本公開涉及通信技術(shù)，更具體地，涉及用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的方法和網(wǎng)絡節(jié)點。

背景技術(shù)：

移動寬帶的最終目標是隨時隨地向任何人或任何物提供無處不在的可持續(xù)的無限數(shù)據(jù)速率。超密集網(wǎng)絡(UDN)是成功引入長期演進(LTE)以用于廣域和局域接入的很有前景的下一步。UDN可以部署在具有高業(yè)務消耗的區(qū)域中，并且因此提供用于上述目標的演進。由于接入節(jié)點的過配置以及由此導致的接入網(wǎng)絡中的低平均負載，即使在對用戶密度和業(yè)務的實際假設下，UDN也會產(chǎn)生用于向用戶提供期望的數(shù)據(jù)速率的無處不在的接入機會。

過配置通過接入節(jié)點的極密集網(wǎng)格來實現(xiàn)?？梢栽O想在幾十米或更小的數(shù)量級上的接入點間距離。在室內(nèi)部署中，在每個房間中可能有一個或多個接入節(jié)點。除了增加的網(wǎng)絡容量之外，致密化(通過降低的發(fā)射功率)還使得能夠接入毫米波頻帶中的廣闊頻譜并因此增加數(shù)據(jù)速率。

作為通信的第一步，同步對UDN至關(guān)重要。與接入節(jié)點(AN，例如，演進NodeB(eNB))和用戶設備(UE)之間的接入鏈路同步相比，在AN之間實現(xiàn)回程鏈路同步是更具挑戰(zhàn)性的，這對于避免上行鏈路和下行鏈路(當應用時分雙工(TDD)時)之間的干擾并實現(xiàn)智能小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(例如，增強的小區(qū)間干擾合作(eICIC))是必要的。在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡中，回程鏈路同步通過有線連接來實現(xiàn)，包括例如基于分組的同步(網(wǎng)絡時間協(xié)議(NTP)或精確時間協(xié)議(PTP)(IEEE1588))或基于同步的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)(全球定位系統(tǒng)(GPS)或Galileo))。然而，這些方案不適用于其中AN部署在具有無線回程鏈路的室內(nèi)場景中的UDN。

Simeone，Spagnolini，Bar-Ness和Strogatz的“Distributed Synchronization in Wireless Networks”(IEEE Sig.Proc Magazine，2008)公開了用于無線網(wǎng)絡中的分布式同步的方案。圖1示出了應用該方案的場景。如圖所示，每個節(jié)點向其所有相鄰節(jié)點廣播同步信號，并且每個節(jié)點基于從其所有相鄰節(jié)點接收的同步信號更新其本地定時值。該方案在節(jié)點的定時值收斂之前需要多次迭代。

然而，分布式同步方案受到同步信號的傳播延遲的不利影響，這導致定時和相位誤差。

傳統(tǒng)上，可以通過定時提前更新來減輕傳播延遲的影響。對于一對節(jié)點之間的鏈路，可以通過以下操作來減輕鏈路上的傳播延遲：在節(jié)點之間交換定時信息、基于定時信息估計傳播延遲并且從節(jié)點的定時值中去除估計的傳播延遲的影響。然而，在每對節(jié)點之間交換定時信息所需的信令開銷的增加可能是顯著的，尤其是當例如在UDN中存在大量節(jié)點時。

因此，需要一種用于分布式同步的改進的方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的是提供一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的方法和網(wǎng)絡節(jié)點，其能夠去除或至少減輕來自定時更新過程的傳播延遲的影響，而不增加信令開銷。

在第一方面，提供了一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的方法。該方法包括在網(wǎng)絡節(jié)點處：基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及基于所述偏差來校正所述定時值。

在一個實施例中，更新的每次迭代包括：針對所述相鄰網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個相鄰網(wǎng)絡節(jié)點，基于從該相鄰網(wǎng)絡節(jié)點接收的同步信號來估計該相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；以及基于所有相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的估計的定時值來更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。

在一個實施例中，如果所述定時值已經(jīng)被更新至少預定次數(shù)，則確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)。

在一個實施例中，如果兩個最新增量之間的差小于預定閾值，則確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)。這里，每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，所述計算的步驟包括：計算預定數(shù)量的最新增量的算術(shù)平均值作為所述偏差。這里，每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，所述計算的步驟包括：計算增量的移動平均值作為所述偏差。這里，每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，所述校正的步驟包括：從所述定時值減去通過對所述偏差應用因子而獲得的值。

在一個實施例中，所述校正的步驟包括：如果所述偏差大于0，則從所述定時值減去常數(shù)值。

在第二方面，提供了一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點。所述網(wǎng)絡節(jié)點包括：更新單元，被配置為基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定單元，被配置為確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；計算單元，被配置為基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于所述同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及校正單元，被配置為基于所述偏差來校正所述定時值。

在第三方面，提供了一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點。所述網(wǎng)絡節(jié)點包括適于以下操作的裝置：基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及基于所述偏差來校正所述定時值。

在第四方面，提供了一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點。所述網(wǎng)絡節(jié)點包括收發(fā)機、處理器和存儲器。所述存儲器包含能夠由所述處理器執(zhí)行的指令，從而所述網(wǎng)絡節(jié)點操作為：基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及基于所述偏差來校正所述定時值。

第一方面的上述實施例也適用于第二、第三和第四方面。

利用本公開的實施例，基于本地觀察來計算由于同步信號的傳播延遲引起的偏差，并且基于所述偏差來校正定時值。以這種方式，可以從定時更新過程中去除或至少減輕傳播延遲的影響。不需要額外的信令開銷。

附圖說明

通過以下參考附圖的實施例的描述，以上及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，其中：

圖1是示出了分布式同步的場景的示意圖；

圖2是示出了迭代更新的定時值的模擬結(jié)果的示意圖；

圖3是示出了根據(jù)本公開實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本公開實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點的框圖；以及

圖5是根據(jù)本公開另一實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點的框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖，詳細描述本公開的實施例。應當注意，以下實施例僅用于說明，而不限制本公開的范圍。

在描述本公開的實施例之前，將首先介紹定時估計的數(shù)學模型。在節(jié)點i處，節(jié)點j的定時值被估計并且可以表示為：

其中是節(jié)點j的估計定時值，β_j是節(jié)點j的實際定時值(即，節(jié)點j實際發(fā)送同步信號的定時)，β′_j是由于例如節(jié)點i和節(jié)點j之間的無線電鏈路的質(zhì)量而導致的估計誤差，并且PD_ji表示從節(jié)點j到節(jié)點i的同步信號的傳播延遲。可以通過利用非相干檢測算法，例如最大似然(ML)算法或最小均方誤差(MMSE)算法來估計定時值

然后，節(jié)點i根據(jù)以下迭代等式更新其本地定時值：

其中n是迭代索引，β_i是節(jié)點i的定時值，M是相鄰節(jié)點的數(shù)量。

將(1)代入(2)得到：

從等式(3)的最后一項可以看出，每次迭代地更新定時值時將包括累積傳播延遲的影響。結(jié)果，每個節(jié)點的定時值將不斷增加。

現(xiàn)在參考圖2，圖2示出了迭代更新的定時值的模擬結(jié)果。在該模擬中，假設總共有100個節(jié)點，并且通過具有自由空間路徑損耗模型的加性高斯白噪聲(AWGN)信道來發(fā)送62點LTE同步信號。圖2的橫軸表示迭代的次數(shù)，并且圖2的縱軸表示以循環(huán)前綴(CP)長度為單位的節(jié)點的定時值?？梢詮膱D2看出，節(jié)點的初始定時值分布在從-3個CP長度到1個CP長度的范圍內(nèi)，并且在大約100次迭代之后，節(jié)點的定時值收斂，即，任意一對節(jié)點的定時值之間的差小于預定閾值。還可以從圖2中看出，在收斂后，每個節(jié)點的定時值不斷增加。盡管定時值的連續(xù)增加可能不會損害節(jié)點之間的通信，但是當這些節(jié)點是AN(eNB)時會出現(xiàn)問題。例如，為了在eNB和其服務的UE之間進行通信，需要eNB的定時值在eNB和UE之間的重新同步間隔內(nèi)不應增加多于一個CP長度。因此，eNB的定時值的連續(xù)增加將導致eNB和UE之間的短的重新同步間隔，這是低效的，并且將導致eNB和UE之間的增加的信令開銷以及在UE處增加的功耗。

本發(fā)明的發(fā)明人認識到，如圖2所示，定時值的增加基本上是線性的，這是因為在收斂之后，等式(3)中的項(β_j(n)+β′_j(n))將對于不同節(jié)點收斂到相似值，從而所述增加主要由累積延遲引起，該累積延遲是基本上恒定的分量(即其不隨迭代操作而變化)。本發(fā)明人進一步認識到，通過從定時值中消除該基本上恒定的分量，可以去除或至少減輕傳播延遲的影響。

圖3是示出了根據(jù)本公開實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的方法300的流程圖。方法300可以應用在由多個網(wǎng)絡節(jié)點(例如，eNB)組成的UDN中，并且可以在網(wǎng)絡節(jié)點(例如，eNB)處執(zhí)行。這里要注意，方法300的應用不限于UDN或任何特定的網(wǎng)絡或網(wǎng)絡拓撲。相反，該方法可以應用于以分布式方式執(zhí)行網(wǎng)絡節(jié)點之間的同步的任意網(wǎng)絡。

方法300包括以下步驟。

在步驟S310，基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。

在步驟S310中，根據(jù)示例，在更新的每次迭代中，可以基于從相鄰網(wǎng)絡節(jié)點接收的同步信號來估計每個相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。估計的定時值可以由上述等式(1)表示。如上面結(jié)合等式(1)所提到的，可以在估計中使用非相干檢測算法，例如ML或MMSE。然后，可以基于所有相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的估計定時值來更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。具體地，假設網(wǎng)絡節(jié)點被表示為節(jié)點i，并且相鄰網(wǎng)絡節(jié)點被表示為節(jié)點j(j＝1，...，M)，則網(wǎng)絡節(jié)點i的定時值β_i可以根據(jù)上述等式(2)被迭代地更新。這里，假設迭代索引n當前為n＝k，即，在步驟S310中，網(wǎng)絡節(jié)點i的定時值β_i已被迭代地更新k次，并且網(wǎng)絡節(jié)點的當前定時值是β_i(k)。

在步驟S320，確定定時值β_i處于穩(wěn)定狀態(tài)。

這里，穩(wěn)定狀態(tài)意味著網(wǎng)絡節(jié)點i的定時值β_i隨時間基本上均勻地變化。例如，如圖2所示，在大約100次迭代之后，每個網(wǎng)絡節(jié)點的定時值隨時間均勻地變化(例如增加)。在這種情況下，從整個網(wǎng)絡的角度來看，所有網(wǎng)絡節(jié)點的定時值收斂。

在步驟S320中，根據(jù)示例，如果定時值β_i已經(jīng)被更新了至少預定次數(shù)，則可以確定定時值β_i處于穩(wěn)定狀態(tài)。

例如，在圖2所示的示例中，如果定時值β_i已經(jīng)被更新了至少100次(即，k≥100)，則可以確定定時值β_i處于穩(wěn)定狀態(tài)。

備選地，如果兩個最新增量之間的差小于預定閾值，則可以確定定時值β_i處于穩(wěn)定狀態(tài)。這里，每個增量被定義為網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

特別地，本文使用的增量被定義為：

Δ_i(n)＝β_i(n)-β_i(n-1)。 (4)

因此，如果滿足以下條件，則可以確定定時值β_i處于穩(wěn)定狀態(tài)：

|Δ_i(k)-Δ_i(k-1)|＜TH₁ (5)

其中Δ_i(k)和Δ_i(k-1)表示兩個最新增量(記住當前迭代索引是k)并且TH₁表示閾值。

在步驟S330，基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差。

具體地，在步驟S330中，根據(jù)示例，可以計算預定數(shù)量的最新增量的算術(shù)平均值作為偏差。再次，每個增量被定義為根據(jù)等式(4)的網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

換句話說，偏差可以根據(jù)下式計算：

其中B_i表示偏差，L≥i是預定數(shù)量，并且因此表示L個最新增量(記住當前迭代索引是k)。偏差B_i是累積延遲的估計(即，等式(3)中的項)。

備選地，可以計算增量的移動平均值作為偏差。再次，每個增量被定義為根據(jù)等式(4)的網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

換句話說，偏差可以根據(jù)下式計算：

B_i(n)＝α*Δ_i(n)+(1-α)*B_i(n-1) (7)

其中B_i(n)是偏差，并且對于x≤x1，B_i(x)＝0，其中x1是定時值β_i第一次被確定為穩(wěn)定的迭代索引，并且O＜α＜1是可以是例如0.1或0.2的移動濾波系數(shù)。

在步驟S340，基于偏差來校正定時值β_i(k)。

具體地，根據(jù)示例，可以通過從定時值β_i(k)減去通過對偏差應用因子而獲得的值來校正定時值β_i(k)。例如，當根據(jù)等式(6)計算偏差時，可以根據(jù)下式校正定時值β_i(k)：

其中是校正的定時值，0＜γ≤1是應用于偏差B_i的因子，并且可以是例如0.1或0.2，并且在γ*B_i和0之間進行比較的目的是過濾不合理的負偏差。當根據(jù)等式(7)計算偏差時，等式(8)中的項B_i應該被替換為B_i(n)。

備選地，如果偏差大于0，則可以通過從定時值β_i(k)減去常數(shù)值來校正定時值β_i(k)。也就是說，可以根據(jù)下式來校正定時值β_i(k)：

其中是校正的定時值，δ＞0是恒定值，并且可以是例如10或50μs，并且在B_i和0之間進行比較的目的是過濾不合理的負偏差。當根據(jù)等式(7)計算偏差時，等式(9)中的項B_i應該被替換為B_i(n)。

然后，在下一次迭代(n＝k+1)中，網(wǎng)絡節(jié)點i在校正的定時值發(fā)送同步信號。

以這種方式，可以從定時更新過程中去除或至少減輕累積傳播延遲的影響，而不增加信令開銷。與傳統(tǒng)的定時提前更新不同，在方法300中不需要估計在每對節(jié)點之間的每個單獨鏈路上的傳播延遲，而這將耗費計算量。

對應于如上所述的方法300，提供了一種用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點。所述網(wǎng)絡節(jié)點包括適于以下操作的裝置：基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及基于所述偏差來校正所述定時值。

圖4是根據(jù)本公開實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點400的框圖。

如圖4所示，網(wǎng)絡節(jié)點400包括更新單元410，其被配置為基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。網(wǎng)絡節(jié)點400還包括確定單元420，被配置為確定定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)。網(wǎng)絡節(jié)點400還包括計算單元430，被配置為基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于所述同步信號的傳播延遲而引起的偏差。網(wǎng)絡節(jié)點400還包括：校正單元440，被配置為基于所述偏差來校正所述定時值。

在一個實施例中，更新單元410被配置為在每次迭代中：針對所述相鄰網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個相鄰網(wǎng)絡節(jié)點，基于從該相鄰網(wǎng)絡節(jié)點接收的同步信號來估計該相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；以及基于所有相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的估計定時值來更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值。

在一個實施例中，確定單元420被配置為如果所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值已經(jīng)被更新至少預定次數(shù)，則確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)。

在一個實施例中，確定單元420被配置為如果兩個最新增量之間的差小于預定閾值，則確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)，其中每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，計算單元430被配置為計算預定數(shù)量的最新增量的算術(shù)平均值作為所述偏差，其中每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，計算單元430被配置為計算增量的移動平均值作為所述偏差，其中每個增量被定義為所述網(wǎng)絡節(jié)點的兩個連續(xù)定時值之間的差。

在一個實施例中，校正單元440被配置為從定時值減去通過對所述偏差應用因子而獲得的值。

在一個實施例中，校正單元440被配置為如果所述偏差大于0，則從所述定時值減去常數(shù)值。

單元410至440中的每一個可以被實現(xiàn)為純硬件方案或軟件和硬件的組合，例如以下各項中的一個或多個：處理器或微處理器和恰當?shù)能浖约坝糜诖鎯υ撥浖拇鎯ζ?、可編程邏輯器?PLD)或其他電子組件或被配置為執(zhí)行如圖3中所示的上述動作的處理電路。

圖5是根據(jù)本公開另一實施例的用于促進網(wǎng)絡中的定時同步的網(wǎng)絡節(jié)點500的框圖。

網(wǎng)絡節(jié)點500包括收發(fā)機510、處理器520和存儲器530。存儲器530包含能夠由所述處理器520執(zhí)行的指令，其中，所述網(wǎng)絡節(jié)點500操作為：基于來自相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的同步信號迭代地更新所述網(wǎng)絡節(jié)點的定時值；確定所述定時值處于穩(wěn)定狀態(tài)；基于在所述更新的迭代中獲得的多個定時值，計算由于同步信號的傳播延遲而引起的偏差；以及基于所述偏差來校正所述定時值。

本公開還提供至少一個具有非易失性或易失性存儲器形式的計算機程序產(chǎn)品，例如電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存和硬盤驅(qū)動。計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序。計算機程序包括：代碼/計算機可讀指令，當其被處理器520執(zhí)行時使得網(wǎng)絡節(jié)點500執(zhí)行例如之前結(jié)合圖3描述的過程的動作。

計算機程序產(chǎn)品可被配置為以計算機程序模塊構(gòu)造的計算機程序代碼。計算機程序模塊可以實質(zhì)上執(zhí)行圖3中示出的流程的動作。

處理器可以是單個CPU(中央處理器)，但是也可以包括兩個或更多個處理器。例如，處理器可以包括通用微處理器；指令集處理器和/或相關(guān)芯片集和/或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?例如，專用集成電路(ASIC))。處理器也可以包括用于高速緩存目的的板載存儲器。計算機程序可以由與處理器相連的計算機程序產(chǎn)品來承載。計算機程序產(chǎn)品可以包括其上存儲計算機程序的計算機可讀介質(zhì)。例如，計算機程序產(chǎn)品可以是閃存、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)或EEPROM，并且上述計算機程序模塊在備選實施例中可以用存儲器的形式在不同的計算機程序產(chǎn)品上分布。

以上已參考本發(fā)公開的實施例描述了本公開。應當理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出各種修改、變化和添加，而不脫離本公開的精神和范圍。因此，本公開的范圍不限于以上特定實施例，而是僅由所附權(quán)利要求來界定。