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技術文章
TD-SCDMA基站非GPS同步解決方案研究（一）
點擊次數：5420 發(fā)布時間：2011-4-1
摘要：本文首先分析了我國自主3G標準TD-SCDMA無線通信系統(tǒng)的同步需求和應用GPS存在的風險，提出了使用我國自主知識產權的“北斗衛(wèi)星”授時和使用地面?zhèn)魉途W進行時間傳遞來替代基站加裝GPS的方案。
關鍵詞：第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDMA，時間同步，衛(wèi)星授時，IEEE1588v2協(xié)議，北斗衛(wèi)星（BD）
一. TD-SCDMA的同步需求
移動通信技術的發(fā)展離不開同步技術的支持，載波頻率的穩(wěn)定、上下行時隙的對準、可靠高質量的傳送、基站之間的切換、漫游等都需要的同步控制。我國提出的TD-SCDMA——Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access （時分同步的碼分多址技術）標準，由于采用了TDD模式對時鐘和時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時間同步的精度要求是3us。
表1 各種無線通信系統(tǒng)的同步性能指標要求
| Standard | Frequency Accuracy | Phase Accuracy |
| GSM | 50ppb | None |
| UMTS/WCDMA | 50ppb | None |
| CDMA2000 | 50ppb | 目標小于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 |
各種無線通信系統(tǒng)的同步性能指標要求如表1所示。其中，TD-SCDMA的同步需求主要來源于無線系統(tǒng)同步、物理幀同步和載波頻率的同步需求。
系統(tǒng)同步主要是要實現(xiàn)基站和終端的幀同步，以及接入網設備RNC和NodeB的節(jié)點同步，是通過各個網元通過PP2S或1PPS時刻獲取原子時，通過原子時計算SFN來zui終實現(xiàn)的。
TD的物理層幀同步原理是NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS相位、通過本地高穩(wěn)晶振產生與1PPS無相差的5ms子幀時刻（觀測點為天線口），實現(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網元的時頻單元在相同時頻產生算法通過授時系統(tǒng)得到1PPS長期穩(wěn)定度高于1×10-10；NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS長期穩(wěn)定度高，來調整本地高穩(wěn)晶振，使本地高穩(wěn)晶振滿足±0.05ppm，就可滿足終端250km/h的移動速度。
如圖1所示，當TD-SCDMA同頻組網時，如果相鄰Node B之間空口不同步，會產生時隙間干擾和上下行時隙干擾。時隙干擾是指前一個時隙的信號落在下一個時隙中，破壞了這兩個時隙內的正交碼的正交性，使這兩個時隙（內的基站或手機）都無法正常解調。上下行時隙干擾是指一個基站發(fā)射的信號直接對另一個基站的接收造成強大的干擾，嚴重影響第二個基站的正常接收。
TD-SCDMA 基站的時間同步需求描述見技術規(guī)范3GPP TR 25.836，要求提供NodeB的物理層（碼、幀、時隙）同步，保證所有NodeB同時發(fā)送同時接收，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開始計數的秒時間，SFN號每隔1024秒循環(huán)一遍；提供TOD信息（年月日時分秒）；提供1pps，通過鎖相技術使NodeB保證輸出頻率穩(wěn)定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA 基站要求頻率準確度滿足±50ppb，同時要求相鄰基站間時間誤差小于3ms。
待續(xù)