2.5时标信号(1PPS)精度分析
在TD-SCDMA系统中,空口同步精度为±1.5us[5]。授时精度要依靠时标信号到达时间的精确度来保证。

图5时标信号传送时序图
GPST:GPS时间系标称时间
GPST’:GPS接收机再生输出GPS时间
S1:GPS接收机时标信号输出点
S2:GPS一体机差分时标信号输出点
S3:BBU差分时标信号输入点
S4:BBU单端信号时标信号输出点
(S1~S4参考点定义见图3)
τ1为发送侧单端信号到差分信号转换时延,为固定值,由器件性能产生,与线缆长度无关,该值为10ns级可以忽略不计;
τ2为差分时标信号线缆传输时延,由信号在线缆中传播产生,与传输距离L成正比(τ2=t*L,t为单位长度传输时延);
τ3为接收侧差分信号到单端信号转换时延,它由两部分组成,τ3a是由于线缆不完全平衡导致相位畸变而产生的附加时延,其产生原因如图6所示;τ3b为固定值,由器件性能产生,与线缆长度无关,该值为10ns级可以忽略不计。
τ为本方案中时标信号传送时延,τ=τ1+τ2+τ3a+τ3b,其中τ1和τ3b是由器件性能产生,为ns级,可以忽略不计;一般情况下,τ3a对精度影响在亚us级。
3时标信号(1PPS)传输时延补偿
时标信号补偿分为手动和自动两种方式。

图6τ3a产生示意图
3.1时标信号手动补偿方法
在2.5中可知,差分时标信号线缆传输时延τ2与双绞线长度成正比,τ3a与线缆长度为非线性关系。在手动补偿方式下,根据实际使用的双绞线长度对τ2和τ3a进行综合补偿。
此种方法在线缆长度误差为150米条件下,可以满足200ns授时精度要求。
3.2时标信号自动补偿方法
对于具有更高精度要求的授时场景,本方案通过线路半双工复用实现自动补偿功能,此时授时精度优于50ns,并同时实现被授时设备对一体机的信息交互功能。增强接口控制电路如图7所示。

图7增强接口控制电路
与手动补偿相比,自动补偿方式无需人工参与,校准方式和信息交互方式降低线缆需求数量,可以通过普通的以太网线实现设备间连接,降低工程难度和成本,校准精度高。