一种lte dmo终端的时间同步方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种LTE DMO终端的时间同步方法。
【背景技术】
[0002]数字集群移动通信系统是20世纪90年代初、中期发展起来的新一代的高级专业无线电指挥调度系统。数字集群通信系统是专用的指挥调度系统，系统信道采用动态分配方式，工作方式多为单工和半双工模式，网络覆盖采用大区小区覆盖，业务集中为无线对无线的短时间通话，业务用户具有优先级和特殊功能，适用于集团用户和特殊用户群体，属于专网通信系统。数字集群通信是在模拟集群通信的基础上发展起来的，数字集群通信在信令、多址方式、话音编码、调制解调和信道控制等各个关键技术环节全面采用数字化处理，同时基于数字系统的特点结合同步技术、检错纠错技术以及分集技术等，使数字集群通信具有抗烦扰能力强、高质量远距离传输、高保密度、高可靠性和高度灵活的业务适应能力和外设接口的连接能力等特殊性能，而且整个数字集群通信系统的容量更大，系统联网更方便。
[0003]随着移动通信技术的发展，人们尽力求同存异，使开发的专业移动通信系统能尽可能满足多个不同专业部门的需求，泛欧集群无线电(TETRA, Trans European TrunkedRad1)数字集群通信系统就是在这种背景下发展起来的。TETRA数字集群通信系统可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电话服务，不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。TETRA数字集群系统支持脱网直通(DM0，Direct Mode Operat1n)方式，DMO是使移动台在没有网络覆盖或网络服务中断的情况下实现近距离的直接通信的技术。在DMO模式下，没有网络设备参与到端到端的集群通信中，时钟同步只能由DMO终端(具备DMO功能的终端)自己解决。
[0004]在TETRA系统中，DMO终端利用内嵌高精度晶振和同步算法完成时钟同步。TETRA标准对晶振的要求:精度高于±2ppm，调整步长25?100Hz。TETRA DMO终端(TETRA系统中具备DMO功能的终端)通过一个窄带频点就可以半双工发送语音，所以25KHz宽的滤波器就可以压低带外干扰。不同TETRA DMO呼叫使用不同的25KHz信道。时间不同步带来的DMO信道间干扰可以被接收机的窄带滤波器压低。所以，时钟同步比较简化。
[0005]如果要在基于LTE的宽带数字集群移动通信系统实现DMO通信，在一个20HMz的系统带宽内容纳多路DMO呼叫。每路DMO呼叫占用一些物理资源块(PRB)。宽带内多路DMO呼叫之间如果不同步，就会有干扰。LTE DMO系统(具备DMO功能的LTE系统)不能使用像TETRA DMO窄带滤波器过滤对宽带内其他DMO呼叫的干扰到合理的噪声背景。LTE DMO系统需要新的定时同步机制降低不同步引起的带内干扰。
[0006]基于TD-LTE技术的DMO通信机制对终端的同步性能提出了较高要求。LTE DMO系统的定时同步问题由如下3部分组成:
[0007]DMO终端的基准时钟同步:可以利用全球卫星定位系统(GPS)信号的时候，所有的DMO终端都可以和GPS信号同步；在GPS信号不可用的时候，需要考虑终端晶振时钟的频率漂移引起的定时偏移的影响。缺乏高精度外部参考时钟时，DMO终端的晶振频率稳定度对于同步性能的影响比较明显，需要对DMO终端晶振周期性校准。
[0008]DMO主控终端和从属终端的符号同步:只有从属终端对齐主控终端的符号和无线帧，才能正确解调。从属终端接收主控终端的同步信号(主同步信号PSS/辅同步信号SSS)实现巾贞同步和符号同步。
[0009]多个DMO主控终端的发射时刻对齐:在邻近范围内，无中心控制的多个DMO主控终端在20MHz的宽带载波内同时发射时，如果没有可靠的符号同步机制，造成各主控终端之间时钟不能同步，就会引起不同DMO呼叫之间的带内干扰。DMO终端动态位置引入的无线信号传播延迟需要对齐机制。
[0010]LTE系统的定时同步机制也不能完全用于LTE DMO系统。同一 DMO呼叫内部的终端，主叫终端可以估计调整从属终端的上行定时提前量(TA)，类似于LTE的TA调整过程。仍然有新的困难如下:
[0011]GPS或者基站信号可以作为LTE DMO终端的时间基准。但是在室内，隧道，地下等无GPS/基站信号的场景还是需要基于晶振的同步方法。
[0012]多个DMO主控终端的发射时刻对齐:在LTE系统里，基站发射时刻之间是相互对齐的。DMO主控终端发射时刻之间也需要调整相互对齐。即使长的符号循环扩展能够减少两个DMO主控UE的TA偏移超出FFT样本长度窗口的机会。
【发明内容】
[0013]本申请提供了一种LTE DMO终端的时间同步方法，可以在无基站场景实现DMO终端的时间同步。
[0014]本申请实施例提供的一种LTE DMO终端的时间同步方法，包括:
[0015]A、DMO终端接收邻近DMO主控终端、簇头的相关信息；
[0016]B、DMO主控终端接收邻近DMO主控终端广播的控制信息，所述控制信息包括簇头标识、DMO终端的时钟精度等级标识、上级校准时钟标识、周期校准定时器、时钟有效标志位和发射功率等级；
[0017]C、DM0主控终端根据所述控制信息完成下行同步；
[0018]D、簇头估计覆盖区域内所有DMO主控终端的TA值，并协调所述DMO主控终端之间发射时刻对齐；DM0主控终端广播控制消息，进行发射的DMO主控终端与簇头周期性维护发射时刻同步。
[0019]较佳地，步骤A之前进一步包括:
[0020]判断DMO主控终端是否能接收到GPS信号，若是，DMO主控终端根据周期校准定时器周期性同步于GPS信号，并继续执行步骤A，否则直接执行步骤A。
[0021]较佳地，步骤A之前进一步包括:
[0022]AAl、判断DMO主控终端是否处于LTE集群基站覆盖区内，若是执行步骤AA2，否则执行步骤A ;
[0023]AA2、DM0终端同步于基站下行信号,调整DMO终端的时钟频率和无线帧接收定时；基站通过随机接入过程获得DMO主控终端发射时刻的上行定时提前量TA值，DMO主终端发射业务数据，基站利用DMO主控终端的参考信号，周期性调整DMO主控终端的TA ;并结束本流程。
[0024]较佳地，步骤B之前进一步包括:
[0025]判断是否有DMO簇头，若是执行步骤B，否则，进行簇头选举从DMO终端冲选出一个簇头或者DMO主控终端将自身作为簇头，然后执行步骤B。
[0026]较佳地，DMO终端被选举簇头的必要条件为如下之一或其组合:发射信号强的DMO终端，时钟准的DMO终端，或者发射信号早/维护信道早的DMO终端。
[0027]较佳地，所述簇头估计覆盖区域内所有DMO主控终端的TA值通过簇头检测DMO主控终端的主同步信号PSS/辅同步信号SSS或者参考信号实现。
[0028]较佳地，所述进行发射的DMO主控终端与簇头周期性维护发射时刻同步根据周期校准计时器的设置周期性触发，或者当达到TA调整的偏移门限上限时触发。
[0029]较佳地，所述周期校准计时器的时长为5秒至10秒。从以上技术方案可以看出，利用GPS信号，基站信号，或者高精度晶振等参考时钟源对DMO终端进行周期性校准的机制，提出了终端的时钟精度等级标识和上级校准时钟的信息，以及周期校准定时器，自身时钟有效标志位的方法。采用此方法，DMO终端可以应用于无GPS/基站信号的场景，本申请技术方案适用于不同的终端晶振精度，保证校准精度，节约终端功耗。提出了利用eNB或者簇头周期性协调多个DMO主控终端的发射时刻对齐机制，有效降低DMO系统内同步误差引起的干扰。本申请方案适用于采用LTE调制方式的DMO系统或者端到端(D2D)系统之中。
【附图说明】
[0030]图1为本申请实施例中多个DMO主控终端的发射时刻对齐机制示意图；
[0031]图2为本申请实施例提供的DMO终端同步流程示意图；
【具体实施方式】
[0032]本申请提供的一种LTE DMO终端的时间同步方法，其基本技术思想是:
[0033]DMO终端广播信息中引入时钟精确度等级数值标识和上级校准时钟标识(例如GPS校过的，eNB校过的，自主振荡晶体的等级)。GPS时钟精度最高，eNB次之，晶振根据器件准确度确定。如此，就可以建立DMO系统的时钟源体系，DMO终端选择与高精度的时钟源信号同步；
[0034]DMO终端根据加权算法(根据自己的时钟和中心频率的来源，以及收到的多个正在维护信道的DMO主控终端的定时、中心频率来源，通过乘以相应的权值加权)计算出自己当前应该使用的时钟和中心频率以及对应的可信度等级；按照计算出的时钟和中心频率发送DM_PSS/DM_SSS/DM_PBCH信号，并广播自身时钟的精确度等级和上级校准时钟标识；
[0035]由于晶振具有短期稳定性高、长期稳定性差的特点，引入晶振周期校准定时器，表示校准过的晶振时钟是可信的，DMO终端的自身时钟信号有效，时钟信号有效期标志I ;如果长期不能与高精度信号源校准(即晶振周期校准定时器超时)，则自身时钟信号有效期标志为O ;
[0036]DMO终端在空闲态时，根据晶振周期校准定时器周期性地与能够收到的高等级时钟源做时钟校准，保证主控DMO终端的时钟可信度。时钟校准的合理周期是晶振准确度、信道稳定性、休眠节约功耗3个因素共同决定的。例如，可以将晶振周期校准定时器的时长设置为5?10秒，即每隔5-10秒DMO终端的时钟与基准时钟(GPS，基站信号，高精度晶振)校准一次。
[0037]时钟和频率调整的原则是主控终端在一个连续的发射中不改变时钟，只在下一次连续发射开始时以一定的步长(例如0.1ppm)改变当前发射的时钟，并一直保持到本次发射结束。一次连续发射定义为:在TDD模式下连续下行子帧的发射，或者再增加其它周期约束后的某个周期(例如:可以定为10ms、20ms或者300ms)。
[0038]本申请实施例中，多个DMO主控终端的发射时刻对齐机制如图1所示,DMO主控终端根据基站/簇头给出的TA值计算DMO呼叫发送定时，确保DMO主控终端之间发射对齐。DMO主控终端对固定基站的发送定时提前2t (t为基站/簇头到该DMO主控终端的传播延迟)，就和基站的符号对齐。每个主控终端的2t都不同，确保DMO主控终端之间基本对齐(SP各DMO主控终端的发射信号同时到达基站/簇头)。
[0039]DMO模式下的定时同步问题从主控终端和从属终端行为方面区分，又可细分为以下4类的场景: