为什么无线通信需要同步?( 二 )


例如:如果系统时钟频率为100MHz的话 , 允许的频率误差为100 ppm , 利用上面公式得出频率的变化是10kHz 。 那么系统可接受的最大频率是100.01MHz , 最小是99.99 MHz 。
ppm这个单位有些大 , 有时候 , 也会用到ppb 。 ppb的全称是parts per billion , 意为十亿分之一 。 1 ppb为1 ppm的千分之一 , 即:1 ppm = 1000ppb 。
而表征相位同步的方式就要直接地多 , 直接以时间为单位 , 一般使用微秒(us)来表示 。 毕竟相位和时间息息相关 , 相位同步也叫做时间同步 。
3、不同的网络制式 , 对于同步精度的需求有什么不同?
不同的无线制式 , 对于频率同步和相位同步有着不同的要求 , 如下表所示 。
为什么无线通信需要同步?文章插图
不同无线接入技术(2/3/4G)的同步需求
总体来看 , 使用FDD双工方式的技术 , 比如2G中的GSM , 3G的WCDMA , 以及4G的LTE FDD都只需要频率同步 , 精度为0.05ppm(或者50ppb);而使用TDD双工方式的技术 , 比如3G的TD- SCDMA , 4G的LTE TDD等 , 则需要更为严格的相位同步 , 精度一般为±1.5us 。
CDMA是个特例 , 它虽然采用FDD双工方式 , 但其长短码都是m序列 , 不同的m序列通过相位来区别 , 所以各基站需要严格的相位同步 。
对于5G来说 , 双工模式因频段不同而不同 , 目前以TDD为主 , FDD为辅 , 因此不同基站间也需要相位同步 。 其基本的业务的同步精度需求跟4G基本相同 。
但5G的一些高级功能还可能需要站内各小区间 , 甚至站间的协同增强 , 从而使同一个用户的数据可以通过不同的有源天线单元(AAU)收发 , 在交叠覆盖区合并多个信号 , 从而有效提升业务带宽 。
这些高级功能对同步精度提出了更为严格的要求 。 其中 , 多入多出(MIMO)和发射分集技术的时间偏差要求为65ns , 对于带内连续载波聚合(CA) , 低频基站(Sub 6G)时间偏差要求为260ns , 高频基站(Above 6G)时间偏差要求为130ns 。
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【为什么无线通信需要同步?】来源:IMT-2020推进组 , 5G同步组网架构及关键技术白皮书
另外 , 5G网络支撑的多种新业务也可能具备高精度同步需求 , 包括高精度定位业务、高速移动业务覆盖、业务时延精确测量、各种垂直行业应用(如物联网 , 车联网 , 智能制造)等 。 例如 , 要满足3m的定位精度 , 要求基站间的空口信号同步偏差为±10ns;要满足m级的定位精度 , 要求基站间的空口信号同步偏差为±3ns 。
综上 , 高精度相位同步 , 将成为5G网络施展拳脚的关键基础 。
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