遊節點的指定時刻和在所述指定時刻的絕對時間的情況下，所述調整本地時鐘具體為從所述控制時鐘同步信息中獲取所述指定時刻和所述指定時刻的本地時鐘； 將在所述指定時刻獲取的本地時鐘減去所述指定時刻的絕對時間獲得在所述指定時 刻的本地時鐘與所述上遊節點的時鐘的差值；將所述在所述指定時刻獲取的本地時鐘減去所述差值來調整所述本地時鐘。
9. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述控制時鐘同步信息攜帶有所述上 遊節點的指定時刻和在所述指定時刻的絕對時間的情況下，所述調整本地時鐘具體包括從所述控制時鐘同步信息中獲取所述指定時刻和所述指定時刻的絕對時間； 將在所述指定時刻獲取的本地時鐘設置為所述指定時刻的絕對時間來調整所述本地 時鐘。
10. 根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，在所述下遊節點為不具有所述授時 設備的中繼站的情況下，所述下遊節點根據所述控制時鐘同步信息調整本地時鐘之後，所 述方法還包括將所述控制時鐘同步信息通知給所述下遊節點的下遊節點。
11. 一種時間同步節點，其特徵在於，包括接收模塊，用於接收來自上遊節點周期或非周期發送的控制消息或控制數據，其中，所 述控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步信息； 獲取模塊，用於獲取所述控制時鐘同步信息；處理模塊，用於根據所述獲取模塊中的所述控制時鐘同步信息調整本地時鐘。
12. 根據權利要求11所述的節點，其特徵在於，所述獲取模塊具體包括 第一獲取子模塊，用於獲取所述上遊節點在約定時刻的絕對時間； 第二獲取子模塊，用於獲取所述上遊節點的指定時刻和在所述指定時刻的絕對時間。
13. 根據權利要求12所述的節點，其特徵在於，所述處理模塊 第一處理子模塊，根據所述在約定時刻的絕對時間調整本地時鐘；第二處理子模塊，根據所述指定時刻和所述在所述指定時刻的絕對時間調整本地時鐘。
14. 根據權利要求11所述的節點，其特徵在於，所述節點還包括 發送模塊，用於將所述控制消息或控制數據重構後發送或直接發送給下遊節點。
全文摘要
本發明提供了一種時間同步節點和方法，上述時間同步方法包括下遊節點接收上遊節點周期或非周期發送的控制消息或控制數據，其中，控制消息或控制數據中包含控制時鐘同步信息；下遊節點根據控制時鐘同步信息調整本地時鐘。通過本發明，可以低成本高效率的實現了基站、中繼站和終端之間的分秒時間同步或者在中繼站具有授時設備的情況下，通過中繼站發送包括控制時鐘同步信息的控制消息或控制數據給下屬站實現基站、中繼站和終端之間的時間同步，彌補了現有技術中的空白。
文檔編號H04B7/26GK101729127SQ20081016672
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月17日 優先權日2008年10月17日
發明者劉揚, 幸國全 申請人:中興通訊股份有限公司