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TD-SCDMA系統(tǒng)要求基站間定時(shí)同步。目前TD建網(wǎng)的同步方案是通過在每個(gè)基站上安裝GPS來進(jìn)行同步。但是在基站上安裝GPS天線接收衛(wèi)星信號，容易受到干擾，可能會被遮擋，導(dǎo)致GPS不能接收到衛(wèi)星，進(jìn)而引起基站失步，失步后可能會造成網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。
在此前的研究中，基站失步后會對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量造成什么樣的影響沒有定論，因此也無法從網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀排查故障原因。此外，3GPP規(guī)范對TD的同步精度有定義，該同步精度是否合適，更高的同步精度是否能提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也是需要探討的問題。
GPS失步對TD網(wǎng)絡(luò)的影響
3GPP25.402[3]定義了同步要求，其中TDD系統(tǒng)特別要求基站間時(shí)間同步。現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA基站都采用GPS進(jìn)行同步，所有的基站都鎖定在GPS時(shí)間上，不同的基站能夠保證定時(shí)一致。
但由于基站只是把GPS作為本地高精度時(shí)鐘的參考源，并不直接使用GPS時(shí)鐘，具有一定的時(shí)鐘保持能力，短時(shí)間內(nèi)的GPS異常并不會影響基站的正常工作。當(dāng)GPS長時(shí)間出現(xiàn)異常，基站晶振長時(shí)間處于自由振蕩狀態(tài)，將導(dǎo)致基站間定時(shí)偏差逐漸增加而不能保持同步�；静煌綍䦟W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量帶來影響，主要表現(xiàn)為對鄰區(qū)搜索、切換的影響以及干擾抬升。
下面分別闡述對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量造成影響的研究結(jié)果。
切換
現(xiàn)網(wǎng)測試結(jié)果表明，隨著基站定時(shí)偏差的的變大，切換成功率和呼通率下降，掉話率抬升，影響到網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)。
GPS偏移4chip內(nèi)的切換成功率在98%以上，為保證切換成功條件的臨界值，GPS偏移在5chip以上，切換成功率和呼通率下降，掉話率明顯抬升，GPS偏移會導(dǎo)致終端的重選效率降低，從而造成呼通率的下降。
鄰區(qū)搜索
UE在進(jìn)行鄰區(qū)搜索時(shí)以當(dāng)前小區(qū)的定時(shí)來搜索鄰區(qū)主導(dǎo)頻的RSCP，由于定時(shí)偏差存在，會導(dǎo)致鄰區(qū)主導(dǎo)頻信號超出UE搜索窗。
現(xiàn)網(wǎng)測試結(jié)果表明，隨著GPS偏移值的設(shè)定，參考小區(qū)的RSCP值隨著偏移值的增大都呈現(xiàn)從大到小的變化過程。參考小區(qū)RSCP變化如圖1所示。
在向后偏移10chip時(shí)，信號衰減明顯增大，并與偏移14chip、16chip時(shí)的RSCP值大小相近，可以判斷10chip為向后偏移影響手機(jī)搜索鄰區(qū)時(shí)的臨界值；在向前偏移12chip時(shí)，信號衰減明顯增大，可以粗略判斷12chip為向前偏移影響手機(jī)搜索鄰區(qū)時(shí)的臨界值。
UP干擾抬升
基站定時(shí)存在偏差時(shí)，會導(dǎo)致干擾源更靠近受影響的基站，會造成受影響的基站UP干擾抬升。實(shí)驗(yàn)基站定時(shí)偏移會導(dǎo)致相鄰基站都干擾試驗(yàn)基站。試驗(yàn)基站定時(shí)向后偏移會導(dǎo)致某一圈鄰區(qū)基站干擾抬升。
GPS向前和向后偏移測試的UP干擾的平均值如圖2和圖3所示。從兩張圖中可以得到以下結(jié)論：GPS偏移16chip內(nèi)，UP干擾對所選測試地點(diǎn)的呼通率的影響不大；但隨GPS偏移的增大UP的干擾值會有上升趨勢；GPS向前偏移，受所有周圍正常小區(qū)影響，在24chip時(shí)平均值到達(dá)-101.3dBm，超過-103dBm，但不會影響終端的呼叫成功率(-85dBm的場強(qiáng)下)。
業(yè)務(wù)時(shí)隙干擾抬升
TD是一個(gè)時(shí)分雙工系統(tǒng)，上下行業(yè)務(wù)必須嚴(yán)格定時(shí)，如果定時(shí)不準(zhǔn)，出現(xiàn)基站之間收發(fā)干擾。
對于業(yè)務(wù)時(shí)隙干擾角度的失步容限，研究的方法是首先通過仿真，確定業(yè)務(wù)時(shí)隙的抗失步能力，然后結(jié)合理論分析和現(xiàn)網(wǎng)測試，確定組網(wǎng)時(shí)的容限指標(biāo)。
仿真結(jié)果表明，定時(shí)偏差小于14chip時(shí)，鏈路仿真表明目標(biāo)SIR提高2dB，系統(tǒng)仿真表明在其他條件不變情況下，中斷率不超過5%，可認(rèn)為此時(shí)對網(wǎng)絡(luò)KPI沒有顯著影響；定時(shí)偏差小于7chip時(shí)，鏈路仿真表明目標(biāo)SIR基本不變，可以認(rèn)為此時(shí)對網(wǎng)絡(luò)KPI基本沒有影響。前面得到的仿真結(jié)果表明，下行末尾7chip(5.47μs)污染了另一個(gè)基站的上行時(shí)，此時(shí)的干擾很小，可以忽略不計(jì)。
總體來說：假設(shè)NodeB2定時(shí)比NodeB1延遲了Sync_Error，只要GP+Tr+TD-Sync_Error>DS+Tx_On+TA_Error，NodeB1就不會干擾NodeB2。
計(jì)算可得可容忍定時(shí)偏差約為10.59μs(約13.55chip)。在實(shí)際測試中，測試小區(qū)周圍鄰區(qū)進(jìn)行75%碼道、27dBm加載，業(yè)務(wù)時(shí)隙的干擾影響不明顯，在終端搜索鄰區(qū)的臨界值12chip，-85dBm的場強(qiáng)下，全部呼通，不影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。
結(jié)論
如果GPS問題導(dǎo)致短期基站失去同步，由于基站自身晶振具備一定保持能力，對網(wǎng)絡(luò)沒有影響。如果GPS問題持續(xù)時(shí)間比較長，導(dǎo)致基站之間定時(shí)誤差過大，則會影響切換、UE對鄰小區(qū)的搜索、UP干擾抬升、業(yè)務(wù)時(shí)隙干擾抬升。其中GPS失步導(dǎo)致的基站定時(shí)偏差對切換的影響最為明顯，當(dāng)基站定時(shí)偏差大于4chip(約3μs)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)KPI有明顯下降(切換失敗或者切換掉話)，可以作為GPS失步的一個(gè)判斷基礎(chǔ)。如果某個(gè)基站(若干個(gè)扇區(qū))和鄰區(qū)出現(xiàn)突發(fā)的切換失敗大幅度攀升，在排除了其他因素外，可以認(rèn)定是GPS失步導(dǎo)致。
定時(shí)偏差小于3μs的情況下，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量沒有變化，和協(xié)議定義的3μs指標(biāo)是一致的，提高同步精度并不會帶來額外的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高。
基站同步高可靠性方案
GPS故障定位分為以下幾類：
存在天線短路、開路告警并伴隨丟星告警
由于天線短路、開路告警是GPS卡根據(jù)天饋系統(tǒng)5V電源的電流判斷的，出現(xiàn)告警時(shí)天線很可能工作不正常，需要檢查天線、線纜接頭等部分。
頻繁出現(xiàn)丟星告警
頻繁出現(xiàn)丟星告警一般是存在干擾或遮擋。
某段時(shí)間集中出現(xiàn)丟星告警
如果故障只在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，后續(xù)又不再出現(xiàn)，很可能是臨時(shí)性的干擾或遮擋，只要不影響基站正常工作，建議以觀察為主。
偶爾出現(xiàn)丟星告警
對于每月出現(xiàn)三次以下，持續(xù)時(shí)間又很短的告警，只要不影響基站正常工作，建議以觀察為主。
沒有任何GPS告警，系統(tǒng)出現(xiàn)大面積區(qū)域KPI指標(biāo)惡化
對于沒有任何GPS告警，系統(tǒng)又出現(xiàn)大面積區(qū)域KPI指標(biāo)惡化情況，在排除其他原因之后，可以考慮是GPS失步引起的干擾。
對于有天線短路、開路的站點(diǎn)，建議檢查工程情況；對于有丟星的站點(diǎn)，可以通過后臺軟件記錄站點(diǎn)實(shí)際跟蹤GPS衛(wèi)星的數(shù)量。一般來說如果可用衛(wèi)星數(shù)長時(shí)間都比較少(比如5-6顆)，那么需要考慮是否存在遮擋；如果衛(wèi)星數(shù)目有突然的減少和跳變，那么很可能是存在干擾。對于干擾可以通過掃頻儀來定位和處理。
通過GPS失步仿真和測試，一方面證實(shí)了GPS失步對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營造成的影響，說明了迅速處理GPS問題的重要性；另外獲得了網(wǎng)絡(luò)可以容忍的GPS偏差值。根據(jù)這一偏差值，可以方便我們確認(rèn)GPS故障的類型和嚴(yán)重程度。通過及時(shí)、全面地GPS故障診斷，從而快速地對GPS故障進(jìn)行維護(hù)、修復(fù)，極大地縮短了工作人員的處理過程，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營更加可靠，提高用戶感知。
