[发明专利]对通信系统中的基站单独进行同步的装置和方法

说明书

本发明一般涉及通信系统中的同步问题，特别涉及至少包括一个中心站和许多基站的通信系统中基站的同步问题。

在某些通信系统中，特别是蜂窝无线电话系统中，为了系统的有效运行，在基站和用户单元之间的绝对定时是个基本问题。特别是在码分多址(CDMA)数字蜂窝无线系统中更是必须遵循的，因为该系统中操作的基站必须同步在全球定位系统(GPS)时间的+/-3μs之内。由于这个原因，各基站应以很高的精确度互相同步。达到精度要求是最基本的，因为定时和同步的偏差将使CDMA无线系统的性能恶化，这将使得使用此系统的用户经历一次劣质的服务。这个要求不仅对于单个基站和个人站之间的通信是关键的，尤其是当两个或更多的基站与一个个人站之间通信时更为重要。这是很严格的，因为CDMA个人站能合成接收从至少两个基站来的发射信号并能对一个还是两个发送信号作出接收决定。显然，为达到此目的发送信号的两个基站在时间上是要绝对同步的，因此用户单元可以同时接收两个发送信号并且当需要时执行接收。

为了达到对GPS系统时间的确定的同步，典型的解决办法是，在每个基站上安排一个GPS接收器和利用GPS接收器输出的信号来同步基站定时。但是在GPS系统中可能发生几种故障。例如，GPS会由于被迫或因维护而不工作，基站上的GPS接收器可能出现故障，基站上的接收器可能正在维护或在基站上可能有天线或电缆的故障。此外还可能有些国家不能或不允许接收GPS信号。因此需要某种用于这些情况的替代方法。

在技术上已开发出不同的同步方法，它们可在GPS同步不可能的情况备用。

首先，可以在基站加高精确时钟或振荡器(如铷钟)。这种方法因增加了单元数而增加了基站的复杂度。这也大大增加了基站的费用，这一点连同此法只能达到有限精度及有限的后备时间表明此法不很有效。

其次，可以采用一个中心高精度振荡器。在这种情况下必须开发一种将从一个中心站或从几个中心站来的同步信息携带到远端站的方法。构造这种装置可能是困难而昂贵的，并且必定会大大增加系统的复杂性和维护系统所需要的工作。

第三，可以用在基站上接收到的外部信号来作为参考信号或作为将基站同步到它上面的信号。这种外部信号可以是从地面上的发射网络上接收到的信号或者是从空间接收到的另外的信号(另外的GPS信号)。但是这些信号不精确也不够稳定，不能这样来用。如果系统以特别的方式来作基站的基本信号，那么这些系统总是增加系统的复杂性和价格。而且总有由于在基站增加了单元(接收器)而带来了最起码的额外的费用。

最后，不同的如基站那样的分散的网络单元可以在地面发射网络上向中心站(例如移动交换中心MSC)发送比特图型，中心站也可以向分散的网络单元发射比特图型，比特图型又从接收端被环回。网络单元比较发送和接收的比特图型及其发送与接收时间之间的延迟，就可以调整网络单元的定时并保持同步。

因此，本发明的目的是在更长的时间间隔内提供可靠的同步冗余技术，同时又维持系统的设计和运行尽可能简单并尽可能价廉。

简而言之，本发明包含定时单元和用来表征和查明单独的每个基站的本地振荡器的状态的方法。在每个基站都要单独表征这种状态。连到用于查明每个本地振荡器状态的装置上的通信系统，在每个基站上都有一个用于存储在表征时间内收集的信息的装置，当本地振荡器是用作该基站的同步源时，系统还有一个用这些所存储的信息来控制基站的本地振荡器的装置。因此，本发明提供了一个在每个基站用受控的方法来使用本地振荡器的冗余同步方法，用来控制本地振荡器的信息是先前收集到的同一个振荡器的状态的信息。

图1一般地描述一个象CDMA数字无线电电话系统那样的通信系统。

图2是一般地描述在基站中定时单元的方框图。

图1总的描述一个包括多个基站101，102，103，104以及一个可以是移动交换中心MSC的中心站的现有技术的通信系统。在移动站(未画出)和基站之间通过空间通信。通信系统可以是任何一种蜂窝无线电话系统，就是说可以是模拟的；数字的，频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)的。在优选的实施方式中，通信系统是同步到GPS系统时间上的CDMA数字蜂窝无线电话系统。因此，每个基站从GPS卫星100上接收同步信号。本发明在于能从基本的同步源100上接收基本同步信号105-108的蜂窝基站101-104上。