[发明专利]基于卫星和5G空口融合的5G基站高精度授时方法及系统

说明书

本发明属于5G空口授时领域，公开了一种基于卫星和5G空口融合的5G基站高精度授时方法及系统。本发明在5G基站安装接收机，获得北斗系统单向授时时间。同时，5G基站接收来自5G服务器端发送的时间信号，获得两个时间的偏差量。建立偏差校准量模型，获得模型参数。将时间的偏差量和模型参数加载在5G无线信号端，发送给用户。用户获得两类信息，包括5G空口时间信息和时间的偏差量。当5G基站可以接收卫星信号，采用修正5G空口时间信息，获得5G空口用户授时。当5G基站接收不到卫星信息，使用偏差校准量模型，预测一段时间的时间偏差校准量，修正5G空口时间信息，提供给用户授时。

技术领域

本发明属于5G空口授时领域，具体涉及一种基于卫星和5G空口融合的5G基站高精度授时方法及系统。

背景技术

5G空口授时架构由传送骨干层和汇聚层组成，骨干层主要产生和保持高精度时间标准。汇聚层主要负责接收来自骨干层的高精度时间，并且分发给各个基站。5G空口时间从服务器到终端的授时流程为：(1)传输骨干层接收高精度授时服务器注入时间信号；(2)骨干时间信号通过同步网的传输链路，达到接入层设备。(3)接入层设备把时间同步信号输出到无线网络基站设备，实现同步网同步授时的过程。(4)基站通过空口授时技术，将时间信息发送给用户终端。

根据实际应用和组网需求，时间服务器、同步网的传输链路和接入网的功能可以下沉到5G无线无线基站。由于5G无线基站状态固定并且通常周围环境较开阔。因此，5G基站也具备接收北斗卫星信号的位置优势。通常，卫星授时信号在骨干网服务器端配置，随着卫星授时装置的小型化和系统的成熟，也可将卫星授时应用下沉到5G无线基站端。5G服务器端和5G基站端同时获得卫星授时信息，这样避免传输链路和接入层产生的时延，从而极大提高服务器端和5G基站之间的时间同步精度。另外，通过骨干网时间源和5G基站的时间同步，也可以估计5G空口信息从服务器出发，经传输链路和接入层产生时延。对于用户终端，可以使用时延估计值修正5G空口授时信息，从而改进5G用户终端授时精度。

5G口空授时由于其高精度和低成本，逐渐收到用户和市场的重视，目前5G空口授时方法的基本步骤为：(1)通过下行PSS/SSS信号获取粗同步；(2)通过上行PREACH信号，获取终端和基站的同步误差TA；(3)基站将TA值告知UE，UE和基站之间实现相位同步和频率同步；(4)基站通过广播SIB消息/或单播RRC消息通知UE绝对时间，UE和基站之间实现时间同步。目前5G授时模组厂家按照该原理接收时间信号和TA值，来进行同步。

但是，目前的授时方法存在如下问题：(1)由于来自骨干网传到基站存在时延，(2)由于基站发送给用户的信号存在抖动的问题，(3)TA值需要通过多次测量获得。这些因素制约了5G空口授时的性能。其中，对于时延，如图3所示，时间同步的最终指标分别由三部分组成：(1)在前端时间服务器部分±20ns，通过北斗/GPS授时和地面PTP 1588网络授时互为备份的方案；(2)中间回传网络±100ns；(3)末端基站侧分配±10ns指标。因此，实现基站间时间同步精度为约±130ns，即来自骨干网到基站的时延约130ns，现有技术中缺乏对于此时延修正的方法。同时，对5G口空授时的精度补充常采用与卫星授时结合，用户端通过选择机制，获得任意一种授时信息，但这项技术需要用户端同时具备5G和卫星授时两种条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卫星时间同步的5G基站高精度授时方法及系统，用以解决现有技术中的5G基站和终端之间的授时精度不高的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于卫星和5G空口融合的5G基站高精度授时方法，该方法用于在5G基站接收服务器和卫星的授时信号后修正时延，实现向用户的高精度授时，在5G基站上进行信号处理时包括如下步骤：