移动通信系统全网基站同步方法 本发明涉及通信技术，具体涉及一种在基于DECT的数字微蜂窝通信系统或其他需要基站同步的移动通信系统中实现信道资源最佳利用和实现基站之间的无缝越区切换的全网基站同步技术。
DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunication增强型数字无绳通信)标准是ETSI(欧洲电信标准所)于92年发布的数字微蜂窝移动通信标准。DECT采用FDMA/TDMA相结合的多址方式和32kbps的ADPCM语音编码，支持连续的动态信道分配、双向呼叫和无缝越区切换，具有处理高话务密度的能力；它不仅支持话音业务，还可支持高达552kbps的数据业务；DECT还提供与ISDN、X.25、GSM等网络的接口，DECT独特的技术优势和特点决定了它可以支持多种的应用(家用、商用PBX、无线本地环路等)，具有广阔的发展前景。
DECT动态信道分配的含义在于：DECT基站和终端可工作于120个信道中的任何一个信道，即能工作于所有载波的所有时隙；DECT终端在选择一个信道与基站建立一个连接发起呼叫，自动避开信道条件差或已被邻近小区占用的信道；DECT终端与DECT基站建立好连接后，一旦发现占用信道变差，将马上另选一个好的信道替换原有信道。DECT动态信道分配的特性使我们在做DECT系统组网时不需要对每个小区进行频率规划，从而大大提高了系统地容量。
对数字蜂窝系统来说，每一个基站的覆盖范围有限，用户如果在移动中通话，到达基站覆盖边缘时信号质量肯定会下降。此时手机应该有能力选择一个新的信道，并自动将通话切换到新的信道上，这个过程中，应该尽量保证通话的连贯性，才能满足用户的需求。
DECT手机在通话时一直监测通话的质量，同时不停地扫描小区和邻近小区其它信道的信号场强，手机将根据信号场强表重新选择一个最佳的空闲信道，如果手机尚未越过小区(即手机检测到的当前基站的信号要强于邻近小区的基站信号)，那么手机将与当前基站在选择好的信道上建立一条并行的话音通路，否则手机将与邻近小区某一强信号基站在选择好的信道上建立一条并行的话音通路。当新的通路建立好以后，基站才释放原先的话音通路。由于DECT的切换是一个“先通后断”的过程，我们称之为“无缝切换”，这种切换消除了其它蜂窝系统切换中出现的“喀喀”声，减小了越区时掉话的可能性，完全能够满足家用、办公用以及公众业务慢速行进中连续通话的需要。
在DECT微蜂窝系统中，为了最佳地利用DECT的信道(时隙和频率)，以及为支持基站间的无缝越区切换，所有基站之间必须保持严格的同步。否则，若基站之间没有保持同步，例如DECT的帧、复帧、时隙、比特在时域上没有对齐，在两个小区相邻处由于同时受到两个基站的影响，其信道利用率会大大降低，也无法实现无缝的越区切换。
本发明的目的在于提供一种移动通信系统全网基站同步方法，利用这种方法可以克服现有技术的上述缺点，保持各个基站之间之间严格同步，包括任意两个基站之间保持DECT的帧、复帧、时隙、比特的同步，从而使移动通信发生在两个小区相邻处时，保证信道利用率不受影响，并可支持无缝的越区切换。
本发明的目的是基于以下思路实现的，即在系统中采用一个统一的同步信号，通过传输手段送至各基站，实现各个基站间的严格同步，从而最佳地利用信道资源，并支持基站间的无缝越区切换。为实现基站同步的目的，系统首先要产生一个系统中唯一的同步信号，并由系统传送到各个基站控制模块，各基站控制模块再通过与基站连接的传输线将同步信号传送到各基站，基站利用经过时延调整后的同步信号进行基站同步，从而达到全网基站同步的目的。
本发明的目的是这样实现的，构造一种移动通信系统全网基站同步方法：包括产生同步信号的步骤，基站控制模块获得同步信号的步骤，各个基站从基站控制模块获得所述同步信号并进行时延调整的步骤。本发明的方法包含了两个方面的内容：一是同步信号产生和基站控制模块获得同步信号的方法；二是基站从基站控制模块获得同步信号进行时延调整，并完成基站同步的方法。
由于同步信号的选择与传输方式及基站同步方式有关，因此从第二方面内容谈起。
在DECT系统中基站与基站控制模块间可以采用基本速率接口(即2B+D，称之为U接口，符合CCITT G.960规范，其中B信道是64kbps的语音信道，D信道是16kbps的信令信道)。目前实现U接口全双工传输的方式主要有两种：时间压缩复用方式(Upn接口)和回波抵消方式(Ukn接口)。因此基站控制模块与基站间同步信号的传输需要通过U接口进行，基站控制模块要将同步信号转换成适合U接口传输的信号通过U接口送到基站，即当同步信号为低电平时，基站控制模块的所有U口均将自己的复帧与同步信号同步，并在U口复帧中合适的通道上转发同步信息。由于各个基站离基站控制模块的距离不同，U口线上的信号时延不同，因此必须事先测得线路延迟，当基站从U接口提取出同步信号后，对同步信号进行时延调整，保证各个基站使用的同步信号同相。各基站利用同步信号上升沿对DECT帧、复帧、时隙、比特等计数器进行复位，从而达到各基站信号帧、复帧、时隙、比特同步的目的。
基站同步信号的选择与传输方式及基站同步方式有关。DECT系统基站同步信号周期应该是DECT复帧周期的整倍数，这样在基站取得同步信号进行第一次同步后，只有在出现异常情况使得复帧滑动时才会由同步信号上升沿产生复帧拖动，否则每当同步信号上升沿到达时均会产生复帧拖动，从而给系统运行带来不利影响。同样的，基站同步信号周期也应该是U接口复帧周期的整倍数。也就是说DECT系统基站同步信号的周期应该是DECT复帧周期和U接口复帧周期的公倍数。
基站同步信号是全系统统一的，因此应该在移动交换机中产生，通过传输手段送到各基站控制模块。基站同步信号的产生和传输方式有两种：
1、基站同步信号由移动交换机中的时钟模块产生，通过同步时钟线将同步信号传送到各个基站控制模块。当基站控制模块与移动交换机距离很近时，传输时延极小，因此各基站控制模块提取出的基站同步信号是同相的；
2、在移动系统中，基站控制模块与移动交换机其他模块之间的B信道接口通常为2M接口，可以传送32个B信道，B信道上可以承载语音(包括话音和各种提示音)、数据等业务。因此可以通过移动交换机中的某一个公共模块产生基站同步信号，将信号以一定的格式存放在交换机中的一个B信道(即一个时隙)上，通过移动交换机内的交换网络将该时隙固定地交换到基站控制模块与移动交换机相连的2M接口的某一个固定的时隙上，基站控制模块通过从该固定时隙上提取信号进行转换就可以还原出基站同步信号。当基站控制模块与移动交换机距离很近时，传输时延极小，且由于交换是采用固定连接，因此各基站控制模块提取出的基站同步信号是同相的。这种方式的好处是对原有交换机平台的硬件改动少，便于实现。
以上两种方式均可以达到产生基站同步信号并将该信号传送到各基站控制模块的目的，具体实现时可以根据实际情况决定采取何种方式。
实施本发明提供的全网基站同步方法，可以在一个移动通信系统中产生一个基站同步信号，通过基站控制模块的传输，将同步信号传送到基站，经过时延调整控制基站同步，从而实现整个移动通信系统中各个基站的严格同步，实现信道资源的最佳利用，并支持基站间的无缝越区切换。
结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点，附图中：
图1是本发明实施例所应用DMC1900系统的结构示意图；
图2是说明本发明方法中，同步信号提取电路的原理性框图；
图3示出在本发明方法中，同步信号在系统中的传输流程示意图
图4示出本发明方法中，采用时间压缩复用方式接口时的时测量延迟的原理示意图；
图5示出本发明方法中，采用回波抵消方式接口时的时测量延迟的原理示意图。
本方法具体实施在基于DECT技术的DMC1900商用数字微蜂窝系统中。该系统的结构如图1所示。如图1可见，DMC1900系统包括移动交换机100(WPBX)、操作维护台200、内嵌在移动交换机100内的基站控制模块BSC(未示出)、基站300(BS)和手机400等几个部分。其中，移动交换机100可以是华为公司C&C08交换机平台，基站控制模块BSC内嵌在移动交换机100内。基站控制模块BSC与基站BS(300)间采用基本速率接口(U口)，既可以采用Ukn接口，也可以采用Upn接口。为了实现基站同步信号通过U口的传输，系统中选用具有U口同步功能的U接口芯片，其中采用Upn方式的U口芯片对是：PEB2096和PEB2196，采用Ukn方式的U口芯片对是：PEB24902+PEB24911和PEB2091。在基站中选用PMB2727作为BMC控制器。
为了实现基站同步，在移动交换机中产生一个基站同步信号。对于DECT系统，基站同步信号周期必须是DECT复帧周期160ms的整倍数。对于Upn接口，基站同步信号周期必须是Upn接口复帧周期1ms的整倍数，那么采用Upn接口时基站同步信号周期必须是160ms的整倍数，PEB2096要求U口同步信号周期为800ms的整倍数；对于Ukn接口，基站同步信号周期必须是Ukn接口复帧周期12ms的整倍数，那么采用Ukn接口时基站同步信号周期必须是480ms(160ms和12ms的最小公倍数)的整倍数。为了兼顾Upn和Ukn两种方式下的同步，选择基站同步信号的周期为2400ms(800ms和480ms的最小公倍数)的整倍数。
在DMC1900系统中基站同步信号周期为2.4S，其中低电平持续时间为125us。该同步信号的产生和传送到BSC的方式采用了第二种方式，采用这种方式对原有硬件平台改动很小，简化了实现的复杂程度。
在移动交换机中，利用信号音板(即SIG板，SIG板是C&C08交换机中产生交换机接续过程中所需的数字音信号、辅导代答语音，并提供报时、天气预报等录放功能的单板)输出HW的一个空闲时隙(TS30)存储一个周期为2.4S的数字信号(2.4S相当于19200帧，TS30上的数据以19200帧为周期变化，一个周期内连续的19199帧TS30上的数据为00H，1帧TS30上的数据为FFH。这可以通过修改SIG板上EPROM的内容实现)。系统中每个基站控制模块BSC均通过两条2M口(称为两条HW)与移动交换机相连，通过移动交换机中的交换网板(NET板，NET板是C&c08交换机中完成时隙交换功能的单板)将SIG板输出HW的TS30固定地交换到每个基站控制模块偶HW的TS1上，这可以通过修改移动交换机软件做固定交换并标志偶HW的TSI被占用即可实现。
在基站控制模块上，通过硬件从偶HW的TS1上提取基站同步信号(即根据TSI上数据的值决定输出同步信号的电平高低，当TSI上数据为OOH时，同步信号取高电平，当TSI上数据为FFH时，同步信号取低电平，从而得到了2.4S的同步信号，其中低电平持续时间为125us，并与帧同步信号FSC同步，硬件框图如图2所示，因为基站控制模块内嵌在移动交换机内，传输距离很近时，传输时延极小，且由于交换是采用固定连接，因此各基站控制模块提取出的基站同步信号是同相的。
基站控制模块将基站同步信号输入到U口芯片(PEB2096或PEB24902+PEB24911)上，由U口芯片将同步信号转换成适合于U口传输的信号(即当同步信号为低电平时，U口芯片控制U口将自己的复帧与同步信号同步，并在U口复帧中合适的通道上转发同步信息)。同时基站控制模块对各U口进行时延测量，通过U口芯片提供的时延测量(具体测量方法附后)功能测得U口线路的延迟值，将延迟值转换成适用于PMB2727使用的形式，通过9(D)信道将转换后的延迟值传送给基站端，基站的CPU将此值赋给PMB2727的延迟寄存器。
在基站端，基站的U口芯片将U口复帧中的同步信息映射到IOM-2总线的S/G比特上，BMC控制器(PMB2727)检测到S/G比特上的同步信息后，根据延迟寄存器的值，在S/G比特上升沿做适当延时后对诸如扫描、DECT帧及复帧、时隙、及(或)比特等计数器复位，从而达到基站同步的目的。
整个系统中同步信号的传输路径如图3所示。
实验结果表明，通过上述方法可以达到DMC1900系统全网基站同步的目的，实现信道资源的最佳利用，并支持基站间的无缝越区切换。
在通过移动交换机中公共模块产生同步信号的情况下，各基站要根据其与基站控制模块的距离进行延时调整。为此，必须考虑延迟测量方法。
根据DECT协议(ETS300175)，两个基站之间的同步容差是+/-2us，相当于大约+/-1km的U口线长。可以这么理解，当U口线的长度小于大约1km时(不同线型，此值不同)，若不对线路延迟进行处理，则并不影响各基站间的同步。
反之，当线长大于1km，就必须对延迟量进行处理。
当基站控制模块BSC与基站BS间采用基本速率接口(U口)时，既可以采用Ukn接口，也可以采用Ukn接口。为了实现基站同步信号通过U口的传输，在本发明方法的一个实验性系统中选用具有U口同步功能的U接口芯片，其中采用Upn方式的U口芯片对是：PEB2096和PEB2196，采用Ukn方式的U口芯片对是：PEB24902+PEB24911和PEB2091。在基站中选用PMB2727作为BMC控制器。
无论对Upn还是对Ukn，处理的过程如下：
1.在基站控制模块端测量线路延迟值。
2.将延迟值转换成适用于PMB2727使用的形式。
3.通过9(D)通道将转换后的延迟量传给基站端。
基站的CPU将此值赋给PMB2727的延迟寄存器。
用Ukn方式的U口芯片24902、24911与2091间的延迟测量说明如下：
首先，将延迟量定义为：基站控制模块上FSC(帧同步信号)与基站上FSC之间的时间间隔。其次设定分辨率为260ns，故而其延迟量的量化step是260ns。其测量过程描述如下：1)当PEB24911进入全激活(Transparent)状态后，随时可进行延迟测量。即使U口线长度不变，但若温度不同时，其延迟值也会有所不同的；2)各U口的延迟测量通过在它们各自的Monitor下行通道上发布MON-8命令RPDU来控制，各U口环路及两端芯片自动完成测量，其延迟值APDU通过MOU上行通道上报给基站控制模块的CPU。所测的延迟值APDU包括T上EF、U6、LLINE，如图4所示。
用Upn方式的U口芯片2196与2096间延迟测量
首先将延迟量定义为：2096的发复帧中一比特与收复帧中的LF比特之间的时间间隔；其次，分辨率可根据不同的设置，可得到不同的分辨率。例如，
65ns：可测最大延迟量范围16.57us；
135ns：可测最大延迟量范围33.15us。
测量过程描述如下，必须通过PEB2096内的Configuration寄存器来选定需进行延迟测量的U口、以及分辨率等，之后，自动开始测量，其结果自动存入Delay寄存器。通过Monitor通道即可将此值读出。
Delay寄存器内的延迟值：T_d＝Tm_lf+Tt_r-tg
其中：Tm_lf是发M比特与收LF比特之间的延迟；
Tt_r是发送器与接收器的模拟通道的延迟：
tg是两个比特的保护时间；
T-d是双向的延迟时间，实际的单向延迟应是td＝T_d/2。如图5所示。其中，tr是一个brust周期。
本发明的方法也可以用于采用U接口连接的其他移动通信系统的基站同步，但需要根据实际情况做必要的修改。