[发明专利]无线区域网络系统及调整小区同步的方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步通信技术领域，尤其是涉及一种无线区域网络系统及无线区域网络系统中调整小区同步的方法。

背景技术

无线区域网络(Wireless Regional Area Network，简称WRAN)是一种新型的网络技术，其使用认知无线电技术，通过寻找许可用户的空闲频带进行通信，比如在数字电视(DTV)的VHF/UHF等许可频带中，寻找没有被占用的频段作为WRAN系统的承载频段进行通信。因此，WRAN系统尤其能够为偏远地区、人口密度较低地区提供较大范围的宽带接入覆盖。

同时，由于WRAN系统又是一种免许可运营的网络系统，WRAN系统之间也是免许可的，可以被多个运营商使用，因此WRAN系统没有进行频谱规划，故使WRAN系统中不同的基站(Base Station，简称BS)之间可能存在自干扰。

如图1所示，分别为WRAN系统的超帧(Superframe)结构。一个超帧包括：一个超帧报头(Preamble)，为用户终端设备(Customer Premise Equipment，简称CPE)用来进行同步和信道估计；一个超帧控制头(SCH)，用来给CPE提供当前小区(以一个BS所覆盖范围为一个小区，当前小区即为该CPE所属小区)的同步信号；接着就是若个帧(Frame)。

进一步，请参见图2所示，WRAN系统的帧结构示意图。每个帧包括2个子帧：一个为下行帧(DS subframe)；另一个为上行帧(US subframe)。在下行帧与上行帧之间具有一个保护时间，可以用来插入TRG或SSS滑动自共存时隙。其中下行帧包括一个帧报头(Preamble)，为CPE用来进行同步和信道估计，然后是帧控制头(FSH)，用来承载当前的帧信息。

WRAN系统是基于时分双工模式(Time Division Duplex，简称TDD)的正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，简称OFDMA)技术进行通信。由于WRAN系统是使用TDD技术的通信系统，加上本身没有频谱规划，因此，WRAN系统存在以下待解决的技术问题：

1.WRAN系统存在自干扰现象严重的问题，比如，具有重叠覆盖区域的两个相邻小区中，若该两个小区不同步，则一个小区的下行帧可能对另一个小区的上行帧进行干扰，这种干扰还将随着小区覆盖面积的增加而恶化；

2.WRAN系统使用静默时间(Quiet Period，简称OP)专门检测许可用户信号，若相邻两个小区的静默时间没有对齐，由于WRAN系统的自干扰，将会影响对许可用户的信号检测效果。

因此，WRAN系统中的相邻两个小区之间的帧需要满足一定的要求，尤其是具有重叠覆盖区域的两个相邻小区之间的需要实现同步，以解决或缓解上述技术问题。

为解决以上技术问题，如今业界存在以下几种解决方案：

第一种方案：利用回程网络(Backhual)解决重叠覆盖小区的同步问题.虽然此方案可以简化空中接口的设计，但是却需要第三方网络；而WRAN系统是一种免许可运营的网络系统，相对各个网络运营商而言，不可能存在一个公共的第三方网络，更何况WRAN系统中一个小区的覆盖半径如此巨大，因此，该方案不具实际的可行性.

第二种方案：借助GPS进行小区同步。小区先获取GPS的时钟，并以GPS的时钟为参照调整该小区的时标，以实现各个小区的通信同步。该方案虽然具有一定的可行性，但是仍存在以下缺陷：

首先，该方案增加了系统成本；

另外，对于覆盖半径不一致的两个相邻小区，比如，一个小区的覆盖半径为100km，另外一个小区的覆盖半径为30km，那么，两个小区的重叠覆盖区域不是在两个小区的中线附近，另外考虑WRAN系统中一个小区的覆盖范围非常大，以两个相邻小区的重叠覆盖区域中CPE的角度看来，重叠覆盖区域和中线附近区域大约有100微秒的时差，折合为1-2个OFDM符号长度的时差。

第三种方案：菲利普公司于2006年3月提出了一种利用小区之间的空中接口信号的同步方案。该方案为通过一个小区的重叠覆盖区域中的桥接CPE测量和另一个小区之间的帧差，通知该小区调整帧的发送时间，从而达到满足具有重叠覆盖区域的两个相邻小区之间的同步。

但是，该方案仍具有以下缺陷：

首先，由于BS没有对重叠覆盖区域的CPE的测量和BS自己的测量进行区分，但是这两种测量之间存在偏差，经过计算，可以至多有两个本小区半径的误差；