GSM基站時(shí)鐘頻率調(diào)整和測試淺談

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  在GSM 05.10條款的“無線子系統(tǒng)同步”中規(guī)定:“基站應(yīng)該使用絕對精度優(yōu)于0.05ppm(5×10-8)的單一頻率源作為時(shí)間基準(zhǔn)以及RF的產(chǎn)生源,該頻率也用于基站的全部載波源”。


  一、GSM基站時(shí)鐘頻率對通信的影響


  基站系統(tǒng)時(shí)鐘信號本身是由一個(gè)高精度的石英振蕩器產(chǎn)生,通常該信號同步于中樞系統(tǒng)的主時(shí)鐘,在主時(shí)鐘同步失敗時(shí),基站本身系統(tǒng)的時(shí)鐘也要求必須能夠維持網(wǎng)絡(luò)的同步。然而即使是最穩(wěn)定的石英振蕩器,經(jīng)過一定的時(shí)間或由于其它環(huán)境因素(如溫度、濕度等)的影響也會(huì)出現(xiàn)老化、衰減現(xiàn)象,直至超出GSM的基準(zhǔn)頻率精度指標(biāo)要求(5×10-8)。
這里我們舉個(gè)例子,如NOKIA基站時(shí)鐘板的基準(zhǔn)頻率為13MHz,按照標(biāo)準(zhǔn)NOKIA基站時(shí)鐘板的中心頻率偏差不得超過±0.65Hz。


  如果中心頻率偏差超過±0.65Hz,就會(huì)影響到基站其他部件的工作,特別是會(huì)造成載波頻率的偏移,很容易造成用戶通話質(zhì)量下降,甚至出現(xiàn)單通、掉話等故障。因此在基站工作一段時(shí)間后,都要對時(shí)鐘板的基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行測試,如有偏差須及時(shí)調(diào)整。在GSM的維護(hù)規(guī)程中規(guī)定:每隔半年需要對基站時(shí)鐘頻率校準(zhǔn)一次。許多移動(dòng)運(yùn)營商對于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化非常重視,但是都把注意力集中在基站分布及天線俯仰角的調(diào)整上,而忽視了對基站時(shí)鐘的校準(zhǔn)或者忽視了對校準(zhǔn)基站時(shí)鐘所使用的頻率計(jì)的性能要求,這是造成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化始終不理想的一個(gè)重要原因。


  二、石英晶振時(shí)基與銣時(shí)基技術(shù)的差異


  要判斷時(shí)鐘板的基準(zhǔn)時(shí)鐘是否偏移,就要采用頻率計(jì)來測試。市面上的頻率計(jì)有很多,但是能夠滿足基站頻率測試要求的卻不多。首先我們來計(jì)算一下GSM基站時(shí)鐘校準(zhǔn)時(shí)使用的頻率計(jì)的精度要求是:


 。保鶕(jù)ESTI規(guī)定,最大允許的GSM基準(zhǔn)時(shí)鐘的偏離是0.05ppm5×10-8;


  2.時(shí)間和其它環(huán)境因素的影響要允許留有3到6倍的基本精度,最大調(diào)整偏離在校準(zhǔn)以后將為5×10-83…6=1.5…0.75×10-8(即兩次校準(zhǔn)期間允許的偏差)。


 。常鶕(jù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:TUR>4倍,即校準(zhǔn)用儀器的精度必須高于被測設(shè)備精度4倍,這就意味著頻率計(jì)的最大誤差應(yīng)該為1.5…0.75×10-84=4…2×10-9。


  普通的石英晶振時(shí)基為了達(dá)到4×10-9的精度要求,理論上要每10天校準(zhǔn)一次并用內(nèi)部電池長期保持連續(xù)工作才可以實(shí)現(xiàn),一般情況下只能達(dá)到10-8級的精度,即使這樣的精度要求還需要每個(gè)月校準(zhǔn)一次以及30分鐘以上的預(yù)熱時(shí)間才可以達(dá)到,而實(shí)際用于GSM基站時(shí)鐘的測試時(shí)間不到1分鐘,在以前因?yàn)闆]有更方便更準(zhǔn)確的時(shí)鐘頻率計(jì),不得不使用普通的石英晶振頻率計(jì),它實(shí)際上不能滿足現(xiàn)場測試的要求。因?yàn)閷Υ蠖鄶?shù)工程師來說,到達(dá)現(xiàn)場后將儀器的電源接通,需要等待半小時(shí)或一小時(shí)以上才能開始檢測,而且儀器需每月送檢,很不方便。


  三、銣時(shí)基的計(jì)時(shí)計(jì)頻器的優(yōu)點(diǎn)


  目前最快速和最準(zhǔn)確的頻率計(jì)是采用銣原子作為時(shí)基,MOTOROLA公司和NOKIA公司就推薦采用美國FLUKE公司的PM6685R計(jì)時(shí)計(jì)頻器作為GSM基站基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率測試的頻率計(jì),它不需要電池保持也不需要頻繁的校準(zhǔn),校準(zhǔn)周期可達(dá)2-3年,年衰減只有0.0005ppm,所以它在很寬的范圍上可滿足GSM基準(zhǔn)的校準(zhǔn)要求。


  FLUKE公司的PM6685R計(jì)時(shí)計(jì)頻器,是GSM基站時(shí)鐘頻率測試最理想的測試工具,它采用銣時(shí)基,具有以下特點(diǎn):


  · 高精度、高穩(wěn)定性


  銣原子時(shí)基的穩(wěn)定性是充分預(yù)熱的石英晶振的100倍高于1x10-10。


  · 預(yù)熱時(shí)間短


  銣原子時(shí)基,開機(jī)6分鐘精度即可達(dá)1x10-9,即已滿足基站校準(zhǔn)要求。


  · 顯示精度高


  高分辨率,以近乎4GHz的時(shí)鐘頻率,提供250ps的分辨率,1秒內(nèi)即可給出10位(加2位溢出位共12位)的可靠顯示。


  · 操作簡單,易學(xué)易用


 。校停叮叮福担业牟僮魇趾唵,只需一兩個(gè)按鍵就可完成基站時(shí)鐘的檢測。


  · 多種頻率模塊供選擇


 。校停叮叮福担业臉(biāo)準(zhǔn)配置模塊為300MHz。用戶可以根據(jù)需要選擇1.3GHz,2.7GHz,4.2GHz以及4.5GHz模塊,滿足不同的測試要求。


  由于具有以上特點(diǎn),使得測試過程非常簡單方便。


  四、基站時(shí)鐘頻率的測試方法


  以NOKIA基站為例:將PM6685R接上電源,將專用的測試線接到時(shí)鐘板的測試端口。打開電源,預(yù)熱6分鐘或等儀器瑣定指示燈暗。調(diào)試基站時(shí)鐘頻率,直至儀器顯示在13.00000000±0.65Hz之間即完成維護(hù)工作,整個(gè)過程只須10分鐘。


  目前國內(nèi)許多移動(dòng)運(yùn)營商都廣泛采用FLUKE公司的PM6685R計(jì)時(shí)計(jì)頻器作為GSM基站基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率測試的頻率計(jì),如福建、浙江、陜西、吉林、江西、江蘇、四川、河南、云南等移動(dòng)公司,以及福建、湖南、內(nèi)蒙、山西、廣西、江西等聯(lián)通公司。


  
----《通信世界報(bào)》



   

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