一种面向LTE小站密集组网的同步方法技术

本发明专利技术公开了一种面向LTE小站密集组网的同步方法，首先，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，以基站间分簇指标值最大为目标将基站进行分簇，在满足簇规模的前提下以簇的相关性指标值最小为标准选择最终分簇结果；然后，以分簇中心向下扩展，根据基站间的SINR最大确定待同步基站侦听参考基站的路径，直到所有基站都有确定的最优的同步侦听路径；最后，LTE小站根据同步路径规划结果，侦听同步参考信号，解析同步信号从而获取同步信息，根据同步信息调整自身时钟实现同步。本发明专利技术能够减少基站间的同步信号干扰，确保同步信号的质量，选择最好的同步源，确保最优的同步精度，减少同步操作难度。

A synchronization method for LTE small station intensive networking

The invention discloses a synchronization method for the dense network of LTE small stations. Firstly, according to the minimum hops between the time information source of the base station and the GPS time information source, the base station is clustered with the target of the base station clustering index maximum as the target, and the correlation index value of the cluster is most under the premise of meeting the cluster scale. Then, the final clustering results are selected as a standard. Then, the cluster center is extended down, according to the SINR maximum of the base station to determine the path of the base station to listen to the reference base station, until all the base stations have the optimal synchronization listening path. Finally, the LTE station listens to the synchronous reference signal according to the result of the synchronization path planning. The synchronization signal is analyzed to get synchronous information, and the synchronization is realized by adjusting its own clock according to the synchronization information. The invention can reduce the synchronization signal interference between the base stations, ensure the quality of the synchronization signal, select the best synchronization source, ensure the optimal synchronization accuracy and reduce the difficulty of synchronization operation.

【技术实现步骤摘要】
一种面向LTE小站密集组网的同步方法
本专利技术涉及5G超密集组网领域，尤其涉及一种面向LTE小站密集组网的同步方法。
技术介绍
超密集网络(UDN)通过部署大量的无线设备来满足高流量、高密度无线终端接入的要求。如果各区域内各小基站之间若未获得同步，将加重干扰的影响，强干扰会严重影响通话质量和网络速率。在传统蜂窝网络中，主要有三种技术用于基站同步：GPS同步、PTP同步和空口侦听同步。然而在UDN场景中，GPS同步需要给LTE小站安装接收GPS信号的天线设备，使得设备成本提高，在室内接收卫星信号较差，操作难度有所上升。PTP同步要求软件(支持1588协议)和硬件相结合，要求对称链路。空口侦听同步在一些无宏站区域无法采用此方法进行同步，其次高密度的LTE小站会带来强烈的干扰，采用空口侦听的方式进行同步时，基站间干扰信号会损耗有用信号，在侦听信号的时候会出现错误甚至出现无法侦听的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
所涉及到的缺陷，提供一种面向LTE小站密集组网的同步方法，能够减少基站间的同步信号干扰，确保同步信号的质量，选择最好的同步源，确保最优的同步精度，减少同步操作难度。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种面向LTE小站密集组网的同步方法，包括如下步骤：步骤1)，基站分簇过程：在超密集组网LTE小站同步过程中，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，以基站间分簇指标值最大为目标将基站进行分簇，根据所有可能的分簇数得到不同的分簇结果，在满足簇规模的前提下以簇相关性指标最小为标准选择最终分簇结果；步骤2)，同步路径规划过程：分簇完成之后，以分簇中心向下扩展，根据基站间的干扰噪声比最大确定待同步基站侦听参考基站的路径，直到所有基站都有确定的侦听路径；步骤3)，同步信息获取过程：待同步LTE小站根据同步路径规划结果，侦听同步参考信号，解析同步信号从而获取同步信息，根据同步信息调整自身时钟实现同步。作为本专利技术一种面向LTE小站密集组网的同步方法进一步的优化方案，所述基站间分簇指标值由基站间的信号与干扰噪声比和同步层级确定，所述同步层级即基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数；所述簇相关性指标基于簇间SINR总和。作为本专利技术一种面向LTE小站密集组网的同步方法进一步的优化方案，所述步骤1)的详细步骤如下：步骤1.1)，选择分簇中心数目；步骤1.2)，根据选择的分簇中心数目，计算分簇指标矩阵，然后根据分簇指标矩阵将基站分簇；步骤1.3)，存储分簇结果，计算簇相关性指标值；步骤1.4)，更新分簇中心的数目，判断可能的分簇结果是否都已得到，如果都已经得到，执行步骤1.5)，否则就跳转执行步骤1.2)；步骤1.5)，在满足簇规模的前提下以簇的相关性指标值最小为标准选择最终分簇结果；步骤1.6)，分簇过程结束；作为本专利技术一种面向LTE小站密集组网的同步方法进一步的优化方案，所述步骤1.2)的详细步骤如下：步骤1.2.1)，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，令基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数为m，则基站分成m个集合，m为大于0的自然数；步骤1.2.2)，根据分簇指标得到m个矩阵，矩阵行、列分别代表层级为i-1、i的基站；找出矩阵每行最大的一个元素，并记录下所对应的矩阵坐标；步骤1.2.3)，将矩阵坐标对应的基站并入同一个簇中。作为本专利技术一种面向LTE小站密集组网的同步方法进一步的优化方案，所述步骤2)中，一个簇被抽象为一个完全无向图，基站作为图中的点，两个点间的权值由同步层级、SINR确定；以参考基站作为根节点，根据权值最大选择最优的路径来生成树，直至完成图的遍历，完成所有基站同步路径的规划。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1)综合考虑同步跳数和基站间SINR，基站通过分簇以及分层，将高密度的基站从逻辑上分散，能够降低同步操作难度。通过分簇指标设计和簇的相关性指标设计，提高基站接收同步信号的质量，从而消除无法同步的孤岛基站。2)同步路径权值的设计以及簇内基站分层机制，将SINR和同步跳数同时考虑，保证了同步信号的质量的同时也满足了同步精度的要求。3)基站分簇过程之后，基站干扰主要分为簇内干扰和簇间干扰。基于满足簇规模的前提下以簇的相关性指标值最小为标准的基站最终分簇结果选择，能够最大限度的减少簇间干扰。同步路径规划过程主要是针对簇内干扰设计。簇内分层将簇内干扰分为层间干扰和层级干扰，通过同步路径的规划过程，选择参考基站和侦听路径能够降低层间干扰和解决层级干扰造成的同步信号侦听问题。附图说明图1为本专利技术的面向LTE小站密集组网的同步方法的应用场景图；图2为本专利技术的同步方法的流程图；图3为本专利技术的同步方法的簇内和簇间指标度量图；图4为本专利技术的同步方法的分簇流程图；图5为本专利技术的同步方法的簇内同步路径规划图；图6为本专利技术的同步方法的簇内同步路径规划方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术考虑小基站存在的无法侦听宏站信号、强干扰和同步跳数问题，设计一个小基站的同步方法，解决超密集网络场景下小基站的同步问题并且减少同步过程中的干扰。具体实施例如下：图1所示的为面向LTE小站密集组网的同步方法的应用场景图。图1中所示小基站为宏站覆盖范围下的小基站，图中Ti表示基站的同步层级。同步层级被定义为该小区的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数。在该场景中，宏站只是提供公共参考时间源，并不参加同步过程，宏站的同步层级为T0。图1中主要是围绕同步层级为T1的小基站成簇。而且簇化集中管理，将相似性高的基站组合在一起，能够减少操作难度。图2所示为本专利技术的同步方法的流程图，具体流程如下：S101：基站分簇过程：在超密集组网LTE小站同步过程中，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，以基站间分簇指标值最大为目标将基站进行分簇，根据所有可能的分簇数得到不同的分簇结果，在满足簇规模的前提下以簇相关性指标最小为标准选择最终分簇结果。S102：同步路径规划过程：分簇完成之后，以分簇中心(参考基站)向下扩展，根据基站间的SINR最大确定待同步基站侦听参考基站的路径，直到所有基站都有确定的侦听路径。S103：同步信息获取过程：待同步LTE小站根据同步路径规划结果，侦听同步参考信号，解析同步信号从而获取同步信息，根据同步信息调整自身时钟实现同步。图3为本专利技术的同步方法的簇内和簇间相似性度量图，图3主要提出分簇指标和簇的相关性指标的设计方法。基站间的相关性通过分簇指标表示，分簇指标根据SINR和同步层级设计。在设计分簇指标时，假设基站的同步精度等级已知，区域内总基站个数已知为N，假设基站同步层级最大为h。ei,j表示基站层级i里面的第j个基站。可以得知：基站ei',j'和基站ei'-1,k'间的分簇指标值可以表示为：表示层i'中的基站j'接收到的i'-1层的基站k'的功率。表示层i'的基站j'接收到的i'-1层的其它基站的功率总和。表示层i'的基站j'接收到的i'层其它基站的功率总和。在分簇指标设计完成之后，基于分簇指标进行分簇。分簇结果的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向LTE小站密集组网的同步方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1），基站分簇过程：在超密集组网LTE小站同步过程中，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，以基站间分簇指标值最大为目标将基站进行分簇，根据所有可能的分簇数得到不同的分簇结果，在满足簇规模的前提下以簇相关性指标最小为标准选择最终分簇结果；步骤2），同步路径规划过程：分簇完成之后，以分簇中心向下扩展，根据基站间的干扰噪声比最大确定待同步基站侦听参考基站的路径，直到所有基站都有确定的侦听路径；步骤3），同步信息获取过程：待同步LTE小站根据同步路径规划结果，侦听同步参考信号，解析同步信号从而获取同步信息，根据同步信息调整自身时钟实现同步。

【技术特征摘要】
1.一种面向LTE小站密集组网的同步方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1），基站分簇过程：在超密集组网LTE小站同步过程中，根据基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数进行分层，以基站间分簇指标值最大为目标将基站进行分簇，根据所有可能的分簇数得到不同的分簇结果，在满足簇规模的前提下以簇相关性指标最小为标准选择最终分簇结果；步骤2），同步路径规划过程：分簇完成之后，以分簇中心向下扩展，根据基站间的干扰噪声比最大确定待同步基站侦听参考基站的路径，直到所有基站都有确定的侦听路径；步骤3），同步信息获取过程：待同步LTE小站根据同步路径规划结果，侦听同步参考信号，解析同步信号从而获取同步信息，根据同步信息调整自身时钟实现同步。2.根据权利要求1所述的面向LTE小站密集组网的同步方法，其特征在于，所述基站间分簇指标值由基站间的信号与干扰噪声比和同步层级确定，所述同步层级即基站的时间信息源与GPS时间信息源之间相距的最小跳数；所述簇相关性指标基于簇间SINR总和。3.根据权利要求2所述的面向LTE小站密集组网的同步方法，其特征在于，所述步骤1）的详细步骤如下：步骤1.1），选择分簇中心数目；步骤1.2），根据选择的分簇中心数目，计算分簇指标矩阵，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，黄志，朱雯慧，姜杰，朱晓荣，杨龙祥，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32