同步技術

同步技術是調整通信網中的各種信號使之協同工作的技術。諸信號協同工作是通信網正常傳輸信息的基礎。同步技術有比特同步，節點同步，初始化同步和上行同步等等，同步技術歷來是數字通信系統中的關鍵技術。同步電路失效，將嚴重影響系統的誤碼性能，甚至導致整個系統癱瘓。

中文名稱	同步技術
英文名稱	synchronization technique
定　　義	使兩個或兩個以上信號的某一參量(頻率、相位、時間)保持固定關係的技術。
套用學科	航空科技（一級學科），航空電子與機載計算機系統（二級學科）

基本介紹

• 中文名：同步技術
• 外文名：synchronization technique
• 套用學科：航空科技，電子與機載計算機系統

概述

TD-SCDMA的同步技術包括網路同步、節點同步、初始化同步、傳輸信道同步、無線接口同步、Iu接口時間校準、上行同步等。其中，網路同步是選擇高穩定度、高精度的時鐘作為網路時間基準，以確保整個網路的時間穩定。它是其他同步的基礎。初始化同步使終端成功接入網路；節點同步、傳輸信道同步、無線接口同步和Iu接口時間校準等，使終端能正常進行符合QoS要求的業務傳輸。

比特同步

調整通信網中的各種信號使之協同工作的技術。諸信號協同工作是通信網正常傳輸信息的基礎。
在數字網中，同步是指調整兩個數位訊號的有效瞬間，使之彼此保持確定的相位關係。依調整對象和控制機理的不同，同步可以分為數字傳輸中的比特同步、數字復接中的復接同步、數字分接和其他數字設備中的幀同步，以及數字交換中的交換同步。

節點同步

節點同步用來估計和補償UTRAN節點（NodeB）之間的定時誤差。FDD和TDD模式對定時誤差估計及補償的精度要求不同。節點同步分為兩種：RNC到NodeB的節點同步、NodeB間的節點同步。前者用來獲得RNC與各個NodeB間的定時誤差，後者用於TDD模式下補償NodeB之間的定時誤差，目的是為了得到統一定時參考，降低小區間干擾。

TDD模式下的NodeB間節點同步有兩種方式：一種方式是通過標準同步連線埠獲得，此時NodeB有標準同步的輸入和輸出連線埠，只要有一個NodeB同步輸入口連線到外部參考時鐘上，它的輸出端就會產生同步信號，其餘的NodeB同步口串聯起來即可獲得所有NodeB的同步；另一種方式是通過空中接口獲得，TD-SCDMA利用空中接口中的DwPTS，通過主小區接收外部參考同步，如全球定位系統（GPS，GlobalPositioningSystem），並傳送“參考時鐘”給RNC，經由下行同步碼SYNC-DL完成和保持NodeB間的同步。

TD-SCDMA在節點同步處於穩態時可以在一個同步周期內對多個SYNC-DL相關值進行平均，小區可以基於測量值進行自適應定時，並且向RNC報告累積的調整值，相應地提高了同步準確性。

初始化同步

移動終端開機建立下行同步過程被稱作初始化小區同步過程，即小區搜尋。小區搜尋的最終目的就是讀取小區的系統廣播訊息，獲得進行業務傳輸的參數。這裡的同步不僅是指時間上的同步，還包括頻率、碼字和廣播信道的同步，要分4步進行，分別是DwPTS同步、擾碼和基本中間碼的識別、控制復幀的同步以及讀取廣播信道。

（1）DwPTS同步：終端首先對系統中32個SYNC-DL碼字進行相關搜尋，峰值最大的碼字被認為是當前接入小區的SYNC-DL。同時，根據相關峰值的時間位置可以初步確定系統下行的定時。一般使用一個或多個匹配濾波器完成。

（2）擾碼和基本中間碼的識別：在第一步識別出SYNC-DL碼字後，也就知道了對應的中間碼組。終端只需要用相關方法逐一測試這4個基本碼的不同相位即可找到當前系統所用的Midamble碼，從而也知道了對應的擾碼。同時估計出當前無線信道的參數。

（3）控制復幀的同步：即終端通過檢測DwPTS相對於P-CCPCH中間碼的QPSK調製相位偏移來得到廣播信道控制復幀的主信息塊在P-CCPCH中的位置。

（4）讀取廣播信道：通過第三步的檢測，接下來的子幀就是廣播信道交織周期的第一個子幀。根據檢測的無線信道參數來讀取廣播信道的信息，知道了完整的小區信息，初始化小區同步完成。

上行同步

同步CDMA是指CDMA系統中所有的無線基站收發同步。CDMA移動通信系統中的下行鏈路總是同步的，故同步CDMA主要是指上行同步，即要求來自不同位置、不同距離的不同用戶終端的上行信號能夠同步到達基站。由於各個用戶終端的信號碼片到達基站解調器的輸入端時是同步的，同步CDMA充分運用了擴頻碼之間的正交性，大大降低了同一射頻信道中來自其他碼道的多址干擾影響，因而系統容量隨之增加。TD-SCDMA上行同步過程包括同步的建立和保持。

（1）上行同步的建立：當用戶終端開機時，首先要和小區建立下行同步。只有當用戶建立並保持下行同步時，才能開始上行同步過程。在接入過程中開始建立上行同步時，終端將從SYNC-UL集合中選擇一個上行同步碼。這樣做的好處是，當終端進行隨機接入時，可以減小PRACH信道對其他業務信道的干擾。同時，其他業務信道對PRACH的干擾也會降低。一旦在搜尋視窗檢測到SYNC-UL，NodeB將估計接收功率電平和定時，並向終端傳送調整信息來修改它的定時和功率，從而完成上行同步過程。在其後的4個子幀中，NodeB將傳送調整信息通知終端進行調整。上行同步過程，常用於隨機接入，也可以用於上行失步後重新建立上行同步。

（2）上行同步的保持：保持上行同步要利用每個上行突發的中間碼。在每個上行時隙中，每個終端的中間碼都是不同的。NodeB可以通過測量每個終端在同一個時隙的中間碼來估計功率電平和時間漂移。然後，在下一個可用的下行時隙里，NodeB將傳送同步偏移（SS）和功率控制（PC）指令，從而使終端能夠正確地調整發射定時和功率電平，保證了上行同步的可靠性。

另外，上行同步的步長可以配置，範圍為1/8～1chip，系統可以在每一子幀中檢測一次上行同步。同步精度的大小與系統性能好壞密切相關，上行同步精度與基帶信號處理能力以及檢測的能力相關。

同步技術差異性分析

同步技術歷來是數字通信系統中的關鍵技術。同步電路失效，將嚴重影響系統的誤碼性能，甚至導致整個系統癱瘓。

cdma2000系統採用與IS-95系統相類似的初始同步技術，即通過對導頻信道的捕獲建立PN碼的同步和符號同步，通過對同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。

PN碼的同步過程分為兩個階段：PN碼的捕獲（粗同步）和PN碼的跟蹤（細同步）。PN碼捕獲本地PN碼的頻率和相位，使本地產生的PN碼與接收到的PN碼之間的定時誤差小於一個碼片的間隔，可以採用基於滑動相關的串列捕獲方案或者基於時延估計問題的並行捕獲方案。PN碼跟蹤則自動調整本地碼相位，進一步縮小定時誤差，使之小於碼片間隔的幾分之一，達到本地碼與接收PN碼頻率和相位精確同步。典型的PN碼跟蹤環路分基於延遲鎖定環和τ抖動跟蹤環兩種。接收信號經寬頻濾波器後，在乘法器中與本地PN碼進行相關運算。捕獲器件調整壓控時鐘源，用以調整PN碼發生器產生的本地PN碼序列的頻率和相位，捕獲有用信號。一旦捕獲到有用信號，啟動跟蹤器件，用以調整壓控時鐘源，使本地PN碼發生器與外來信號保持精確同步。如果由於某種原因引起失步，則重新開始新一輪捕獲和跟蹤。

TD-SCDMA中的同步技術一般指上行同步，即要求來自不同位置和不同距離的用戶終端的上行信號能同步到達基站，包括上行同步的建立和維持。對於TDD的系統，上行同步能夠給系統帶來很大的好處。由於移動通信系統工作在具有嚴重干擾、多徑傳播和都卜勒效應的實際環境中，要實現理想的同步幾乎是不可能的。但是讓每個上行信號的主徑達到同步，對改善系統性能、簡化基站接收機的設計都有明顯的好處。

對WCDMA而言，基站間的同步技術是可選的。但在WCDMA物理層過程時需要用到相關同步過程，如小區搜尋時的時隙同步、幀同步，公共信道同步和專用信道同步。小區搜尋時，UE使用SCH的基本同步碼獲得該小區的時隙同步，然後使用SCH的輔助同步碼找到幀同步，並對前面找到的小區碼組進行識別。而公共信道同步則在小區搜尋完成後再進行，主要為了得到公共物理信道的無線幀定時。在公共信道同步完成後，在業務建立及其他相關過程中，UE可以根據相應的協定規則，完成上行和下行的專用信道同步。

從實現方式上講，cdma2000基站間的同步需要GPS的精確定時，而且目前也只有GPS定時一種實現途徑，小區之間需要保持同步，系統對定時的要求較高。TD-SCDMA在初期套用可以採用類似cdma2000的GPS同步方式，也可以採取網路同步方式，如小區利用其他小區的下行導頻信號來實現同步。目前TD-SCDMA系統採用GPS同步方式。