本发明专利技术公开了一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统，包括至少一个卫星天线、BBU同步系统主机和若干台BBU同步系统从机，所述卫星天线与主机相连接，主机通过光纤与所有从机相连接；其中主机包含有具有1PPS+TOD接收单元的卫星信号接收模块，可以解析卫星信号得到1PPS+TOD时间信息。本发明专利技术授时系统仅需一套BD/GPS天线，不需要电缆馈线，就可以将卫星信号与多台BBU设备进行级联，能够大量减少天线数量，减少天面资源及机房空间的占用，为移动基站提供高精度的时间同步信息，可使所有BBU的时间准确度高度一致；部署维护简单，升级扩容方便，可以自动开局和自动维护，降低了故障率，减少了基站建设成本。减少了基站建设成本。减少了基站建设成本。
【技术实现步骤摘要】
一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统
[0001]本专利技术属于通信系统
，涉及时频同步领域和基站建设领域，具体涉及一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统。
技术介绍
[0002]通信网由模拟通信网过渡到数字光纤通信网，由于数字光纤通信网中的信息传递是通过频分复用(FDM)和时分复用(TDM)技术实现的，因此频率同步和时间同步是保证通信网络实现通信及通信质量的关键，一旦同步出现异常，轻则造成误码率增加，通信质量下降，重则造成通信中断甚至网络瘫痪。无线基站是通信网中的一个重要节点，目前无线基站的时频同步主要以接收卫星信号为主。
[0003]在移动通信网络中，为了保证各个基站之间协同工作，基站的BBU需要使用统一的时间信号来保持同步。目前市面上大多采用一台BBU配一套GPS的授时系统，如图1所示。传统的一对一GPS天馈配套方案容易受楼面面积限制，导致同站址BBU扩容数量受限。为了在BBU集中的机房中接收GPS/北斗卫星信号，需要在楼顶架设多达十几个甚至几十个BD/GPS天线，导致同一站址BBU设备数量增多和BD/GPS天馈线剧增，带来了一些亟待解决的问题。例如经常遇到楼顶平台面积受限、井道资源缺乏、物业协调困难等原因无法建设。另外，在楼顶部署新的BD/GPS天线来组建一套或多套新的系统，增加了楼顶天线数量以及传输线缆和管道占用。在建设过程中天馈线材使用量大、材料成本高、管孔建设投入大，同时还增加了施工难度和投资成本。如何解决上述技术问题，已经成为亟待解决的难题。
[0004]目前移动、电信、联通在建设4G、5G网络时，往往采用BBU(基带处理单元)池技术，在同一机房站址安装多台BBU，BBU与RRU(射频拉远单元)采用光纤连接。在移动、电信、联通三大通信运营商普遍选址困难的情况下，同一机房站址的BBU数量往往超过8台以上。在中心枢纽机房，BBU数量甚至达到60台。在4G基站的建设中，同一个BBU池机房需要安装大量BD/GPS天线，布放多根线缆，存在着因BBU集中放置导致楼顶BD/GPS天线过多、传输线缆过多、天线到机房路由过长、楼面资源安装受限、管道资源缺乏、同站址BBU扩容困难、施工费时费力、系统维护难度大、物业协调困难等问题。尤其是对于5G基站建设，将在原来BBU的数量上增加约2倍的数量，现有的机房条件完全没有办法容纳这么多天线和传输电缆，只能寻求其它解决方案。因此，实现一种多台BBU共享BD/GPS天线，解决卫星天线到室内BBU机房路由距离过长，可以大幅减少同址BD/GPS天线数量的卫星信号多路分配系统一直是本领域研究的重点问题。
[0005]为了解决上述问题，目前主要有常见的两种方案，一种是BD/GPS多路射频放大分配系统(如图2所示)；另一种是BD/GPS光纤模拟信号拉远多路射频放大分配系统(如图3所示)。
[0006]第一种方案，即BD/GPS多路射频放大分配系统，是由低噪声放大器(LNA)、滤波器、功率放大器、控制电路、无源分配器等器件组成的工作在某一频段的单向链路放大设备。采用对两路主、备自动切换的BD/GPS信号进行有源放大和二次多路分配，把两路GPS/北斗信
号(1主1备)放大后转发至同站址下的多套BBU，把射频信号传送至BBU里的卫星信号接收机，由接收机完成信号的解析。这种多路分配系统提供给BBU的是BD/GPS卫星信号，每个BBU通过接收卫星信号达到时间同步，使得该系统只需要一组外部BD/GPS天线就可以灵活地支持从几路到几十路的应用需求。这种多路分配系统的优点是可以利用两根BD/GPS天线实现多台BBU共享卫星天线，减少同址BD/GPS天线数量。缺点是主机和从机之间采用射频线缆传输，传输距离短(100m)，天线到机房路由长度受限，不能解决超长路由带来的信号衰减难题。电缆引入的时延增大了BBU的时间同步误差，这是因为采用射频电缆传输卫星信号，电缆长度越长引入的信号传输时延越大，导致了BBU时间同步误差增大。超长路由带来高的线路损耗，造成卫星信号载噪比减小，影响BBU卫星接收机搜星。每台设备只有8至12个输出接口，连接BBU的数量受限，只能连接8至12个BBU。通过多级级联的方式(一台主机+若干从机)设备满配置后支持BBU同步信号端口数最多可达64个。
[0007]第二种方案，即BD/GPS光纤模拟信号拉远多路射频放大分配系统，是在第一种方案的基础上改进而来的。它由射频分配系统和光纤模拟信号拉远系统两个部分组成。光纤模拟信号拉远系统采用光纤代替传统射频电缆传输BD/GPS卫星信号，主要用于解决天线到机房路由长度受限以及超长路由带来的射频信号衰减问题。其中，射频分配系统与第一种方案完全相同，也是由低噪声放大器(LNA)、滤波器、功率放大器、控制电路、无源分配器等器件组成的工作在某一频段的单向链路放大设备。采用对两路主、备自动切换的BD/GPS信号进行有源放大和二次多路分配，把两路GPS/北斗信号(1主1备)放大后转发至同站址下的多套BBU，把射频信号传送至BBU里的卫星信号接收机，由接收机完成信号的解析。光纤模拟信号拉远系统由模拟信号光发射模块、光缆、模拟信号光接收模块组成。其中，模拟信号光发射模块把来自卫星天线的射频电信号转换成光信号后送入光缆，经过光缆传输后，到达模拟信号光接收模块。模拟信号光接收模块把来自光缆的光信号转换成射频电信号后，送入射频分配系统，再由射频分配系统把卫星信号进行有源放大和二次多路分配。由于采用了光纤传输，传输距离可以达到几十公里，因此解决了天线到机房路由长度受限以及超长路由带来的射频信号衰减的问题。但是，光纤和电缆引入的时延增大了BBU的时间同步误差，这是因为采用光纤和射频电缆传输卫星信号，光缆和电缆长度越长引入的信号传输时延越大，导致了BBU时间同步误差增大。例如：射频电缆长度增加1m，时延增加约4.7ns。不论是1310nm波长还是1550nm波长传输，光纤长度每增加1m，时延增加约5ns。
[0008]上述两种方案虽然在一定程度上解决了多台BBU(即BBU池组)共享一组BD/GPS天线问题，但仍然存在几个重大缺陷：一是没有解决在保证BBU高精度同步情况下的卫星天线到BBU池组之间距离拉远的问题，上述拉远都是以牺牲BBU时间同步精度指标为代价；二是未解决天线到BBU池组的时延问题；三是不能满足5G基站260ns、130ns的高精度时间同步需求，更不要说满足5G 10ns的高精度定位需求了；四是需要人工开局，开局时间长，开局施工成本高，同时维护成本也高。
[0009]2020年IMT
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2020(5G)推进组发布的《5G同步组网架构及关键技术白皮书》中明确指出，虽然5G时分双工(TDD)与4G时分双工(TDD)的时间同步需求相同，都是3微秒，但是5G协同增强对时间同步精度提出了更苛刻的需求。例如，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。5G网络支撑的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统，其特征在于，包括至少一个卫星天线(1)、BBU同步系统主机(2)和若干台BBU同步系统从机(3)，所述卫星天线(1)与BBU同步系统主机(2)相连接，所述BBU同步系统主机(2)用于接收卫星天线(1)授时信号，所述BBU同步系统主机(2)通过光纤与所有BBU同步系统从机(3)相互连接，用于反馈校正使BBU同步系统从机(3)与同步系统主机(2)时间同步。2.根据权利要求1所述的一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统，其特征在于，所述BBU同步系统主机(2)由卫星信号接收模块(21)、第一时钟驯服模块(22)、在线测量模块(23)、第一数字信号光收发模块(24)和第一时间分配输出模块(25)组成；所述卫星信号接收模块(21)包含1PPS+TOD接收单元，用于接收来自卫星天线(1)的信号，并完成信号的解析，得到1PPS信号+TOD时间信息，并且将1PPS信号传送给第一时钟驯服模块(22)，将TOD时间信息分别传送给第一数字信号光收发模块(24)和第一时间分配输出模块(25)；所述第一时钟驯服模块(22)利用来自卫星天线(1)的1PPS信号对BBU同步系统主机(2)本地时钟分频输出的1PPS信号进行驯服，输出驯服后稳定的1PPS信号分别传送至在线测量模块(23)、第一数字信号光收发模块(24)以及第一时间分配输出模块(25)；所述在线测量模块(23)用于环回测试，测量BBU同步系统主机(2)和BBU同步系统从机(3)之间光纤来回传输1PPS信号的时延值，并将测量得到的时延值DATA传送给第一数字信号光收发模块(24)；所述第一数字信号光收发模块(24)将1PPS信号和TOD时间信息，以及来自在线测量模块(23)的时延值DATA信息进行编码，把编码后的电信号转换成光信号后送入光纤中传输给BBU同步系统从机(3)，同时把来自BBU同步系统从机(3)方向光纤中的光信号转换成电信号，解码后得到经BBU同步系统从机(3)环回后的1PPS信号，并将该环回的1PPS信号发送给在线测量模块(23)；所述第一时间分配输出模块(25)用于将时间信息进行多路分配输出。3.根据权利要求2所述的一种基于BD/GPS双天线的基站光纤授时系统，其特征在于，所述BBU同步系统从机(3)由第二数字信号光收发模块(31)、环回模块(32)、第二时钟驯服模块(33)、时延补偿模块(34)和第二时间分配输出模块(35)组成；所述第二数字信号光收发模块(31)用于把来自BBU同步系统主机(2)方向光纤中的光信号转换成电信号，解码后得到来自BBU同步系统主机(2)的1PPS信号和TOD时间信息，以及来自在线测量模块(23)的时延值DATA信息，并且把1PPS信号分别传送给环回模块(32)和时延补偿模块(34)，把时延值DATA传送给时延补偿模块(34)，把TOD时间信息传送给第二时间分配输出模块(35)，同时把来自环回模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭良福，李有生，侯丙安，李高峰，李忠文，
申请(专利权)人：四川泰富地面北斗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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