GSM基站时钟频率调整和测试浅谈

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”。
　　一、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。
　　二、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０．０５ｐｐｍ?５×１０－８　；　　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５×１０－８??３…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…０．７５×１０－８?４＝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。
　　三、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铷原子作为时基，ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司和ＮＯＫＩＡ公司就推荐采用美国ＦＬＵＫＥ公司的ＰＭ６６８５Ｒ计时计频器作为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，校准周期可达２－３年，年衰减只有０．０００５ｐｐｍ，所以它在很宽的范围上可满足ＧＳＭ基准的校准要求。
　　ＦＬＵＫＥ公司的ＰＭ６６８５Ｒ计时计频器，是ＧＳＭ基站时钟频率测试最理想的测试工具，它采用铷时基，具有以下特点：　　· 高精度、高稳定性　　铷原子时基的稳定性是充分预热的石英晶振的１００倍?高于１ｘ１０－１０　。
　　· 预热时间短　　铷原子时基，开机６分钟精度即可达?１ｘ１０－９　，即已满足基站校准要求。
　　· 显示精度高　　高分辨率，以近乎４ＧＨｚ的时钟频率，提供２５０ｐｓ的分辨率，１秒内即可给出１０位（加２位溢出位共１２位）的可靠显示。
　　· 操作简单，易学易用　　ＰＭ６６８５Ｒ的操作十分简单，只需一两个按键就可完成基站时钟的检测。
　　· 多种频率模块供选择　　ＰＭ６６８５Ｒ的标准配置模块为３００ＭＨｚ。
用户可以根据需要选择１．３ＧＨｚ，２．７ＧＨｚ，４．２ＧＨｚ以及４．５ＧＨｚ模块，满足不同的测试要求。
　　由于具有以上特点，使得测试过程非常简单方便。
　　四、基站时钟频率的测试方法　　以ＮＯＫＩＡ基站为例：将ＰＭ６６８５Ｒ接上电源，将专用的测试线接到时钟板的测试端口。
打开电源，预热６分钟?或等仪器琐定指示灯暗　。
调试基站时钟频率，直至仪器显示在１３．００００００００±０．６５Ｈｚ之间即完成维护工作，整个过程只须１０分钟。
　　目前国内许多移动运营商都广泛采用ＦＬＵＫＥ公司的ＰＭ６６８５Ｒ计时计频器作为ＧＳＭ基站基准时钟频率测试的频率计，如福建、浙江、陕西、吉林、江西、江苏、四川、河南、云南等移动公司，以及福建、湖南、内蒙、山西、广西、江西等联通公司。