cdma2000-1x系統(tǒng)中GPS時鐘算法

一、引言
　　對于任何通信系統(tǒng)，都需要提供一個精確的同步時鐘，所以時鐘性能與精度是影響整個系統(tǒng)性能的一個重要方面［1］。時鐘常被稱為整個系統(tǒng)的心臟。時鐘工作時的性能主要由兩個方面決定：自身性能和外同步信號的質量。整個系統(tǒng)各節(jié)點時鐘的精度將影響系統(tǒng)通信過程是否正常進行。同步信號不良問題對移動通信網絡的通信質量產生了不可低估的影響，目前在許多地區(qū)都因同步不良造成了不同程度的手機單向通話、掉線、通話噪音、接通率低及基站失鎖等問題，對通信用戶的通信質量造成了一定的影響，也對業(yè)務的收益產生了影響。同時同步不良還會造成STP鏈路瞬斷，給正常的通信造成威脅。
　　CDMA系統(tǒng)對無線定時要求十分嚴格。在IS－95中規(guī)定，同一前向CDMA信道的導頻PN序列與所有Walsh序列間的時間誤差須小于50 ns；同一基站的不同CDMA信道的發(fā)射時間須在±1μs內，所有基站的導頻PN序列的發(fā)射時間須在±10μs內，因此， CDMA網中所有基站都以公共CDMA系統(tǒng)時標為基準，該時標使用全球定位系統(tǒng)（GPS）時標，它與世界協調時（UTC）保持同步［2］。時鐘同步的目的是使系統(tǒng)節(jié)點間信息流的幀同步，保障話音、信令、數據的正常傳送。長城網和中國聯通CDMA網的技術體制均規(guī)定CDMA網內以GPS系統(tǒng)作為時鐘基準，同時以公用數字同步網的同步基準作為備用時鐘基準。
　　關于CDMA移動電話系統(tǒng)和高速尋呼系統(tǒng)對絕對時刻（TOD）的要求，我國CDMA移動電話系統(tǒng)要求基站設備間的絕對時差小于10 μs，高速尋呼系統(tǒng)要求基站設備間的絕對時差小于2 ms。CDMA移動電話系統(tǒng)和高速尋呼系統(tǒng)對絕對時刻（TOD）的這一需求均靠每個基站使用GPS定時接收機來完成。經過接收機的處理，GPS時鐘已和世界協調時（UTC）保持一致，但由于GPS空中信號以及接收處理過程中存在著不穩(wěn)定因素，本文將討論cdma2000-1x系統(tǒng)怎樣從接收機處理后的絕對時刻（TOD）中獲取精確的GPS時鐘的算法。通過對此算法的描述，經過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時鐘精度的損失，并給出了在cdma2000-1x系統(tǒng)中GPS時鐘算法的具體理論參數值的選取。

二、GPS時鐘算法
　　CDMA基站時鐘主要用于為CDMA移動通信基站提供時鐘信號。為了保證正常的通信和基站之間的平滑切換，要求CDMA基站時鐘的頻率準確度應達到1×10-11，時間同步精度應達到100 ns以上。對CDMA基站設備進行UTC（絕對時間）時間同步，必須解決兩個方面的問題：第一，將GPS時間傳送到時間設備，保證在傳輸過程中誤差盡量??；第二，絕對時間同步時間設備，充分利用設備各自的時間校準機制自動實現時間同步，盡量排除人工因素。
1.GPS時鐘設計原理
　　通過GPS接收機接收空中GPS信號，BSC從MSC來的數據流中提取時鐘，BTS從BSC來的數據流中提取時鐘。在此我們主要討論BTS從BSC的數據流中提取時鐘的算法，我們假設BSC數據流中的時鐘是精確的。GPS時鐘主要送來我們所需要的TOD信息、2S中斷和1.25ms中斷（時序見圖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1.25 ms中斷合成產生,其中Tdelay10 ns（時序見圖2）。