GSM基站时钟频率调整及测试方法浅谈
中心论题：
- 分析GSM基站时钟频率对通信的影响
- 分析铷时基技术及其与石英晶振时基的区别
- 介绍铷时基的计时计频器的优点
解决方案：
- 为保证通信质量每隔半年需要对基站时钟频率校准一次
- 采用铷时基的计时计频器不需要频繁的校准
在ＧＳＭ ０５．１０条款的“无线子系统同步”中规定：“基站应该使用绝对精度优于０．０５ｐｐｍ（５×１０－８）的单一频率源作为时间基准以及ＲＦ的产生源，该频率也用于基站的全部载波源”。
ＧＳＭ基站时钟频率对通信的影响
基站系统时钟信号本身是由一个高精度的石英振荡器产生，通常该信号同步于中枢系统的主时钟，在主时钟同步失败时，基站本身系统的时钟也要求必须能够维持网络的同步。然而即使是最稳定的石英振荡器，经过一定的时间或由于其它环境因素（如温度、湿度等）的影响也会出现老化、衰减现象，直至超出ＧＳＭ的基准频率精度指标要求（５×１０－８）。 这里我们举个例子，如ＮＯＫＩＡ基站时钟板的基准频率为１３ＭＨｚ，按照标准ＮＯＫＩＡ基站时钟板的中心频率偏差不得超过±０．６５Ｈｚ。
如果中心频率偏差超过±０．６５Ｈｚ，就会影响到基站其他部件的工作，特别是会造成载波频率的偏移，很容易造成用户通话质量下降，甚至出现单通、掉话等故障。因此在基站工作一段时间后，都要对时钟板的基准时钟进行测试，如有偏差须及时调整。在ＧＳＭ的维护规程中规定：每隔半年需要对基站时钟频率校准一次。许多移动运营商对于网络优化非常重视，但是都把注意力集中在基站分布及天线俯仰角的调整上，而忽视了对基站时钟的校准或者忽视了对校准基站时钟所使用的频率计的性能要求，这是造成网络优化始终不理想的一个重要原因。
石英晶振时基与铷时基技术的差异
要判断时钟板的基准时钟是否偏移，就要采用频率计来测试。市面上的频率计有很多，但是能够满足基站频率测试要求的却不多。首先我们来计算一下ＧＳＭ基站时钟校准时使用的频率计的精度要求是：
１．根据ＥＳＴＩ规定，最大允许的ＧＳＭ基准时钟的偏离是０．０５ｐｐｍ５×１０－８ ；
２．时间和其它环境因素的影响要允许留有３到６倍的基本精度，最大调整偏离在校准以后将为５×１０－８３…６ ＝１．５…０．７５×１０－８（即两次校准期间允许的偏差）。
３．根据计量标准规定：ＴＵＲ＞４倍，即校准用仪器的精度必须高于被测设备精度４倍，这就意味着频率计的最大误差应该为１．５…０．７５×１０－８４＝４…２×１０－９。
普通的石英晶振时基为了达到４×１０－９的精度要求，理论上要每１０天校准一次并用内部电池长期保持连续工作才可以实现，一般情况下只能达到１０－８级的精度，即使这样的精度要求还需要每个月校准一次以及３０分钟以上的预热时间才可以达到，而实际用于ＧＳＭ基站时钟的测试时间不到１分钟，在以前因为没有更方便更准确的时钟频率计，不得不使用普通的石英晶振频率计，它实际上不能满足现场测试的要求。因为对大多数工程师来说，到达现场后将仪器的电源接通，需要等待半小时或一小时以上才能开始检测，而且仪器需每月送检，很不方便。
铷时基的计时计频器的优点
目前最快速和最准确的频率计是采用HJ5414 铷原子频率标作为时基，配合CNT-90能够作为ＧＳＭ基站基准时钟频率测试的频率计，它不需要电池保持也不需要频繁的校准，所以它在很宽的范围上可满足ＧＳＭ基准的校准要求。
瑞典Pendulum公司最新推出的CNT-90时间/频率计数器/分析仪引发了一场技术革命：
***更快的测量速度和更高的分辨率
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***智能化操作易学易用
CNT-90以普通计数器的价格向用户提供超乎想象的技术特性。在频率、时间间隔、相位的测量、校准和调制、域分析等领域成为R/D实验室、校准实验室和工业现场不可缺少的强力工具。
主要功能和特点：
1、超高分辨力：频率测量--12位/秒； 时间间隔测量--100ps；相位--0.001度 .
2、超快测量速率：250000次/秒----内部存储器 2000次/秒----GPIB接口
3、超长位数显示：14位
4、超宽频率范围：标准配置：0.001Hz--300MHz；加选件可分别扩展到：3、8、14GHz
5、超级多功能显示：多参数数字显示和直方图、趋势图、调制图形显示
6、超友好界面：全功能GPIB和USB接口
7、采用铷钟内时基选件时，年老化率小于2×10-10
8、当使用GPIB接口时，编码与安捷伦53131系列完全兼容
9、增加了20 GHz 扩展频率选件。
HJ5414铷原子频标是一款便携式、经济型、高精度铷原子频标产品。采用进口优质铷振荡器和精密控频电路设计，具有锁定快、输出信号丰富等优点，能够为计量、通信、国防等部门提供高精度频率标准信号。若增加GPS接收机选件，能够使HJ5414铷振荡器自动驯服在GPS系统上，输出频率信号的准确度和长期稳定性大大提高。HJ5414支持外部1pps信号同步触发本时钟1pps分频信号，具有优良的同步精度和守时性能。HJ5414B铷原子频率标准输出高精度的方波信号,是提高频率计数器等仪器测试精度的高性价比参考信号信号源。
应用领域：二级时钟，通信时钟
特 点：经济型、便携式、1pps外同步
输出频率
10MHz、5MHz、1MHz各1路，BNC接口，12dBm±1dB/50Ω
正弦波（HJ5414A），方波（HJ5414B）
前面板或后面板输出
漂移
≤1E-12/日 ≤3E-11/月
稳定度
＜1×10-10/10ms
＜6×10-11/100ms
＜1×10-11/1s
＜3×10-12/10s
＜1×10-12/100s
相位噪声
≤ -80dBc/Hz @1Hz
≤ -100dBc/Hz @10Hz
≤ -130dBc/Hz @100Hz
≤ -150dBc/Hz @1kHz
≤ -160dBc/Hz ≥10kHz
失真
谐波: ≤-50dBc
非谐波: ≤-100dBc
频率重现性
＜5×10-11 (断电24小时后)
频率调节
率调节灵敏度：（2~3）E-12/格，
频率调节最大范围：±2×10-9
1pps输出
TTL电平
脉冲宽度：500ms
上升沿：<20ns
同步精度：<100ns （可与外同步入1pps信号同步）
供电
交流：220V±20%，50Hz±10%
功耗：<50W
物理尺寸
W×D×H: 215mm×280mm×110mm
