[发明专利]一种无线通信中基于簇的分布式天线时间频率同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信中基于簇的分布式天线时间频率同步方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

在同频组网的下一代无线通信系统中，为了进一步提高系统的频谱利用率和对用户的服务质量，多采用分布式天线或多基站协同的方式进行传输。例如，协作多点(CoordinatedMultiple Point，以下简称CoMP)传输技术是目前被LTE-Advanced重点关注的技术，它在尽可能保持系统高频谱利用率的基础上，可以有效地避免或降低小区间干扰。CoMP模型最常用的是基于BBU+RRU的组网模式，通常1个基带单元(以下简称BBU)通过射频光纤(以下简称RoF)连接多个无线远端单元(以下简称RRU)。RRU类似于分布式天线系统中分布式天线，通过RoF和类似中央处理器的BBU相连接。

在多个分布式天线协作通信的场景下，多个分布式天线间的时间和频率同步是提供可靠传输的基本前提。当多个分布式天线同时为一个或多个用户传递信息时，由于每个分布式天线本地晶振的频率会随时间产生偏差，使用户恢复信号困难。因而，保证多个分布式天线的时间频率同步，直接关系到用户(如手机用户、移动设备等)的通信质量和可靠性。目前针对多分布式天线的同步机制有主从同步机制、开闭环同步机制和双向轮询同步机制等。

在主从同步机制中，主节点(在多分布式天线中选定一个代表天线或者是终端用户)向各个从节点(剩余的分布式天线)发送参考信号，从节点接收到参考信号后通过锁相环(PLL)获取参考信号的频率和相位信息，进而调整从节点的本地晶振达到同步的目的。但是该机制也存在一些不足之处：

(1)主节点需要同时向多个从节点进行广播，相比于从节点会带来更多的功耗。尤其是以终端用户为主节点时，则需要处理大量来自从节点的响应信号。

(2)由于各个从节点需要根据主节点发送的参考信号对自己的本地晶振进行调整，一旦主节点的晶振偏差过大，或者每个从节点处理参考信号时出现较大误差，则会造成主从节点无法完成时间频率的同步。另外主从同步机制下的同步精度也无法满足分布式天线协作系统的时间频率同步需求。当前分布式天线/多基站协作系统需要的时间频率同步精度高于主从同步机制精度约一到两个数量级。

在双向轮询同步机制中，考虑一个有标号的分布式天线集合{C₁，C₂，...，C_L}，并设定天线编号从1递增到L为前向，相反的从L递减到1为后向。由基站1向基站2发送参考信号，该信号包括基站1本地晶振的频率和相位信息，基站2接收到参考信号后进行估计，并根据估计值调整本地晶振。随后继续向基站3发送参考信号，以此类推。通过双向轮询的方式对每个基站进行时间和频率的估计。然后，通过前后双向估计的对称性，计算出每个基站的本地晶振需要调整的时间和频率值，最终达到多个基站时间、频率同步的目的。双向轮询同步机制能够得到满足分布式天线/多基站协作系统需求的时间、频率同步精度，但该同步机制也存在不足之处：

每个基站根据接收到参考信号进行频率和相位估计，并继续发送参考信号给下一个基站的过程都需要独立的一个时隙，对于一个具有L个分布式天线协作多点传输系统，随着分布式天线数目L的增加，整个系统同步所需的资源开销会线性增大。在分布式无线通信系统/多基站协作通信系统中，一般在一个中央控制器控制下的分布式天线数目L较大，并且同步过程需要周期性进行。虽然双向轮询同步机制能够得到较高的同步精度，但是同步时间开销过大。

总之，目前已有的同步机制在系统资源开销、同步时间和同步精度方面存在问题，不能实现对分布式无线通信系统/多基站协作通信系统中多个分布式天线的高效率、高精度的时间频率同步。

发明内容

本发明的目的是提出一种无线通信中基于簇的分布式天线时间频率同步方法，首先，对有多个分布式天线的通信系统进行分簇处理，选出簇代表天线，完成簇代表天线之间的高精度同步。然后，由簇代表天线发起各簇内的多个分布式天线的时间频率同步，最终实现系统中所有分布式天线的时间频率同步。

本发明提出的无线通信中基于簇的分布式天线时间频率同步方法，包括以下步骤：

(1)将无线通信系统中的M＝PN个分布式天线划分为P个簇，p＝1，2，...，P，每个簇内的分布式天线数目为N个，n＝1，2，...，N，第p个簇中的第n个分布式天线用表示，则每簇中分布式天线集合为p＝1，2，...，P；