一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统及方法，包括拉远基站设备和时延测量控制中心；所述拉远基站设备包括近端基站、远端基站、近端环形器和远端环形器；所述近端环形器分别与近端基站的发射端和接收端连接，所述远端环形器分别与远端基站的发射端和接收端连接；所述近端环形器和远端环形器之间还通过光纤连接；所述时延测量控制中心分别与近端基站和远端基站连接，用于控制近端基站和远端基站进行标校和延迟测量，并根据反馈的测量信息，计算近端基站和远端基站之间的时延。本发明能够准确测量近端基站与远端基站之间的时延，为远端基站和近端基站的时钟同步提供了准确的依据。

说明书

技术领域

本发明涉及拉远基站的时延测量，特别是涉及一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统及方法。

背景技术

拉远基站链路时延测量是为了所有当前射频单元RE(Radio Equipment)建立与REC(Radio Equipment Controller,基站控制器)的同步，这样才能保证基站中所有当前射频单元都能在在正确时刻收发空口数据。但是，拉远基站具有多种网络拓朴结构，特别是RE间以串型连接，与REC之间间接通信的情况下，有效精确地测量各级RE与REC之间的链路时延对于保证拉远基站的通信性能十分重要。随着5G和更新的通信等技术发展，分布式波束成形需要更高的时钟同步精度；当RE和REC之间通过有线进行连接，通信距离、环境变化均会引起有线连接长度的变化，从而改变链路时延，影响射频单元RE与基站控制器REC的时钟同步。

在拉远基站的任一链路中，基站控制器REC作为近端基站，射频单元RE作为远端基站，近端基站和远端基站各设置有环形器，并通过该环形器进行连接，测得近端基站与远端基站之间传输时延，即可据此完成射频单元RE(远端基站)与基站控制器REC(近端基站)之间的时钟同步，因此近端基站与远端基站之间的传输时延测量非常重要；一般情况下，可以由近端基站发射信号，保存信号发射时间，远端基站接收信号，保存信号接收时间，再通过信号接收时间与信号发射时间作差来得到传输时延；但是由于近端基站与远端基站的时钟可能没有保持同步，导致传输时延的计算精度并不高，不利于近端基站与远端基站之间的时钟同步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统及方法，能够准确测量近端基站与远端基站之间的时延，为远端基站和近端基站的时钟同步提供了准确的依据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统，包括拉远基站设备和时延测量控制中心；所述拉远基站设备包括近端基站、远端基站、近端环形器和远端环形器；

所述近端环形器分别与近端基站的发射端和接收端连接，所述远端环形器分别与远端基站的发射端和接收端连接；所述近端环形器和远端环形器之间还通过光纤连接；

所述时延测量控制中心分别与近端基站和远端基站连接，用于控制近端基站和远端基站进行标校和延迟测量，并根据反馈的测量信息，计算近端基站和远端基站之间的时延。

所述时延控制中心包括：标校控制模块，在近端环形器和远端环形器之间通过短光纤相连时，生成标校指令发送个近端基站和远端基站，由近端基站和远端基站进行信号收发，记录信号收发时间，并根据记录的信号收发时间，计算得到延迟标校信息；时延测量控制模块，在近端环形器和远端环形器之间通过长光纤相连时，生成测量指令发送给近端基站和远端基站，由近端基站和远端基站进行信号收发，记录信号收发时间，并根据记录的信号收发时间，计算得到工作时的延迟测量信息；时延计算模块，用于根据延迟标校信息和延迟测量信息，计算近端基站和远端基站之间的时延。

所述的一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统的时延测量方法，包括以下步骤：

S1.将近端环形器和远端环形器通过短光纤相连；

S2.时延测量控制中心生成标校指令发送个近端基站和远端基站；

S3.在标校指令下，近端基站通过近端环形器和远端环形器向远端基站发送信号，时延测量控制中心根据信号收发时间计算出近端基站发送端到远端基站接收端之间的传输延迟UTRin；具体地，所述步骤S3包括以下步骤：S301.近端基站的发射端发送参考信号，记录信号发送时间t1并反馈给时延测量控制中心；S302.发送的参考信号经近端环形器、远端环形器后由远端基站的接收端接收，记录信号接收时间t2并反馈给时延测量控制中心；S303.时延测量控制中心计算近端基站发送端到远端基站接收端之间的延迟UTRin＝t2-t1。

S4，在标校指令下，远端基站通过远端环形器和近端环形器向近端基站发送信号，时延测量控制中心根据信号收发时间计算出远端基站发送端到近端基站接收端之间的传输延迟UTRout；具体地，所述步骤S4包括以下子步骤：S401.远端基站的发射端发送参考信号，记录信号发送时间t3并反馈给时延测量控制中心；S402.发送的参考信号经远端环形器、近端环形器后由近端基站的接收端接收，记录信号接收时间t3并反馈给时延测量控制中心；S403.时延测量控制中心计算远端基站发送端到近端基站接收端之间的延迟UTRout＝t4-t3。

S5.将近端环形器和远端环形器通过长光纤相连，做好拉远基站的正常工作准备；

S6.时延控制中心生成测量指令发送给近端基站和远端基站，

S7.在测量指令下，近端基站通过依次通过近端环形器和远端环形器发送信号给远端基站，远端基站再将接收到的信号依次通过远端环形器和近端环形器回传给近端基站，时延测量控制中心根据近端基站的信号收发时间计算传输延迟UTR；所述步骤S7包括以下子步骤：S701.近端基站的发射端发送参考信号，记录发送时间t5，并反馈给时延测量控制中心；S702.发射的信号依次通过近端环形器和远端环形器传输给远端基站的信号接收端；S703.远端基站的信号发送端将接收到的信号，依次通过远端环形器和近端环形器回传给近端基站的信号接收端，记录信号接收时间t6，并反馈给时延测量控制中心，时延测量控制中心据此计算传输延迟UTR＝t6-t5。

S8.时延测量控制中心计算近端基站和远端基站之间的时延T：

T＝{UTR+(UTRin-UTRout)-Frt}/2；

式中，Frt远端基站接收端到发射端的已知延迟。

本发明的有益效果是：本发明在近端环形器和远端环形器通过短光纤连接的情况下，测量近端基站发送端到远端基站接收端之间的延迟UTRin和远端基站发送端到近端基站接收端之间的延迟UTRout，并在近端环形器和远端环形器通过长光纤相连，做好拉远基站的正常工作准备的情况下，测量环路延迟UTR，最后再结合UTRin、UTRout和UTR来准确计算近端基站和远端基站之间的时延T，为远端基站和近端基站的时钟同步提供了准确的依据。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统，包括拉远基站设备和时延测量控制中心；所述拉远基站设备包括近端基站、远端基站、近端环形器和远端环形器；

所述近端环形器分别与近端基站的发射端和接收端连接，所述远端环形器分别与远端基站的发射端和接收端连接；所述近端环形器和远端环形器之间还通过光纤连接；

所述时延测量控制中心分别与近端基站和远端基站连接，用于控制近端基站和远端基站进行标校和延迟测量，并根据反馈的测量信息，计算近端基站和远端基站之间的时延。

所述时延控制中心包括：标校控制模块，在近端环形器和远端环形器之间通过短光纤相连时，生成标校指令发送个近端基站和远端基站，由近端基站和远端基站进行信号收发，记录信号收发时间，并根据记录的信号收发时间，计算得到延迟标校信息；时延测量控制模块，在近端环形器和远端环形器之间通过长光纤相连时，生成测量指令发送给近端基站和远端基站，由近端基站和远端基站进行信号收发，记录信号收发时间，并根据记录的信号收发时间，计算得到工作时的延迟测量信息；时延计算模块，用于根据延迟标校信息和延迟测量信息，计算近端基站和远端基站之间的时延。

如图2所示，所述的一种基于短光纤标校的拉远基站时延测量系统的时延测量方法，包括以下步骤：

S1.将近端环形器和远端环形器通过短光纤相连；

S2.时延测量控制中心生成标校指令发送个近端基站和远端基站；

S3.在标校指令下，近端基站通过近端环形器和远端环形器向远端基站发送信号，时延测量控制中心根据信号收发时间计算出近端基站发送端到远端基站接收端之间的传输延迟UTRin；具体地，所述步骤S3包括以下步骤：S301.近端基站的发射端发送参考信号，记录信号发送时间t1并反馈给时延测量控制中心；S302.发送的参考信号经近端环形器、远端环形器后由远端基站的接收端接收，记录信号接收时间t2并反馈给时延测量控制中心；S303.时延测量控制中心计算近端基站发送端到远端基站接收端之间的延迟UTRin＝t2-t1。

S4，在标校指令下，远端基站通过远端环形器和近端环形器向近端基站发送信号，时延测量控制中心根据信号收发时间计算出远端基站发送端到近端基站接收端之间的传输延迟UTRout；具体地，所述步骤S4包括以下子步骤：S401.远端基站的发射端发送参考信号，记录信号发送时间t3并反馈给时延测量控制中心；S402.发送的参考信号经远端环形器、近端环形器后由近端基站的接收端接收，记录信号接收时间t3并反馈给时延测量控制中心；S403.时延测量控制中心计算远端基站发送端到近端基站接收端之间的延迟UTRout＝t4-t3。

S5.将近端环形器和远端环形器通过长光纤相连，做好拉远基站的正常工作准备；

S6.时延控制中心生成测量指令发送给近端基站和远端基站，

S7.在测量指令下，近端基站通过依次通过近端环形器和远端环形器发送信号给远端基站，远端基站再将接收到的信号依次通过远端环形器和近端环形器回传给近端基站，时延测量控制中心根据近端基站的信号收发时间计算传输延迟UTR；所述步骤S7包括以下子步骤：S701.近端基站的发射端发送参考信号，记录发送时间t5，并反馈给时延测量控制中心；S702.发射的信号依次通过近端环形器和远端环形器传输给远端基站的信号接收端；S703.远端基站的信号发送端将接收到的信号，依次通过远端环形器和近端环形器回传给近端基站的信号接收端，记录信号接收时间t6，并反馈给时延测量控制中心，时延测量控制中心据此计算传输延迟UTR＝t6-t5。

S8.时延测量控制中心计算近端基站和远端基站之间的时延T：

T＝{UTR+(UTRin-UTRout)-Frt}/2；

式中，Frt远端基站接收端到发射端的延迟，该延迟为已知值。

本发明在近端环形器和远端环形器通过短光纤连接的情况下，测量近端基站发送端到远端基站接收端之间的延迟UTRin和远端基站发送端到近端基站接收端之间的延迟UTRout，并在近端环形器和远端环形器通过长光纤相连，做好拉远基站的正常工作准备的情况下，测量环路延迟UTR，最后再结合UTRin、UTRout和UTR来准确计算近端基站和远端基站之间的时延T，为远端基站和近端基站的时钟同步提供了准确的依据，在本申请的实施例中，对本发明的方法进行如下理论分析：设Ntc表示近端基站发送端输入到近端环形器输出的延迟，NFcc表示连接长光纤时近端环形器输入到远端环形器输入的延迟；Fcr表示远端环形器输入到远端基站接收端输出的延迟；Frt表示远端基站接收端输出到远端基站发射端输入的延迟；Ftc表示远端基站发射端输入到远端环形器输出的延迟，FNcc表示连接长光纤时远端环形器输入到近端环形器输入的延迟；Ncr表示近端环形器输入到近端基站接收端输出的延迟；NFccd表示连接短光纤时近端环形器输入到远端环形器输入的延迟，FNccd表示连接短光纤时远端环形器输入到近端环形器输入的延迟；则

UTR＝Ntc+NFcc+Fcr+Frt+Ftc+FNcc+Ncr；

UTRin＝Ntc+NFccd+Fcr；UTRout＝Ftc+FNccd+Ncr；

而T＝{UTR+(UTRin-UTRout)-Frt}/2＝Ntc+Fcr+(FNcc+NFcc+NFccd–FNccd)/2；理想情况下，当光纤传输同时同频时，FNcc＝NFcc，NFccd＝FNccd，也就是说，理想情况下实际的计算结果T即为延迟Ntc、NFcc和Fcr的和，知道Ntc、NFcc和Fcr的和后，即可将近端基站与远端基站进行时间同步。

在本申请的实施例中，按照发明的方法测得时延后，在每一条链路中将远端基站与近端基站进行时间同步，即可实现各远端基站之间的时间同步；在本申请的实施例中，所述短光纤的长度范围一般为1cm～10cm之间，在本申请的实施例中，长光纤的长度一般根据拉远基站中近端基站与远端基站的实际布设需要而定，一般在1km～30km之间。

最后应当说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。