TD-SCDMA網絡GPS同步失效因素分析

　　在3G三大標準中均是基站同步系統，TD-SCDMA系統是全網同步系統，要求所有基站之間嚴格保持時間同步對于TD-SCDMA通信系統的重要性不言而喻。由于缺乏*的網絡同步技術，TD-SCDMA基站普遍采用定位系統（GPS）同步[目前TD-SCDMA網絡中，由于一些原因，基站無法收到GPS衛星信號，同步失效的現象。
　　
　　（1）GPS信號收到外界的干擾
　　
　　GPS工作頻段為1575MHz，由于GPS信號從衛星發射到地面之后，已經非常微弱，所以很容易受到外界干擾的影響，很多因素都會對GPS信號造成干擾，比如外太空太陽耀斑的干擾、電離層和大氣環境的干擾、雷電等異常天氣的影響等。在存在干擾的情況下，接收機接收衛星的信號質量會變差，信噪比降低，誤碼率上升，某些時候就會導致接收不到衛星信號。
　　
　?。?）工程施工原因
　　
　　在現實大規模建站時，如果GPS天線安裝位置附近存在遮擋或者施工工藝問題造成饋線阻抗過大、饋線頭工藝有問題、饋線進水等因素，使得基站側接收到的GPS信號較弱。
　　
　　長期同步失效會導致基站間出現定時偏差，定時偏差過大將影響手機鄰區搜索、小區切換、下行導引時隙（DwPTS）對上行導引時隙（UpPTS）干擾和業務時隙交叉。這些將進一步影響網絡質量，造成切換失敗、切換掉話、呼通率下降，嚴重影響用戶在網絡中感受。為此，我們通過測試研究基站由于GPS失步造成的定時偏差對網絡性能和質量的影響，從而確定TD-SCDMA系統能夠容忍的GPS失步的定時偏差，進一步為選擇替代GPS同步系統的方案提供依據。
　　
　　1、理論分析
　　
　　GPS失步造成基站間的GPS定時偏差過大，從TD-SCDMA的幀結構、終端和系統的實現方式分析，GPS失步主要在3個方面造成對系統的影響。
　　
　?。?）切換及小區重選相關的鄰區測量（或鄰區搜索）
　　
　　用戶終端（UE）在正常狀態下，都需要以當前小區DwPTS的定時為基準進行鄰區DwPTS搜索，如果相鄰小區定時偏差過大，則UE無法在DwPTS搜索窗內搜索到臨小區的DwPTS，或者即使可以搜到鄰區但搜索到得鄰區主公共控制信道（PCCPCH）信號差，信干比（SIR）低，嚴重影響網絡的關鍵參數指標（KPI）性能，造成終端的重選和切換問題，如圖1所示。
　　
　　此外TD-SCDMA中接力切換由于減少了終端上行UpPTS的接入過程，加快了切換過程，增加切換的成功率，但是對于基站間的同步要求比較高，因此一旦基站間GPS失去了同步，終端在信道上同步不上（終端在信道發送特殊的突發數據，基站收到后確認，表示上行同步成功，然后基站發送特殊的突發數據，終端收到，表示下行同步成功），就很容易切換失敗。
　　
　?。?）DwPTS對UpPTS時隙的干擾
　　
　　TD-SCDMA為了避免小區之間下行DwPTS對UpPTS的干擾，在兩個時隙間留出了一個96碼片（chip）的保護（GP）時隙。在GPS失步的情況下，會導致DwPTS時隙和UpPTS時隙間的有效保護時間減少。如圖2所示。
　　
　　UpPTS時隙干擾的抬升，會造成上行UpPTS信道的覆蓋收縮（在TD-SCDMA系統中電路交換域64k業務（CS64k）業務的覆蓋zui小，因此UpPTS業務信道的覆蓋至少要保證和CS64k同覆蓋），影響單小區邊緣用戶的上行接入，但是在實際網絡中由于PCCPCH接受信號碼功率（RSCP）小于-95dBm的區域所占的比例極少，因此對呼通率的影響相對較小。
　　
　?。?）業務時隙的交叉干擾
　　
　　TD-CDMA系統的每個時隙末尾有一個16chip
　　
　　在TD-SCDMA中，每個業務時隙的864個chip長度，因此GPS失步造成的交叉時隙在業務時隙只會干擾部分chip時段，只有GPS失步很大時才會造成明顯的干擾。
　　
　　2、測試設計
　　
　　為了定量分析GPS失步對網絡性能和質量的影響，我們在真實網絡環境中進行測試驗證。
　　
　?。?）測試環境的選擇
　　
　　在真實網絡中選擇一個高站點，加載可以進行GPS失步設定的基站軟件，造成人為的GPS失步，GPS失步定時偏差可控制和可修改，周圍有1到2圈基站GPS同步正常，30～40個連片小區覆蓋。
　　
　?。?）測試終端的選擇
　　
　　軟件用鼎力路測軟件，路測終端用中興通訊U85兩部、大唐8120一部，支持。
　　
　　（3）測試中模擬加載的規定
　　
　　小區模擬加載規定：75%模擬加載，即單時隙加載75%碼道，功率為27dBm。
　　
　　（4）測試用例的設計
　　
　　根據上述的理論分析，共設計了8個測試用例。
　　
　　（a）基站GPS定時向前偏差