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GPS/北斗时钟同步产品光纤远距离授时系统解决方案
浏览次数:5172发布日期:2012-01-10

         中国移动建设运营的第三代移动通信TD-SCDMA-SCDMA网络是严格要求同步的TD-SCDMAD系统,目前基站的时间同步由单一GPS授时系统实现。传统GPS授时系统,由于拉远距离、工程施工和抗干扰能力等受限因素,限制了TD-SCDMA系统采用BBU+RRU光纤拉远分布式基站的优势发挥,在TD-SCDMA站址选择日益困难的现状下,进一步加剧基站选址的难度,已经成为TD-SCDMA站址选址的瓶颈。

        在TD-SCDMA网络工程建设中,TD-SCDMA站址选择成为基站建设的重点问题,需主要克服以下几点:首先,GPS天线与基站BBU侧的接收机通过射频馈线连接,射频馈线较粗而且韧性差不易弯曲,其工程施工的难度限制了BBU与天面的拉远距离,极大地降低了BBU机房选址的灵活性;其次,射频馈线的信号衰减性限制了GPS射频信号的传输距离,拉远距离为百米之外就需要增加线路补偿放大器,加装放大器既增加了故障维护点又加大了施工难度,进一步加大新增站址的BBU机房选址灵活性;另外,GPS卫星系统属于美国军方,将使TD-SCDMA系统的正常运行受制于人,非常情况下,卫星系统一旦关闭或受干扰,TD-SCDMA系统将工作紊乱和瘫痪,整网安全存在很大隐患。

        在TD-SCDMA网络建设过程中,GPS授时系统的替代解决方案一直是中国移动研究的课题之一,大唐移动与中国移动持续加强创新合作,面对网络工程建设中的实际问题,推出了GPS/北斗双模一体化光纤拉远授时系统解决方案。该方案采用GPS/北斗双模一体化设计,相比传统GPS授时系统在拉远距离、工程实施、抗干扰能力、美化天面外观、安装维护便捷性等方面有明显的优势,可实现TD-SCDMA系统天线和GPS/北斗天线的共抱杆安装,给GPS/北斗天线布放及基站选址提供了极大的灵活性,有效解决了网络建设中的基站选址难题,满足运营商快速建网的需求。

        GPS/北斗光纤拉远授时系统解决工程施工难题

        针对传统GPS单一授时系统普遍存在的传输距离受限、施工困难、易受干扰及安全隐患的问题,为适应更广泛的布站场景,本方案采用GPS/北斗双模一体化设计,并且采用光纤拉远的方法有效解决工程施工中传输距离受限和施工困难的难题。一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统方案,就是在天面部分将GPS/北斗天线与接收机进行一体化设计,接收机输出的PPS与TOD信息通过光纤拉远的方法传输给基站机房内的BBU,BBU时钟恢复模块恢复PPS和TOD信息,并且传送到BBU需要同步的模块。基站设计不再需要考虑接收机的类型(GPS/北斗)、型号、厂家、尺寸等一系列问题,只需要基站和拉远接收机有相同的标准接口和时间传输机制(如图1所示)。

GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题

图1  GPS/北斗光纤拉远拉远授时示意图

        另外,为了解决TD-SCDMA网络共址建设中的干扰问题,该系统还采用频域滤波和空域滤波的方案,频域滤波采用在天线低噪放内部加装高选择性滤波器抑制带外干扰,而空域滤波则采用螺旋天线为基本技术的天线,有效抑制带内干扰。螺旋天线的特点是方向性好,增益高,频带宽,尤其是频带宽这点对GPS和北斗共用一组天线提供了条件,各种参数容易控制(如:波束宽度、增益、阻抗、轴比),器件的一致性好,便于生产调试等。图2为普通GPS天线与螺旋GPS天线的波瓣对比图,螺旋天线对带内干扰有很强的抑制作用。

GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题

图2 普通GPS天线和圈数为4的螺旋天线波瓣对比图

        系统方案优势突出

        工程实施便利,解决了传输距离受限问题

        传统GPS授时系统传输距离非常有限,在工程勘察设计中往往由于需要考虑天线与基站之间的距离,给基站选址及GPS天线布放选址都提出了很大的限制条件,一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统采用光电混合缆进行传输,zui少可以传输1公里,如采用就近取电的方式可使光纤拉远至10公里,这从根本上解决了传统GPS因传输距离受限影响基站选址的难题。另外,GPS拉远光纤可与RRU拉远光纤同时铺设,给工程施工提供了极大的便利性,大大节约了施工时间和成本,尤其适合于高层建筑、地铁隧道以及大型场馆、机场等机房与GPS天线距离较远的覆盖场景。

        抗干扰能力增强,增加了共址建设的可操作性

        一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统综合采用频域滤波和空域滤波的天线设计方案,可以极大地提高TD-SCDMA系统的授时精度以及抗干扰性能。试验表明,在GPS工作频点1575.42MHz附近,一体化授时系统接收机比传统GPS授时系统的抗干扰能力zui大能提高28dB以上,可实现与TD-SCDMA天线的共抱杆安装,大大增加共址建设的比例。而我国自主研发的北斗卫星授时系统目前的工作频段为2492MHz,极易受到工作在2.4GHz频段的WIFI系统的干扰,经现网测试验证,一体化授时系统可有效抑制北斗系统接收机的带外及带内干扰,这给北斗授时系统替代GPS授时系统起到了极大的推动作用。

GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题

图3 使用一体化北斗授时系统的输出噪声频谱图

        可以作为传统GPS授时系统的重要替代方案之一

        传统GPS授时系统的替代方案一直以来都是中国移动TD-SCDMA系统改进的重点研究方向。当前可以采用的GPS替代方案主要包括我国自主研发的北斗卫星系统授时方案以及1588V2有线网络同步组网方案。两种GPS授时替代方案都可以解决目前TD-SCDMA授时系统存在的工程施工问题及基站选址问题,考虑到1588V2同步组网方案需要手动对时钟偏差进行非对称性补偿设置,这将大大增加后期的维护工作量,且现网未大规模实施验证,在商用进程上尚不确定。而一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统是目前可以有效解决TD-SCDMA基站选址及工程施工问题的切实可行方案,该方案可加大北斗替代GPS系统的推进力度,也可作为1588V2同步组网方案的授时时钟源或授时备份系统,将在TD-SCDMA建网中发挥着重要的作用。

        稳定的大范围现网应用

        大唐移动在业内*推出了GPS/北斗光纤拉远授时系统解决方案,该系统解决方案自2009年提出以来,已在现网进行了充分的验证测试及试商用。2009年,该系统在江苏南京进行了20个基站站点的规模组网验证测试及应用,完成了在现网*个实现TD-SCDMA天线与GPS/北斗天线共抱杆安装的测试与应用,以及现网*个北斗授时基站的应用,所有基站至今运行稳定,性能良好。2010年,大唐移动为江苏某市移动提供了2套商用产品的应用服务,并在中移动研究院的主导下,完成了商用产品的全部测试用例,有效解决了该移动公司基站选址难、尤其是室内分布系统勘察设计选址难的问题。

GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题

图5 现网共抱杆安装应用实例

        结束语

        在TD- SCDMA网络建设中,基站站址是否具备安装条件已经成为很突出的矛盾,如何有效解决基站选址难题,是运营商普遍关注的问题。随着中国移动2010年TD-SCDMA网络扩容工程建设在全国的展开,大唐移动提出的一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统产品解决方案将借助先进的设计理念、独特的技术优势、便捷的施工方式、良好的网络性能,解决中国移动基站选址的难题,从而实现TD-SCDMA网络快速建网的目标。

:王

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