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(cè)量測(cè)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(chǎng)前景具有廣闊的市場(chǎng)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(hào)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(hào)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(duì)美國成了對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)北斗一號(hào)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(duì)北斗一號(hào)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；另一方面，國 家對(duì)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(tái)，各家對(duì)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(tái)，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(duì)北斗民用授時(shí)產(chǎn)品，從而導(dǎo)致

5、投資者對(duì)北斗民用 授時(shí)市場(chǎng)信心缺乏授時(shí)市場(chǎng)信心缺乏 2、利用北斗一號(hào)授時(shí)的必要性利用北斗一號(hào)授時(shí)的必要性 使用自主的北斗一號(hào)進(jìn)行授時(shí)可擺脫對(duì)美國使用自主的北斗一號(hào)進(jìn)行授時(shí)可擺脫對(duì)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(dòng)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(dòng)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益展，并可獲得良好的社會(huì)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(hào) 北斗一號(hào)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(jiǎn)短根本功能：有源導(dǎo)航定位，雙向簡(jiǎn)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：?jiǎn)蜗蚨〞r(shí)精度：?jiǎn)蜗?00ns100ns，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(hào)號(hào) 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(hào)系統(tǒng)覆蓋區(qū)域號(hào)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(hào)系統(tǒng)正式投入運(yùn)行天候不間斷運(yùn)行。至此，北斗一號(hào)系統(tǒng)正式投入運(yùn)行 n系統(tǒng)可為陸?？沼脩籼峁┒ㄎ?、定時(shí)和雙向簡(jiǎn)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(jiǎn)短數(shù)字報(bào) 文通信效勞，極大地改善了我國長(zhǎng)期缺乏自主有效的高文通信效勞，極大地改善了我國長(zhǎng)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(hào)的終端已廣泛各種型號(hào)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(shì)、應(yīng)用北斗系統(tǒng)的突出優(yōu)勢(shì) 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(duì)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(duì)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(hào)盲區(qū)號(hào)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(hào)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(hào)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(duì)本工程的批示 反映了國家政策對(duì)北斗民用的大力支持 由于北斗一號(hào)是一個(gè)有源定位系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性和由于北斗一號(hào)是一個(gè)有源定位系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性和 動(dòng)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?jiǎng)討B(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(shì)下，為了滿足求。在目前嚴(yán)峻的國家平安形勢(shì)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(hào)北斗二號(hào) 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(cè)站假設(shè)干基準(zhǔn)站和監(jiān)測(cè)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(cè)速能力具有連續(xù)無源實(shí)時(shí)三維定位、測(cè)速能力 具有雙向簡(jiǎn)短報(bào)文通信位置報(bào)告功能具有雙向簡(jiǎn)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(hào)有顯著擴(kuò)展效勞范圍：較之北斗一號(hào)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(hào)有進(jìn)一步提高上比北斗一號(hào)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(duì)無源導(dǎo)航定位的需求，與近期我軍武器裝備的開展水對(duì)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(duì)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(duì)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(hào)，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(hào)，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(tái)用戶機(jī)啟用前均需在中心控制系統(tǒng)完成一系列的測(cè)試，每臺(tái)用戶機(jī)啟用前均需在中心控制系統(tǒng)完成一系列的測(cè)試， 其中包括設(shè)備的零值測(cè)試。設(shè)備零值測(cè)試主要測(cè)量單向設(shè)備時(shí)其中包括設(shè)備的零值測(cè)試。設(shè)備零值測(cè)試主要測(cè)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(hào)在正向傳播中心控制系統(tǒng)設(shè)備單是指信號(hào)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(hào)在正反向傳播中心控制系統(tǒng)設(shè)備雙是指信號(hào)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(hào)，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(hào)，同時(shí)以 本地鐘秒信號(hào)本地鐘秒信號(hào)

17、1 1脈沖脈沖/s/s作開門脈沖，以詢問信號(hào)相關(guān)峰作關(guān)門作開門脈沖，以詢問信號(hào)相關(guān)峰作關(guān)門 脈沖，測(cè)得脈沖，測(cè)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(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，為幀號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，nt=n31.25(ms)，為信號(hào)的正向傳為信號(hào)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(chǔ)在用戶機(jī)中，其中設(shè)備單值存儲(chǔ)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(hào)中提取，輸時(shí)延，可在北斗衛(wèi)星下行信號(hào)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(duì)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(duì)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(hào)，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(hào)，然后一方面 測(cè)出第測(cè)出第n幀詢問信號(hào)相關(guān)峰到本地鐘整秒信號(hào)幀詢問信號(hào)相關(guān)峰到本地鐘整秒信號(hào)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(hào)，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(hào)，由中

20、心控制系統(tǒng) 測(cè)出信號(hào)的往返時(shí)間測(cè)出信號(hào)的往返時(shí)間2值，并算出該信號(hào)由中心發(fā)出至用戶機(jī)收值，并算出該信號(hào)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(cè)值，為用戶定時(shí)終端實(shí)測(cè)值，nt為幀號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)為幀號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí) 間，

21、間，nt=n31.25(ms)，為信號(hào)的正向傳播時(shí)延為信號(hào)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(chǔ)在北斗地面中心，設(shè)備雙均值存儲(chǔ)在北斗地面中心， t正傳正傳1 為信號(hào)的正向傳輸時(shí)延，為信號(hào)的正向傳輸時(shí)延， t返傳返傳1為信號(hào)的返向傳輸時(shí)延。由地為信號(hào)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(cè)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(cè)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?；径〞r(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(dòng)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(dòng)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(duì)無線定時(shí)要求十分嚴(yán)格：同一信道碼序系統(tǒng)對(duì)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)?？煽康臅r(shí)間頻率基準(zhǔn)。 n接收接收BD播送的定時(shí)信號(hào)，提取秒信號(hào)并進(jìn)行校正，對(duì)播送的定時(shí)信號(hào)，提取秒信號(hào)并進(jìn)行校正，對(duì) 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(hào)。所需的各種同源頻率信號(hào)。 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(dòng)進(jìn)行信號(hào)精度兩個(gè)授時(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)

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(hào)頻率準(zhǔn)確度：輸出信號(hào)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(hào)，自動(dòng)保持信號(hào)，自動(dòng)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(hào)輸出信號(hào)： 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(duì)與，鎖定狀態(tài)相對(duì)與UTC精度優(yōu)于精度優(yōu)于 100ns，驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)能力10m； nTOD時(shí)間碼信號(hào)：時(shí)間碼信號(hào)：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(hào)，自動(dòng)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(hào)，自動(dòng)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(hào)信號(hào) n對(duì)對(duì)BD時(shí)和時(shí)和GPS時(shí)進(jìn)行性能選優(yōu)，確定輸出信號(hào)基準(zhǔn)時(shí)間時(shí)進(jìn)行性能選優(yōu)，確定輸出信號(hào)基準(zhǔn)時(shí)間 n根據(jù)根據(jù)1pps信號(hào)用頻率綜合模塊產(chǎn)生同精度的頻率信號(hào)：信號(hào)用頻率綜合模塊產(chǎn)生同精度的頻率信號(hào)： 10MHz，和，和E1時(shí)鐘信號(hào)等時(shí)鐘信號(hào)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(hào)從后面板輸出面板顯示，所有信號(hào)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(duì)策影響定時(shí)精度的關(guān)鍵因素及對(duì)策 n北斗接收天線位置測(cè)量精度北斗接收天線位置測(cè)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(cè)量可以利用大地測(cè)量型的基站位置的精確測(cè)量可以利用大地測(cè)量型的 GPS接收機(jī)來完成精確測(cè)量接收機(jī)來完成精確測(cè)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(duì)流層，從衛(wèi)星播送信空中時(shí)延：電離層、對(duì)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(chǎng)試驗(yàn)原理五、現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)切換，可以輸入接口，通過設(shè)置或自動(dòng)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)