cdma2000-1x系統中GPS時(shí)鐘算法

一、引言
　　對于任何通信系統，都需要提供一個(gè)精確的同步時(shí)鐘，所以時(shí)鐘性能與精度是影響整個(gè)系統性能的一個(gè)重要方面［1］。時(shí)鐘常被稱(chēng)為整個(gè)系統的心臟。時(shí)鐘工作時(shí)的性能主要由兩個(gè)方面決定：自身性能和外同步信號的質(zhì)量。整個(gè)系統各節點(diǎn)時(shí)鐘的精度將影響系統通信過(guò)程是否正常進(jìn)行。同步信號不良問(wèn)題對移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的通信質(zhì)量產(chǎn)生了不可低估的影響，目前在許多地區都因同步不良造成了不同程度的手機單向通話(huà)、掉線(xiàn)、通話(huà)噪音、接通率低及基站失鎖等問(wèn)題，對通信用戶(hù)的通信質(zhì)量造成了一定的影響，也對業(yè)務(wù)的收益產(chǎn)生了影響。同時(shí)同步不良還會(huì )造成STP鏈路瞬斷，給正常的通信造成威脅。
　　CDMA系統對無(wú)線(xiàn)定時(shí)要求十分嚴格。在IS－95中規定，同一前向CDMA信道的導頻PN序列與所有Walsh序列間的時(shí)間誤差須小于50 ns；同一基站的不同CDMA信道的發(fā)射時(shí)間須在±1μs內，所有基站的導頻PN序列的發(fā)射時(shí)間須在±10μs內，因此， CDMA網(wǎng)中所有基站都以公共CDMA系統時(shí)標為基準，該時(shí)標使用全球定位系統（GPS）時(shí)標，它與世界協(xié)調時(shí)（UTC）保持同步［2］。時(shí)鐘同步的目的是使系統節點(diǎn)間信息流的幀同步，保障話(huà)音、信令、數據的正常傳送。長(cháng)城網(wǎng)和中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)的技術(shù)體制均規定CDMA網(wǎng)內以GPS系統作為時(shí)鐘基準，同時(shí)以公用數字同步網(wǎng)的同步基準作為備用時(shí)鐘基準。
　　關(guān)于CDMA移動(dòng)電話(huà)系統和高速尋呼系統對絕對時(shí)刻（TOD）的要求，我國CDMA移動(dòng)電話(huà)系統要求基站設備間的絕對時(shí)差小于10 μs，高速尋呼系統要求基站設備間的絕對時(shí)差小于2 ms。CDMA移動(dòng)電話(huà)系統和高速尋呼系統對絕對時(shí)刻（TOD）的這一需求均靠每個(gè)基站使用GPS定時(shí)接收機來(lái)完成。經(jīng)過(guò)接收機的處理，GPS時(shí)鐘已和世界協(xié)調時(shí)（UTC）保持一致，但由于GPS空中信號以及接收處理過(guò)程中存在著(zhù)不穩定因素，本文將討論cdma2000-1x系統怎樣從接收機處理后的絕對時(shí)刻（TOD）中獲取精確的GPS時(shí)鐘的算法。通過(guò)對此算法的描述，經(jīng)過(guò)理論分析與計算數據分析，證明了此算法能很好地改善GPS在接收處理TOD過(guò)程中由于GPS信號解調以及GPS硬件設備處理的不確定性因素而造成的GPS時(shí)鐘精度的損失，并給出了在cdma2000-1x系統中GPS時(shí)鐘算法的具體理論參數值的選取。

二、GPS時(shí)鐘算法
　　CDMA基站時(shí)鐘主要用于為CDMA移動(dòng)通信基站提供時(shí)鐘信號。為了保證正常的通信和基站之間的平滑切換，要求CDMA基站時(shí)鐘的頻率準確度應達到1×10-11，時(shí)間同步精度應達到100 ns以上。對CDMA基站設備進(jìn)行UTC（絕對時(shí)間）時(shí)間同步，必須解決兩個(gè)方面的問(wèn)題：第一，將GPS時(shí)間傳送到時(shí)間設備，保證在傳輸過(guò)程中誤差盡量??；第二，絕對時(shí)間同步時(shí)間設備，充分利用設備各自的時(shí)間校準機制自動(dòng)實(shí)現時(shí)間同步，盡量排除人工因素。
1.GPS時(shí)鐘設計原理
　　通過(guò)GPS接收機接收空中GPS信號，BSC從MSC來(lái)的數據流中提取時(shí)鐘，BTS從BSC來(lái)的數據流中提取時(shí)鐘。在此我們主要討論BTS從BSC的數據流中提取時(shí)鐘的算法，我們假設BSC數據流中的時(shí)鐘是精確的。GPS時(shí)鐘主要送來(lái)我們所需要的TOD信息、2S中斷和1.25ms中斷（時(shí)序見(jiàn)圖1），其中Tlow >15 ns，Thigh>15 ns，1.25 ms下降沿與19.6608 MHz的上升沿對齊，1.25 ms延遲最大 Tdelay20μs ,300μsT625μs，要求2S下降沿與PP2S的下降沿對齊；20 ms中斷由16個(gè)1.25 ms中斷合成產(chǎn)生,其中Tdelay10 ns（時(shí)序見(jiàn)圖2）。