CDMA基站基于北斗GPS雙模授時(shí)的試驗(yàn)(廈門介紹)

1、CDMACDMA基站基于北斗基站基于北斗/GPS/GPS 雙模授時(shí)的原理與應(yīng)用雙模授時(shí)的原理與應(yīng)用 主要內(nèi)容 n一、前言 n二、北斗系統(tǒng)概況 n三、北斗授時(shí)定時(shí)根本原理 n四、CDMA基站定時(shí)方案 n五、試驗(yàn)原理 一、前言一、前言 1、國內(nèi)衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題國內(nèi)衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題 衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)設(shè)備具有高精度、低本錢、覆蓋范圍廣的特衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)設(shè)備具有高精度、低本錢、覆蓋范圍廣的特 點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于通信、電力、交通、宇航、播送電視、點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于通信、電力、交通、宇航、播送電視、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及軍事應(yīng)用等領(lǐng)域。時(shí)間頻率應(yīng)用和定位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及軍事應(yīng)用等領(lǐng)域。時(shí)間頻率應(yīng)用和定位(

2、 (測量測量) ) 應(yīng)用、導(dǎo)航應(yīng)用共同構(gòu)成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的三大應(yīng)用方向，應(yīng)用、導(dǎo)航應(yīng)用共同構(gòu)成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的三大應(yīng)用方向， 具有廣闊的市場前景具有廣闊的市場前景 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 目前，國內(nèi)各應(yīng)用領(lǐng)域的衛(wèi)星授時(shí)產(chǎn)品均以單目前，國內(nèi)各應(yīng)用領(lǐng)域的衛(wèi)星授時(shí)產(chǎn)品均以單GPSGPS產(chǎn)品為產(chǎn)品為 主，僅有少量的國產(chǎn)主，僅有少量的國產(chǎn)GPS/GLONASSGPS/GLONASS雙系統(tǒng)產(chǎn)品、雙系統(tǒng)產(chǎn)品、 GPS/GLONASS/GPS/GLONASS/北斗三系統(tǒng)產(chǎn)品和單北斗產(chǎn)品北斗三系統(tǒng)產(chǎn)品和單北斗產(chǎn)品 應(yīng)用產(chǎn)品現(xiàn)狀應(yīng)用產(chǎn)品現(xiàn)狀 1、國內(nèi)衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題國內(nèi)衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題 北斗一號導(dǎo)航

3、系統(tǒng)投入使用前，通信、電力、交通等根底行北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)投入使用前，通信、電力、交通等根底行 業(yè)的授時(shí)系統(tǒng)由于沒有得到自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的支撐，被迫形業(yè)的授時(shí)系統(tǒng)由于沒有得到自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的支撐，被迫形 成了對美國成了對美國GPSGPS、俄羅斯、俄羅斯GLONASSGLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完全依賴，導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完全依賴，導(dǎo)致 其存在潛在的巨大平安隱患，甚至嚴(yán)重影響國家信息平安其存在潛在的巨大平安隱患，甚至嚴(yán)重影響國家信息平安 主要問題二：國家支持力度不夠，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化乏力主要問題二：國家支持力度不夠，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化乏力 主要問題一：對國外導(dǎo)航系統(tǒng)依賴性太強(qiáng)，存在嚴(yán)重的平安隱患主要問題一

4、：對國外導(dǎo)航系統(tǒng)依賴性太強(qiáng)，存在嚴(yán)重的平安隱患 一方面，由于國家對北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)民用授時(shí)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)沒一方面，由于國家對北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)民用授時(shí)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)沒 有明確的扶持，導(dǎo)致核心的北斗授時(shí)接收機(jī)的本錢與成熟的有明確的扶持，導(dǎo)致核心的北斗授時(shí)接收機(jī)的本錢與成熟的GPSGPS 授時(shí)接收機(jī)相比還有一定差距，缺乏市場競爭力；另一方面，國授時(shí)接收機(jī)相比還有一定差距，缺乏市場競爭力；另一方面，國 家對各根底行業(yè)的平安隱患沒有嚴(yán)格的強(qiáng)制性控制措施出臺，各家對各根底行業(yè)的平安隱患沒有嚴(yán)格的強(qiáng)制性控制措施出臺，各 行業(yè)仍傾向于廉價(jià)的行業(yè)仍傾向于廉價(jià)的GPSGPS授時(shí)產(chǎn)品，從而導(dǎo)致投資者對北斗民用授時(shí)產(chǎn)品，從而導(dǎo)致

5、投資者對北斗民用 授時(shí)市場信心缺乏授時(shí)市場信心缺乏 2、利用北斗一號授時(shí)的必要性利用北斗一號授時(shí)的必要性 使用自主的北斗一號進(jìn)行授時(shí)可擺脫對美國使用自主的北斗一號進(jìn)行授時(shí)可擺脫對美國GPSGPS、俄羅、俄羅 斯斯GLONASSGLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)的過分依賴，有效消除各根底行業(yè)由于導(dǎo)航系統(tǒng)的過分依賴，有效消除各根底行業(yè)由于 其授時(shí)系統(tǒng)所帶來的巨大平安隱患，保障國家利益、國家信其授時(shí)系統(tǒng)所帶來的巨大平安隱患，保障國家利益、國家信 息平安息平安 維護(hù)國家信息平安維護(hù)國家信息平安 推動北斗授時(shí)民用產(chǎn)業(yè)化，可促進(jìn)我國衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的開推動北斗授時(shí)民用產(chǎn)業(yè)化，可促進(jìn)我國衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的開 展，并可獲得良好的

6、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益展，并可獲得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益 促進(jìn)自有根底產(chǎn)業(yè)的開展促進(jìn)自有根底產(chǎn)業(yè)的開展 二、北斗系統(tǒng)概況二、北斗系統(tǒng)概況 一第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗一號 北斗一號系統(tǒng)已于2000年12月完成研制建設(shè)，并于 2002年1月1日投入試運(yùn)行。它的建成，打破了美、俄在 衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的壟斷，同時(shí)也標(biāo)志著我國在衛(wèi)星導(dǎo)航技 術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破 1 1、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 空間局部：由空間局部：由3 3顆靜止軌道衛(wèi)星顆靜止軌道衛(wèi)星(2(2顆工作、顆工作、1 1顆備份顆備份) )組成組成 定點(diǎn)位置：東經(jīng)定點(diǎn)位置：東經(jīng)8080度、度、110110度、度、140140度度 地面應(yīng)用系統(tǒng)：地面控制中

7、心、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機(jī)地面應(yīng)用系統(tǒng)：地面控制中心、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機(jī) 2 2、根本性能、根本性能 根本功能：有源導(dǎo)航定位，雙向簡短根本功能：有源導(dǎo)航定位，雙向簡短 報(bào)文通信、授時(shí)定時(shí)報(bào)文通信、授時(shí)定時(shí) 定位精度：平面位置定位精度：平面位置 2020米米 100100米米 高高 程程 1010米米 定時(shí)精度：單向定時(shí)精度：單向100ns100ns，雙向，雙向20ns20ns 通信能力：一次可傳輸通信能力：一次可傳輸120120個(gè)漢字個(gè)漢字 北斗北斗1號號 導(dǎo)航定位衛(wèi)星外形圖導(dǎo)航定位衛(wèi)星外形圖 北斗北斗1號系統(tǒng)覆蓋區(qū)域號系統(tǒng)覆蓋區(qū)域 3 3、系統(tǒng)現(xiàn)狀、系統(tǒng)現(xiàn)狀 n20022002年年1 1月月

8、1 1日開始試運(yùn)行，標(biāo)志著我國在衛(wèi)星定位領(lǐng)日開始試運(yùn)行，標(biāo)志著我國在衛(wèi)星定位領(lǐng) 域新的突破域新的突破 n20022002年年1212月完成第三顆備份衛(wèi)星的發(fā)射，保障系統(tǒng)全月完成第三顆備份衛(wèi)星的發(fā)射，保障系統(tǒng)全 天候不間斷運(yùn)行。至此，北斗一號系統(tǒng)正式投入運(yùn)行天候不間斷運(yùn)行。至此，北斗一號系統(tǒng)正式投入運(yùn)行 n系統(tǒng)可為陸海空用戶提供定位、定時(shí)和雙向簡短數(shù)字報(bào)系統(tǒng)可為陸?？沼脩籼峁┒ㄎ弧⒍〞r(shí)和雙向簡短數(shù)字報(bào) 文通信效勞，極大地改善了我國長期缺乏自主有效的高文通信效勞，極大地改善了我國長期缺乏自主有效的高 精度實(shí)時(shí)定位定時(shí)等手段的局面，可廣泛應(yīng)用于我軍指精度實(shí)時(shí)定位定時(shí)等手段的局面，可廣泛應(yīng)用于我軍指

9、揮作戰(zhàn)和國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域揮作戰(zhàn)和國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域 應(yīng)用終端已形成體系應(yīng)用終端已形成體系 n終端分為：手持型、車終端分為：手持型、車 載型、指揮型載型、指揮型 n各種型號的終端已廣泛各種型號的終端已廣泛 應(yīng)用于軍隊(duì)和國民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用于軍隊(duì)和國民經(jīng)濟(jì) 建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域 豐富的用戶機(jī)產(chǎn)品豐富的用戶機(jī)產(chǎn)品 加固指揮型用戶機(jī)加固指揮型用戶機(jī) 嵌入式用戶機(jī)嵌入式用戶機(jī) 便攜式用戶機(jī)便攜式用戶機(jī) 手持型用戶機(jī)手持型用戶機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)1U1U機(jī)箱指揮機(jī)機(jī)箱指揮機(jī) 用戶機(jī)用戶機(jī)OEMOEM板板 4、應(yīng)用北斗系統(tǒng)的突出優(yōu)勢、應(yīng)用北斗系統(tǒng)的突出優(yōu)勢 n自主系統(tǒng)、高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，平安、可靠、穩(wěn)定，適合涉自主系統(tǒng)

10、、高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，平安、可靠、穩(wěn)定，適合涉 及國民經(jīng)濟(jì)命脈的關(guān)鍵部門應(yīng)用，擺脫對國外系統(tǒng)的依賴及國民經(jīng)濟(jì)命脈的關(guān)鍵部門應(yīng)用，擺脫對國外系統(tǒng)的依賴 性，降低平安隱患性，降低平安隱患 n覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)，覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)，24小時(shí)全天候效勞，無信小時(shí)全天候效勞，無信 號盲區(qū)號盲區(qū) n同時(shí)具備授時(shí)、定位與通訊功能，無需其他通訊系統(tǒng)支持同時(shí)具備授時(shí)、定位與通訊功能，無需其他通訊系統(tǒng)支持 n特別適合集團(tuán)用戶大范圍接收信號進(jìn)行高精度定時(shí)應(yīng)用特別適合集團(tuán)用戶大范圍接收信號進(jìn)行高精度定時(shí)應(yīng)用 n國家發(fā)改委準(zhǔn)備在北斗民用領(lǐng)域加大支持力度，政策扶植國家發(fā)改委準(zhǔn)備在北斗民用領(lǐng)域加大支持力度，政策扶植

11、 民用部門民用部門 溫總理對本工程的批示 反映了國家政策對北斗民用的大力支持 由于北斗一號是一個(gè)有源定位系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性和由于北斗一號是一個(gè)有源定位系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性和 動態(tài)適應(yīng)能力方面無法滿足遠(yuǎn)程武器精確制導(dǎo)的要動態(tài)適應(yīng)能力方面無法滿足遠(yuǎn)程武器精確制導(dǎo)的要 求。在目前嚴(yán)峻的國家平安形勢下，為了滿足求。在目前嚴(yán)峻的國家平安形勢下，為了滿足“打贏打贏 的要求，有必要盡快建成我國自主的第二代無源導(dǎo)的要求，有必要盡快建成我國自主的第二代無源導(dǎo) 航定位系統(tǒng)。經(jīng)過前期論證，根本確定了我國二代導(dǎo)航定位系統(tǒng)。經(jīng)過前期論證，根本確定了我國二代導(dǎo) 航系統(tǒng)的功能、性能、框架和技術(shù)體制航系統(tǒng)的功能、性能、框架和技術(shù)體制

12、二第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)二第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗二號北斗二號 1 1、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 空間局部：多顆軌道衛(wèi)星空間局部：多顆軌道衛(wèi)星 地面運(yùn)控系統(tǒng)：地面運(yùn)控系統(tǒng)：1 1個(gè)地面運(yùn)行控制中心個(gè)地面運(yùn)行控制中心 假設(shè)干個(gè)上行注入站假設(shè)干個(gè)上行注入站 假設(shè)干基準(zhǔn)站和監(jiān)測站假設(shè)干基準(zhǔn)站和監(jiān)測站 應(yīng)用系統(tǒng)：各類用戶機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：各類用戶機(jī) 假設(shè)干應(yīng)用增強(qiáng)系統(tǒng)假設(shè)干應(yīng)用增強(qiáng)系統(tǒng) 具有連續(xù)無源實(shí)時(shí)三維定位、測速能力具有連續(xù)無源實(shí)時(shí)三維定位、測速能力 具有雙向簡短報(bào)文通信位置報(bào)告功能具有雙向簡短報(bào)文通信位置報(bào)告功能 具有高精度授時(shí)功能具有高精度授時(shí)功能 具有一定的抗干擾、保密及防欺騙能力具有一定的抗干擾、保

13、密及防欺騙能力 2 2、主要功能和性能要求、主要功能和性能要求 1 1主要功能主要功能 2 2主要性能主要性能 效勞范圍：較之北斗一號有顯著擴(kuò)展效勞范圍：較之北斗一號有顯著擴(kuò)展 定位精度：與定位精度：與GPSGPS相當(dāng)相當(dāng) 授時(shí)精度：保存單、雙向定時(shí)功能，且精度授時(shí)精度：保存單、雙向定時(shí)功能，且精度 上比北斗一號有進(jìn)一步提高上比北斗一號有進(jìn)一步提高 短電文通信：滿足導(dǎo)航定位信息交換要求短電文通信：滿足導(dǎo)航定位信息交換要求 用戶設(shè)備：體積小、重量輕、功耗低，滿足用戶設(shè)備：體積小、重量輕、功耗低，滿足 手持和其它各種載體需要手持和其它各種載體需要 二代導(dǎo)航區(qū)域系統(tǒng)建成后，可根本滿足我軍民用戶二代導(dǎo)

14、航區(qū)域系統(tǒng)建成后，可根本滿足我軍民用戶 對無源導(dǎo)航定位的需求，與近期我軍武器裝備的開展水對無源導(dǎo)航定位的需求，與近期我軍武器裝備的開展水 平也相匹配，同時(shí)，也與我國國民經(jīng)濟(jì)開展對衛(wèi)星導(dǎo)航平也相匹配，同時(shí)，也與我國國民經(jīng)濟(jì)開展對衛(wèi)星導(dǎo)航 定位的需求相適應(yīng)。而且，系統(tǒng)很好地繼承了一代的功定位的需求相適應(yīng)。而且，系統(tǒng)很好地繼承了一代的功 能，用戶利益得到了有效的保護(hù)能，用戶利益得到了有效的保護(hù) 三、北斗授時(shí)定時(shí)根本原理三、北斗授時(shí)定時(shí)根本原理 授時(shí)定時(shí)根本原理授時(shí)定時(shí)根本原理 nBD-1采用超幀周期幀結(jié)構(gòu)形式向用戶播發(fā)詢問信號，每一超幀采用超幀周期幀結(jié)構(gòu)形式向用戶播發(fā)詢問信號，每一超幀 的起始幀定為

15、發(fā)播時(shí)間幀，可為用戶提供授時(shí)定時(shí)效勞的起始幀定為發(fā)播時(shí)間幀，可為用戶提供授時(shí)定時(shí)效勞 nBD-1每臺用戶機(jī)啟用前均需在中心控制系統(tǒng)完成一系列的測試，每臺用戶機(jī)啟用前均需在中心控制系統(tǒng)完成一系列的測試， 其中包括設(shè)備的零值測試。設(shè)備零值測試主要測量單向設(shè)備時(shí)其中包括設(shè)備的零值測試。設(shè)備零值測試主要測量單向設(shè)備時(shí) 延和雙向設(shè)備時(shí)延延和雙向設(shè)備時(shí)延 n單向設(shè)備時(shí)延單向設(shè)備時(shí)延t設(shè)備單是指信號在正向傳播中心控制系統(tǒng)設(shè)備單是指信號在正向傳播中心控制系統(tǒng)衛(wèi)衛(wèi) 星星用戶機(jī)過程中所經(jīng)設(shè)備的總時(shí)延用戶機(jī)過程中所經(jīng)設(shè)備的總時(shí)延 n雙向設(shè)備時(shí)延雙向設(shè)備時(shí)延t設(shè)備雙是指信號在正反向傳播中心控制系統(tǒng)設(shè)備雙是指信號在正反

16、向傳播中心控制系統(tǒng) 衛(wèi)星衛(wèi)星用戶機(jī)用戶機(jī)衛(wèi)星衛(wèi)星中心控制系統(tǒng)過程中所經(jīng)設(shè)備的總時(shí)中心控制系統(tǒng)過程中所經(jīng)設(shè)備的總時(shí) 延延 n按照戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求，系統(tǒng)的定時(shí)精度為按照戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求，系統(tǒng)的定時(shí)精度為20ns、100ns兩檔，兩檔， 前者采用雙向定時(shí)法，后者采用單向定時(shí)法前者采用雙向定時(shí)法，后者采用單向定時(shí)法 單向定時(shí)根本原理單向定時(shí)根本原理100ns檔檔 單向定時(shí)的根本方法是：假設(shè)用戶位于衛(wèi)星單向定時(shí)的根本方法是：假設(shè)用戶位于衛(wèi)星1 1的下行波束覆蓋的下行波束覆蓋 區(qū)，用戶接收中心控制系統(tǒng)播發(fā)的時(shí)間幀詢問信號，同時(shí)以區(qū)，用戶接收中心控制系統(tǒng)播發(fā)的時(shí)間幀詢問信號，同時(shí)以 本地鐘秒信號本地鐘秒信號

17、1 1脈沖脈沖/s/s作開門脈沖，以詢問信號相關(guān)峰作關(guān)門作開門脈沖，以詢問信號相關(guān)峰作關(guān)門 脈沖，測得脈沖，測得11： 地面中心地面中心 1脈沖脈沖/s n幀幀 1脈沖脈沖/s 1脈沖脈沖/s1脈沖脈沖/s 用戶用戶 nt 1 單向定時(shí)原理單向定時(shí)原理 那么由下式即可求得用戶鐘與中心控制系統(tǒng)時(shí)鐘的鐘差那么由下式即可求得用戶鐘與中心控制系統(tǒng)時(shí)鐘的鐘差： =1-nt 式中：式中：nt為幀號對應(yīng)的時(shí)間，為幀號對應(yīng)的時(shí)間，nt=n31.25(ms)，為信號的正向傳為信號的正向傳 播時(shí)延：播時(shí)延： =t設(shè)備單設(shè)備單+tR01+tRU1 其中其中t設(shè)備單值存儲在用戶機(jī)中，其中設(shè)備單值存儲在用戶機(jī)中，其中t

18、R01為地面中心至北斗衛(wèi)星的傳為地面中心至北斗衛(wèi)星的傳 輸時(shí)延，可在北斗衛(wèi)星下行信號中提取，輸時(shí)延，可在北斗衛(wèi)星下行信號中提取，tRU1為北斗衛(wèi)星至用戶終端的傳輸為北斗衛(wèi)星至用戶終端的傳輸 時(shí)延，需要在用戶端計(jì)算獲得，因此衛(wèi)星星歷誤差、電離層對流層修正誤時(shí)延，需要在用戶端計(jì)算獲得，因此衛(wèi)星星歷誤差、電離層對流層修正誤 差、以及用戶位置誤差成為制約單向定時(shí)精度的主要誤差源。因衛(wèi)星星歷和差、以及用戶位置誤差成為制約單向定時(shí)精度的主要誤差源。因衛(wèi)星星歷和 傳播修正模型由系統(tǒng)即時(shí)提供，精度較高，因此用戶的位置誤差成為單向定傳播修正模型由系統(tǒng)即時(shí)提供，精度較高，因此用戶的位置誤差成為單向定 時(shí)最主要的誤

19、差源。當(dāng)位置誤差小于時(shí)最主要的誤差源。當(dāng)位置誤差小于50米時(shí)，單向定時(shí)精度可優(yōu)于米時(shí)，單向定時(shí)精度可優(yōu)于100ns。 雙向定時(shí)根本原理雙向定時(shí)根本原理20ns檔檔 雙向定時(shí)的根本方法是：假設(shè)用戶位于衛(wèi)星雙向定時(shí)的根本方法是：假設(shè)用戶位于衛(wèi)星1的下行波束覆蓋的下行波束覆蓋 區(qū)，用戶接收中心控制系統(tǒng)播發(fā)的時(shí)間幀詢問信號，然后一方面區(qū)，用戶接收中心控制系統(tǒng)播發(fā)的時(shí)間幀詢問信號，然后一方面 測出第測出第n幀詢問信號相關(guān)峰到本地鐘整秒信號幀詢問信號相關(guān)峰到本地鐘整秒信號1脈沖脈沖/s的時(shí)間間隔的時(shí)間間隔 1值，另一方面向中心控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)信號，由中心控制系統(tǒng)值，另一方面向中心控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)信號，由中

20、心控制系統(tǒng) 測出信號的往返時(shí)間測出信號的往返時(shí)間2值，并算出該信號由中心發(fā)出至用戶機(jī)收值，并算出該信號由中心發(fā)出至用戶機(jī)收 到的正向傳播時(shí)延值到的正向傳播時(shí)延值，再發(fā)送給該用戶作為雙向定時(shí)時(shí)延修正，再發(fā)送給該用戶作為雙向定時(shí)時(shí)延修正 值：值： 地面中心地面中心 1脈沖脈沖/s n幀幀 1脈沖脈沖/s 1脈沖脈沖/s1脈沖脈沖/s 用戶用戶 nt 1 雙向定時(shí)原理雙向定時(shí)原理 那么用戶可根據(jù)下式求得用戶鐘與中心控制系統(tǒng)時(shí)鐘的鐘差那么用戶可根據(jù)下式求得用戶鐘與中心控制系統(tǒng)時(shí)鐘的鐘差： =1-1-nt 式中：式中： 1為用戶定時(shí)終端實(shí)測值，為用戶定時(shí)終端實(shí)測值，nt為幀號對應(yīng)的時(shí)為幀號對應(yīng)的時(shí) 間，

21、間，nt=n31.25(ms)，為信號的正向傳播時(shí)延為信號的正向傳播時(shí)延 =t設(shè)備單設(shè)備單-t設(shè)備雙設(shè)備雙-2-t正傳正傳1+t返傳返傳1/2 其中其中t設(shè)備單、設(shè)備單、t設(shè)備雙均值存儲在北斗地面中心，設(shè)備雙均值存儲在北斗地面中心， t正傳正傳1 為信號的正向傳輸時(shí)延，為信號的正向傳輸時(shí)延， t返傳返傳1為信號的返向傳輸時(shí)延。由地為信號的返向傳輸時(shí)延。由地 面中心算得鐘差面中心算得鐘差并發(fā)送給用戶。并發(fā)送給用戶。 因雙向時(shí)延可實(shí)測獲得，所有修正在中心計(jì)算，因此雙因雙向時(shí)延可實(shí)測獲得，所有修正在中心計(jì)算，因此雙 向定時(shí)可獲得優(yōu)于向定時(shí)可獲得優(yōu)于20ns的定時(shí)精度。的定時(shí)精度。 四、四、CDMA基

22、站定時(shí)方案概要基站定時(shí)方案概要 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 nCDMA基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSS的重要功能之一是保持頻率和時(shí)間標(biāo)的重要功能之一是保持頻率和時(shí)間標(biāo) 準(zhǔn)，完成時(shí)間和頻率的協(xié)同，提供系統(tǒng)所必需的頻率基準(zhǔn)、精確準(zhǔn)，完成時(shí)間和頻率的協(xié)同，提供系統(tǒng)所必需的頻率基準(zhǔn)、精確 定時(shí)、同步基準(zhǔn)和系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)、同步基準(zhǔn)和系統(tǒng)時(shí)鐘。 n目前國內(nèi)目前國內(nèi)CDMA基站的時(shí)間頻率保持標(biāo)準(zhǔn)根本都采用基站的時(shí)間頻率保持標(biāo)準(zhǔn)根本都采用GPS系統(tǒng)來系統(tǒng)來 定時(shí)，而保持主要靠高穩(wěn)晶振和銣原子鐘。定時(shí)，而保持主要靠高穩(wěn)晶振和銣原子鐘。 n在在CDMA建站初期國外建站初期國外GPS/GLONASS比較成熟，我國的授時(shí)導(dǎo)比較成熟，

23、我國的授時(shí)導(dǎo) 航系統(tǒng)正在建設(shè)中，自航系統(tǒng)正在建設(shè)中，自2003年以來我國自主的北斗系統(tǒng)投入穩(wěn)年以來我國自主的北斗系統(tǒng)投入穩(wěn) 定可靠運(yùn)行，各科研院所研發(fā)了一系列授時(shí)、定時(shí)用戶終端，但定可靠運(yùn)行，各科研院所研發(fā)了一系列授時(shí)、定時(shí)用戶終端，但 沒有專門用于沒有專門用于CDMA基站的授時(shí)設(shè)備?；镜氖跁r(shí)設(shè)備。 n2005年年3月航天科技集團(tuán)公司與中國聯(lián)通公司高層就研發(fā)和裝備月航天科技集團(tuán)公司與中國聯(lián)通公司高層就研發(fā)和裝備 北斗北斗CDMA基站定時(shí)系統(tǒng)達(dá)成一致。基站定時(shí)系統(tǒng)達(dá)成一致。 n2005年年4月航天科技集團(tuán)公司責(zé)成航天四創(chuàng)迅速啟動該工程。月航天科技集團(tuán)公司責(zé)成航天四創(chuàng)迅速啟動該工程。 系統(tǒng)任務(wù)系

24、統(tǒng)任務(wù) n北斗用于北斗用于CDMA站間時(shí)間同步包括無線同步和傳輸站間時(shí)間同步包括無線同步和傳輸 網(wǎng)絡(luò)同步網(wǎng)絡(luò)同步 n無線同步要求：無線同步要求： nCDMA系統(tǒng)對無線定時(shí)要求十分嚴(yán)格：同一信道碼序系統(tǒng)對無線定時(shí)要求十分嚴(yán)格：同一信道碼序 列時(shí)間誤差小于列時(shí)間誤差小于50ns n同一基站內(nèi)不同信道發(fā)射時(shí)間小于同一基站內(nèi)不同信道發(fā)射時(shí)間小于1us n不同基站導(dǎo)頻發(fā)射時(shí)間小于不同基站導(dǎo)頻發(fā)射時(shí)間小于10us n傳輸網(wǎng)絡(luò)同步要求傳輸網(wǎng)絡(luò)同步要求 n數(shù)據(jù)同步，以高精度北斗授時(shí)系統(tǒng)作為時(shí)鐘基準(zhǔn)，同數(shù)據(jù)同步，以高精度北斗授時(shí)系統(tǒng)作為時(shí)鐘基準(zhǔn)，同 時(shí)以公用數(shù)字同步網(wǎng)的同步基準(zhǔn)作為備用時(shí)鐘基準(zhǔn)時(shí)以公用數(shù)字同步網(wǎng)

25、的同步基準(zhǔn)作為備用時(shí)鐘基準(zhǔn) n每個(gè)基站都需使用高精度的時(shí)間基準(zhǔn)參考源每個(gè)基站都需使用高精度的時(shí)間基準(zhǔn)參考源 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 n北斗用于北斗用于CDMA站間時(shí)間同步主要是給基站提供穩(wěn)定、站間時(shí)間同步主要是給基站提供穩(wěn)定、 可靠的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。可靠的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。 n接收接收BD播送的定時(shí)信號，提取秒信號并進(jìn)行校正，對播送的定時(shí)信號，提取秒信號并進(jìn)行校正，對 高穩(wěn)晶振進(jìn)行馴服和時(shí)間保持，利用頻率綜合器產(chǎn)生高穩(wěn)晶振進(jìn)行馴服和時(shí)間保持，利用頻率綜合器產(chǎn)生 CDMA所需的各種同源頻率信號。所需的各種同源頻率信號。 n同時(shí)兼容同時(shí)兼容BD和和GPS兩個(gè)授時(shí)系統(tǒng)，自動進(jìn)行信號精度兩個(gè)授時(shí)系統(tǒng)，自動進(jìn)行信號

26、精度 分析和備份切換分析和備份切換 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo) nGPS/BD雙模接收天線采用蘑菇頭形式，饋線雙模接收天線采用蘑菇頭形式，饋線30m 可選；可選； n191U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，同時(shí)兼容標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，同時(shí)兼容BD/GPS兩個(gè)系統(tǒng)；兩個(gè)系統(tǒng)； n輸出信號頻率準(zhǔn)確度：輸出信號頻率準(zhǔn)確度： n優(yōu)于優(yōu)于2E-12高穩(wěn)晶振連續(xù)馴服高穩(wěn)晶振連續(xù)馴服24h后平均頻率準(zhǔn)確后平均頻率準(zhǔn)確 度；度； n優(yōu)于優(yōu)于1E-10高穩(wěn)晶振連續(xù)馴服高穩(wěn)晶振連續(xù)馴服24h后斷開后斷開GPS/BD 信號，自動保持信號，自動保持24h平均頻率準(zhǔn)確度平均頻率準(zhǔn)確度 n時(shí)域短期頻率穩(wěn)定度時(shí)域短期頻率穩(wěn)定度10MHz n5E-10/S

27、n1E-12/Day 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo) n輸出信號輸出信號： n1PPS：TTL電平，電平，50歐姆正極性，脈寬歐姆正極性，脈寬1ms， 上升沿上升沿20ns，鎖定狀態(tài)相對與，鎖定狀態(tài)相對與UTC精度優(yōu)于精度優(yōu)于 100ns，驅(qū)動能力，驅(qū)動能力10m； nTOD時(shí)間碼信號：時(shí)間碼信號：RS232接口，接口，9600-8-N-1，輸，輸 出年月日時(shí)分秒及出年月日時(shí)分秒及GPS/BD鎖定信息。鎖定信息。 n環(huán)境要求：環(huán)境要求： n電源：交流電源：交流220V/50Hz，DC48V n工作溫度：工作溫度：-1040 n存放溫度：存放溫度：-1055 CDMA站間時(shí)間同步總體方案站間時(shí)間同步總

28、體方案 n各站獨(dú)立接收衛(wèi)星授時(shí)信號，自動同步到同一時(shí)間基準(zhǔn)，有效控制各站獨(dú)立接收衛(wèi)星授時(shí)信號，自動同步到同一時(shí)間基準(zhǔn)，有效控制 時(shí)間精度和保持精度。時(shí)間精度和保持精度。 n基站定時(shí)原理基站定時(shí)原理 n同時(shí)接收同時(shí)接收GPS和北斗時(shí)，得到時(shí)間基準(zhǔn)和北斗時(shí)，得到時(shí)間基準(zhǔn)1pps信號信號 n對對BD時(shí)和時(shí)和GPS時(shí)進(jìn)行性能選優(yōu)，確定輸出信號基準(zhǔn)時(shí)間時(shí)進(jìn)行性能選優(yōu)，確定輸出信號基準(zhǔn)時(shí)間 n根據(jù)根據(jù)1pps信號用頻率綜合模塊產(chǎn)生同精度的頻率信號：信號用頻率綜合模塊產(chǎn)生同精度的頻率信號： 10MHz，和，和E1時(shí)鐘信號等時(shí)鐘信號等 1pps GPS接收機(jī)接收機(jī) BD接收機(jī)接收機(jī) 1pps 性能性能 選優(yōu)選

29、優(yōu) 頻率頻率 綜合綜合 pp2s 19.6608M E1時(shí)鐘時(shí)鐘 10.0M CDMA基站時(shí)間系統(tǒng)方案基站時(shí)間系統(tǒng)方案 n采用采用191U機(jī)箱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局圖前機(jī)箱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局圖前 面板顯示，所有信號從后面板輸出面板顯示，所有信號從后面板輸出 接口接口 選件選件 BD接收機(jī)接收機(jī) GPS接收機(jī)接收機(jī) 擴(kuò)展時(shí)鐘擴(kuò)展時(shí)鐘 模塊模塊 時(shí)鐘性能分析與頻率綜合模塊時(shí)鐘性能分析與頻率綜合模塊 前面板前面板 影響定時(shí)精度的關(guān)鍵因素及對策影響定時(shí)精度的關(guān)鍵因素及對策 n北斗接收天線位置測量精度北斗接收天線位置測量精度 n基站基站BD天線位置越準(zhǔn)確授時(shí)精度越高，一般天線位置越準(zhǔn)確授時(shí)精度越高，一般 情況下天線

30、位置精度情況下天線位置精度10m，定時(shí)精度優(yōu)于，定時(shí)精度優(yōu)于 30ns； n基站位置的精確測量可以利用大地測量型的基站位置的精確測量可以利用大地測量型的 GPS接收機(jī)來完成精確測量接收機(jī)來完成精確測量 n時(shí)延校正技術(shù)時(shí)延校正技術(shù) n空中時(shí)延：電離層、對流層，從衛(wèi)星播送信空中時(shí)延：電離層、對流層，從衛(wèi)星播送信 息電文中獲得并作為參數(shù)進(jìn)行修正息電文中獲得并作為參數(shù)進(jìn)行修正 n鐘差：從衛(wèi)星播送信息電文中獲得并作為參鐘差：從衛(wèi)星播送信息電文中獲得并作為參 數(shù)進(jìn)行改正數(shù)進(jìn)行改正 n多普勒頻差：系統(tǒng)計(jì)算多普勒多普勒頻差：系統(tǒng)計(jì)算多普勒(包括本地鐘差包括本地鐘差) 偏差并進(jìn)行改正偏差并進(jìn)行改正 五、現(xiàn)場試驗(yàn)原理五、現(xiàn)場試驗(yàn)原理 外部時(shí)鐘輸入外部時(shí)鐘輸入 n目前大局部廠家的目前大局部廠家的BTS都具有外部時(shí)鐘都具有外部時(shí)鐘 輸入接口，通過設(shè)置或自動切換，可以輸入接口，通過設(shè)置或自動切換，可以 工作在外部時(shí)鐘模式；工作在外部時(shí)鐘模式； 以朗訊公司以朗訊公司BTS為例為例 n目前朗訊公司現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)