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TD-SCDMA基站非GPS同步解决方案研究（一）
浏览次数：5096发布日期：2011-04-01

 

摘要：本文首先分析了我国自主3G标准TD-SCDMA无线通信系统的同步需求和应用GPS存在的风险，提出了使用我国自主知识产权的“北斗卫星”授时和使用地面传送网进行时间传递来替代基站加装GPS的方案。
关键词：第三代移动通信系统TD-SCDMA，时间同步，卫星授时，IEEE1588v2协议，北斗卫星（BD）
一.     TD-SCDMA的同步需求
移动通信技术的发展离不开同步技术的支持，载波频率的稳定、上下行时隙的对准、可靠高质量的传送、基站之间的切换、漫游等都需要的同步控制。我国提出的TD-SCDMA——Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步的码分多址技术）标准，由于采用了TDD模式对时钟和时间同步提出了更高的要求。TD-SCDMA系统相邻基站之间空口对时间同步的精度要求是3us。
表1       各种无线通信系统的同步性能指标要求
Standard
Frequency Accuracy
Phase Accuracy
GSM
50ppb
None
UMTS/WCDMA
50ppb
None
CDMA2000
50ppb
目标小于3ms
必须小于10ms
TD-SCDMA
50ppb
相邻基站间相差小于3ms
Femtocell （UMTS）
100ppb, 200 （NSN）, 250（Samsung）
None
Femtocell （TDD）
50ppb
相邻基站间相差小于3ms
LTE（FDD）
50ppb
None
LTE（TDD）
50ppb
相邻基站间相差小于3ms
LTE MBMS
50ppb
相邻cell间相差小于5ms
WiMax 802.16e （TDD）
偏差2ppm；
相邻基站间 ~50ppb
1.4ms （SOFDMA, G = 1/8） （相邻基站间）
Backhaul N/W
16ppb
N/A
 
各种无线通信系统的同步性能指标要求如表1所示。其中，TD-SCDMA的同步需求主要来源于无线系统同步、物理帧同步和载波频率的同步需求。
系统同步主要是要实现基站和终端的帧同步，以及接入网设备RNC和NodeB的节点同步，是通过各个网元通过PP2S或1PPS时刻获取原子时，通过原子时计算SFN来zui终实现的。
TD的物理层帧同步原理是NodeB通过获取授时系统1PPS相位、通过本地高稳晶振产生与1PPS无相差的5ms子帧时刻（观测点为天线口），实现空口同步。
                                                                             图1       TD-SCDMA系统的同步需求
TD的载波频率同步原理是各个网元的时频单元在相同时频产生算法通过授时系统得到1PPS长期稳定度高于1×10-10；NodeB通过获取授时系统1PPS长期稳定度高，来调整本地高稳晶振，使本地高稳晶振满足±0.05ppm，就可满足终端250km/h的移动速度。
如图1所示，当TD-SCDMA同频组网时，如果相邻Node B之间空口不同步，会产生时隙间干扰和上下行时隙干扰。时隙干扰是指前一个时隙的信号落在下一个时隙中，破坏了这两个时隙内的正交码的正交性，使这两个时隙（内的基站或手机）都无法正常解调。上下行时隙干扰是指一个基站发射的信号直接对另一个基站的接收造成强大的干扰，严重影响第二个基站的正常接收。
TD-SCDMA 基站的时间同步需求描述见技术规范3GPP TR 25.836，要求提供NodeB的物理层（码、帧、时隙）同步，保证所有NodeB同时发送同时接收，相位精度为<1.5us；提供NodeB的SFN同步，现在的TD系统要求做到所有NodeB的SFN同步，SFN = （ time * 100） mod 4096；其中time为从1980.1.6 00:00:00开始计数的秒时间，SFN号每隔1024秒循环一遍；提供TOD信息（年月日时分秒）；提供1pps，通过锁相技术使NodeB保证输出频率稳定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA 基站要求频率准确度满足±50ppb，同时要求相邻基站间时间误差小于3ms。
待续

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