产品可靠性设计 - 一体化卫星授时优化系统解决方案优势分析

由于一体化卫星授时优化系统拉远时钟单元RCU长期安置在室外，并且器件结构又比普通卫星天线复杂，所以其可靠性设计直接影响工作稳定性，在方案设计中提出了特有的有针对性的拉远时钟单元RCU可靠性方案，设计方案包括耐热抗高温设计、抗太阳辐射设计、防水密封设计以及防雷设计。

抗高温设计主要采用双层壳体结构，整个拉远时钟单元RCU外壳由两层壳体构成，里外两层壳体形成“烟囱效应”，加速空气流动，另外壳体采用抗紫外线辐射、耐高低温的增强尼龙材料制作；防水密封设计方面，壳体使用强度高、重量轻、耐腐蚀及高低温交替作用下形变小的铝合金制作；连接处则使用耐高低温、耐腐蚀的橡胶密封圈。防雷设计主要考虑在拉远时钟单元RCU内部电源入口处加装TVS二极管（瞬变电压抑制二极管），吸收进入机内的差模感应电压能量，另外在1公里内的馈电长度内，采用接地防雷措施。

四、方案优势分析

1． 对工程实施有具有的影响意义

传统GPS授时系统拉远距离非常有限，在工程设计中往往由于需要考虑天线与基站的距离，给机房选址以及GPS天线布放提出了很大的限制条件。一体化卫星授时优化系统采用光电混合缆进行拉远，至少可以拉远1公里，1公里以上采用就近取电的方式可以使光纤拉远到10公里，这就从根本上解决了传统GPS拉远受限影响选址的问题，给工程施工提供了极大的便利性。而且如果RRU和RCU架设在一起时，RRU的拉远光纤和GPS 的拉远光纤可以同时铺设，节约施工成本和时间。尤其适合于高层建筑、地铁隧道以及大型场馆等机房与卫星天线距离较远的覆盖场景。

2． 抗干扰能力增强，增加了共址建设的可操作性

一体化卫星授时优化系统综合采用频域滤波和空域滤波的方案，可以极大地提高授时系统的授时精度以及抗干扰特性。试验表明，在1575.42MHz附近频点处，一体化接收机比传统GPS天线的抗干扰能力最大能提高28dB以上。使用特殊设计的抗干扰螺旋天线后，一体化接收机比传统GPS天线对来自低仰角方向的地面干扰信号的抑制能力能提高约20dB。

对于我国自主研发的北斗卫星授时系统，抗干扰能力也有很大的提升，以下是在现网测试下的噪声频谱图，可以看出北斗频段2.5GHz附件带外干扰以及带内干扰已经被消除。这给北斗同步系统作为GPS替代起到了极大的推动作用。

图4 使用一体化卫星授时优化系统北斗模式下输出噪声频谱

两图分别为北斗频点100MHz带宽内和20MHz带宽内输出噪声频谱。右图是左图在北斗中心频点2.5GHz频点附近的频谱放大，可以看出对带外干扰的消除作用尤为突出。

3． 可以作为重要的GPS替代方案之一

GPS替代一直以来都是TD系统改进的重点方向之一，其中北斗同步授时系统与1588v2有线网络同步方案是比较主流的两项替代方案。两项GPS替 代方案可以解决GPS授时系统存在的施工问题以及安全问题，但由于北斗同步授时系统干扰严重，以及1588v2现网测试还未进行，所以两项GPS替代方案 还未大规模实施。而一体化卫星授时优化系统是目前可以有效解决GPS授时同步问题的切实可行的方案，可以选择作为GPS替代方案之一。

一体化卫星授时优化系统可以助力于其他GPS替代方案。首先一体化卫星授时优化系统可以选择性的加入北斗模块，或者选择GPS/北斗双模系 统，加之系统采用高效的抗干扰方案，对北斗作为GPS替代方案就有很大的推进力度。另外，对于1588v2有线同步方案，一体化卫星授时优化系统也可以作 为有利的补充。1588v2协议通过传输网传送时钟信号，可以大大减少基站系统对卫星天线的需求，但对于1588v2系统中基站支持都需要接收卫星信号作 为时钟源，或者比较重要的基站系统也需要接收卫星信号作为备份，一体化卫星授时优化系统同样可以发挥重要作用，提高卫星授时系统拉远以及抗干扰优势，可以 作为有线时钟同步的有力补充。

． 其他优势

基站时钟接口标准化，基站硬件改版不再需要考虑接收机问题；

可以实现简单组网，从而达到卫星时钟共享效果；

由于接收机离天线很近，对天线增益的需求降低，天线容易设计，成本降低。

结束语

为进一步验证产品的稳定性及可靠性，大唐移动在原理样机开发验证的基础上，率先设计开发了GPS/北斗双模授时优化试商用产品，并在江苏等省份的 TD二期现网中进行了小规模组网测试及验证，测试及外场验证显示，一体化天线具备较好的可靠性和稳定性，并且在减小馈缆接头损耗、抗干扰能力、美化天面外 观、提高安装维护便捷性等方面相比传统GPS天线具有明显的优势，完全满足运营商大规模商用的要求。

一体化卫星授时优化系统是大唐移动针对现有TD-SCDMA卫星授时系统的创新性优化方案，对卫星授时系统工程施工以及抗干扰方面都有极大的改进作 用。同时，在其他需要授时同步的行业系统中，同样的问题依旧存在，因此一体化卫星授时优化系统会随着它在TD-SCDMA授时同步中的日益成熟被更多的行 业所广泛应用。