用于为时间同步提供参考时间信息的系统和方法与流程

本公开一般涉及无线通信，并且更特别地，涉及用于为时间同步提供参考时间信息的系统和方法。

背景技术：

1、在第3代合作伙伴计划(3gpp)版本16中，3gpp sa2和ran2已经旨在提供对时间敏感联网(tsn)的支持，使得第5代系统(5gs)可以作为基于tsn的网络元件之间的tsn逻辑桥(logical bridge)来操作。支持时间关键工业应用的成功5g-tsn集成需要端到端的时间同步。在工业自动化部署中的大多数工业自动化部署中，对于终端装置中运行的应用需要时间参考信息(例如tsn主时钟)。当使用基于时间的tsn工具(如调度业务(802.1qbv))来为时间关键业务提供确定性的低时延时，在tsn网络的网桥中也要求相同或附加类型的时间参考信息(例如，以实现tsn网桥的入口到出口业务延迟目标)。

2、已经由3gpp规范3gpp ts22.104v18.2.0定义了来自垂直工业的时间同步要求。对应于3gpp ts22.104v18.2.0的表5.6.2-1的表1示出5gs的不同时钟同步服务性能要求的集合。

3、表1：5gs的时钟同步服务性能要求

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7、为了与tsn集成，5gs被视为虚拟桥。对于时间同步支持，这样的5g虚拟桥被建模为按照ieee 802.1as的时间感知系统。在集成的5g-tsn系统中存在两个并行运行的同步过程：5gs内部同步过程(即，实现5gs的入口到出口业务延迟目标所需的第五代(5g)内部时钟的分配)和tsn同步过程(即，实现tsn主时钟源和可通过5gs到达的装置之间的同步所需的)。

8、这两个同步过程可以被认为是相互独立的。gnb只需要知道5g参考时钟并与之同步，因为这足以使5gs内部同步过程保持完整、起作用并独立于tsn同步过程(即，外部通用精确时间协议(gptp)同步过程，其利用通过5gs透明传递的gptp主时钟)。

9、5gs内部同步

10、使用时间同步已经是不同代蜂窝网络的常见做法，并且是操作5g蜂窝无线电系统的组成部分。5g无线电网络组件本身也是时间同步的，例如，用于高级无线电传输，诸如同步时分双工(tdd)操作、协作多点(comp)传输或载波聚合(ca)。在集成5g系统和tsn网络时引入的新5g能力是要在5g系统(5gs)上提供5g内部时钟(参考时间)传递作为服务。

11、图1说明gnb系统帧号(sfn)传输。

12、一旦5g参考时间被gnodeb(gnb)(例如，从全球定位系统(gps)接收器)获取，它就被发送到5g网络中的不同节点，其中目的是在分发它时引入尽可能小的同步性误差(不确定性)。向用户设备(ue)分发5g参考时间信息被设计成利用5g无线电接入网络固有的现有同步操作。这样的构建块方法使能在5gs上运行的工业应用通信服务的端到端时间同步。

13、gnb持续维持所获取的5g参考时间，以及周期性地预测(project)当系统帧结构中的特定参考点(例如，在sfnz的末端)出现在gnb天线参考点(arp)(在图1中示为参考点tr)处时它将具有的值。

14、包含预测参考时间值和对应参考点(sfnz的值)的无线电资源控制(rrc)广播消息或rrc单播消息在sfnx期间传送并在tr之前由ue接收。例如，它可以被广播到系统信息块(sib9)中的所有ue。作为另一个示例，它可以经由单播在dlinformationtransfer消息中传送到各个ue。

15、用于发送5g参考时间信息的消息还可以包含不确定性值，以向ue指示所指示的5g参考时间值(适用于参考点tr)预期具有的预期误差(不确定性)。不确定性值反映了(a)gnb实现可以确保对应于参考点tr(sfnz的结束)的指示参考时间将反映该参考点出现在arp处的实际时间的精度，以及(b)可以由gnb以其获取参考时间的精度。通过(a)所引入的不确定性是实现特定的，但预期可以忽略不计，并且因此不再考虑。

16、参考时间信息在rrc信息元素(ie)referencetimeinfo中传送。细节在下面示出：

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20、传播延迟补偿

21、在其中通过5gs支持提供工业时钟同步服务的工业用例中，5gs在实践上仅被允许贡献任何给定tsn主时钟所允许的最大端到端同步性预算(不确定性预算)的一部分。5gs中存在许多不确定性分量，包括ue内部同步误差预算，以及与向用户平面功能(upf)和ue传递5g内部时钟相关联的同步误差预算。

22、所引入的最大5gs同步误差是当5g内部时钟经由uu接口从gnb传递到ue时。它发生在空中接口上，并且是由于来自未知传播延迟的误差造成的。在一些大的小区中，从gnb到ue的传播延迟可以是1us或更大(即，从gnb到ue的距离是300米或更大)。在没有应用于5g内部时钟的任何传播延迟补偿的情况下，不可能满足严格的时钟同步业务性能要求，例如表1所示的那些要求。

23、对单uu接口的最苛刻的同步要求的不确定性范围在表2中示出，并在3gpp tsg-ran wg2#113-e被同意，以满足表1中阐述的性能要求。表2中的两个场景表示一般广域部署和本地部署区域。

24、表2.单uu接口的时间同步误差预算

25、 场景 单uu接口预算 控制到控制 ±145ns至±275ns 智能电网 ±795ns至±845ns

26、在3gpp rel-15/rel-16中，可以重新使用传统上行链路(ul)传输定时调整(即，定时提前)来估计和补偿传播延迟。3gpp定时提前(ta)命令在蜂窝通信中用于上行链路传输同步，并且它是往返时间(rtt)测量的实现变体。理论上，考虑到相同的传播延迟值适用于下行链路(dl)和ul方向两者，ta的动态部分即nta等于传播延迟的两倍。由于ta命令主要经由媒体接入控制(mac)控制元素(ce)传送到ue，因此ue可以导出传播延迟。ta方法的挑战是由于在gnb和ue处的传送定时和接收定时中的各种实现不精确性。具体而言，ta方法引入了高达540ns的不确定性，以基于rel-15/rel-16实现要求来确定单个uu接口上的下行链路传播延迟。参见r1-1901470，关于tsn要求评估的回复ls，ran1，3gpp tsg-ran wg1 ad-hoc会议1901，台北，中国台湾省，2019年1月21-25日。

27、因此，存在引入新的传播延迟补偿方法以满足rel-17中最苛刻的同步要求的需要。rel-17无线电接入网络(ran)工作项目“enhanced industrial internet of things(iot)and ultra-reliable and low latency communication(urllc)support for nr”具有以下与传播延迟补偿相关的目标：

28、时间同步的支持的增强：

29、a.sa2工作对tsn的上行链路时间同步的ran影响(如果有的话)。[ran2]

30、b.传播延迟补偿增强(包括移动性问题，如果有的话)。[ran2，ran1，ran3，ran4]

31、一种可能的方法是要用更细粒度的ta命令和要求来增强基于ta的方法。另一种可能的方法是要利用传统的多rtt定位方法。这种传统方法利用例如ue接收器-传送器(rx-tx)时间差测量和由ue测量的从多个传输接收点(trp)接收的dl信号的下行链路定位参考信号-参考信号接收功率(dl-prs-rsrp)，以及在从ue传送的上行链路信号的多个trp处测量的gnb rx-tx时间差测量和上行链路探测参考信号-参考信号接收功率(ul-srs-rsrp)。所述测量用于确定定位服务器处的rtt，所述rtt用于估计ue的位置。

32、新的基于rtt的延迟补偿方法利用了传统的多rtt定位方法，并且在图2中说明。具体地，如所说明的，ue传送ul帧i，并将传输时间记录为t1。gnb接收ul帧i，并将第一检测到的路径的到达时间记录为t3。gnb向ue传送dl帧j，并将传输时间记录为t2。ue接收dl帧j，并将第一检测到的路径的到达时间记录为t4。然后分别在ue和gnb中执行以下计算：

33、—i)uerx-tx差＝t4-t1

34、—ii)gnbrx-tx差＝t3-t2。

35、后一个量可以是正的或负的，这取决于gnb是在接收ul帧之前还是之后传送dl帧。rtt可以然后计算如下：

36、rtt＝(gnb rx-tx时间差)+(ue rx-tx时间差)

37、传播延迟是rtt的一半。

38、基于rtt的延迟补偿方法存在两种变体，这取决于哪个节点响应于另一节点传递其rx-tx差来计算rtt。例如，根据ue侧传播延迟补偿，gnb将gnb rx-tx时间差传递给ue，并且然后ue计算往返时间rtt以获得传播延迟。相反，根据gnb侧传播延迟补偿，ue将ue rx-tx时间差传递给gnb，并且然后gnb计算往返时间rtt以获得传播延迟。

39、同步信号和pbch块

40、图3说明同步信号块(ssb)的时频结构。具体地，ssb(也可以称为同步信号和pbch(ss/pbch)块)由主同步信号(pss)和辅同步信号(sss)组成，每个主同步信号占据1个符号和127个子载波。pbch跨越3个ofdm符号和240个子载波，但对于sss，一个未使用的部分占据中间的一个符号。

41、半帧内ssb的可能时间位置由子载波间距确定，其中传送ssb的半帧的周期性由网络配置。在半帧期间，可以在不同的空间方向上传送不同的ssb，诸如例如使用跨越小区的覆盖区域的不同波束。半帧中的候选ss/pbch块按从0到的时间上的升序被索引，其中根据ss/pbch块模式确定。lmax是小区中ss/pbch块索引的最大数量，并且半帧内传送的ss/pbch块的最大数量是lmax。对于没有共享频谱信道接入的操作，

42、在载波的频率范围内，可以传送多个ssb。在不同频率位置中传送的ssb的pci不必是唯一的。因此，频域中的不同ssb可以具有不同的pci。然而，当ssb与剩余的最小系统信息(rmsi)相关联时，ssb被称为小区定义ssb(cd-ssb)。pcell总是与位于同步栅格上的cd-ssb相关联。

43、极性编码用于pbch。pbch符号携带其自己的频率复用解调参考信号(dmrs)。正交相移键控(qpsk)调制用于pbch。pbch物理层模型在3gpp ts 38.202v.17.2.0中描述。

44、准共定位

45、在新空口(nr)中，可以从不同的天线端口从相同的基站天线传送若干信号。这些信号可以具有相同的大尺度属性，例如在多普勒频移/扩展、平均延迟扩展或平均延迟方面。然后这些天线端口被称为准共定位(qcl)。

46、然后，网络可以向ue发信号通知两个天线端口是qcl。如果ue知道两个天线端口是关于某个参数(例如，多普勒扩展)qcl，则ue可以基于天线端口之一来估计该参数，并使用在另一天线端口上接收的该估计。典型地，第一天线端口由测量参考信号表示，诸如信道状态信息参考信号(csi-rs)(称为源rs)，而第二天线端口是解调参考信号(dmrs)(称为目标rs)。

47、例如，如果天线端口a和b相对于平均延迟是qcl，则ue可以由从天线端口a接收的信号(称为源参考信号(rs))估计平均延迟，并假设从天线端口b接收的信号(目标rs)具有相同的平均延迟。这对于解调是有用的，因为当试图利用dmrs测量信道时，ue可以预先知道信道的属性。

48、关于有关qcl可以做出什么假设的信息从网络发信号通知给ue。在nr中，定义了传送的源参考信号(rs)和传送的目标rs之间的四种类型的qcl关系：

49、●类型a：{多普勒频移，多普勒扩展，平均延迟，延迟扩展}

50、●类型b：{多普勒频移，多普勒扩展}

51、●类型c：{平均延迟，多普勒频移}

52、●类型d：{空间rx参数}。

53、引入qcl类型d以便于利用模拟波束成形来进行波束管理，并且被称为空间qcl。当前不存在空间qcl的严格定义，但是理解是，如果两个传送的天线端口在空间上qcl，则ue可以使用相同的rx波束来接收它们。注意，对于波束管理，讨论主要围绕qcl类型d，但是也有必要将rs的类型a qcl关系传达给ue，使得它可以估计所有相关的大尺度参数。实际上，两个不同信号之间的空间qcl暗示着它们是从相同的地点和在相同的波束中传送的。

54、通常，这是通过为ue配置用于跟踪的csi-rs以用于时间/频率偏移估计来实现的，所述csi-rs也被称为跟踪参考信号(trs)。为了能够使用任何qcl参考，ue将必须用足够好的信号对干扰加噪声比(sinr)接收它。在许多情况下，这意味着，必须以合适的波束将trs传送到某个ue。可以注意到，在3gpp规范中，trs被定义为具有配置的更高层参数“trs-info”的特殊种类的非零功率(nzp)csi-rs。

55、为了在波束和传输点(trp)选择中引入动态，可以通过具有n个传输配置指示(tci)状态的rrc信令配置ue，其中，取决于ue能力，n在频率范围2(fr2)中至多128，并且在频率范围1(fr1)中至多8。

56、每个tci状态包含qcl信息，即，一个或两个源dl rs，每个源rs与qcl类型相关联。例如，tci状态包含一对参考信号，每个参考信号与qcl类型相关联，例如，在tci状态中将两个不同的csi-rs{csi-rs1,csi-rs2}配置为{qcl-type1,qcl-type2}＝{type a,type d}。这意味着，ue可以从csi-rs1导出多普勒频移、多普勒扩展、平均延迟、延迟扩展，并从csi-rs2导出空间rx参数(即，要使用的rx波束)。在类型d(空间信息)不适用的情况下，诸如低频带或中频带操作，则tci状态仅包含单个源rs。

57、tci状态列表中的n个状态中的每个状态可以解释为是从网络传送的n个可能波束的列表或由网络用于与ue通信的n个可能trp的列表。

58、为物理下行链路共享信道(pdsch)配置可用tci状态的第一列表，并且为物理下行链路控制信道(pdcch)配置的第二列表包含指向为pdsch配置的tci状态的子集的指针，所述指针被称为tci状态标识符(id)。然后，网络为pdcch激活一个tci状态(即，为pdcch，提供tci)，并为pdsch激活至多八个活动tci状态。ue支持的活动tci状态的数量是ue能力，但是最大值为8。

59、每个配置的tci状态包含源参考信号(csi-rs或ss/pbch)和目标参考信号(例如，pdsch/pdcch dmrs端口)之间的准共定位关联的参数。tci状态还用于传达用于接收csi-rs的qcl信息。

60、假设，ue配置有4个活动tci状态(来自总共64个配置的tci状态的列表)。因此，60个tci状态是非活动的，并且ue不需要准备为这些状态估计大尺度参数。但是，ue通过测量和分析由每个tci状态所指示的源rs来持续跟踪和更新4个活动tci状态的大尺度参数。

61、当将pdsch调度到ue时，下行链路控制信息(dci)包含指向一个活动tci的指针。然后，ue知道在执行pdsch dmrs信道估计并且因此pdsch解调时要使用哪个大尺度参数估计。

62、空间关系定义

63、虽然从ue的角度qcl类型d指的是两个不同的dl rs之间的关系，但是nr也已经采用了术语“空间关系”来指ul rs(pucch/pusch dmrs/srs)和另一rs(可以是或者dl rs(csi-rs或ssb)或者ul rs(srs))之间的关系。这也是从ue的角度定义的。如果ul rs在空间上与dl rs相关，它意味着ue应该在与其先前接收第二rs相反(互逆)的方向上传送ul rs。更准确地说，ue应该为第一rs的传输应用与它先前用于接收第二rs的接收器(rx)空间滤波配置“相同”的传送器(tx)空间滤波配置。如果第二rs是ul rs，则ue应该为第一rs的传输应用与它先前用于传送第二rs的tx空间滤波配置相同的tx空间滤波配置。

64、然而，当前存在某个(某些)挑战。例如，在nr中，gnb将5gs时钟信息封装在referencetimeinfo信息元素中，并将其传送到小区中的ue。这个referencetime可以表示为tref或referencetime tref。

65、对于具有单个trp的gnb，referencetime tref提供与单个trp相关联的时钟信息。然而，对于具有多个trp的gnb，每个trp可能位于离基带不同的距离处，并且在不同trp和基带单元之间的回程链路上存在不可忽略的延迟。每个trp的当地时间略有不同。因此，不清楚referencetime tref应该与哪个trp相关联，并且因此不可以满足uu接口上的时间同步目标。

技术实现思路

1、公开的某些方面及其实施例可以为这些或其它挑战提供解决方案。例如，提供了用于解决gnb的referencetime tref模糊性的方法和系统，所述gnb具有多个具有不同id但与相同物理小区id相关联的trp。

2、根据某些实施例，一种由无线装置进行的用于时间同步的方法包括从网络节点接收时间信息。时间信息包括用于时间同步的至少一个参考时间值和与时间信息相关联的至少一个trp的指示。

3、根据某些实施例，一种用于时间同步的无线装置被配置成从网络节点接收时间信息。时间信息包括用于时间同步的至少一个参考时间值和与时间信息相关联的至少一个trp的指示。

4、根据某些实施例，一种用于由网络节点进行的为时间同步提供参考时间的方法包括向至少一个无线装置传送时间信息。时间信息包括用于时间同步的至少一个参考时间值和与时间信息相关联的至少一个传输/接收点trp的指示。

5、根据某些实施例，一种用于为时间同步提供参考时间的网络节点被配置成向至少一个无线装置传送时间信息。时间信息包括用于时间同步的至少一个参考时间值和与时间信息相关联的至少一个传输/接收点trp的指示。

6、某些实施例可以提供以下(一个或多个)技术优点中的一个或多个。例如，某些实施例可以为具有多个具有不同id的trp并且与相同的物理小区id相关联的gnb提供解决referencetime tref模糊性的技术优点。

7、对于本领域技术人员来说，其它优点可以是容易显而易见的。某些实施例可以不具有所叙述的优点、具有所叙述的优点中的一些或全部。