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間基準以及RF的產(chǎn)生源,該頻率也用于基站的全部載波源”。
一、GSM基站時鐘頻率對通信的影響
基站系統(tǒng)時鐘信號本身是由一個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)的主時鐘,在主時鐘同步失敗時,基站本身系統(tǒng)的時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)過一定的時間或由于其它環(huán)境因素(如溫度、濕度等)的影響也會出現(xiàn)老化、衰減現(xiàn)象,直至超出GSM的基準頻率精度指標要求(5×10-8)。 這里我們舉個例子,如NOKIA基站時鐘板的基準頻率為13MHz,按照標準NOKIA基站時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,就會影響到基站其他部件的工作,特別是會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間后,都要對時鐘板的基準時鐘進行測試,如有偏差須及時調(diào)整。在GSM的維護規(guī)程中規(guī)定:每隔半年需要對基站時鐘頻率校準一次。許多移動運營商對于網(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,而忽視了對基站時鐘的校準或者忽視了對校準基站時鐘所使用的頻率計的性能要求,這是造成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化始終不理想的一個重要原因。
二、石英晶振時基與銣時基技術(shù)的差異
要判斷時鐘板的基準時鐘是否偏移,就要采用頻率計來測試。市面上的頻率計有很多,但是能夠滿足基站頻率測試要求的卻不多。首先我們來計算一下GSM基站時鐘校準時使用的頻率計的精度要求是:
1.根據(jù)ESTI規(guī)定,最大允許的GSM基準時鐘的偏離是0.05ppm5×10-8;
2.時間和其它環(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)整偏離在校準以后將為5×10-83…6=1.5…0.75×10-8(即兩次校準期間允許的偏差)。
3.根據(jù)計量標準規(guī)定:TUR>4倍,即校準用儀器的精度必須高于被測設(shè)備精度4倍,這就意味著頻率計的最大誤差應(yīng)該為1.5…0.75×10-84=4…2×10-9。
普通的石英晶振時基為了達到4×10-9的精度要求,理論上要每10天校準一次并用內(nèi)部電池長期保持連續(xù)工作才可以實現(xiàn),一般情況下只能達到10-8級的精度,即使這樣的精度要求還需要每個月校準一次以及30分鐘以上的預(yù)熱時間才可以達到,而實際用于GSM基站時鐘的測試時間不到1分鐘,在以前因為沒有更方便更準確的時鐘頻率計,不得不使用普通的石英晶振頻率計,它實際上不能滿足現(xiàn)場測試的要求。因為對大多數(shù)工程師來說,到達現(xiàn)場后將儀器的電源接通,需要等待半小時或一小時以上才能開始檢測,而且儀器需每月送檢,很不方便。
三、銣時基的計時計頻器的優(yōu)點
目前最快速和最準確的頻率計是采用銣原子作為時基,MOTOROLA公司和NOKIA公司就推薦采用美國FLUKE公司的PM6685R計時計頻器作為GSM基站基準時鐘頻率測試的頻率計,它不需要電池保持也不需要頻繁的校準,校準周期可達2-3年,年衰減只有0.0005ppm,所以它在很寬的范圍上可滿足GSM基準的校準要求。
FLUKE公司的PM6685R計時計頻器,是GSM基站時鐘頻率測試最理想的測試工具,它采用銣時基,具有以下特點:
· 高精度、高穩(wěn)定性
銣原子時基的穩(wěn)定性是充分預(yù)熱的石英晶振的100倍高于1x10-10。
· 預(yù)熱時間短
銣原子時基,開機6分鐘精度即可達1x10-9,即已滿足基站校準要求。
· 顯示精度高
高分辨率,以近乎4GHz的時鐘頻率,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
PM6685R的操作十分簡單,只需一兩個按鍵就可完成基站時鐘的檢測。
· 多種頻率模塊供選擇
PM6685R的標準配置模塊為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,使得測試過程非常簡單方便。
四、基站時鐘頻率的測試方法
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)試基站時鐘頻率,直至儀器顯示在13.00000000±0.65Hz之間即完成維護工作,整個過程只須10分鐘。