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技術(shù)文章
TD-SCDMA基站非GPS同步解決方案研究（一）
點(diǎn)擊次數(shù)：5286 發(fā)布時(shí)間：2011-4-1
摘要：本文首先分析了我國(guó)自主3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的同步需求和應(yīng)用GPS存在的風(fēng)險(xiǎn)，提出了使用我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“北斗衛(wèi)星”授時(shí)和使用地面?zhèn)魉途W(wǎng)進(jìn)行時(shí)間傳遞來(lái)替代基站加裝GPS的方案。
關(guān)鍵詞：第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA，時(shí)間同步，衛(wèi)星授時(shí)，IEEE1588v2協(xié)議，北斗衛(wèi)星（BD）
一. TD-SCDMA的同步需求
移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)同步技術(shù)的支持，載波頻率的穩(wěn)定、上下行時(shí)隙的對(duì)準(zhǔn)、可靠高質(zhì)量的傳送、基站之間的切換、漫游等都需要的同步控制。我國(guó)提出的TD-SCDMA——Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access （時(shí)分同步的碼分多址技術(shù)）標(biāo)準(zhǔn)，由于采用了TDD模式對(duì)時(shí)鐘和時(shí)間同步提出了更高的要求。TD-SCDMA系統(tǒng)相鄰基站之間空口對(duì)時(shí)間同步的精度要求是3us。
表1 各種無(wú)線通信系統(tǒng)的同步性能指標(biāo)要求
| Standard | Frequency Accuracy | Phase Accuracy |
| GSM | 50ppb | None |
| UMTS/WCDMA | 50ppb | None |
| CDMA2000 | 50ppb | 目標(biāo)小于3ms 必須小于10ms |
| TD-SCDMA | 50ppb | 相鄰基站間相差小于3ms |
| Femtocell （UMTS） | 100ppb, 200 （NSN）, 250（Samsung） | None |
| Femtocell （TDD） | 50ppb | 相鄰基站間相差小于3ms |
| LTE（FDD） | 50ppb | None |
| LTE（TDD） | 50ppb | 相鄰基站間相差小于3ms |
| LTE MBMS | 50ppb | 相鄰cell間相差小于5ms |
| WiMax 802.16e （TDD） | 偏差2ppm； 相鄰基站間 ~50ppb | 1.4ms （SOFDMA, G = 1/8） （相鄰基站間） |
| Backhaul N/W | 16ppb | N/A |
各種無(wú)線通信系統(tǒng)的同步性能指標(biāo)要求如表1所示。其中，TD-SCDMA的同步需求主要來(lái)源于無(wú)線系統(tǒng)同步、物理幀同步和載波頻率的同步需求。
系統(tǒng)同步主要是要實(shí)現(xiàn)基站和終端的幀同步，以及接入網(wǎng)設(shè)備RNC和NodeB的節(jié)點(diǎn)同步，是通過(guò)各個(gè)網(wǎng)元通過(guò)PP2S或1PPS時(shí)刻獲取原子時(shí)，通過(guò)原子時(shí)計(jì)算SFN來(lái)zui終實(shí)現(xiàn)的。
TD的物理層幀同步原理是NodeB通過(guò)獲取授時(shí)系統(tǒng)1PPS相位、通過(guò)本地高穩(wěn)晶振產(chǎn)生與1PPS無(wú)相差的5ms子幀時(shí)刻（觀測(cè)點(diǎn)為天線口），實(shí)現(xiàn)空口同步。 
圖1 TD-SCDMA系統(tǒng)的同步需求
TD的載波頻率同步原理是各個(gè)網(wǎng)元的時(shí)頻單元在相同時(shí)頻產(chǎn)生算法通過(guò)授時(shí)系統(tǒng)得到1PPS長(zhǎng)期穩(wěn)定度高于1×10-10；NodeB通過(guò)獲取授時(shí)系統(tǒng)1PPS長(zhǎng)期穩(wěn)定度高，來(lái)調(diào)整本地高穩(wěn)晶振，使本地高穩(wěn)晶振滿足±0.05ppm，就可滿足終端250km/h的移動(dòng)速度。
如圖1所示，當(dāng)TD-SCDMA同頻組網(wǎng)時(shí)，如果相鄰Node B之間空口不同步，會(huì)產(chǎn)生時(shí)隙間干擾和上下行時(shí)隙干擾。時(shí)隙干擾是指前一個(gè)時(shí)隙的信號(hào)落在下一個(gè)時(shí)隙中，破壞了這兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)的正交碼的正交性，使這兩個(gè)時(shí)隙（內(nèi)的基站或手機(jī)）都無(wú)法正常解調(diào)。上下行時(shí)隙干擾是指一個(gè)基站發(fā)射的信號(hào)直接對(duì)另一個(gè)基站的接收造成強(qiáng)大的干擾，嚴(yán)重影響第二個(gè)基站的正常接收。
TD-SCDMA 基站的時(shí)間同步需求描述見(jiàn)技術(shù)規(guī)范3GPP TR 25.836，要求提供NodeB的物理層（碼、幀、時(shí)隙）同步，保證所有NodeB同時(shí)發(fā)送同時(shí)接收，相位精度為<1.5us；提供NodeB的SFN同步，現(xiàn)在的TD系統(tǒng)要求做到所有NodeB的SFN同步，SFN = （ time * 100） mod 4096；其中time為從1980.1.6 00:00:00開(kāi)始計(jì)數(shù)的秒時(shí)間，SFN號(hào)每隔1024秒循環(huán)一遍；提供TOD信息（年月日時(shí)分秒）；提供1pps，通過(guò)鎖相技術(shù)使NodeB保證輸出頻率穩(wěn)定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA 基站要求頻率準(zhǔn)確度滿足±50ppb，同時(shí)要求相鄰基站間時(shí)間誤差小于3ms。
待續(xù)